IP承载网中的QoS技术基础

IP承载网中的QoS技术根底前言效劳质量〔QualityofService，简称QoS〕，是在分组投递过程中对数据包的延迟、抖动、丢包率等效劳能力的评估。1培训目标学完本课程后，您应该能：知道影响QoS的因素知道QoS的作用理解Diff-Serv模型2目录QoS根本概念流分类、流量监管和流量整形拥塞管理和防止3传统的IP分组投递效劳特点IP体系的设计目标就是实现网络的互连分组投递过程中的过失控制、网络拥塞时的流量控制等功能，由发送和接收分组的源端和接收端来完成。早期的路由器在功能上只进行了简单的设计，保证分组能被正确地转发。所有用户的报文共同分享网络和路由器的带宽资源，路由器采用Best-Effort的效劳策略。Best-Effort效劳策略适用于对带宽、延迟性能不敏感的WWW文件传输、E-Mail等业务。4新的业务和需求新业务的不断涌现对网络的效劳能力提出了更高的要求期望在延迟、延迟抖动、丢包率等传输性能上获得一定的承诺和保障传统的IP网络承载数据业务当前的IP网络承载多种业务〔VOIP、VPN、ERP〕5IPQoS目标有效控制网络资源及其使用防止并管理IP网络拥塞减少IP报文的丧失率调控IP网络的流量为特定用户或特定业务提供专用带宽支撑IP网络上的实时业务6丢包…我啊三张是……本地这么说…...我啊三是……对方听到的是…...？Internet7延时…InternetAA发送的第一个bit接收的最后一个bit处理延时处理延时网络传输延时端到端的延时时间t8抖动…Internet132发送接收321D3D2D1D3=D2=D19带宽限制…InternetIP我要100M我要30M我要2M20M10IPQoS两种模型IntServ模型：业务通过信令向网络申请特定的QoS效劳，网络在流量参数描述的范围内，预留资源以承诺满足该请求DiffServ模型：当网络出现拥塞时，根据业务的不同效劳等级约定，有差异地进行流量控制和转发来解决拥塞问题11集成效劳IntServ〔IntegratedService〕IntServ域Path消息：建立预留带宽的路径Resv消息：预留带宽12差分效劳DiffServ〔DifferentiatedService〕在网络入口对分组进行分类、流量控制，设置DSCP在网络中根据分组的DSCP值，进行队列调度、分组丢弃用户设备DiffServ域用户设备PHBPHBPHBPHB13差分业务编码点DSCPDSCP〔DiffServCodePoint〕VersionLengthLenIDOffsetTTLProtoFCSIP-SAIP-DADataToS

1Byte07123456DSCP07123456IPPrecedence目前未用ToSIPv4报文头目前未用RFC1349RFC247414每跳转发行为PHBPHB〔Per-HopBehaviors〕DefaultPHB，DSCP为“000000”Class-SelectorPHB，DSCP为“XXX000”，X为0或1ExpeditedForwardingPHB，DSCP为“101110”AssuredForwardingPHBRFC2597定义了EFPHB，RFC2598定义了AFPHB丢包优先级AF1AF2AF3AF4低中高00101000110000111001001001010001011001101001110001111010001010010010011015DiffServ模型体系结构DiffServ网络用户网络DiffServ网络流量控制SLA/TCA边界节点内部节点边界节点边界节点内部节点边界节点在网络边缘进行业务分类和流量调整。-业务分类.基于DS域.基于其他特征-流量调整.测量.标记.丢弃.整形不同DS区域可有不同的PHB，以实现不同的效劳提供策略，它们之间通过SLA与TCA协调提供跨区域效劳：.SLA：效劳等级协定，关于业务流在网络中传递时所应当获得的待遇。.TCA：流量调整协定，关于业务分类准那么、业务模型及相应处理的协定。用户网络DS区域的效劳提供策略由PHB决定。DS节点根据PHB属性转发。16

服务等级协定

签订双方： 客户（A公司） 运营商（B运营商）时间： 2002/1/1~2002/12/30POP位置： 北京（XX大厦）——深圳（XX大厦）带宽： 10Mbps

时延： 小于70毫秒时延抖动： 小于20毫秒丢失率： 小于0.1%

可用性：大于99.9%

判断标准： 源IP地址-0

目的IP地址-0

费用： 20000元/月，按月付费效劳等级协定-SLA17目录QoS根本概念流分类、流量监管和流量整形拥塞管理和防止18流分类及标记报文分类及标记是QoS执行效劳的根底报文分类使用技术：ACL和IP优先级根据分类结果交给其它模块处理或打标记〔着色〕供核心网络分类使用ACL,IP优先级19流量监管drop令牌桶流分类CAR(CommittedAccessRate):约定访问速率对流量进行控制整形〔shaping〕使业务流输出的速率符合业务模型的规定丢弃〔droping〕根据特定规那么丢弃分组打标记〔marking〕设置报文的DS域〔或IP优先级〕20流量监管例如没有流量监管

有流量监管bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimit21流量整形队列流分类令牌桶256Kbps128KbpsFR128Kbps流量整形〔TrafficShaping〕:解决链路两边的接口速率不匹配对报文的流量进行限制,对超出流量约定的报文进行缓冲流量整形可能会增加延迟22流量整形例如没有流量整形使用流量整形bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimit23物理接口总速率限制LR(LineRate):在一个物理接口上，限制接口发送报文〔包括紧急报文〕的总速率LR采用了令牌桶进行流量控制,所有经由接口发送的报文首先要经过LR的令牌桶进行处理流分类令牌桶256Kbps128KbpsQoS队列调度24流量评估与令牌桶令牌桶可以看是一个存放令牌的容器，它有一定的容量。系统按设定的速度向桶中放置令牌，当桶中令牌满时，多出的令牌溢出，桶中令牌不再增加。用令牌桶进行流量评估有两种方法：简单评估：使用两个参数承诺信息速率CIR〔CommittedInformationRate〕承诺突发尺寸CBS〔CommittedBurstSize〕复杂评估：使用三个参数承诺信息速率CIR〔CommittedInformationRate〕承诺突发尺寸CBS〔CommittedBurstSize〕超出突发尺寸EBS〔ExcessBurstSize〕25目录QoS根本概念流分类、流量监管和流量整形拥塞管理和防止26拥塞管理输出队列流分类网络拥塞时，保证不同优先级的报文得到不同的QoS待遇，包括时延、带宽等。将不同优先级的报文入不同的队列，不同队列将得到不同的调度优先级、概率或带宽保证算法：FIFO〔FirstInFirstOut〕PQ〔PriorityQueuing〕CQ〔CustomQueuing〕WFQ〔WeightedFairQueuing〕27FIFO队列转发数据包FIFO(FirstInFirstOut):算法简单，转发速度快所有报文统一对待，先进现出，没有任何区别分Internet的默认效劳模式－Best-Effort采用的队列策略调度28PQ队列PQ(Priorityqueuing):优先队列，可以保障高优先级队列的效劳质量PQ分为四个队列：top，middle，normal，bottom较高的优先级的队列优先调度drop流分类MiddleNormalTopBottom调度29CQ队列CQ(Customqueuing):定制队列，用户可配置队列占用的带宽比例关系CQ共分为17个队列:0号队列为系统队列，优先调度;1-16为用户队列，轮询调度各队列在长时间统计上满足用户配置的带宽比例drop流分类…Queue0Queue1Queue2Queue16…调度30加权公平队列WFQ(Weightedfairqueuing):加权公平队列，保证相同优先级业务间公平，不同优先级业务间加权最大队列数目可配置(16-4096)采用HASH算法尽量将不同的数据流导入不同的队列，自动完成权值依赖于IP报文头中携带的IP优先级drop流分类…Queue1Queue1Queue2QueueN…N=16,32…2048,4096调度31CBQ的队列CBQ(ClassBasedQueue):是对WFQ功能的扩展，为用户提供了定义类的支持。drop分类…LLQ1BQ2BQ63BQ…调度32拥塞防止传统的尾丢包在网络发生拥塞时对报文全部丢弃，并不加以区分TCP慢启动导致全局同步化进行拥塞防止，在网络没有发生拥塞以前根据队列状态进行有选择性的丢包算法：RED、WRED时间t带宽利用率33拥塞防止WRED(WeightedRandomEarlyDetection):加权随机早期检测采用随机丢弃的策略，防止了尾部丢弃的方