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◆QoSとは(その1)

※ネットワークの学習は、TCP/IPを学ぶことから始めることをオススメします。TCP/IPは、今日のLANやインターネットを支えている重要な技術になっています。ここでは、これからネットワークを学ぼうとする方に必要なネットワークの用語やテクノロジーの紹介、そして、TCP/IPプロトコルの基礎知識を中心に説明してゆきます。
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◆QoSとは(その1)

 QoSとは、Quality of Serviceの略で、トラフィックのごとにパケットを識別し、優先制御を行ったり、帯域制御を行う技術のことを指します。

 QoSを導入するには、専用装置を導入する方法とルータやスイッチ上でQoS機能を実装する方法があります。最近は、QoS機能を持ったルータやスイッチも充実してきており、QoS処理に必要なルータやスイッチの性能も一昔前に比べると飛躍的に向上しています。

そのため、QoSの導入にはルータやスイッチ上で実装するケースが増えています。

それでは、なぜ、このQoSの技術が必要なのでしょうか?

 IPによる通信は、ベストエフォートで処理を実行します。先に到着したパケットから順に処理を行います。もしも処理しきれないほどのパケットが到着した場合は、バッファに蓄積します。バッファが一杯になるとパケットを破棄して、破棄したパケットを再送してもらうようになっています。(※TCPの場合)

例えば、どのような状況でこのような現象が起こるのでしょうか?

下図のケースでは、問題は発生しません。


 ルータの両側のネットワークの帯域幅は100Mbpsです。また、ルータの処理能力が高く、十分に100Mbpsのトラフィックを処理できるとします。

 そうした場合、ルータの入力インタフェースにパケットが取り込まれてから、出力インタフェースから送り出されるまで、ほとんど待たされることはありません。ルータに流れてくるパケットの量に余裕がある場合は、問題が発生しません。

しかし、下図の場合はどうでしょうか?


ルータの左側のLANの帯域幅は、100Mbpsです。ルータの右側のWANの帯域幅は、30Mbpsです。

※インターネットへの接続は、FTTHの光ファイバのサービスであったとしても実際には、スループットは100Mbpsでません。

 出力インタフェースの帯域幅以上のトラフィックが入力インタフェースに流れ込んできた場合、パケットを送り出すのが追い付かなくなってしまいます。

 このような状況になるとルータの箇所でボトルネックとなり、取り込まれたパケットが送りだされるまで遅延が発生します。さらに、バッファから溢れたパケットは、破棄されることとなり、それぞれのアプリケーションが必要な帯域幅を確保できない状態になってしまいます。

 この遅延やパケットの破棄は、IP電話の音声データやビデオ会議の映像データにとって、これは致命的となるからです。

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