講稿7月專題集v1v

1、所有 ©非經(jīng)本公司技術(shù)，任何2014。 保留一切權(quán)利。和個人不得擅自摘抄、本文檔內(nèi)容的部分或全部，并不得以。商標(biāo)和其他商標(biāo)均為技術(shù)的商標(biāo)。本文檔提及的其他所有商標(biāo)或商標(biāo)，由各自的所有人擁有。注意您的、服務(wù)或特性等應(yīng)受公司商業(yè)合同和條款的約束，本文檔中描述的全部或部分、服務(wù)或特性可能不在您的明或保證?；蚴褂梅秶畠?nèi)。除非合同另有約定，公司對本文檔內(nèi)容不做任何明示或默示的聲由于版本升級或其他，本文檔內(nèi)容會不定期進行更新。除非另有約定，本文檔僅作為使用指導(dǎo)，本文檔中的所有陳述、信息和建議不任何明示或暗示的擔(dān)保。技術(shù)總部辦公樓：518129地址：市龍崗區(qū)坂田：客戶服務(wù)郵箱： support.

2、com客戶服務(wù)：文檔版本 02 (2014-8-25)專有和所有 ©信息技術(shù)iNE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題前 言前 言概述本文檔系統(tǒng)介紹了的NE40E/80E/5000E、CX600和ME60的QoS實現(xiàn)原理。為方面理解QoS各特性之間的關(guān)系，本文檔提供了QoS特性全景圖，并結(jié)合硬件介紹了設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)平面的QoS處理流程，幫助您了解QoS全貌。版本注意本文檔不包含的具體版本實現(xiàn)差異和詳細參數(shù)。修訂文檔版本 02 (2014-8-25)ii專有和所有 ©信息技術(shù)文檔版本修改012012-11-27首次發(fā)布名稱版本NE40E/80E NE5000

3、E ME60 CX600V300R003 V300R007 V600R001 V600R002 V600R003 V600R005 V600R006NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題前 言文檔版本 02 (2014-8-25)iii專有和所有 ©信息技術(shù)文檔版本修改022014-08-25第2次發(fā)布。新增章節(jié)：l 隊列緩存對時延和抖動的影響修改章節(jié)：l 將章節(jié)“QoS轉(zhuǎn)發(fā)全流程”移至文章末尾“參考文檔”之前。l eTM全稱改為egress Traffic Manager。l“II.路由器QoS轉(zhuǎn)發(fā)全流程”章節(jié) 中，“轉(zhuǎn)發(fā)過程中的QoS處理”的圖1-4，下

4、行復(fù)雜流分類多了一條綠線。正確的是下行復(fù)雜流分類不使用內(nèi)部流標(biāo)記。l 文中的MDRR更正為DWRR。l“5.1.2 令牌桶算法”的單速率令牌桶結(jié)構(gòu)圖，C桶的CBS更正為等于C桶的深度，之前只標(biāo)記到C桶的一半。l“II.路由器QoS轉(zhuǎn)發(fā)全流程”章節(jié) 中，子接口終結(jié)接入VPLS場景-報文入隧道時的格式轉(zhuǎn)換，圖中的下行TM，更正為L2 Header(14)放在Frame Header(14)的下面。l“令牌桶算法”章節(jié)中的參數(shù)設(shè)置：對于超額突發(fā)流量EBS，誤寫為bit，更正為byte。l“令牌桶算法”章節(jié)中的單速率令牌桶“C桶容量為CBS，E桶容量為EBS，總?cè)萘渴荂BS+EBS?！本渥又袆h除“總?cè)?/p>

5、量是CBS+EBS”。l“CAR”章節(jié)中，雙速 報文轉(zhuǎn)發(fā)中，包序號為2的報文到來時，令牌增加后C桶令牌數(shù)量更正為625。序號3報文到來時，C桶距上次添加令牌時間更正為1秒（之前誤寫為2秒），且本輪C桶添加令牌數(shù)更正為125.l“隊列及擁塞管理”章節(jié)中所有表格標(biāo)題第1列，隊列類型更正為服務(wù)等級。l“隊列及擁塞管理”章節(jié)中，對緩存隊列的說明，移至新增的章節(jié)“6.4隊列緩存對時延和抖動的影響”。l“擁塞避免”章節(jié)中，對隊列最大長度的設(shè)置的詳細介紹，移至新增章NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題前 言文檔版本 02 (2014-8-25)iv專有和所有 ©信息技術(shù)

6、文檔版本修改節(jié)“6.4隊列緩存對時延和抖動的影響”l“II.路由器QoS轉(zhuǎn)發(fā)全流程”章節(jié) 中，關(guān)于報文補償?shù)难a充說明，對表格中vlan-mapping-outbound、vll- outbound、vll-outbound1的轉(zhuǎn)換類型描述做了更正。l“QoS服務(wù)模型”章節(jié)中的句子"InterServ模型能夠在IP網(wǎng)上提供端到端的QoS保證。但是InterServ模型可擴展性差，難以在IP骨干網(wǎng)實施。" 中， "InterServ" 拼寫錯誤，更正為 "IntServ" 。NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題

7、目 錄目 錄前 言ii1 什么是 QoS11.1 什么是 QoS21.2 QoS 度量指標(biāo)21.3 幾種常見業(yè)務(wù)的 QoS 指標(biāo)52 端到端 QoS 服務(wù)模型73 DiffServ 體系結(jié)構(gòu)103.1 DiffServ 網(wǎng)絡(luò)模型113.2 DSCP 與 PHB123.3 四大 QoS 組件144 流分類和標(biāo)記174.1 流分類與作184.2 標(biāo)記 QoS 優(yōu)先級的報文字段194.3 簡單流分類234.3.1 什么是簡單流分類234.3.2 QoS 優(yōu)先級.234.4 復(fù)雜流分類304.4.1 什么是復(fù)雜流分類304.4.2 基于復(fù)雜流類的 QoS 策略324.4.3 復(fù)雜流分類中的 ACL 匹

8、配規(guī)則354.4.4 QPPB415 流量監(jiān)管和流量整形485.1 流量監(jiān)管495.1.1 流量監(jiān)管簡介495.1.2 令牌桶算法495.1.3 CAR545.1.4 流量監(jiān)管的應(yīng)用585.2 流量整形625.3 流量監(jiān)管和流量整形的比較716 擁塞管理和避免73文檔版本 02 (2014-8-25)v專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題目 錄6.1 網(wǎng)絡(luò)擁塞及其對策746.2 隊列及擁塞管理766.3 擁塞避免876.4 隊列緩存對時延和抖動的影響916.5 HQoS927 MPLS QoS1207.1 MPLS QoS 簡介121

9、7.2 MPLS DiffServ1227.3 MPLS-TE.1277.4 MPLS DiffServ-Aware TE1357.5 MPLSQoS1498 ATM QoS1558.1 ATM QoS 概述1568.2 ATMoPSN 及 PSNoATM 的 QoS.1649 路由器 QoS 轉(zhuǎn)發(fā)全流程171A 參考文檔184A.1 RFC 參考文檔185A.2 寬帶A.3 DSL參考文檔186參考文檔187B 縮略語188文檔版本 02 (2014-8-25)vi專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題1 什么是 QoS1 什么是 Q

10、oS關(guān)于本章1.1 什么是QoS1.2 QoS度量指標(biāo)1.3 幾種常見業(yè)務(wù)的QoS指標(biāo)文檔版本 02 (2014-8-25)1專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題1 什么是 QoS1.1 什么是 QoS隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)中的業(yè)務(wù)越來越多樣化。除了傳統(tǒng)的WWW、E- Mail、FTP應(yīng)用外，用戶還嘗試在Internet上拓展新業(yè)務(wù)，比如IP、電子商務(wù)、多媒體、教學(xué)、醫(yī)療、可視、電視會議、點播、等。企業(yè)用戶也希望通過技術(shù)，將分布在各地的分支機構(gòu)連接起來，開展一些事務(wù)性應(yīng)用，比如公司的數(shù)據(jù)庫或通過Telnet管理設(shè)備。圖 1-1

11、 互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的普及，業(yè)務(wù)的多樣化，使互聯(lián)網(wǎng)流量激增，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞，轉(zhuǎn)發(fā)時延增加，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生丟包，導(dǎo)致業(yè)務(wù)質(zhì)量下降甚至不可用。所以，要在IP網(wǎng)絡(luò)上開展這些實時性業(yè)務(wù)，就必須解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的最好的辦法是增加網(wǎng)絡(luò)的帶寬。但從運營、維護的成本考慮，這是不現(xiàn)實的，最有效的解決方案就是應(yīng)用一個“有保證”的策略對網(wǎng)絡(luò)擁塞進行管理。QoS技術(shù)就是在這種背景下發(fā)展起來的。QoS是Quality of Service（服務(wù)質(zhì)量）的簡稱， 其目的是各種業(yè)務(wù)的不同需求，為其提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。QoS技術(shù)在的互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用越來越多，其作用越來越重要。如果沒有QoS技術(shù)，業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量就無法保

12、證。1.2 QoS 度量指標(biāo)QoS采用如下參數(shù)來度量，為關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保證，使其獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。ll l l帶寬/吞吐量時延時延變化（抖動）丟包率文檔版本 02 (2014-8-25)2專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題1 什么是 QoS帶寬/吞吐量帶寬（bandwidth）也稱為吞吐量（throughput），是指在一個固定的時間內(nèi)（1秒），從網(wǎng)絡(luò)一端流到另一端的最大數(shù)據(jù)位數(shù)，也可以理解為網(wǎng)絡(luò)的兩個節(jié)點之間特定數(shù)據(jù)流的平均速率。帶寬的是比特/秒（bit/s，簡寫為bps）。帶寬可以用城市的供水網(wǎng)做比喻來幫助理解它的含義

13、：供水管道的直徑可以衡量運水的能力。水管的直徑好比是帶寬，水就好比是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。使用粗管子就意味著擁有更寬的帶寬，也就是有更大的數(shù)據(jù)傳輸能力。在網(wǎng)絡(luò)通信中，人們在使用網(wǎng)絡(luò)時總是希望帶寬越來越寬，特別是互聯(lián)網(wǎng)日益強大，人們對互聯(lián)網(wǎng)的需求不再是單一地瀏覽網(wǎng)頁、查看。新一代多、影像傳輸、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)電視的信息量猛增使得帶寬成為了嚴(yán)重的瓶頸。因此，帶寬成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計主要的設(shè)計點，也是分析網(wǎng)絡(luò)運行情況的要素。圖 1-2 帶寬太小說明在網(wǎng)絡(luò)中，有兩個常見的與帶寬有關(guān)的概念“上行速率”、“下行速率”。上行速率是指用戶向網(wǎng)絡(luò)信息時的數(shù)據(jù)傳輸速率，下行速率是指網(wǎng)絡(luò)向用戶信息時的傳輸速率。例如，用戶用FTP上傳

14、文件到網(wǎng)上，影響上傳速度的就是“上行速率”；而從網(wǎng)上速度的就是“下行速率”。文件，影響時延時延（Latency）是指一個報文或分組從一個網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時間。以語音傳輸為例，時延是指從說話者開始說話到對方聽到所說內(nèi)容的時間。若時延太大，會引起通話聲音不清晰、不連貫或破碎。大多數(shù)用戶察覺不到小于100毫秒的延遲；當(dāng)延遲在100毫秒和300毫秒之間時，說話者可以察覺到對方回復(fù)的輕微停頓，這種停頓可能會使通話雙方都感覺到不舒服。超過300毫秒，延遲就會很明顯，用戶開始互相等待對方的回復(fù)，當(dāng)通話的一方不接收到期望的回復(fù)時，說話者可能會重復(fù)所說的話，這樣會與遠端延遲的回復(fù)碰撞，導(dǎo)致重復(fù)。文

15、檔版本 02 (2014-8-25)3專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題1 什么是 QoS圖 1-3 時延過大時延變化（抖動）時延變化是指同一業(yè)務(wù)流中不同分組所呈現(xiàn)的時延不同。時延變化也稱為抖動（Jitter）。抖動主要是由于業(yè)務(wù)流中相繼分組的排隊等候時間不同引起的，是對服務(wù)質(zhì)量影響最大的一個問題。某些業(yè)務(wù)類型，特別是話音和視像等實時業(yè)務(wù)是極不將在話音或視像中造成斷續(xù)。抖動的。分組到達時間的差異圖 1-4 抖動過大抖動也會影響一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理，有些協(xié)議是按固定的時間間隔動過大會導(dǎo)致協(xié)議震蕩。交互性報文，抖所有傳輸系統(tǒng)都有抖動，只要

16、抖動在規(guī)定容差之內(nèi)就克服過量的抖動，但這將增加時延。影響服務(wù)質(zhì)量。利用緩存可以文檔版本 02 (2014-8-25)4專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題1 什么是 QoS丟包率少量的丟包（Loss）對業(yè)務(wù)的影響并不大，例如，在語音傳輸中，丟失一個比特或一個分組的信息，通話雙方往往注意不到。在視像廣播期間，丟失一個比特或一個分組可能造成在屏幕上瞬間的波形干擾，但視像很快恢復(fù)正常。即使用傳輸協(xié)議（TCP）傳送數(shù)據(jù)也能處理少量的丟包，因為傳輸協(xié)議丟失的信息重發(fā)。但大量的丟包會影響傳輸效率。所以，QoS更關(guān)注的是丟包的統(tǒng)計數(shù)據(jù)丟包率。丟包率

17、是指在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟失報文占傳輸報文的百分比。圖 1-5 丟包率過大1.3 幾種常見業(yè)務(wù)的 QoS 指標(biāo)在IP網(wǎng)絡(luò)上不同的業(yè)務(wù)對帶寬、時延、時延抖動和丟包率等都有不同的需求。下表列出了當(dāng)前幾種常見業(yè)務(wù)的QoS需求。MEF幾種常見業(yè)務(wù) QoS 指標(biāo)載自MEF，主要包括可用性、時延、抖動、丟包率和故障恢復(fù)時間5個方面。文檔版本 02 (2014-8-25)5專有和所有 ©信息技術(shù)業(yè)務(wù)類型帶寬/吞吐量時延抖動丟包率電子郵件、文件傳輸、終端需求低容許時延容許抖動不敏感HTML網(wǎng)頁瀏覽需求不定容許適當(dāng)時延容許適當(dāng)抖動不敏感電子商務(wù)需求適當(dāng)敏感敏感敏感，必須可靠傳輸基于IP的語音（VoIP）和

18、實時需求低非常敏感，要求可預(yù)計的時延非常敏感敏感，要求可預(yù)計的丟包率流需求高非常敏感，要求可預(yù)計的時延非常敏感敏感，要求可預(yù)計的丟包率NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題1 什么是 QoS業(yè)界對于幾種常見業(yè)務(wù) QoS 指標(biāo)的經(jīng)驗值文檔版本 02 (2014-8-25)6專有和所有 ©信息技術(shù)業(yè)務(wù)類別時延抖動丟包率語音50ms10ms1%信令100ms10ms0.1%IPTV組播1s200ms0.1%點播10s200ms0.1%FTPN/AN/AN/AHTTPN/AN/AN/AHTTP瀏覽10sN/AN/AUDP1000ms50ms5%TCP500ms50m

19、s5%Service ClassService CharacteristicsService PerformancePremiumReal-time IP telephony or IP applicationsAvailability>99.99% Delay<40ms Jitter<1ms Loss<0.1%Restoration time:50msSilverBursty mission critical data applications requiring low loss and delay (eg.,Storage)Availability>99.9

20、9% Delay<50ms Jitter=N/A Loss<0.1%Restoration time:200msBronzeBursty data applications requiring bandwidth assurancesAvailability>99.90% Delay<500ms Jitter=N/ALoss NA Restoration time:2sStandardBest effort serviceAvailability>97.00% Delay=N/A Jitter=N/ALoss NA Restoration time:5sNE40E

21、/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題2 端到端 QoS 服務(wù)模型 2 端到端 QoS 服務(wù)模型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都是端到端的通信，兩個主機進行通信，中間可能要多個物理網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過多個路由器，要實現(xiàn)端到端的QoS，就必須從全局考慮。QoS的服務(wù)模型就是研究采用什么模式實現(xiàn)全局的服務(wù)質(zhì)量保證。QoS有如下三種服務(wù)模型：ll l盡力而為（Best-Effort）服務(wù)模型綜合服務(wù)（Integrated Service，簡稱IntServ）模型差分服務(wù)（Differentiated Service，簡稱DiffServ）模型Best-Effort 服務(wù)模型Best-Effort是最簡單的QoS服務(wù)

22、模型，應(yīng)用程序可以在任何時候，發(fā)出任意數(shù)量的報文，而且不需要通知網(wǎng)絡(luò)。對Best-Effort服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)盡最大的可能性來延、可靠性等性能不提供任何保證。報文，但對時Best-Effort服務(wù)模型適用于對時延、可靠性等性能要求不高的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證。Best-Effort是現(xiàn)在Internet的缺省服務(wù)模型，它適用于絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如FTP、等。IntServ 模型IntServ模型是指應(yīng)用程序在報文前，需要通過信令（signaling）向網(wǎng)絡(luò)描述它的流量參數(shù)，申請?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)留請求。在收到確認(rèn)信息，確定網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)為這個應(yīng)用程序的報文預(yù)留了以承諾滿足該后，應(yīng)用程序

23、才開始報文。應(yīng)用程序的報文應(yīng)該在流量參數(shù)描述的范圍內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要為每個流維護一個狀態(tài)，并基于這個狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的QoS動作，來滿足對應(yīng)用程序的承諾。IntServ模型使用RSVP（Resource Reservation Protocol）作為信令，類似于ATM SVC的方式，是面向連接的。RSVP工作在傳輸層，但不參與應(yīng)用數(shù)據(jù)的傳送，是一種網(wǎng)絡(luò)上的協(xié)議（類似于ICMP），用于在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間傳遞預(yù)留信息以及建立預(yù)留。在通過RSVP建立端到端通信的過程中，沿途的各路由器（包括路由器）必須為每個要求服務(wù)質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)流保存狀態(tài)信息，稱為“軟狀態(tài)”?！败洜顟B(tài)”是一種臨時性狀態(tài)，被定期的RSVP信息更新

24、。通過RSVP信息的預(yù)留，各路由器可以是否有足夠的立。可以預(yù)留。只有所有的路由器都給RSVP提供了足夠的，“路徑”方可建文檔版本 02 (2014-8-25)7專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題2 端到端 QoS 服務(wù)模型圖 2-1 IntServ 模型IntServ模型使用的RSVP信令需要整個網(wǎng)絡(luò)進行請求/預(yù)留，因此要求端到端所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點支持RSVP協(xié)議，且每個節(jié)點需要周期性同相鄰節(jié)點交換狀態(tài)信息，協(xié)議報文開銷大。更關(guān)鍵的是，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要為每個數(shù)據(jù)流保存狀態(tài)信息，而當(dāng)前在Internet 骨干網(wǎng)上有著成千上萬條數(shù)據(jù)流，因此I

25、ntServ模型在Internet骨干網(wǎng)上無法得到廣泛應(yīng)用。IntServ模型一般應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的邊沿。DiffServ 模型DiffServ模型的基本原理是將網(wǎng)絡(luò)中的流量分成多個類，每個類享受不同的處理，尤其是網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時不同的類會享受不同的優(yōu)先處理，從而得到不同的丟棄率、時延以及時延抖動。同一類的業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中會被聚合起來統(tǒng)一包率等QoS指標(biāo)。，保證相同的延遲、抖動、丟Diffserv模型務(wù)流分類和匯聚工作在網(wǎng)絡(luò)邊緣由邊緣路由器完成。邊界路由器可以通過多種條件（比如報文的源地址和目的地址、ToS域中的優(yōu)先級、協(xié)議類型等）靈活地對報文進行分類，對不同的報文設(shè)置不同的標(biāo)記字段，而其他路由器只需要簡

26、單地識別報文中的這些標(biāo)記，進行的QoS模型。分配和流量。因此，DiffServ是一種基于報文流圖 2-2 DiffServ 模型文檔版本 02 (2014-8-25)8專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題2 端到端 QoS 服務(wù)模型與Intserv模型相比，DiffServ模型不需要信令。在DiffServ模型中，應(yīng)用程序發(fā)出報文 前，不需要預(yù)先向網(wǎng)絡(luò)提出申請，而是通過設(shè)置IP報文頭部的QoS參數(shù)信息，來告知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點它的QoS需求。網(wǎng)絡(luò)不需要為每個流維護狀態(tài)，而是根據(jù)每個報文流指定的QoS參數(shù)信息來提供服務(wù)，對報文的服務(wù)等級劃分，有差

27、別地進行流量供端到端的QoS保證。和轉(zhuǎn)發(fā)，提DiffServ模型充分考慮了IP網(wǎng)絡(luò)本身靈活性、可擴展性強的特點，將復(fù)雜的服務(wù)質(zhì)量保證通過報文自身攜帶的信息轉(zhuǎn)換為單跳行為，從而大大減少了信令的工作。因此，DiffServ 模型不但適合運營商環(huán)境使用，而且也大大加快了IP QoS在實際網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的進程。IntServ 模型和 DiffServ 模型的結(jié)合DiffServ模型只包含有限數(shù)量的服務(wù)等級，狀態(tài)信息的數(shù)量少，因此實現(xiàn)簡單，擴展性較好，是IP骨干網(wǎng)廣泛使用的QoS解決方案。但DiffServ模型只能在單個節(jié)點上預(yù)留資源，很難提供基于流的端到端的質(zhì)量保證。IntServ模型能夠在IP網(wǎng)上提供端

28、到端的QoS保證。但是IntServ模型可擴展性差，難以在IP骨干網(wǎng)實施。以上兩種模型的優(yōu)缺點，MPLS DS-TE將兩種模型相結(jié)合，在有效利用網(wǎng)絡(luò)同時，為不同的業(yè)務(wù)提供端到端的QoS保證。MPLS DS-TE的詳細實現(xiàn)原理請參見“MPLS DiffServ-Aware TE”。的文檔版本 02 (2014-8-25)9專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題3 DiffServ 體系結(jié)構(gòu) 3 DiffServ 體系結(jié)構(gòu)關(guān)于本章3.1 DiffServ網(wǎng)絡(luò)模型3.2 DSCP與PHB3.3 四大QoS組件文檔版本 02 (2014-8-2

29、5)10專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題3 DiffServ 體系結(jié)構(gòu)3.1 DiffServ 網(wǎng)絡(luò)模型目前存在多種IP QoS服務(wù)模型，其中應(yīng)用最廣的是差分服務(wù)模型（DiffServ）。本文提到的技術(shù)都是基于DiffServ模型。DiffServ 網(wǎng)絡(luò)模型DiffServ的基本思想是在網(wǎng)絡(luò)邊緣將進入的流分成各種不同的類型，將同種類型的流合并起來進行統(tǒng)一管理，保證相同的傳輸速率、延遲、抖動等服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并對每一種類型在網(wǎng)絡(luò)中分別進行處理。業(yè)務(wù)分類和匯聚工作在網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點進行，首先數(shù)據(jù)包被標(biāo)識為一定的服務(wù)類型，并在包頭字段里，然

30、后將包按一定的流量包頭來確定對包進行何種處理。策略送入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點通過檢查圖 3-1 DiffServ 網(wǎng)絡(luò)模型llDS節(jié)點：實現(xiàn)DiffServ功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點稱為DS節(jié)點。DS邊界節(jié)點：負(fù)責(zé)連接另一個DS域或者連接一個沒有DS功能的域的節(jié)點。DS邊界節(jié)點負(fù)責(zé)將進入此DS域的業(yè)務(wù)流進行分類和可能的流量調(diào)整。DS內(nèi)部節(jié)點：用于在同一個DS域中連接DS邊界節(jié)點和其他內(nèi)部節(jié)點。DS內(nèi)部節(jié)點l僅需基于DSCP值進行簡單的流分類以及對相應(yīng)的流實施流量。lDS域（DS Domain）：一組采用相同的服務(wù)提供策略和實現(xiàn)了相同PHB（Per Hop Behaviors）的相連DS節(jié)點組成。一個DS域由相

31、同管理部門的一個或多個網(wǎng)絡(luò)組成，如一個DS域可以是一個ISP，也可以是一個企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)。說明PHB將在本文下一節(jié)介紹。DS區(qū)：一個或多個鄰接的DS域統(tǒng)稱為DS區(qū)。同一DS區(qū)中的不同DS域可有不同的PHB，以實現(xiàn)不同的服務(wù)提供策略，它們之間通過SLA（Service Level Agreements）和TCA（Traffic Conditioning Agreement）協(xié)調(diào)提供跨域服務(wù)。SLA/ TCA指明了如何在DS域邊界節(jié)點調(diào)整從一個DS域傳向另一個DS域的業(yè)務(wù)流。SLA：SLA指用戶（個人、企業(yè)、有業(yè)務(wù)往來的相鄰ISP等）和服務(wù)提供商簽署的關(guān)ll于業(yè)務(wù)流在網(wǎng)絡(luò)中傳遞時所應(yīng)當(dāng)獲得的待遇。S

32、LA包括很多方面，例如協(xié)議，其中的技術(shù)說明部分稱為服務(wù)等級規(guī)范SLS（Service Level Specification）。SLS的文檔版本 02 (2014-8-25)11專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題3 DiffServ 體系結(jié)構(gòu)研究重點是流量說明TCS（Traffic Conditioning Specification），它描述了每個服務(wù)層次的詳細性能參數(shù)，如平均速率、峰值速率、承諾突發(fā)等，是DiffServ網(wǎng)絡(luò)進行流控的主要依據(jù)。、最大突發(fā)3.2 DSCP 與 PHBDiffServ模型的一個重要概念是在轉(zhuǎn)發(fā)分組時

33、體現(xiàn)服務(wù)等級的每跳行為PHB（Per Hop Behaviors）。DiffServ模型中，IETF重新定義了IPv4中的ToS和IPv6中的TC，稱作DS字段，DS字段的取值稱為DSCP（DiffServ code point）。不同的DSCP取值對應(yīng)于不同的PHB。DSCPRFC1349重新定義了IPv4報文中的ToS域，增加了C比特，表示傳輸開銷（Monetary Cost）。之后，RFC2474將IPv4報文頭ToS域中的比特05重新定義為DSCP，并將ToS 域改名為DS（Differentiated Service）字節(jié)。圖 3-2 DSCP 域在IPv4報文中，DS字節(jié)的低6位（

34、比特05）用作區(qū)分服務(wù)代碼點DSCP，高2位（比特6、7）是保留位。DSCP中的低3位（比特02）是類選擇代碼點CSCP（Class Selector Code Point），它表示了一類DSCP。網(wǎng)絡(luò)中支持DiffServ技術(shù)的各設(shè)備根據(jù)DSCP值選擇相應(yīng)的轉(zhuǎn)為。在IPv6報文中，有兩個字段與QoS有關(guān)，分別為流量類別TC（Traffic Class）和流FL（Flow Label）字段。流量類別字段有8位，和IPv4的服務(wù)類型(ToS)字段功能相同，用于對報文的業(yè)務(wù)類別進行標(biāo)識；流字段有20位，用于標(biāo)識屬于同一業(yè)務(wù)流的包。流標(biāo)簽和源、目的地址一起，惟一標(biāo)識了一個業(yè)務(wù)流。同一個流中的所有包具

35、有相同的流標(biāo)簽，以便對有同樣QoS要求的流進行快速、相同的處理。文檔版本 02 (2014-8-25)12專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題3 DiffServ 體系結(jié)構(gòu)PHB在每一個DS節(jié)點上對分組的處理稱為每跳行為PHB（Per-Hop Behavior）。PHB描述了DS節(jié)點對具有相同DSCP的分組采用的外部可見的轉(zhuǎn)為?？梢杂脙?yōu)先級來定義PHB，也可以用一些可見的服務(wù)特征如分組延遲、抖動或丟包率來定義。PHB只定義了一些外部可見的轉(zhuǎn)為，沒有指定特定的實現(xiàn)方式。RFC定義了四種標(biāo)準(zhǔn)的PHB：類選擇碼CS（Class Select

36、or），轉(zhuǎn)發(fā)EF（ExpeditedForwarding），確保轉(zhuǎn)發(fā)AF（Assured Forwarding）和盡力而為BE（Best-Effort）。其中，BE是缺省的PHB。表 3-1 RFC 定義的各 PHB 對應(yīng)的 DSCP 取值及含義文檔版本 02 (2014-8-25)13專有和所有 ©信息技術(shù)PHBDSCP取值含義CS (RFC2474)000，其中X取值0或1。當(dāng)X為全0時，就是Default PHB，即BE類型PHB。CS定義的DSCP=IPPrecedence×8，比如CS6=6×8=48，CS7=7×8=56。CS表示類選擇碼，代

37、表的服務(wù)等級與在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中使用的IP Precedence相同。說明RFC2474預(yù)留了所有格式為000的值，以提供與IP優(yōu)先權(quán)值的后向兼容，因為不支持DiffServ的設(shè)備只ToS字段的前3位（最左3位）。EF (RFC2598)101110EF被定義為這樣的一種轉(zhuǎn)發(fā)處理：從任何DS節(jié)點發(fā)出的信息流速率在任何情況下必須獲得等于或大于設(shè)定的速率。EF PHB 在DS域內(nèi)不能被重新標(biāo)記，僅在邊界節(jié)點重新標(biāo)記。定義EF PHB的目標(biāo)是在DS域內(nèi)模擬一種虛擬租用線（Virtual Leased Line）的轉(zhuǎn)發(fā)效果，提供一種低丟包率、低延遲、低抖動，確定帶寬的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。EF流要求低時延、低抖動、低丟

38、包率，對應(yīng)于實際應(yīng)用中的 、語音、會議電視等實時業(yè)務(wù)。AF (RFC2597)YY0，其中X取值0或1，對應(yīng)IP Precedence；YY表示丟棄優(yōu)先級，數(shù)值越大，丟棄優(yōu)先級越高。由于有三個bit，最大取值為8，但是目前只用到了14，即有4種AF類型： AF1yAF4y (1<=y<=3)。AF的推出是為了滿足這樣的需求：用戶在與ISP訂購帶寬服務(wù)時， 業(yè)務(wù)量超出所訂購的規(guī)格。對不超出所訂購規(guī)格的流量要求確保轉(zhuǎn)發(fā)的質(zhì)量；對超出規(guī)格的流量將降低服務(wù)待遇繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，而不只是簡單地被丟棄。運營商在提供AF服務(wù)時，為每類AF分配不同的帶寬 ，保證對AF類提供帶寬，對于多余的帶寬其他數(shù)據(jù)使用

39、。AF流要求較低的延遲、低丟包率、高可靠性，對應(yīng)于數(shù)據(jù)可靠性要求高的業(yè)務(wù)如電子商務(wù)、企業(yè)等。NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題3 DiffServ 體系結(jié)構(gòu)表 3-2 PHB 常見用途3.3 四大 QoS 組件DiffServ模型有如下四個QoS組件：l流分類和標(biāo)記（classification and marking）要實現(xiàn)差分服務(wù)，需要首先將數(shù)據(jù)包分為不同的類別或者設(shè)置為不同的優(yōu)先級。將數(shù)據(jù)包分為不同的類別，稱為流分類， 流分類并不修改原來的數(shù)據(jù)包。將數(shù)據(jù)包設(shè)置為不同的優(yōu)先級稱為標(biāo)記，而標(biāo)記會修改原來的數(shù)據(jù)包。文檔版本 02 (2014-8-25)14專有和所

40、有 ©信息技術(shù)PHB常見用途CS6、CS7CS6和CS7默認(rèn)用于協(xié)議報文，比如說OSPF報文，BGP報文等應(yīng)該優(yōu)先保障，因為如果這些報文無法接收會引起協(xié)議中斷。EFEF用于承載語音的流量，因為語音要求低延遲，低抖動，低丟包率，是僅次于協(xié)議報文的最重要的報文。說明EF PHB提供的是低時延服務(wù)，應(yīng)該具有最低的抖動和丟包率，因而必須限制EF的帶寬，以免其他服務(wù)得不到可用帶寬。AF4AF4用來承載語音的信令流量。說明語音流量必須優(yōu)先于語音的信令，因為語音信令是語音的呼叫 ，在接通的時候等待幾秒鐘是可以忍受的，但是在通話過程的中斷是絕對不能 的。所以語音要優(yōu)先于信令。AF3AF3可以用來承載

41、IPTV的流量。的實時性強，需要有連續(xù)性和大吞吐量的保證。AF2AF2可以用來承載VoD（on Demand）的流量。VoD要求的實時性不如IPTV強，有延遲或者緩沖。AF1AF1可以承載專線業(yè)務(wù)，因為IPTV和語音是運營商最關(guān)鍵的業(yè)務(wù)，需要最優(yōu)先保證，其次才是專線業(yè)務(wù)。當(dāng)然面向 之類需要鉆石級保證的業(yè)務(wù)，可以安排為AF4甚至為EF。BE當(dāng)前Internet盡力而為的服務(wù)。PHBDSCP取值含義BE (RFC2474)000000對應(yīng)于傳統(tǒng)的IP分組投遞服務(wù)，只關(guān)注可達性，其他方面不做任何要求。任何路由器必須支持BE PHB。NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題3

42、DiffServ 體系結(jié)構(gòu)說明這里的標(biāo)記是“外部標(biāo)記”，一般是在報文離開設(shè)備的時候?qū)υ趫笪闹羞M行設(shè)置，修改報文QoS優(yōu)先級字段，目的是為了將QoS信息傳遞給下一臺設(shè)備；本文后面還有“內(nèi)部標(biāo)記”， 用于設(shè)備內(nèi)部處理報文，不修改報文。一般是在報文進入設(shè)備的時候，就通過流分類，給報文打上內(nèi)部標(biāo)記，這樣，在報文從設(shè)備發(fā)出之前，都可以根據(jù)內(nèi)部標(biāo)記進行QoS處理。流量監(jiān)管和整形（Policing and Shaping）：是指將業(yè)務(wù)流量限制在特定的帶寬，當(dāng)業(yè)務(wù)流量超過額定帶寬時，超過的流量將被丟棄或緩存。其中，將超過的流量丟棄的技術(shù)稱為流量監(jiān)管，將超過的流量緩存的技術(shù)稱為流量整形。擁塞管理（Congest

43、ion management）：在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，將報文放入隊列中緩存，并采取某種調(diào)度算法安排報文的轉(zhuǎn)發(fā)次序。lll擁塞避免（Congestion avoidance）：監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)的使用情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)擁塞有加劇的趨勢時采取主動丟棄報文的策略，通過調(diào)整流量來解除網(wǎng)絡(luò)的過載。其中，分類和標(biāo)記是實現(xiàn)差分服務(wù)的前提和基礎(chǔ)；流量監(jiān)管、流量整形、擁塞管理和擁塞避免從不同方面對網(wǎng)絡(luò)流量及其分配的實施，是提供差分服務(wù)的具體體現(xiàn)。四個QoS組件在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上有著一定的處理順序，一般情況下按下圖所示的順序處理。圖 3-3 QoS 技術(shù)處理流程四個QoS組件按照DiffServ模型和業(yè)務(wù)開展的需要在網(wǎng)絡(luò)的不同位置實施。原

44、則上在業(yè)務(wù)接入端口入方向?qū)嵤┝鞣诸?標(biāo)記、流量監(jiān)管；業(yè)務(wù)接入端口出方向?qū)嵤┝髁空危ㄈ绻麡I(yè)務(wù)接入端口接入多個不同等級的業(yè)務(wù)，則業(yè)務(wù)接入端口出方向還要實施隊列調(diào)度和丟包策略）；網(wǎng)絡(luò)側(cè)端口出方向?qū)嵤砣芾砗蛽砣苊?。文檔版本 02 (2014-8-25)15專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題3 DiffServ 體系結(jié)構(gòu)圖 3-4 QoS 四大組件部署位置示例文檔版本 02 (2014-8-25)16專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題4 流分類和標(biāo)記4 流分類和標(biāo)記關(guān)于本章

45、4.1 流分類與作4.2 標(biāo)記QoS優(yōu)先級的報文字段4.3 簡單流分類4.4 復(fù)雜流分類文檔版本 02 (2014-8-25)17專有和所有 ©信息技術(shù)NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題4 流分類和標(biāo)記4.1 流分類與流分類流分類是對進入DiffServ域的業(yè)務(wù)進行分類，以便在網(wǎng)絡(luò)中得到相應(yīng)的適當(dāng)處理。流分類主要目的是讓其他處理此報文的應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)備知道該報文的類別，并根據(jù)這種類別對報文進行一些事先約定了的處理。作實現(xiàn)流分類的技術(shù)業(yè)務(wù)流進入DiffServ域時，可以有多種方法對它進行分類，例如根據(jù)報文所攜帶的QoS優(yōu)先級位（請參見下一節(jié)“QoS優(yōu)先級標(biāo)記

46、字段”），識別出不同優(yōu)先級特征的流量，或根據(jù)源地址、目的地址、MAC地址、IP協(xié)議或應(yīng)用程序的端等信息對流進行分類。也可以根據(jù)業(yè)務(wù)等級協(xié)議SLA規(guī)定的一些策略給每個數(shù)據(jù)包加上標(biāo)記，從而對數(shù)據(jù)包進行分類。當(dāng)報文在DiffServ域邊界被分類之后，在網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點，就可以根據(jù)分類，對不同類別的流量給予差別服務(wù)。下游（downstream）節(jié)點可以選擇使用上游（upstream）節(jié)點的分類結(jié)果，也可以按照的分類標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)流重新進行分類。因此，實現(xiàn)流分類的技術(shù)被分成“簡單流分類（Behavior Aggregate Classifier）”與“復(fù)雜流分類（Multi-Field Classifier）

47、”，這兩種技術(shù)的詳細介紹請參見本文“簡單流分類”和“復(fù)雜流分類”。作進行流分類是為了有區(qū)別地提供服務(wù)，它必須與某種流量或分配動作關(guān)聯(lián)起來才有意義。流量或分配動作被稱為作。在路由器上，目前流分類可實施的作包括以下幾類（這些作可以組合使用）：文檔版本 02 (2014-8-25)18專有和所有 ©信息技術(shù)作含義標(biāo)記外部標(biāo)記設(shè)置/改寫報文的優(yōu)先級字段，用于向下一臺設(shè)備傳遞差分服務(wù)的QoS信息。其中，改寫報文的優(yōu)先級字段也稱為“重標(biāo)記”。內(nèi)部標(biāo)記標(biāo)記報文在設(shè)備內(nèi)部處理的服務(wù)等級（service-class）與丟棄優(yōu)先級，讓匹配的報文能夠直接進入指定服務(wù)等級的隊列，而不需要根據(jù)報文頭中的優(yōu)先級

48、字段來確定服務(wù)等級。標(biāo)記報文的丟棄優(yōu)先級也叫著色（color），是指在相同service-class 的時候，入同一個隊列，當(dāng)此隊列快擁塞的時候，可以通過color 再進行差分服務(wù)，體現(xiàn)在緩存使用上的優(yōu)先順序。流量監(jiān)管將業(yè)務(wù)流量限制在特定的帶寬，當(dāng)業(yè)務(wù)流量超過額定帶寬時，超過的流量將被丟棄。擁塞管理在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，將報文放入隊列中緩存，采取某種調(diào)度算法安排報文的轉(zhuǎn)發(fā)次序同時對輸出流量進行整形（Shaping），滿足業(yè)務(wù)流量在QoS屬性（帶寬、時延、抖動、丟包率）方面的要求。NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題4 流分類和標(biāo)記4.2 標(biāo)記 QoS 優(yōu)先級的報文字段D

49、iffServ模型根據(jù)報文頭中某些字段相關(guān)的報文字段包括：的QoS信息提供有差別的服務(wù)質(zhì)量。這些和QoS文檔版本 02 (2014-8-25)19專有和所有 ©信息技術(shù)作含義擁塞避免通過監(jiān)視隊列緩存的使用情況，當(dāng)隊列緩存使用情況達到指定門限時，主動丟棄報文來解除網(wǎng)絡(luò)過載。報文過濾最基本的安全。通過流分類，決定報文是被直接丟棄還是可以繼續(xù)后面的轉(zhuǎn)發(fā)處理。重定向/策略路由根據(jù)流分類決定報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。分為強策略路由與弱策略路由。l 強策略路由是指根據(jù)指定的IP地址查轉(zhuǎn)，查到則轉(zhuǎn)發(fā)；查不到則丟棄；l 弱策略路由是指根據(jù)指定的IP地址查轉(zhuǎn)，查到則轉(zhuǎn)發(fā)；如果查不到，再根據(jù)報文的目的IP地址查轉(zhuǎn)

50、。負(fù)載分擔(dān)設(shè)置報文的負(fù)載分擔(dān)方式為逐流或逐包。只對存在多條轉(zhuǎn)發(fā)路徑的報文有效。多條轉(zhuǎn)發(fā)路徑分為兩種情況：l 一種是存在多條轉(zhuǎn)項；l 另外一種是只有一條轉(zhuǎn)項，但轉(zhuǎn)項中的出口是一個Trunk接口。報文分片改寫IP報文頭中的DF字段。說明對于從用戶終端發(fā)出來的報文，存在1500字節(jié)的大包，而一般的PC會設(shè)置IP頭中的DF=1，即不 中間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對報文分片，但是由于報文會經(jīng)過接入、匯聚、 等多個層次的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一般會在接入、匯聚層增加TAG等信息，這樣會導(dǎo)致最終的報文長度超過MTU（1500字節(jié)）。此時， 如果IP報文頭的DF=1，會導(dǎo)致此報文被丟棄，所以為了不丟棄報文，同時不讓用戶層應(yīng)用感知，網(wǎng)絡(luò)

51、設(shè)備提供可以修改IP報文頭的DF標(biāo)志的功能。URPF（Unicast Reverse Path Forwarding）一種安全，根據(jù)報文的源IP地址反查路由表，確定報文源IP地址的，防止源地址的。流鏡像設(shè)備一份和被觀察流的原始報文一模一樣的報文，并傳送到指定的觀察端口上。流采樣收集特定數(shù)據(jù)流的時間戳、源地址、目的地址、源端 、目的端 、TOS值、協(xié)議號、報文長度和被采樣報文的入接口等信息，從而可以 特定用戶的通信情況。NE40E/80E/5000E/CX600/ME60QoS 專題4 流分類和標(biāo)記IPv4 的 ToS 字段對于IPv4報文，基于IPv4包首部中的ToS域的前三位（即IP Pre

52、cedence）或前6位（即DSCP域）來標(biāo)記報文。使用IP優(yōu)先級可以將報文最多分成23=8類；使用DSCP域可將報文最多分成26=64類。圖 4-1 IPv4 首部的 ToS 域RFC 1349中定義的TOS域各比特位的含義：l比特02表示Precedence字段。代表報文傳輸?shù)?個優(yōu)先級，按照優(yōu)先級從高到低順序取值為7、6、1和0。最高優(yōu)先級是7或6，經(jīng)常是為路由選擇或更新網(wǎng)絡(luò)控制通信保留的，用戶級應(yīng)用僅能使用05級。D比特表示延遲要求（Delay，0代表正常延遲，1代表低延遲）。T比特表示吞吐量（Throughput，0代表正常吞吐量，1代表高吞吐量）。R比特表示可靠性（Reliabil

53、ity，0代表正常可靠性，1代表高可靠性）。C比特表示傳輸開銷（Monetary Cost，0代表正常傳輸開銷，1代表低傳輸開銷）。比特6和7保留。ll l l lRFC 2474則定義比特06表示DSCP域，其中前3比特是類選擇代碼點CSCP（Class Selector Code Point），它表示了一類DSCP。網(wǎng)絡(luò)中支持DiffServ技術(shù)的各設(shè)備根據(jù)DSCP 值選擇相應(yīng)的PHB。DSCP和PHB的介紹請參見“DSCP與PHB”章節(jié)。IPv6 的 TC 字段在IPv6報文中，有兩個字段與QoS有關(guān)，分別為流量類別TC（Traffic Class）和流FL（Flow Label）字段。流量類別字段有8位，和IPv4的服務(wù)類型(ToS)字段功能相同，用于對報文的業(yè)務(wù)類別進行標(biāo)識；流字段有20位，用于標(biāo)識屬于同一業(yè)務(wù)流的包。流標(biāo)簽和源、目的