Bandbreite wird anscheinend nicht vollständig ausgenutzt

Wie Microsoft im Knowledge-Base Artikel "Erweiterungen und Verhalten von QoS in Windows XP" [1] schreibt, gibt es eine Vielzahl von Faktoren, die die zur Verfügung stehende Bandbreite beeinflussen:

"QoS (Quality of Service) im Netzwerk bezieht sich auf eine Vielzahl von Techniken, die eine Art von Datenverkehr oder Programmen beim Betrieb über eine Netzwerkverbindung bevorzugt behandeln, anstatt sich auf die ‹bestmögliche› Konnektivität zu verlassen. QoS-Mechanismen sind sowohl in Microsoft Windows 2000 als auch in Windows XP integriert. Dieser Artikel beschreibt die in Windows XP verfügbaren Verbesserungen von QoS. Es wird hier auch auf die QoS-Features Bezug genommen, die erstmals in Windows 2000 integriert wurden.

QoS bei der gemeinsamen Nutzung der Internetverbindung (ICS)

Wenn ein Netzwerk über eine langsame Verbindung (z.B eine DFÜ-Verbindung) mit einem anderen Netzwerk verbunden ist, tritt möglicherweise eine zunehmende Verzögerung der Datenübermittlung auf. Diese Verzögerung tritt möglicherweise auf, weil die Endstationen in der Kommunikation andere Geschwindigkeiten zugrunde legen, als über die langsame Verbindung erzielt werden kann: es kommt zu einem Engpass im Netzwerk. Dies trifft nur bei verbindungsorientierter Kommunikation (über TCP) auf.

Dieser Konflikt tritt auf, wenn sich der Empfangsclient auf einem relativ schnellen Netzwerk (z. B. 100 MBit/s Ethernet) hinter einem Computer mit Windows XP und ICS befindet und der Server, mit dem kommuniziert wird, hinter einem Remotezugriff auf einem schnellen Netzwerk positioniert ist. In diesem Szenario ist das Empfangsfenster des Empfängers auf einen zu hohen Wert eingestellt. Dieser Wert basiert auf der Geschwindigkeit der Verbindung, mit der er verbunden ist. Der Sender beginnt zunächst mit einer niedrigen Übertragungsrate. Wenn die Pakete jedoch nicht verloren gehen, setzt er die Übertragungsrate schließlich so hoch, bis Pakete mit fast einer gesamten Fenstergröße gesendet werden.

Dadurch kann die Leistung anderer TCP-Verbindungen im gleichen Netzwerk beeinflusst werden, da deren Pakete in einer potenziell langen Warteschlange auf die Übertragung über das langsame Netzwerk warten. Falls Pakete verloren gehen, müssen die Daten erneut gesendet werden (bis zu einer vollen Fenstergröße), und die Leitung wird dadurch weiterhin belastet.

Das Problem lässt sich dadurch lösen, dass man das Empfangsfenster des Computers mit ICS am Rande des Netzwerks automatisch auf eine kleinere Größe entsprechend der langsamen Leitung einstellt und so die Angaben des Empfängers überschreibt. Diese Einstellung hat keine negative Auswirkung auf den Datenverkehr, da die Fenstergröße so eingestellt wird, als wäre der Empfänger direkt mit der langsamen Leitung verbunden. Diese Fensteranpassung wird durch den QoS-Paketplaner auf dem ICS-Computer durchgeführt.

QoS für Modems und Remotezugriff

Mit Stand von Januar 2000 verbinden sich noch viele Benutzer über langsame Verbindungen mit dem Internet (z. B. Verbindungen mit 56 KB/s). Trotz der eingeschränkten Geschwindigkeit der Verbindung führen viele Benutzer mehrere Programme gleichzeitig aus, die auf das Netzwerk zugreifen. Dazu können Browsen, Downloads, E-Mail, Chats und sogar Audio- bzw. Video-Streaming gehören. Die meisten dieser Programme verwenden TCP als Übertragungsprotokoll, wobei jedes seine eigene Verbindung bzw. eigenen Verbindungen nutzt.

Dem ersten Programm, das auf die Verbindung zugreift, wird anfänglich die exklusive Nutzung gewährt. So wird allmählich ein stabiler Zustand erreicht, der dazu führen kann, dass ein ganzes TCP-Datenfenster übertragen wird. Wenn das nächste Programm nun mit der Datenübertragung beginnt, unterliegt die benutzte Verbindung einem langsamen Startalgorithmus, der die Anzahl der nicht bestätigten Daten begrenzt, die unterwegs sein dürfen. Wegen der Datenmenge, die von dem bereits laufenden Programm übertragen wird, braucht das zweite Programm viel länger, bis ein stabiler Zustand erreicht wird. Die Übertragung für ähnliche Datenmengen geht darüber hinaus will langsamer vonstatten.

Um mehr Fairness bei langsamen Verbindungen zu gewährleisten, ist in Windows XP das so genannte Deficit Round Robin (DRR) implementiert. DRR war zwar bereits in Windows 2000 verfügbar, in Windows XP wird es jedoch standardmäßig aktiviert, sobald eine langsame Verbindung erkannt wird. DRR allokiert mehrere Datenströme und weist diesen Datenströmen neue Datenströme für die Anwendungen zu. Diese Datenströme werden automatisch rundum zugewiesen, so dass die Netzwerkkommunikation besser reagiert und leistungsfähiger ist, ohne dass der Benutzer dabei von Hand konfigurieren muss.

Erläuternde Hinweise zu QoS bei Windows XP-Computern

Wie in Windows 2000 erfolgt die Nutzung von QoS in Windows XP auch über die QoS-API (Application Programming Interface). Hundert Prozent der Netzwerkbandbreite stehen für die gemeinsame Nutzung durch alle Programme zur Verfügung, sofern kein Programm explizit eine höhere Bandbreitenpriorität anfordert. Diese ‹reservierte› Bandbreite ist weiterhin für andere Programme verfügbar, wenn das anfragende Programm nicht gleichzeitig Daten sendet. Standardmäßig können Programme bis zu 20 Prozent der Bandbreite der verwendeten Verbindungsgeschwindigkeit auf jeder Schnittstelle eines Endgeräts reservieren. Wird die reservierte Bandbreite nicht durch das Programm ausgeschöpft, so steht der nicht benutzte Teil der reservierten Bandbreite für andere Datenströme auf demselben Host zur Verfügung.

Weitere Informationen zum QoS-Paketplaner finden Sie im Hilfe-Center von Windows XP. Zusätzliche Informationen zu QoS unter Windows 2000 finden Sie auf den technischen Informationsseiten zu Windows 2000.

Richtigstellung einiger falscher Behauptungen zur QoS-Unterstützung unter Windows XP

In diversen Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und Newsgroups wurde die Behauptung aufgestellt, dass Windows XP immer 20 Prozent der verfügbaren Bandbreite für QoS reserviert. Dies ist nicht der Fall. Die Angaben im Abschnitt ‹Erläuternde Hinweise zu QoS bei Windows XP-Computern› spiegeln das Verhalten von Windows XP-Systemen korrekt wider." (Zitat Ende)