WRED ～優先度が低いパケットを破棄して輻輳回避～

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WREDとは

WRED(Weighted Random Early Detection)とは、輻輳を回避するための技術です。輻輳が発生して、キュー内のパケットが増えてくると、テイルドロップされるまえにWREDによって優先度が低いフローのパケットを一定の確率で破棄(ランダムドロップ)します。アプリケーションのフローの優先度は、IPヘッダのIP PrecedenceまたはDSCPによって決めます。

パケットが破棄されたフローの送信元は送信レートを下げます。そうすると、優先度の高いフローのパケットはテイルドロップされることなく、ネットワークの輻輳を回避できます。なお、このような動作はTCPを利用しているアプリケーションであることを前提としています。

WREDのポイント

WREDによって、ネットワークが混雑してきたら優先度が低いパケットを破棄します。優先度が低いパケットを破棄することで、ネットワークの混雑を解消して、優先度が高いパケットの通信が正常にできるようにします。

CCNA試験で重要

CCNA(200-301)試験でWREDについてよく出題されます。テイルドロップの意味と、WREDの上記のポイントをしっかりと把握しておきましょう。

WREDの動作

WREDによって、輻輳を回避するためにパケットの破棄を行うために、3つのパラメータがあります。

Min Threshold
ランダムドロップを開始するしきい値
Max Threshold
テイルドロップを行うしきい値
Mark Probability Denominator (MPD)
パケットを破棄するときの確率。1/MPDの確率でパケットを破棄する

Min ThresholdとMax Thresholdのしきい値は「キューの深さ」です。キューの深さとは、平均してキューに含まれているパケットの数です。ある時間tにおけるキューの深さQ_avgは、以下の式で計算しています。

Q_avg(t+1)=Q_avg(t)*(1-2^-n)+Q_t*2^-n(n=9)

キューの深さとパケットの破棄確率の関係をグラフ化すると、次のようになります。

WREDを設定するときには、IP Precedence/DSCPごとにあらかじめ定義されているMax/Min ThresholdおよびMPDの値を利用できます。また、個別に設定することもできます。優先度が低い、すなわち、輻輳時に破棄されやすいフローに対してMin/Max Thresholdを小さくします。優先度が高いフローについては、輻輳時でもできるだけ破棄しないようにMin/Max Thresholdを大きくします。たいていは、MPDは共通の値として設定します。以下のグラフは、フローの優先度ごとのMin/Max ThresholdとMPDの値の一例です。