QoSとは何ですか。また、ネットワーキングではなぜ重要なのですか？

QoSとは

QoSとは?

QoSまたはQuality of Serviceは、ネットワークリソースを管理して、パケット損失を減らし、ネットワークのジッターと遅延を減らします。 QoSテクノロジーは、さまざまなタイプのネットワークデータに異なる優先度レベルを割り当てることにより、リソースを管理します.

QoSは通常、次のようなリソース集約型のデータを伝送するトラフィックに対応するネットワークに適用されます。

  • ビデオオンデマンド
  • ボイスオーバーIP（VoIP）
  • インターネットプロトコルテレビ（IPTV）,
  • ストリーミングメディア
  • ビデオ会議
  • オンラインゲーム

これらの種類のデータ 最短時間で送信する必要がある 受信側で消費可能になる.

実生活のユースケース

物事を少し明確にするために、ラッシュアワーの高速道路での渋滞の例を見てみましょう。ジャムの真ん中に座っているすべてのドライバーには、1つの計画があります。最終目的地に到達することです。そして、カタツムリのペースで、彼らは動き続けます.

その後、救急車のサイレンの音が、より早く目的地に到着する必要がある車両に警告します。そのため、ドライバーは現在の救急車の「優先キュー,」そしてそれを通過させます.

同様に、ネットワークがデータを転送する場合、ある種のデータを他のすべてのデータよりも優先して処理する設定もあります。重要なデータのパケットは、時間に敏感であり、時間通りに到着しないと「期限切れ」になるため、他のパケットよりもはるかに速く宛先に到達する必要があります.

QoS-Röddingsmarktの夜間の都市高速道路での赤と白の車の光跡

QoSが重要な理由?

昔々、企業のネットワークと通信ネットワークは別々のエンティティでした。電話と電話会議は通常、 RJ11-接続されたネットワーク。呼び出しはPABXシステムによって監視されました。それとは別に走りました RJ45-ラップトップ、デスクトップ、およびサーバーをリンクした接続IPネットワーク。たとえば、コンピューターがインターネットに接続するために電話回線を必要としない限り、2つのネットワークタイプがパスを交差することはほとんどありません。このようなネットワークの例は次のようになります。

QoSの混合ネットワーク設計

ネットワークがデータのみを運ぶ場合、速度はそれほど重要ではありませんでした。今日、オーディオとビデオを伝送する対話型アプリケーションは、ネットワークを介して高速で、パケット損失や配信速度の変動なしに配信する必要があります.

現在、Skype、Zoom、GoToMeetingなどのビデオ会議アプリケーションを使用してビジネスコールを発信しています。これらのアプリケーションは、IPトランスポートプロトコルを使用してビデオメッセージとオーディオメッセージを送受信します。速度の利益のために、これらのアプリケーションは、標準のデータ転送が通常使用するトランスポート管理手順なしで行います.

QoSのトピックにさらに進む前に、 RTP.

RTPとは?

の リアルタイム転送プロトコル またはRTPはインターネットプロトコル標準であり、 アプリケーションがマルチメディアデータのリアルタイム送信を管理する方法を規定する. このプロトコルは、ユニキャスト（1対1）およびマルチキャスト（1対多）通信の両方に対応しています.

RTPは、視聴覚データのリアルタイム送信を処理するインターネットテレフォニー通信でより一般的に使用されます.

RTP自体はデータパケットの配信を保証しませんが、そのタスクはスイッチとルーターによって処理されます– ネットワークデバイスに到着すると、管理が容易になります。.

QoSは ホップバイホップトランスポート 構成 ネットワークデバイスに実装して、RTPパケットを識別して優先順位を付けます。送信者と受信者の間に接続されているすべてのデバイス 構成する必要もあります パケットが「VIP」パケットであり、優先レーンにプッシュされる必要があることを理解する. リレー内のデバイスの1つでも正しく構成されていないと、QoSは機能しません. パケットは優先度を失い、そのデバイスのデータ伝送速度まで低下します.

QoSを使用しないとどうなりますか?

QoSが正しく構成されていない場合、次の問題のいずれか（またはすべて）が発生する可能性があります。

  • 待ち時間：RTPパケットに必要な優先順位が割り当てられていない場合、デバイスのデフォルト速度で配信されます。輻輳したネットワークでは、パケットは残りの緊急でないパケットとともに移動する必要があります。遅延自体は配信される視聴覚データ自体の品質には影響しませんが、エンドユーザー間のコミュニケーションに影響します。待ち時間が100ミリ秒で、パケットが同期されずに到着すると、彼らは互いの上で会話を開始し、300ミリ秒で会話が理解できなくなる.
  • ジッタ：リアルタイムアプリケーションは標準のトランスポートレベルのバッファリングを削除するため、到着したパケットを正しい順序で再構成するメカニズムはありません。ジッタは、ネットワーク上のパケットの不規則な速度です。その結果、パケットが遅れて到着し、順序が狂う可能性があります。アプリケーションはストリームが正しく組み立てられるのを待たないため、シーケンス外のパケットがドロップされ、配信されるオーディオまたはビデオに歪みやギャップが生じます.
  • パケットロス：これは最悪のシナリオであり、ネットワークデバイスの輻輳が大きすぎるために多数のパケットが失われることがわかります。スイッチまたはルーターの出力キューがいっぱいになると、スペースが再び使用可能になるまでデバイスが新しい着信パケットを破棄するテールドロップが発生します.

今見たすべての場合において、QoSは データを整理する, キューを管理する, そして データ損失の防止.

こちらもご覧ください： パケット損失の究極のガイド

QoSの使用をオプトアウトした場合、特にRTPプロトコルに対応しているネットワークでは、通信とメディア転送またはストリーミングがどのように悪影響を受ける可能性があるかを想像することはあまりありません。たとえ完全に設計されていたとしても、最終的には通信が最初に困難になり、次にトラフィックが増加するにつれて劣化し、最終的には不可能になります.

3つの欠点- 待ち時間, ジッター, そして パケットロス –実際、SolarWindsのようなQoSおよびネットワーク監視ソフトウェアの製造会社は、実装がどれほどうまく機能しているかを判断するのに非常に重要であるため、 RTPベースのトラフィックの品質を測定するメトリック.

QoS監視用のネットワークツール

SolarWinds NetFlowトラフィックアナライザー （無料トライアル）

のいずれかについてもう少し言及せずに続けることは非常に不公平です 最高のネットワーク監視ツール そこに：SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

SolarWinds NetFlowトラフィックアナライザー

このネットワーク監視アプリケーションのスイートは、以下によって引き起こされる可能性のある問題に対処するのに役立ちます。

  • 遅いネットワーク：ネットワークの速度が遅いと、データが流れる速度が低下し続けるため、ビジネス全体を人質にすることができます。ネットワークのボトルネックが解消されない限り、組織全体でひどい接続が発生します.
  • 視聴覚通信が遅い：ネットワークチャネル内に明確なコミュニケーションチャネルを確立できないビジネスは、機能しなくなります。さらに悪いことに、クライアントと明確に通信できないと、ほぼ間違いなくひざまずきます。.
  • 監視されていないネットワーク：ネットワークを適切に監視できない管理者は、現在のステータスや将来の拡張計画を立てる方法を知ることができません。ネットワークを文書化し、各機器のパフォーマンスを追跡しないと、ネットワーク管理者は情報に基づいた決定を下すことができず、パフォーマンスの問題を悪化させる可能性があります.

ネットワーク管理者は、Netflow Traffic Analyzerを使用して、今見た問題を取り除くことができます。

  • QoSの実装とその最適化の支援–  データフローフィードバックを通じて
  • 現在のQoSポリシー構成を蓄積し、報告し、設計上の決定を通知します.
  • 帯域幅使用量の監視 ネットワークリソースを独占しているアプリケーションとデバイスを特定します。これらは分離、再スケジュール、またはシャットダウンできます。参照：6つの無料の帯域幅監視ツール

一般的なNetflow Traffic Analyzerダッシュボードには、管理者がステータスを監視して設定をすばやく調整するために必要な重要な情報が含まれています。例：

NetFlow Traffic Analyzerの要約QoSダッシュボード

これらのレポートと分析には次のものが含まれます。 遅延、ジッター、およびパケット損失.

SolarWinds NetFlow Traffic AnalyzerSolarWinds.comで30日間無料トライアルをダウンロード

PRTGを使用したPaessler QoSモニタリング

QoSモニタリングについて調査できるもう1つのオプションは、Paessler PRTGです。このネットワーク監視スイート QoSパフォーマンスを追跡する特別なセクションがあります. この機能は、タグ付けされたトラフィックフローをリアルタイムで表示し、パフォーマンス分析と容量計画のためのデータも保存します.

PRTGソフトウェア 3つの異なるQoS方法論をカバーする4つの追跡センサーを含む. これらは、ストリーム内のパケット配信の規則性を追跡するPing Jitterセンサーによって補完されます.

PRTGが追跡できる3種類のQoSは、標準QoS、Cisco IP-SLA、およびCisco CBQoSです。標準QoSのトラッカーは、一方向センサーまたはラウンドトリップセンサーとして実装されます。これらのトラッカーは、インターネットを介した接続で動作できます。目的地でのパフォーマンスの正確な記録を取得するために、あなたはする必要があります 一方向センサーサービス用にセンサーをその遠隔地に配置する. 往復サービスを機能させるには、遠隔地にリフレクターが必要です.

Cisco IP-SLAセンサーは、ネットワーク上のタグ付きVoIPトラフィックの監視専用です。コールトラフィックのさまざまなメトリックを記録します。 往復時間、待ち時間、ジッター、遅延、および平均オピニオン評点（MOS）.

Cisco CBQoSセンサーは、クラスベースのサービス品質の実装に従います。 CBQoSはキューイング手法であり、実装する場合は、ルーターとスイッチへのより多くのエントリポイントを追跡する必要があります。. 各デバイスに少なくとも3つの仮想キューを作成します, 監視するものがはるかにあります.

PRTGは、それ自体をセットアップし、すべてのインフラストラクチャを自動的にマッピングできます。ただし、QoSの実装には意思決定が必要なため、優先するトラフィックのタイプを決定することにより、自分でメソッドを設定する必要があります。.

Paesslerでは、最大100個のセンサーのみをアクティブにした場合、PRTGを無料で使用できます。規模を大きくすると、QoSモニターを含むシステムの30日間の無料トライアルを入手できます.

QoSをどのように構成しますか?

プロトコルに優先順位を付けるように構成できるルーターとスイッチは、通常、ルーター管理ソフトウェアスイートによってアクセスされます。 QoS設定を構成するプロセス全体は、次のような非常に単純な作業です。

  • アプリケーションにログインし、ハブまたはスイッチを介して接続する
  • QoS構成メニューへの移動
  • パケットの優先順位の設定

そしてそのように、メディアパケットはネットワークをスムーズに通過できます。ハードコアネットワークエンジニアは、コマンドライン構成インターフェイスを介して上記のすべてのタスクを実行できます。.

RTPパケットの優先順位付け方法?

QoSパケットの優先順位付けは、主に2つの方法を使用して実行できます。

  • 分類：このメソッドは、パケットタイプを識別し、それらにマークを付けることによって優先度を割り当てます。識別は、ACL（アクセス制御リスト）、CoS（サービスクラス）を使用したLAN実装、またはハードウェアベースのQoSマーキングを使用するスイッチを使用して実行できます。.
  • 待ち行列：キューは、ルーターやスイッチにある高性能メモリバッファーです。それらを通過するパケットは、送信されるのを待機している間、専用のメモリ領域に保持されます。 RTPなどのプロトコルに高い優先順位が割り当てられると、それらは専用のキューに移動され、データがより速いペースでプッシュされるため、ドロップされる可能性が低くなります。優先度の低いキューにはこの豪華さはありません.

ここで覚えておく必要がある重要なことは、パケットの 優先順位のマーキングはネットワーク内でのみ有効です で作成されています。ネットワークを離れると、 受信者ネットワークが新しい優先度を決定します.

パケットに優先順位を付けるときに考慮すべき事項

パケットに優先順位を付ける方法を決定するときに役立ついくつかの考えとヒントは次のとおりです。

  • 通常、次のことをお勧めします データのソースに最も近いデバイスによって割り当てられた優先順位マークを持っている これにより、パケットが確実に 正しい優先度でネットワーク全体を移動する.
  • の 着信パケットをマークするために選択するデバイスは、常にスイッチである必要があります. それの訳は これらのデバイスはトラフィックの負荷を分散できます そして、他のスイッチと負担を分担します。 CPUの負担を軽減する.
  • 着信トラフィックは、ほぼ常に反対方向に向かうトラフィックよりも大きくなります。 ISPプロバイダーは通常、クライアントの発信トラフィックにより少ない帯域幅を割り当て、QoSを主に適用する必要があるのは（発信ネットワークパス上）です.
  • シスコには推奨事項があります 次の図に示すように、パケットをどのようにマークする必要があるかについて：

CiscoのQoSベースラインマーキングの推奨事項.png

最後に、QoSの実装の成功は、常に の品質 政策 パケットの分類、マーク付け、キューイングの方法を管理します. の ポリシーは慎重に作成する必要があります QoSの実装が成功するために.

QoSを使用しないもの

QoSについて読んだ後、ネットワークの輻輳を引き起こすすべての病気を治すことができる魔法のエリクサーのように見えるかもしれません。まあ、ある程度までは、ほとんどのRTP通信をスムーズにし、ネットワーク上のトラフィックを合理化したように見せることができます。残念ながら、それはすべてのネットワーク問題に対する万能のソリューションではありません.

次の目的でQoSを使用しないでください。

帯域幅を増やす

QoSはRTPパケットの優先順位を合理化し、ネットワークが突然帯域幅を増やしたように見えるようにしますが、そのように解釈されるべきではありません. 「帯域幅を増やす」ためのツールとしてQoSを使用しないでください すべての場合、既存のリソースをもう少し効率的に利用するだけです（RTPパケットを優先します）。.

代わりに、ファイルのキャッシングを検討して、出入りするデータの量を減らしてください。それでもうまくいかない場合は、帯域幅の制限に達している可能性があります。企業がブロードバンドの制限に達した場合、実行できる唯一のことは、外に出て、QoSを使用せずにさらに購入することです。.

ネットワークの目詰まりを解消する

不正なアプリケーションが実行されたままになり、ネットワークの帯域幅を占有する場合, QoSの実装 解決策ではありません. Skype通話が最終的に通過し始めるかもしれませんが、QoSは根本的な問題に対処していません。最終的に、不正なアプリケーションは利用可能なリソースを飲み込み、QoSの利点を使い果たしてしまいます。.

ここで機能する解決策の1つは、 リソースを占有するアプリケーションを探し出し、シャットダウンするか、再スケジュールします 営業時間外に実行する.

繰り返しますが、ネットワーク上でQoSを設定する目的は、ネットワークの混雑によりビデオ通話と音声通話が遅れないようにすることです。実際に帯域幅を増やすことができるツールではありません。詰まったネットワークをトンネルすることもできません。.

QoSを適切に実装すると、割り当てられた帯域幅が最適化され、パケットのタグ付けが容易になるため、ミッションクリティカルなデータの品質と速度が向上します。利用可能な帯域幅を利用します。拡大しません.

画像の帰属：

  1.  UnsplashのJohn Carlisleによるフィーチャーイメージ
  2.  「Röddingsmarktの夜の都市高速道路の赤と白の車のライトトレイル」CBX。 Unsplashで
  3.  混合ネットワーク設計–ウィキメディア、パブリックドメイン
  4. 「Netflow Traffic Analyzer Summary」– 2023年5月28日に撮影したスクリーンショット
  5. 「シスコのQoSベースラインマーキングに関する推奨事項」–シスコシステムズの厚意により提供されています。不正使用は許可されていません（2023年5月28日に撮影された画像）