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Verstehen, wie Class of Service mit Überlastungen umgeht und Servicelevel im Netzwerk steuert
Normalerweise leiten IP-Router Pakete unabhängig und ohne Kontrolle über Durchsatz oder Verzögerung weiter. Dies wird als Best-Effort-Service bezeichnet. Dieser Service ist genauso gut wie die Netzwerkgeräte und Verbindungen, und das Ergebnis ist zufriedenstellend für viele herkömmliche IP-Anwendungen, bei denen die Datenbereitstellung im Vordergrund steht, wie z. B. E-Mail oder Webbrowsing. IP-Anwendungen wie Echtzeit-Video und -Audio (oder Sprache) erfordern jedoch geringere Verzögerungs-, Jitter- und Verlustparameter als einfache Best-Effort-Netzwerke in Zeiten von Netzwerküberlastung.
Wenn es in einem Netzwerk zu Überlastungen und Verzögerungen kommt, müssen einige Pakete verworfen werden. Die CoS (Class of Service) des Betriebssystems Junos (Junos OS) von Juniper Networks ermöglicht Ihnen die Zuweisung von Datenverkehr zu Klassen und bietet verschiedene Stufen von Durchsatz und Paketverlust, wenn eine Überlastung auftritt.
CoS ist die Zuordnung von Verkehrsströmen zu verschiedenen Service-Levels. Service Provider können Router-basierte CoS-Funktionen verwenden, um Service-Levels zu definieren, die bestimmten Anwendungen, die von bestimmten Datenverkehrsströmen bedient werden, unterschiedliche Verzögerungs-, Jitter - (Verzögerungsvariation) und Paketverlusteigenschaften bieten.
Ein Router darf keine Kompromisse bei der bestmöglichen Weiterleitungsleistung eingehen, um CoS-Funktionen bereitzustellen, da dies lediglich ein Problem gegen ein anderes austauscht. Wenn CoS-Funktionen aktiviert sind, müssen sie es Routern ermöglichen, kritische Pakete sowie bestmögliche Datenströme besser zu verarbeiten, selbst in Zeiten von Überlastung. Der Netzwerkdurchsatz wird durch eine Kombination aus verfügbarer Bandbreite und Verzögerung bestimmt. CoS garantiert eine Mindestbandbreite, die einer Serviceklasse zugeordnet ist.
Die Hauptauswirkung von CoS auf die Netzwerkverzögerung liegt in Warteschlangenverzögerungen, wenn Pakete normalerweise in der Reihenfolge ihres Eintreffens in die Warteschlange gestellt werden, um ausgegeben zu werden, unabhängig von der Serviceklasse. Warteschlangenverzögerungen nehmen mit einer Netzwerküberlastung zu und führen häufig zu Paketverlusten, wenn Warteschlangenpuffer überlaufen. Die beiden anderen Elemente der Gesamtverzögerung des Netzwerks, die seriellen Übertragungsverzögerungen, die durch die Verbindungsgeschwindigkeiten bestimmt werden, und die Ausbreitungsverzögerungen, die durch den Medientyp bestimmt werden, werden nicht durch CoS-Einstellungen bestimmt.
Für Schnittstellen, die IPv4-, IPv6- und MPLS-Datenverkehr übertragen, können Sie die CoS-Funktionen von Junos OS so konfigurieren, dass mehrere Serviceklassen für verschiedene Anwendungen bereitgestellt werden. Auf dem Routinggerät können Sie mehrere Weiterleitungsklassen für die Übertragung von Paketen konfigurieren, definieren, welche Pakete in jede Ausgabewarteschlange gestellt werden, den Übertragungsservicelevel für jede Warteschlange planen und Überlastungen mithilfe eines RED-Algorithmus (Random Early Detection) verwalten.
Die CoS-Funktionen von Junos OS bieten eine Reihe von Mechanismen, mit denen Sie differenzierte Services bereitstellen können, wenn die bestmögliche Datenverkehrsbereitstellung nicht ausreicht. Beim Entwerfen von CoS-Anwendungen müssen Sie Ihre Serviceanforderungen sorgfältig berücksichtigen, und Sie müssen Ihre CoS-Konfiguration gründlich planen und entwerfen, um die Konsistenz auf allen Routinggeräten in einer CoS-Domäne sicherzustellen. Sie müssen auch alle Routing-Geräte und andere Netzwerkgeräte in der CoS-Domäne berücksichtigen, um die Interoperabilität zwischen allen Geräten sicherzustellen.
CoS-Anwendungen
Sie können CoS-Funktionen so konfigurieren, dass sie die Anforderungen mehrerer Anwendungen erfüllen. Da es sich bei den Komponenten um generische Komponenten handelt, können Sie eine einzige CoS-Konfigurationssyntax für mehrere Routing-Geräte verwenden. CoS-Mechanismen sind für zwei große Klassen von Anwendungen nützlich. Auf diese Anwendungen kann sowohl im Lieferumfang als auch im gesamten Netzwerk verwiesen werden.
In-the-Box-Anwendungen verwenden CoS-Mechanismen , um Pakete, die über einen einzelnen Knoten im Netzwerk übertragen werden, besonders zu behandeln. Sie können den eingehenden Datenverkehr auf jeder Schnittstelle überwachen und CoS verwenden, um einigen Schnittstellen (d. h. einigen Kunden) den bevorzugten Service bereitzustellen und gleichzeitig den bereitgestellten Service auf andere Schnittstellen zu beschränken. Sie können ausgehenden Datenverkehr auch nach dem Ziel des Pakets filtern und so einigen Zielen einen bevorzugten Service bereitstellen.
Netzwerkübergreifende Anwendungen verwenden CoS-Mechanismen , um verschiedene Paketklassen über eine Gruppe von Knoten in einem Netzwerk differenziert zu behandeln. Bei diesen Anwendungstypen steuern Sie in der Regel die ein- und ausgehenden Routinggeräte für eine Routing-Domäne sowie alle Routing-Geräte innerhalb der Domäne. Sie können die CoS-Funktionen von Junos OS verwenden, um Pakete, die durch die Domäne übertragen werden, so zu ändern, dass die Priorität des Pakets in der Domäne angegeben wird.
Insbesondere ändern Sie die CoS-Codepunkte in Paketheadern und ordnen diese Bits Werten zu, die den Serviceebenen entsprechen. Wenn alle Routinggeräte in der Domäne so konfiguriert sind, dass die Rangfolgebits bestimmten Servicelevels zugeordnet werden, erhalten Pakete mit denselben Codepunkten, die durch die Domäne übertragen werden, vom Eingangspunkt zum Ausgangspunkt die gleiche Serviceebene. Damit CoS in diesem Fall funktioniert, muss die Zuordnung zwischen den Codepunkten und Servicelevels auf allen Routing-Geräten in der Domäne identisch sein.
Die Junos OS CoS-Anwendungen unterstützen die folgenden Mechanismen:
Differentiated Services (DiffServ): Die CoS-Anwendung unterstützt DiffServ, das einen 6-Bit-DSCP (Differentiated Services Code Point) im Feld "Differentiated Services" des IPv4- und IPv6-Paketheaders verwendet. Bei IPv6 wird DSCP als Datenverkehrsklasse bezeichnet. Die Konfiguration verwendet DSCP-Werte, um die Weiterleitungsklasse zu bestimmen, die jedem Paket zugeordnet ist. IPv4-Datenverkehr kann auch die 3-Bit-IP-Rangfolgebits verwenden, um Datenverkehr zu klassifizieren.
Layer-2-zu-Layer-3-CoS-Zuordnung: Die CoS-Anwendung unterstützt die Zuordnung von Layer-2-Paketheadern (IEEE 802.1p) zu Routing-Geräteweiterleitungsklassen und Verlustprioritätswerten.
Bei der CoS-Zuordnung von Layer 2 zu Layer 3 werden die Weiterleitungsklasse und die Verlustpriorität basierend auf den Informationen im Layer-2-Header festgelegt. Die Ausgabe umfasst die Zuordnung der Weiterleitungsklasse und der Verlustpriorität zu einer Layer-2-spezifischen Markierung . Sie können die Kopfzeilen von Layer 2 und Layer 3 gleichzeitig markieren.
MPLS EXP - Unterstützt die Konfiguration der Zuordnung von experimentellen MPLS-Biteinstellungen (EXP) zu Routing-Geräteweiterleitungsklassen und umgekehrt.
VPN-Outer-Label-Markierung: Unterstützt das Setzen von Outer-Label-EXP-Bits, auch bekannt als CoS-Bits, basierend auf MPLS EXP-Mapping.
CoS-Standards
Die Standards für CoS-Funktionen (Class of Service) von Junos OS sind in den folgenden RFCs definiert:
RFC 2474, Definition des Feldes "Differentiated Services" in den IPv4- und IPv6-Headern
RFC 2597, Gesicherte Weiterleitung PHB Group
RFC 2598, Eine beschleunigte Weiterleitung PHB
RFC 2698, Ein Zwei-Rate-Drei-Farbmarker