Page1前言服務(wù)質(zhì)量（QualityofService，簡(jiǎn)稱QoS）是各種存在服務(wù)供需關(guān)系的場(chǎng)合中普遍存在的概念，它評(píng)估服務(wù)方滿足客戶服務(wù)需求的能力。在因特網(wǎng)中，QoS所評(píng)估的就是網(wǎng)絡(luò)投遞分組的服務(wù)能力。由于網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)是多樣的，因此對(duì)QoS的評(píng)估可以基于不同方面。通常所說(shuō)的QoS，是對(duì)分組投遞過(guò)程中可為延遲、延遲抖動(dòng)、丟包率等核心需求提供支持的服務(wù)能力的評(píng)估。Page2培訓(xùn)目標(biāo)學(xué)完本課程后，您應(yīng)該能：Qos的基本概念幾種主要的流量管理措施IPQoS模型。Page3目錄

QoS

的基本概念流分類、流量監(jiān)管及整形擁塞管理及避免鏈路有效性機(jī)制Page4傳統(tǒng)的IP分組投遞服務(wù)IP體系的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連分組投遞過(guò)程中的差錯(cuò)控制、網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)的流量控制等功能，由發(fā)送和接收分組的源端和接收端來(lái)完成。早期的路由器在功能上只進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，分組能被正確地路由并轉(zhuǎn)發(fā)。所有用戶的報(bào)文共同分享網(wǎng)絡(luò)和路由器的帶寬資源，采用Best-Effort的服務(wù)策略。Best-Effort服務(wù)策略適用于對(duì)帶寬、延遲性能不敏感的WWW文件傳輸、E-Mail等業(yè)務(wù)。Page5新的業(yè)務(wù)和需求新業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力提出了更高的要求期望在延遲、延遲抖動(dòng)、丟包率等傳輸性能上獲得一定的承諾和保障傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)當(dāng)前的IP網(wǎng)絡(luò)承載多種業(yè)務(wù)（VOIP、VPN、ERP）Page6IPQoS的基本概念I(lǐng)PQoS(QualityofService)是指IP網(wǎng)絡(luò)的一種能力，即在跨越多種底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（MP、FR、ATM、Ethernet、SDH、MPLS等）的IP網(wǎng)絡(luò)上，為特定的業(yè)務(wù)提供其所需要的服務(wù),在丟包率、延遲、抖動(dòng)和帶寬等方面獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。IPQoS目標(biāo)：有效控制網(wǎng)絡(luò)資源及其使用避免并管理IP網(wǎng)絡(luò)擁塞減少IP報(bào)文的丟失率調(diào)控IP網(wǎng)絡(luò)的流量為特定用戶或特定業(yè)務(wù)提供專用帶寬支撐IP網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)Page7丟包…我啊三張是……本地這么說(shuō)…...我啊三是……對(duì)方聽到的是…...？InternetPage8延時(shí)…InternetAA發(fā)送的第一個(gè)bit接收的最后一個(gè)bit處理延時(shí)處理延時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)端到端的延時(shí)時(shí)間tPage9抖動(dòng)…Internet132發(fā)送接收321D3D2D1D3=D2=D1Page10帶寬限制…InternetIP我要100M我要30M我要2M10MPage11IPQoS兩種模型IntServ模型：業(yè)務(wù)通過(guò)信令向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)?zhí)囟ǖ腝oS服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)在流量參數(shù)描述的范圍內(nèi)，預(yù)留資源以承諾滿足該請(qǐng)求

DiffServ模型：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)的不同服務(wù)等級(jí)約定，有差別地進(jìn)行流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)解決擁塞問(wèn)題Page12集成服務(wù)IntServ（IntegratedService）IntServ域Path消息：建立預(yù)留帶寬的路徑Resv消息：預(yù)留帶寬Page13差分服務(wù)DiffServ（DifferentiatedService）在網(wǎng)絡(luò)入口對(duì)分組進(jìn)行分類、流量控制，設(shè)置DSCP在網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)分組的DSCP值，進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度、分組丟棄用戶設(shè)備DiffServ域用戶設(shè)備PHBPHBPHBPHBPage14差分業(yè)務(wù)編碼點(diǎn)-DSCPDSCP（DiffServCodePoint）VersionLengthLenIDOffsetTTLProtoFCSIP-SAIP-DADataToS

1Byte07123456DSCP07123456IPPrecedence目前未用ToSIPv4報(bào)文頭目前未用RFC1349RFC2474Page15單中繼段行為-PHB

PHB（Per-HopBehaviors）DefaultPHB，DSCP為“000000”Class-SelectorPHB，DSCP為“XXX000”，X為0或1ExpeditedForwardingPHB，DSCP為“101110”AssuredForwardingPHBRFC2597定義了AFPHB，RFC2598定義了EFPHB丟包優(yōu)先級(jí)AF1AF2AF3AF4低中高001010001100001110010010010100010110011010011100011110100010100100100110Page16DiffServ

模型體系結(jié)構(gòu)DiffServ網(wǎng)絡(luò)用戶網(wǎng)絡(luò)DiffServ網(wǎng)絡(luò)流量控制SLA/TCA邊界節(jié)點(diǎn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)邊界節(jié)點(diǎn)邊界節(jié)點(diǎn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)邊界節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行業(yè)務(wù)分類和流量調(diào)整。-業(yè)務(wù)分類

.

基于DS域

.基于其他特征-流量調(diào)整

.測(cè)量

.標(biāo)記

.丟棄

.整形不同DS區(qū)域可有不同的PHB，以實(shí)現(xiàn)不同的服務(wù)提供策略，它們之間通過(guò)SLA與TCA協(xié)調(diào)提供跨區(qū)域服務(wù)：.SLA：服務(wù)等級(jí)協(xié)定，關(guān)于業(yè)務(wù)流在網(wǎng)絡(luò)中傳遞時(shí)所應(yīng)當(dāng)獲得的待遇。.TCA：流量調(diào)整協(xié)定，關(guān)于業(yè)務(wù)分類準(zhǔn)則、業(yè)務(wù)模型及相應(yīng)處理的協(xié)定。用戶網(wǎng)絡(luò)DS區(qū)域的服務(wù)提供策略由PHB決定。DS節(jié)點(diǎn)根據(jù)PHB屬性轉(zhuǎn)發(fā)。Page17

服務(wù)等級(jí)協(xié)定

簽訂雙方： 客戶（A公司） 運(yùn)營(yíng)商（B運(yùn)營(yíng)商）時(shí)間： 2002/1/1~2002/12/30POP位置： 北京（XX大廈）——深圳（XX大廈）帶寬： 10Mbps

時(shí)延： 小于70毫秒時(shí)延抖動(dòng)： 小于20毫秒丟失率： 小于0.1%

可用性：大于99.9%

判斷標(biāo)準(zhǔn)： 源IP地址-0

目的IP地址-0

費(fèi)用： 20000元/月，按月付費(fèi)服務(wù)等級(jí)協(xié)定-SLASLA（ServiceLevelAgreement）Page18目錄

QoS

的基本概念

流分類、流量監(jiān)管及整形擁塞管理及避免鏈路有效性機(jī)制Page19報(bào)文分類及標(biāo)記報(bào)文分類及標(biāo)記是QoS執(zhí)行服務(wù)的基礎(chǔ)報(bào)文分類使用技術(shù)：ACL和IP優(yōu)先級(jí)根據(jù)分類結(jié)果交給其它模塊處理或打標(biāo)記（著色）供核心網(wǎng)絡(luò)分類使用ACL,IP優(yōu)先級(jí)Page20流量評(píng)估與令牌桶令牌桶可以看是一個(gè)存放令牌的容器，它有一定的容量。系統(tǒng)按設(shè)定的速度向桶中放置令牌，當(dāng)桶中令牌滿時(shí)，多出的令牌溢出，桶中令牌不再增加。用令牌桶進(jìn)行流量評(píng)估有兩種方法：簡(jiǎn)單評(píng)估：使用兩個(gè)參數(shù)承諾信息速率CIR（CommittedInformationRate）承諾突發(fā)尺寸CBS（CommittedBurstSize）復(fù)雜評(píng)估：使用三個(gè)參數(shù)承諾信息速率CIR（CommittedInformationRate）承諾突發(fā)尺寸CBS（CommittedBurstSize）超出突發(fā)尺寸EBS（ExcessBurstSize）Page21流量監(jiān)管drop令牌桶流分類CAR(CommittedAccessRate):約定訪問(wèn)速率

對(duì)流量進(jìn)行控制整形（shaping）使業(yè)務(wù)流輸出的速率符合業(yè)務(wù)模型的規(guī)定丟棄（droping）根據(jù)特定規(guī)則丟棄分組打標(biāo)記（marking）設(shè)置報(bào)文的DS域（或IP優(yōu)先級(jí)）Page22流量監(jiān)管示例沒(méi)有流量監(jiān)管

有流量監(jiān)管bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimitPage23流量整形隊(duì)列流分類令牌桶256Kbps128KbpsFR128Kbps流量整形（TrafficShaping）:解決鏈路兩邊的接口速率不匹配對(duì)報(bào)文的流量進(jìn)行限制,對(duì)超出流量約定的報(bào)文進(jìn)行緩沖流量整形可能會(huì)增加延遲Page24流量整形示例沒(méi)有流量整形使用流量整形bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimitPage25物理接口總速率限制LR(LineRate):在一個(gè)物理接口上，限制接口發(fā)送報(bào)文（包括緊急報(bào)文）的總速率LR采用了令牌桶進(jìn)行流量控制,所有經(jīng)由接口發(fā)送的報(bào)文首先要經(jīng)過(guò)LR的令牌桶進(jìn)行處理利用QoS豐富的隊(duì)列來(lái)緩存報(bào)文流分類令牌桶256Kbps128KbpsQoS隊(duì)列調(diào)度Page26目錄

QoS

的基本概念流分類、流量監(jiān)管及整形

擁塞管理及避免鏈路有效性機(jī)制Page27擁塞管理輸出隊(duì)列流分類網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，保證不同優(yōu)先級(jí)的報(bào)文得到不同的QoS待遇，包括時(shí)延、帶寬等。將不同優(yōu)先級(jí)的報(bào)文入不同的隊(duì)列，不同隊(duì)列將得到不同的調(diào)度優(yōu)先級(jí)、概率或帶寬保證算法：FIFO（FirstInFirstOut）PQ（PriorityQueuing）CQ（CustomQueuing）WFQ（WeightedFairQueuing）Page28先進(jìn)先出隊(duì)列轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包FIFO(FirstInFirstOut):算法簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)發(fā)的速度快所有報(bào)文統(tǒng)一對(duì)待，先進(jìn)現(xiàn)出，沒(méi)有任何區(qū)別分Internet的默認(rèn)服務(wù)模式－Best-Effort采用的隊(duì)列策略調(diào)度Page29優(yōu)先隊(duì)列PQ(Priorityqueuing):優(yōu)先隊(duì)列，可以保障高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的服務(wù)質(zhì)量PQ分為四個(gè)隊(duì)列：top，middle，normal，bottom較高的優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列優(yōu)先調(diào)度drop流分類MiddleNormalTopBottom調(diào)度Page30定制隊(duì)列CQ(Customqueuing):定制隊(duì)列，用戶可配置隊(duì)列占用的帶寬比例關(guān)系CQ共分為17個(gè)隊(duì)列:0號(hào)隊(duì)列為系統(tǒng)隊(duì)列，優(yōu)先調(diào)度;1-16為用戶隊(duì)列，輪詢調(diào)度各隊(duì)列在統(tǒng)計(jì)規(guī)率上滿足用戶配置的帶寬比例drop流分類…Queue0Queue1Queue2Queue16…調(diào)度Page31數(shù)據(jù)流:源IP地址，目的IP地址，源端口號(hào)，目的端口號(hào)，協(xié)議號(hào)，優(yōu)先級(jí)相同加權(quán)公平隊(duì)列WFQ(Weightedfairqueuing):加權(quán)公平隊(duì)列，保證相同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)間公平，不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)間加權(quán)最大隊(duì)列數(shù)目可配置(16-4096)采用HASH算法盡量將不同的數(shù)據(jù)流分入不同的隊(duì)列，自動(dòng)完成權(quán)值依賴于IP報(bào)文頭中攜帶的IP優(yōu)先級(jí)drop流分類…Queue1Queue1Queue2QueueN…N=16,32…2048,4096調(diào)度Page32基于類的隊(duì)列CBQ(ClassBasedQueue):是對(duì)WFQ功能的擴(kuò)展，為用戶提供了定義類的支持CBQ提供一個(gè)緊急隊(duì)列，采用FIFO調(diào)度，沒(méi)有帶寬限制，緊急報(bào)文入此隊(duì)列LLQ（LowLatencyQueueing，低延遲隊(duì)列），將PQ特性引入CBQ，為語(yǔ)音報(bào)文這樣的延遲敏感數(shù)據(jù)流提供嚴(yán)格優(yōu)先發(fā)送服務(wù)。對(duì)于盡力轉(zhuǎn)發(fā)的缺省類數(shù)據(jù)，提供WFQ隊(duì)列調(diào)度drop分類…LLQ1BQ2BQ63BQ…調(diào)度Page33RTP實(shí)時(shí)隊(duì)列RTPQ（實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議隊(duì)列，Real-timeTransportProtocolQueue)對(duì)實(shí)時(shí)要求高的數(shù)據(jù)流，例如語(yǔ)音，提供較高的優(yōu)先級(jí)和預(yù)留帶寬RTPQ可與其他隊(duì)列技術(shù)一同使用流分類…調(diào)度RTP實(shí)時(shí)隊(duì)列其他隊(duì)列機(jī)制:FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBQ優(yōu)先出隊(duì)Page34擁塞避免傳統(tǒng)的尾丟包在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)對(duì)報(bào)文全部丟棄，并不加以區(qū)分TCP慢啟動(dòng)導(dǎo)致全局同步化進(jìn)行擁塞避免，在網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有發(fā)生擁塞以前根據(jù)隊(duì)列狀態(tài)進(jìn)行有選擇性的丟包算法：RED、WRED時(shí)間t帶寬利用率Page35擁塞避免WRED(WeightedRandomEarlyDetection):加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè)采用隨機(jī)丟棄的策略，避免了尾部丟棄的方式而引起TCP全局同步根據(jù)當(dāng)前隊(duì)列的深度來(lái)預(yù)測(cè)擁塞的情況根據(jù)優(yōu)先級(jí)定義不同的丟棄策略，定義上限閾值和下限閾值相同的優(yōu)先級(jí)不同的隊(duì)列，隊(duì)列長(zhǎng)度越長(zhǎng)丟棄概率越高drop流分類…Queue1Queue1Queue2QueueN…N=16,32…2048,4096下限閥值上限閥值調(diào)度Page36目錄

QoS

的基本概念流分類、流量監(jiān)管及整形擁塞管理及避免

鏈路有效性機(jī)制Page37鏈路有效性機(jī)制鏈路有效性機(jī)制鏈路有效性機(jī)制，用于改善鏈路的性能，間接提高網(wǎng)絡(luò)的QoS，如降低鏈路發(fā)包的時(shí)延（針對(duì)特定業(yè)務(wù)）、調(diào)整有效帶寬兩種鏈路有效性機(jī)制IP報(bào)文頭壓縮協(xié)議（IPHeaderCompression，IPHC）鏈路分片與交叉（LinkFragmentationandInterleaving，LFI）Page38IPHC-RTP報(bào)文壓縮cRTP，主要在低速鏈路上使用，可將40字節(jié)的IP/UDP/RTP頭壓縮到2~4個(gè)字節(jié)（不使用校驗(yàn)和可到2字節(jié)），提