Implementierung von QoS-Richtlinien mit Differentiated Services Code Point

Einleitung

Dieses Dokument beschreibt, wie Sie die Differentiated Services Code Point(DSCP) -Werte in Quality of Service (QoS)-Konfigurationen auf einem Cisco Router festlegen.

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Voraussetzungen

Anforderungen

Sie sollten mit den Feldern im IP-Header und in der Cisco IOS^®-CLI vertraut sein.

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Verwendete Komponenten

Dieses Dokument ist nicht auf bestimmte Software- und Hardware-Versionen beschränkt.

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Die Informationen in diesem Dokument beziehen sich auf Geräte in einer speziell eingerichteten Testumgebung. Alle Geräte, die in diesem Dokument benutzt wurden, begannen mit einer gelöschten (Nichterfüllungs) Konfiguration. Wenn Ihr Netzwerk in Betrieb ist, stellen Sie sicher, dass Sie die möglichen Auswirkungen aller Befehle kennen.

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Konventionen

Weitere Informationen zu Dokumentkonventionen finden Sie in den technischen Tipps von Cisco zu Konventionen.

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Hintergrundinformationen

Differentiated Services (DiffServ) ist eine Architektur, in der Netzwerkknoten eine differenzierte Behandlung pro Hop anwenden, basierend auf dem Differentiated Services (DS)-Feld. Der in RFC 2474 und RFC 2475 definierte DiffServ-Standard ersetzt die ursprüngliche Spezifikation zur Definition der in RFC 791 beschriebenen Paketpriorität. RFC 2474 definiert das IPv4 Type of Service (ToS)-Oktett neu als DS-Feld und weist seine sechs signifikante Bits für den Differentiated Services Code Point (DSCP).

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Die DiffServ-Architektur definiert das DiffServ(DS)-Feld, das das ToS-Feld in IPv4 ersetzt, um Per-Hop-Behavior (PHB)-Entscheidungen über Paketklassifizierungs- und Traffic-Aufbereitungsfunktionen wie Metering, Marking, Shaping und Policing zu treffen.

Die RFCs schreiben nicht vor, wie PHBs zu implementieren sind. Dies liegt in der Verantwortung des Anbieters. Cisco implementiert Warteschlangentechniken, die ihren PHB in der IP-Priorität oder dem DSCP-Wert im IP-Header eines Pakets basieren können. Basierend auf dem DSCP-Wert oder der IP-Priorität kann der Traffic einer bestimmten Serviceklasse zugeordnet werden. Pakete innerhalb einer Serviceklasse werden auf die gleiche Weise behandelt.

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Differentiated Services Code Point

Die sechs höchstwertigen Bits des DS-Felds bilden den DSCP. RFC 2474 bezeichnete die beiden Bits mit der geringsten Signifikanz ursprünglich als Current Unused (CU), und RFC 3168 definiert diese Bits als das Feld Explicit Congestion Notification (ECN). Router am Netzwerk-Edge klassifizieren Pakete und markieren diese mit der IP-Priorität oder dem DSCP-Wert in einem Diffserv-Netzwerk. Andere Netzwerkgeräte im Core, die Diffserv unterstützen, verwenden den DSCP-Wert im IP-Header, um ein PHB-Verhalten für das Paket auszuwählen und die entsprechende QoS-Behandlung bereitzustellen.

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Die Diagramme in diesem Abschnitt zeigen einen Vergleich zwischen dem in RFC 791 definierten ToS-Byte und dem DiffServ-Feld.

ToS-Byte

P2

P1

P0

T2

T1

T0

CU1

CU0

• IP-Priorität – drei Bit (P2 bis P0)

• Verzögerung, Durchsatz und Zuverlässigkeit – drei Bit (T2 bis T0)

• CU (Currently Unused, derzeit nicht verwendet) – zwei Bits (CU1 bis CU0)

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DiffServ-Feld

DS5	DS4	DS3	DS2	DS1	DS0	ECN	ECN

• DSCP – sechs Bit (DS5 bis DS0)

• ECN – zwei Bit

Das standardisierte DiffServ-Feld des Pakets wird mit einem Wert markiert, sodass das Paket an jedem Netzwerkknoten eine bestimmte Weiterleitungsbehandlung oder ein bestimmtes PHB erhält.

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Der Standard-DSCP ist 000 000, und die Klassenauswahl-DSCPs sind Werte, die abwärtskompatibel mit der IP-Rangfolge sind. Bei der Konvertierung zwischen IP-Priorität und DSCP-Wert müssen die drei wichtigsten Bits zugeordnet werden. So

IP Prec 5 (101) maps to IP DSCP 101 000

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ToS-Byte

1

0

1

T2

T1

T0

CU2

CU0

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DiffServ-Feld

1	0	1	0	0	0	ECN	ECN

Der DiffServ-Standard verwendet dieselben Prioritätsbits (die wichtigsten Bits – DS5, DS4 und DS3) zur Prioritätsfestlegung, präzisiert jedoch die Definitionen, was eine feinere Granularität durch die Verwendung der nächsten drei Bits im DSCP bietet. DiffServ ordnet die Prioritätsstufen (die noch durch die drei wichtigsten Bits des DSCP-Werts definiert werden) neu an und benennt sie in folgende Kategorien um (die Stufen werden in diesem Dokument ausführlicher erläutert):

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Prioritätsstufe	Beschreibung
7	Bleibt gleich (Verbindungsschicht und Routing-Protokoll bleiben erhalten)
6	Bleibt gleich (wird für IP-Routing-Protokolle verwendet)
5	Express Forwarding (EF)
4	Klasse 4
3	Klasse 3
2	Klasse 2
1	Klasse 1
0	Best Effort (BE)

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Bei diesem System priorisiert ein Gerät den Traffic zunächst nach Klasse. Anschließend wird der Traffic der gleichen Klasse unter Berücksichtigung der Drop-Wahrscheinlichkeit differenziert und priorisiert.

Der DiffServ-Standard gibt keine präzise Definition der niedrigen, mittleren und hohen Absturzwahrscheinlichkeit vor. Nicht alle Geräte erkennen die DiffServ-Einstellungen (DS2 und DS1). Und selbst wenn diese Einstellungen erkannt werden, lösen sie auf den einzelnen Netzwerkknoten nicht unbedingt dieselbe PHB-Weiterleitungsaktion aus. Jeder Knoten implementiert je nach Konfiguration seine eigene Antwort.

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Assured Forwarding  

RFC 2597 definiert den Assured Forwarding (AF)-PHB und beschreibt ihn als Mittel für eine DS-Domain des Anbieters, um verschiedene Ebenen der Weiterleitungszusicherungen für IP-Pakete anzubieten, die von einer DS-Kunden-Domain empfangen werden. Der Assured Forwarding-PHB garantiert einer AF-Klasse eine bestimmte Bandbreite und ermöglicht den Zugriff auf zusätzliche Bandbreite, sofern verfügbar. Es gibt vier AF-Klassen: AF1x bis AF4x. Innerhalb jeder Klasse gibt es drei Drop-Wahrscheinlichkeiten. Abhängig von der Richtlinie eines bestimmten Netzwerks können Pakete für einen PHB basierend auf dem erforderlichen Durchsatz, der Verzögerung, dem Jitter, dem Verlust oder der Priorität des Zugriffs auf Netzwerkservices ausgewählt werden.

Die Klassen 1 bis 4 werden als AF-Klassen bezeichnet. Diese Tabelle zeigt den DSCP-Code, der die AF-Klasse mit der Wahrscheinlichkeit angibt. Die Bits DS5, DS4 und DS3 definieren die Klasse. Die Bits DS2 und DS1 geben die Drop-Wahrscheinlichkeit an. Bit DS0 ist immer Null.

Verwerfen	Klasse 1	Klasse 2	Klasse 3	Klasse 4
Niedrig	001010 AF11 DSCP 10	010010 AF21 DSCP 18	011010 AF31 DSCP 26	100010 AF41 DSCP 34
Mittel	001100 AF12 DSCP 12	010100 AF 22 DSCP 20	011100 AF32 DSCP 28	100100 AF42 DSCP 36
Hoch	001110 AF13 DSCP 14	010110 AF23 DSCP 22	011110 AF33 DSCP 30	100110 AF43 DSCP 38

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Expedited Forwarding

RFC 3246 ersetzt RFC 2598 und definiert das Expedited Forwarding (EF)-PHB. Das EF-PHB kann für einen verlustarmen End-to-End-Service über DS-Domänen (Diffserv) mit geringer Latenz, geringem Jitter und zugesicherter Bandbreite verwendet werden. Dieser Service erscheint den Endpunkten wie eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung oder eine virtuelle Mietleitung. Dieser Service wird auch als Premium-Service bezeichnet. Der empfohlene EF-Codepunkt ist die Binärzahl 101110, die dem DSCP 46 entspricht.

Für die Implementierung dieser PHBs müssen ebenfalls anbieterspezifische Mechanismen konfiguriert werden. Weitere Informationen zu EF PHB finden Sie unter RFC 3246.

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Verwenden des DSCP-Felds

Es gibt drei Möglichkeiten, das DSCP-Feld zu verwenden:

• Klassifizierung: Wählen Sie ein Paket aus, das auf dem Inhalt einiger Teile des Paket-Headers basiert, und wenden Sie PHB auf der Grundlage der durch den DSCP-Wert definierten Servicekennlinie an.

• Markierung: Legen Sie das DSCP-Feld anhand des Datenverkehrsprofils fest.

• Metering: Überprüfen Sie die Konformität mit dem Datenverkehrsprofil mit einer Shaper- oder Dropper-Funktion.

Die Cisco IOS-Software berücksichtigt die Prioritäts-Bits des ToS-Feldes, wenn Traffic mit Weighted Fair Queuing (WFQ), Weighted Random Early Detection (WRED) oder Weighted Round Robin (WRR) in die Warteschlange gestellt wird. Die Prioritäts-Bits werden nicht berücksichtigt, wenn Policy Routing, Priority Queuing (PQ), Custom Queuing (CQ) oder Class Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) konfiguriert ist. Weitere Informationen finden Sie unter Class Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ).

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Paketklassifizierung

Die Paketklassifizierung beinhaltet die Verwendung eines Traffic-Deskriptors zur Kategorisierung eines Pakets innerhalb einer bestimmten Gruppe sowie das Zugänglichmachen des Pakets für das QoS-Management im Netzwerk. Mithilfe der Paketklassifizierung können Sie den Netzwerk-Traffic in mehrere Prioritätsstufen oder Serviceklassen (Class of Service, kurz CoS) aufteilen.

Sie können entweder Zugriffskontrolllisten (ACLs) verwenden oder den Befehl match in der modularen QoS-CLI ausführen, um die DSCP-Werte abzugleichen. Die Auswahl eines DSCP-Werts im Befehl „match“ wurde in Cisco IOS-Softwareversion 12.1(5)T eingeführt.

Router1(config)#access-list 101 permit ip any any ?
dscp       Match packets with given dscp value 
fragments  Check non-initial fragments 
log        Log matches against this entry 
log-input  Log matches against this entry, including input interface 
precedence Match packets with given precedence value 
time-range Specify a time-range 
tos        Match packets with given TOS value

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Wenn Sie den IP-DSCP-Wert im Klassenzuordnungsbefehl angeben, haben Sie folgende Möglichkeiten:

Router(config)#class-map match-all VOIP 
 1751-uut1(config-cmap)#match ip dscp ? 
   <0-63>   Differentiated services codepoint value 
   af11     Match packets with AF11 dscp (001010) 
   af12     Match packets with AF12 dscp (001100) 
   af13     Match packets with AF13 dscp (001110) 
   af21     Match packets with AF21 dscp (010010) 
   af22     Match packets with AF22 dscp (010100) 
   af23     Match packets with AF23 dscp (010110) 
   af31     Match packets with AF31 dscp (011010) 
   af32     Match packets with AF32 dscp (011100) 
   af33     Match packets with AF33 dscp (011110) 
   af41     Match packets with AF41 dscp (100010) 
   af42     Match packets with AF42 dscp (100100) 
   af43     Match packets with AF43 dscp (100110) 
   cs1      Match packets with CS1(precedence 1) dscp (001000) 
   cs2      Match packets with CS2(precedence 2) dscp (010000) 
   cs3      Match packets with CS3(precedence 3) dscp (011000) 
   cs4      Match packets with CS4(precedence 4) dscp (100000) 
   cs5      Match packets with CS5(precedence 5) dscp (101000) 
   cs6      Match packets with CS6(precedence 6) dscp (110000) 
   cs7      Match packets with CS7(precedence 7) dscp (111000) 
   default  Match packets with default dscp (000000) 
   ef       Match packets with EF dscp (101110) 
 Router1(config-cmap)#match ip dscp af31 

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Markierung

Der DSCP kann am Netzwerk-Edge auf einen gewünschten Wert festgelegt werden, damit Core-Geräte das Paket wie im Abschnitt Paketklassifizierung dargestellt klassifizieren und einen geeigneten Servicelevel bereitstellen können. Mithilfe der klassenbasierten Paketmarkierung kann der DSCP-Wert festgelegt werden:

policy-map pack-multimedia-5M 

!--- Creates a policy map named pack-multimedia-5M.

  class management 
  
!--- Specifies the policy to be created for the !--- traffic classified by class management.

    bandwidth 50 
    set ip dscp 8 
    
!--- Sets the DSCP value of the packets matching !--- class management to 8.

  class C1 
    priority 1248 
    set ip dscp 40 
  class voice-signalling 
    bandwidth 120 
    set ip dscp 24

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Verwenden der Committed Access Rate oder des Class-Based Policing

Committed Access Rate und Class-Based Policing sind Mechanismen zur Traffic-Regulierung, die verwendet werden, um den Traffic-Fluss so zu regeln, dass er den vereinbarten Serviceparametern entspricht. Diese Mechanismen können zusammen mit dem DSCP verwendet werden, um verschiedene Services für nicht konformen und konformen Traffic bereitzustellen, indem der DSCP-Wert entsprechend geändert wird (siehe dieser Abschnitt).

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Weitere Informationen finden Sie unter Configuring Traffic Policing and Comparing Class-Based Policing and Committed Access Rate (Datenverkehr und Vergleich klassenbasierter Richtlinien und zugesicherter Zugriffsrate).

interface Serial1/0.1 point-to-point 
 bandwidth 5000 
 ip address 192.168.126.134 255.255.255.252 
rate-limit output access-group 150 8000 1500 2000 conform-action 
  set-dscp-transmit 10 exceed-action set-dscp-transmit 20 

!--- For traffic matching access list 150, sets the DSCP value of conforming traffic !--– to 10 and that of non-conforming traffic to 20.

rate-limit output access-group 152 8000 1500 2000 conform-action 
  set-dscp-transmit 15 exceed-action set-dscp-transmit 25 
rate-limit output access-group 154 8000 1500 2000 conform-action 
  set-dscp-transmit 18 exceed-action set-dscp-transmit 28 
frame-relay interface-dlci 17 
class shaper-multimedia-5M

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DSCP-konformes WRED

Weighted Random Early Detection (WRED), verwirft selektiv Traffic mit niedrigerer Priorität, wenn die Schnittstelle überlastet wird. WRED kann unterschiedliche Performance-Merkmale für verschiedene CoS bereitstellen. Dieser differenzierte Service kann auf der Grundlage des DSCP erfolgen:

class C2 
 bandwidth 1750 
 random-detect dscp-based 
    
!--- Enable dscp-based WRED as drop policy.

 random-detect exponential-weighting-constant 7 
    
!--- Specifies the exponential weight factor for the !--- average queue size calculation for the queue.
  
 random-detect dscp 16 48 145 10 
    
!--- Specifies the minimum and maximum queue thresholds !--- for each DSCP value.

 random-detect dscp 32 145 435 10

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Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt WRED, der mit DiffServ konform ist, unter Übersicht zur Überlastungsvermeidung.

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Zugehörige Informationen

• Technischer Support – Cisco Systems
• QoS: Konfigurationsleitfaden für die Vermeidung von Engpässen 

Revisionsverlauf

Überarbeitung	Veröffentlichungsdatum	Kommentare
5.0	03-Sep-2026	Aktualisierte Rechtschreibung/Grammatik, eingefügte horizontale Linien für separate Abschnitte zur Lesbarkeit, korrigierte CCW-Fehler.
4.0	08-Sep-2025	SEO und Formatierung aktualisiert.
3.0	05-Sep-2024	Der Titel war zu lang, und CCW hat ihn aus irgendeinem Grund nicht markiert. Korrigierte komische Abstände/Formatierung.
2.0	24-Aug-2022	Erstveröffentlichung
1.0	27-Nov-2001	Erstveröffentlichung