- Traffic-Shaping
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Traffic-Shaping ist eine Funktion eines Rechnernetzes zur Steuerung des Datenflusses von IP-Paketen, ATM-Zellen, Ethernet-Frames oder anderen Transfereinheiten nach definierten Kriterien. Es ist unidirektional, das heißt es arbeitet im Gegensatz zur Datenflusskontrolle ohne Steuerinformationen der Gegenseite. Kriterien können z. B. Prioritäten sein oder auch der Zell-Jitter. Eine Komponente, welche Traffic-Shaping bereitstellt, wird Traffic-Shaper bezeichnet.
Mit Traffic-Shaping kann der Netzwerkverkehr in verschiedene Bereiche eingeteilt werden. Diese Einteilungen sind beispielsweise Applikationen und Protokolle, Übertragungsrichtungen zwischen Client und Host, Zeit und Art der Verbindung.
Inhaltsverzeichnis
Anwendungsbeispiel
Beim Transmission Control Protocol (TCP) muss der Empfang einer bestimmten Menge an Daten von der Gegenseite bestätigt werden, bevor der Sender neue Daten versenden darf. Kommen diese Empfangsbestätigungen nicht schnell genug, muss der Sender warten und es kommt zu Verzögerungen und Einbrüchen der Transferrate. Gerade bei ADSL kann es passieren, dass man einen Download ausbremst, indem man den Rückkanal (der ohnehin die kleinere Bandbreite hat) mit einem Upload überlastet, so dass nicht mehr genügend Übertragungskapazität für die Empfangsbestätigungen des Downloads zur Verfügung steht. Verzögerungen innerhalb der DSL-Strecke tun ihr übriges, so dass durch Uploads die Übertragungsrate der Downloads einbricht.
Um diesen Effekt zu kompensieren, erhöhen einige DSL-Treiber bzw. Tuning-Programme die TCP-Window-Size, so dass der Sender mehr Daten verschicken darf, bevor er auf eine Empfangsbestätigung warten muss. Dieser Vorteil wird aber durch eine deutliche Erhöhung der Latenz (Ping-Zeiten) erkauft, so dass das Surfen während eines Datentransfers ungewöhnlich langsam ist. (Wird der TCP-Window-Size Wert auf über 65.535 Bytes eingestellt, muss gleichzeitig TCP-Window-Scaling aktiviert werden, da ansonsten kein entsprechend der TCP-Window-Size erhöhter Durchsatz erreicht werden kann. Ohne TCP-Window-Scaling liegt der maximale Durchsatz bei etwa 5 Mbps mit 100 ms Paketumlaufzeit.)
Das Traffic-Shaping analysiert nun den anfallenden Datenverkehr in beide Richtungen und priorisiert die Datenpakete so, dass Uploads die DSL-Strecke nicht mehr überlasten und Downloads sich nicht gegenseitig behindern. Dies bringt folgende Vorteile:
- volle Download-Rate trotz Uploads
- volle Download-Rate bei mehreren Downloads und Uploads
- responsives Verhalten beim Surfen (bessere Ping-Zeiten, wichtig beispielsweise bei Onlinegames)
Algorithmen
Die verbreitetsten Algorithmen zum Traffic-Shaping sind der Leaky-Bucket-Algorithmus und der Token-Bucket-Algorithmus.
Zu den speziellen Algorithmen, wie sie von Anbietern produktbezogen angeboten werden, gehört TCP-Rate-Control. Hier wird ein optimales Verhältnis von TCP-Windowsize und erzielter Latenzzeit erzeugt, um den höchsten Durchsatz zu erzielen.Verwendete Hardware/Anbieter
Die Firma AVM bietet Traffic Shaping in ihren Fritz!Box DSL-Modem Lösungen an, ebenso die Telekom mit einigen ihrer Speedport Modemroutern. Weitere Systeme stammen von der Firma Packeteer Inc. in Cupertino, USA. Diese "PacketShaper" werden als eigenständige Appliance zum Bandbreiten- und Qualitätsmanagement verwendet. Auch Systeme von Sandvine/Ellacoya Systeme oder die Cisco SCE 1000 Serie kommen zum Einsatz. Diese sind in der Lage, den Dateninhalt der Pakete zu analysieren (sniffen). Weitere Hersteller sind beispielsweise Expand, Sitara Networks und Allot Inc.
Software-Traffic-Shaper
Von der cFos Software GmbH gibt es mit dem Produkt cFosSpeed einen Software-Traffic-Shaper für Windows. Dieser kann kooperativ auf allen Windows-Clients eines homogenen lokalen Windows-Netzwerks installiert oder vorzugsweise mit besseren Ergebnissen als Einzel-Installation auf einem Windows-Router bzw. auf einem exklusiv auf das Internet zugreifenden Windows-Einzelplatzrechner genutzt werden. Bei den letztgenannten Installationsformen sind die erzielbaren Latenzen bei ausgelasteter Datenleitung üblicherweise merklich niedriger als bei Verwendung des integrierten Traffic-Shapings in für den Heimanwendermarkt vertriebenen Routern.
Unter Linux steht für Endanwender das in den gängigen Distributionen enthaltene Wondershaper-Skript in verschiedenen Varianten zur Verfügung.
Siehe auch
Weblinks
- Erklärung über Traffic Shaping - mit Animation
- Freeware Traffic Shaper
- Dynamisches Bandbreitenmanagement im Chemnitzer StudentenNetz (Studienarbeit über die im Chemnitzer StudentenNetz eingesetzte DynShaper-Software: Anleitung)
Wikimedia Foundation.
