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Quality-of-Service

QoS-Mechanismen: Prioritäten richtig setzen!

22. März 2011, 10:34 Uhr | Claudia Rayling

Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Differentiated-Services

Beim IP-Protokoll auf Schicht 3 erfolgt die Datenübermittlung ungesichert und verbindungslos. Alle Pakete werden vom IP unabhängig von den anderen übertragen. Zusätzliche Funktionen wie Fehlererkennung, Überwachung oder Reihenfolge, Flusskontrolle und Sicherung der Übertragung werden durch die Protokolle höherer Schichten realisiert. IP-Netze unterscheiden somit nicht zwischen verschiedenen Anwendungen und der Priorität der über das Netzwerk übermittelten Datenpakete.

Diesem Problem kann man durch die Bereitstellung hoher und teurer Übertragungskapazitäten begegnen. Das ursprüngliche IP-Protokoll definiert ein Type-of-Service-Field (ToS) im Header, welches die Vorrangsteuerung, Wartezeit, Durchsatz und Zuverlässigkeit der jeweiligen Datagramme beschreibt. Somit wird im Gegensatz zu anderen QoS-Verfahren die Priorität eines IP-Paketes bereits vom Sender bestimmt. Die Router auf dem Weg zum Empfänger entscheiden allein anhand der ToS-Angabe über die bevorzugte Weiterleitung zum Empfänger. Die ToS-Mechanismen wurden allerdings nie zufrieden stellend in die Praxis umgesetzt. Zur Realisierung einer skalierbaren QoS-Lösung mit unterschiedlichen Dienstklassen hat die Internet Engineering Task Force (IETF) bereits vor Jahren den ToS-Mechanismus durch die Differentiated-Services (Diffserv) ersetzt.

Im Unterschied zum ToS-Verfahren kann durch die Diffserv-Mechanismen jedes IP-Paket von den Übermittlungskomponenten auf dessen Wichtigkeit überprüft werden. Bei Auftreten einer Überlast lassen sich unwichtigere Pakete verwerfen, um eine priorisierte Zustellung der wichtigeren Pakete zu ermöglichen.

Diffserv verwendet dazu das ehemalige IPv4-TOS-Feld beziehungsweise das IPv6-Traffic-Class-Feld des IP-Headers, welches in ein Diffserv-Feld (DS) umdefiniert wird. Diffserv benötigt keine Signalisierung und Zustandsspeicherung in den Koppelkomponenten, da jedes einzelne Paket individuell nach seiner Dienstklasse von den Netzelementen behandelt wird. Stattdessen definiert Diffserv eine kleine Anzahl von Regeln für Qualitätsklassen, so genannte Per-Hop-Behaviours (PHBs), die die Router durch geeignete Maßnahmen unterstützen müssen.

Diffserv definiert die folgenden Qualitätsklassen:

Expedit-Forwarding: Diese Qualitätsklassen mit strikter Priorität über alle anderen Klassen bieten den geringsten Paketverlust, sehr geringe Verzögerung und kleine Jitter. Jeder Router reserviert einen bestimmten Prozentsatz seiner Kapazität für diesen Verkehr. Für die Anforderungen von VoIP-Verkehr in Richtung geringer Verzögerung eignen sich diese Qualitätsklassen ganz besonders.
Assured-Forwarding: Innerhalb dieses Dienstes werden vier unterschiedliche Qualitätsklassen und drei Levels für den Paketverwurf pro Qualitätsklassen definiert.
Best-Effort: Es gibt keine Dienstgarantie, zur Verfügung steht die verbleibende Bandbreite.

Für die Sicherung der Dienstgüte – und somit für die unterschiedlich priorisierte Weiterleitung der Pakete – sorgen in einem Diffserv-fähigen Netzwerk die Diffserv-fähigen Koppelkomponenten. Die jeweiligen Diffserv-Definitionen gelten jedoch nur für ein zusammenhängendes administratives Netzwerkkonstrukt.