CoSの明示的な輻輳通知を理解する

ECN の仕組み

ECN がなければ、デバイスは TCP/IP パケットをドロップしてネットワーク輻輳に応答します。ドロップしたパケットは、輻輳が発生していることをネットワークに知らせます。IPネットワーク上のデバイスは、パケット伝送速度を下げることでTCPパケットに応答し、輻輳を解消することができます。しかし、パケット ドロップによる輻輳の通知と管理にはいくつかのデメリットがあります。例えば、パケットはドロップされ、再送される必要があります。また、バースト性トラフィックによってネットワークの伝送速度があまりに低下し、帯域幅の利用率が非効率的となる可能性があります。

ECN は、パケットをドロップしてネットワーク輻輳を通知する代わりに、パケットをドロップせずに、パケットにネットワーク輻輳を通知するマークを付けます。ECN を機能させるには、2 つの ECN 対応エンドポイント間のパス内のすべてのデバイスで ECN が有効になっている必要があります。ECN は、エンドポイント間の TCP 接続の確立中にネゴシエートされます。

ECN 対応デバイスは、キューに適用される WRED パケット ドロップ プロファイル設定に基づいてキュー輻輳状態を判断するため、各 ECN 対応キューには WRED ドロップ プロファイルも必要です。キューが WRED ドロップ プロファイルのパケット ドロップ確率が 0(0)を超えるレベルに満たされた場合、デバイスはそのパケットに輻輳が発生しているとマークします。デバイスがパケットに輻輳の発生を示すかどうかは、そのフィル レベルでのキューのドロップ確率と同じ確率です。

ECNは、IPヘッダーの差別化サービス(DiffServ)フィールドの2つの最も重要なビットをマークすることで、輻輳が発生したかどうかを通信します。DiffServ フィールドの最上位の 6 ビットには、DSCP(差別化サービス コード ポイント)ビットが含まれています。2つのECNビットの状態は、パケットがECN対応パケットであるか否か、輻輳が発生したか否かを示します。

ECN 対応送信者は、パケットを ECN 対応としてマークします。送信者が ECN 対応でない場合、パケットは ECN 対応でないとマークされます。ECN 対応パケットがデバイスのエグレス キューで輻輳を経験した場合、デバイスはそのパケットが輻輳を経験しているとマークします。パケットがECN対応レシーバー(宛先エンドポイント)に到達すると、レシーバーは輻輳を示すマークが付いたパケットを送信することで、送信者(送信元エンドポイント)に輻輳インジケータをエコーします。

受信側から輻輳インジケータを受信した後、送信元エンドポイントは伝送速度を低下させ、輻輳を緩和します。これは、TCP輻輳通知と管理の結果と似ていますが、ネットワーク輻輳を通知するためにパケットをドロップする代わりに、ECNはパケットをマークし、受信者は送信者に輻輳通知をエコーします。パケットは破棄されないため、パケットを再送信する必要はありません。

メモ：

ECN は、SRX380、SRX300、SRX320、SRX340、SRX345、vSRX3.0 でサポートされています。

• DiffServ フィールドの ECN ビット
• エンドツーエンドの ECN 動作
• PFC およびイーサネット PAUSE と ECN の比較

表 1:ECN ビット コード

ECN ビット(コード)	意味
00	非 ECT - パケットが ECN 対応でないとマークされる
01	ECT(1)—トランスポート プロトコルのエンドポイントは ECN 対応です。
10	ECT(0)—トランスポート プロトコルのエンドポイントは ECN 対応です。
11	CE-発生した輻輳

WRED ドロップ プロファイル ECN しきい値の制御

WRED ドロップ プロファイルを転送クラス(出力キューにマッピングされている)に適用して、デバイスが ECN 対応パケットをマークする方法を制御します。スケジューラ マップは、ドロップ プロファイルをスケジューラと転送クラスに関連付け、スケジューラ マップをインターフェイスに適用して、それらのインターフェイスに転送クラスのスケジューリング プロパティを実装します。

ドロッププロファイルは、キューの塗りつぶしレベル(キューのフルネスの割合)とドロップ確率(パケットがドロップする確率の割合)のペアを定義します。キューが指定されたレベルにフィルされると、ドロッププロファイルに一致するトラフィックは、そのフィルレベルとドロップ確率と組み合わせています。ドロッププロファイルを設定する場合、一組のフィルレベルとドロップ確率を設定して、パケットが異なるレベルのキューフルネスでどのようにドロップするかを制御します。

最初のフィルレベルとドロップ確率のペアは、ドロップ開始点です。キューが最初のフィル レベルに達するまで、パケットはドロップされません。キューが最初のフィルレベルに達すると、フィルレベルを超えるパケットは、ドロップ確率とフィルレベルの組み合わせのドロップ確率と等しい破棄確率を持つ可能性があります。

最後のフィルレベルとドロップ確率のペアは、ドロップエンドポイントです。キューが最後のフィル レベルに達すると、ECN 用に設定されていない限り、すべてのパケットがドロップされます。

メモ：

ロスレス キュー(パケット ドロップ属性で no-loss 設定された転送クラス)と絶対高優先度キューは、ドロップ プロファイルを使用しません。損失のないキューは、PFC を使用してトラフィックフローを制御します。

ドロッププロファイル設定は、以下のようにECNパケットに影響を与えます。

• ドロップ開始点—ECN 対応パケットが、CE(輻輳経験値)としてマークされる場合があります。

• ドロップエンドポイント-ECN対応パケットは常にCEとマークされます。

キューがドロップ開始点からドロップエンドポイントまで満たされると、ECNパケットがCEとマークされる可能性は、ベストエフォート型トラフィックにドロッププロファイルを適用した場合、ECN以外のパケットがドロップする可能性と同じです。キューが満たされると、ベストエフォート型トラフィックにドロップ プロファイルを適用すると、ECN 以外のパケットがドロップする可能性が高くなるのと同様に、ECN パケットが CE とマークされる可能性が高くなります。

ドロップエンドポイントでは、すべての ECN パケットが CE とマークされますが、ECN パケットはドロップされません。キューのフィル レベルがドロップ エンド ポイントを超えると、すべての ECN パケットが CE としてマークされます。キューが完全に満たされた場合、ECN パケット(およびその他のすべてのパケット)はテールドロップされます。

WRED パケット ドロップ プロファイルを設定し、それを出力キューに適用するには(ETS をサポートするデバイスで階層型スケジューリングを使用します)。

1. ステートメントを使用してドロッププロファイルを設定します set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level drop-start-point fill-level drop-end-point drop-probability 0 drop-probability percentage。

2. ステートメントを使用して、ドロッププロファイルをキュースケジューラにマッピングします set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) protocol any drop-profile profile-name。ドロップ プロファイルの名前は、ステップ 1 で設定された WRED プロファイルの名前です。

3. ステップ 2 がドロップ プロファイルに関連付けるスケジューラを、 ステートメントを使用して出力キューにマッピングします set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name。転送クラスは、出力キューを識別します。転送クラスは、デフォルトで出力キューにマッピングされ、明示的なユーザー設定によって異なるキューに再マッピングできます。スケジューラ名は、ステップ 2 で設定されたスケジューラです。

4. ステートメント set class-of-service traffic-control-profiles tcp-name scheduler-map map-nameを使用して、スケジューラ マップをトラフィック制御プロファイルに関連付けます。スケジューラ マップ名は、ステップ 3 で設定された名前です。

5. ステートメント set class-of-service interface interface-name forwarding-class-set forwarding-class-set-name output-traffic-control-profile tcp-nameを使用して、トラフィック制御プロファイルをインターフェイスに関連付けます。出力トラフィック制御プロファイル名は、ステップ 4 で設定されたトラフィック制御プロファイルの名前です。

   インターフェイスは、トラフィック制御プロファイルのスケジューラマップを使用して、ドロッププロファイル(およびECN属性の有効化を含むその他の属性)を、そのインターフェイスの出力キュー(転送クラス)に適用します。異なるトラフィック制御プロファイルを使用して、異なるスケジューラを異なるインターフェイスにマッピングできるため、異なるインターフェイス上の同じキュー番号が異なる方法でトラフィックを処理できます。

WRED パケット ドロップ プロファイルを設定し、ポート スケジューリングをサポートするデバイスの出力キューに適用できます(ETS 階層スケジューリングはサポートされていないか、使用されていません)。WRED パケット ドロップ プロファイルを設定し、ポート スケジューリングをサポートするデバイスの出力キューに適用するには(ETS 階層スケジューリングはサポートされていないか、使用されていません)。

1. ステートメントを使用してドロッププロファイルを設定します set class-of-service drop-profiles profile-name interpolate fill-level level1 level2 ... level32 drop-probability probability1 probability2 ... probability32。わずか2組のフィルレベル/ドロップ確率ペアまたは32ペアを指定できます。

2. ステートメントを使用して、ドロッププロファイルをキュースケジューラにマッピングします set class-of-service schedulers scheduler-name drop-profile-map loss-priority (low | medium-high | high) drop-profile profile-name。ドロップ プロファイルの名前は、ステップ 1 で設定された WRED プロファイルの名前です。

3. ステップ 2 がドロップ プロファイルに関連付けるスケジューラを、 ステートメントを使用して出力キューにマッピングします set class-of-service scheduler-maps map-name forwarding-class forwarding-class-name scheduler scheduler-name。転送クラスは、出力キューを識別します。転送クラスは、デフォルトで出力キューにマッピングされ、明示的なユーザー設定によって異なるキューに再マッピングできます。スケジューラ名は、ステップ 2 で設定されたスケジューラです。

4. スケジューラ マップを ステートメント set class-of-service interfaces interface-name scheduler-map scheduler-map-nameを使用してインターフェイスに関連付けます。

   インターフェイスはスケジューラ マップを使用して、ドロップ プロファイル(およびその他の属性)を、そのインターフェイス上の転送クラスにマッピングされた出力キューに適用します。異なるインターフェイスで異なるスケジューラ マップを使用できるので、異なるインターフェイス上の同じキュー番号が異なる方法でトラフィックを処理できます。

サポート、制限、注意事項

キューにマッピングされた WRED アルゴリズムが対象となるパケット ドロップを見つからなければ、ECN 設定と ECN ビット マーキングは重要ではありません。パケットトランスポートの動作は、ECNが有効になっていない場合と同じです。

ECN はデフォルトで無効になっています。通常、ベストエフォート型トラフィックを処理するキューでのみ ECN を有効にし、ロスレス トラフィックや絶対優先トラフィックを処理するキューでは ECN を有効にしません。

ECN は以下をサポートします。

• IPv4 および IPv6 パケット

• タグなし、単一タグ付き、および二重タグ付きパケット

• IPトンネリングパケットの外側IPヘッダー(内部IPヘッダーではない)

ECNは以下をサポートしていません。

• MPLS カプセル化された IP パケット

• IPトンネリングパケットの内部IPヘッダー(ただし、ECNは外部IPヘッダーで動作します)

• マルチキャスト、ブロードキャスト、および宛先ルックアップ失敗(DLF)トラフィック

• 非 IP トラフィック