GB0-390-29QoS

1、QoS概述概述構(gòu)建安全優(yōu)化的廣域網(wǎng) 1.0杭州華三通信技術(shù)有限公司 版權(quán)所有，未經(jīng)授權(quán)不得使用與傳播n 傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)僅提供網(wǎng)絡(luò)僅提供“盡力而為盡力而為”的傳輸服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的傳輸服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)有可用資源就轉(zhuǎn)發(fā)，資源不足時就丟棄。有可用資源就轉(zhuǎn)發(fā)，資源不足時就丟棄。n 新一代新一代IP網(wǎng)絡(luò)承載了語音、視頻等實時互動信息，要網(wǎng)絡(luò)承載了語音、視頻等實時互動信息，要求網(wǎng)絡(luò)能提供有保證的服務(wù)質(zhì)量。求網(wǎng)絡(luò)能提供有保證的服務(wù)質(zhì)量。n QoS允許用戶在丟包、延遲、抖動和帶寬等方面獲允許用戶在丟包、延遲、抖動和帶寬等方面獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。得可預(yù)期的服務(wù)水平。引入引入n 描述企業(yè)網(wǎng)面臨的服務(wù)質(zhì)量挑戰(zhàn)描述企業(yè)網(wǎng)

2、面臨的服務(wù)質(zhì)量挑戰(zhàn)n 描述描述QoS主要衡量標(biāo)準(zhǔn)以及常規(guī)應(yīng)用對主要衡量標(biāo)準(zhǔn)以及常規(guī)應(yīng)用對QoS的需求的需求n 理解理解QoS的功能的功能n 理解理解QoS Best Effort模型、模型、IntServ模型模型和和DiffServ模型的特性和體系結(jié)構(gòu)模型的特性和體系結(jié)構(gòu)n 描述描述DiffServ模型的各個組成部分模型的各個組成部分課程目標(biāo)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：n 新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題n 服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)n QoS的功能的功能n Best Effort模型模型n DiffServ模型模型n IntS

3、erv模型模型目錄目錄4常見語音視頻質(zhì)量問題常見語音視頻質(zhì)量問題l聲音斷斷續(xù)續(xù)，嚴(yán)重時徹底中斷聲音斷斷續(xù)續(xù)，嚴(yán)重時徹底中斷l(xiāng)聲音時快時慢聲音時快時慢l視頻圖像停頓或出現(xiàn)視頻圖像停頓或出現(xiàn)“馬賽克馬賽克”l聲音與圖像脫節(jié)聲音與圖像脫節(jié)n 新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題n 服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)n QoS的功能的功能n Best Effort模型模型n DiffServ模型模型n IntServ模型模型目錄目錄6帶寬帶寬l帶寬（帶寬（Bandwidth）是鏈路上單位時間）是鏈路上單位時間所能通過的最大數(shù)據(jù)流量，其單位為所能通過的最大數(shù)據(jù)流量，其單位為bps（

4、bit per second）。）。l在一條端到端的鏈路中，最大可用帶寬在一條端到端的鏈路中，最大可用帶寬等于路徑上帶寬最低的鏈路的帶寬。等于路徑上帶寬最低的鏈路的帶寬。HostAHostB100M1G100M1G2MHostA與HostB之間的最大可用帶寬 = min(100M, 1G, 2M, 1G, 100M) = 2Mbps 7延遲延遲l延遲（延遲（Delay）是標(biāo)識數(shù)據(jù)包穿越網(wǎng)絡(luò)所）是標(biāo)識數(shù)據(jù)包穿越網(wǎng)絡(luò)所用時間的指標(biāo)。用時間的指標(biāo)。處理延遲路由轉(zhuǎn)發(fā)路由轉(zhuǎn)發(fā).傳播延遲交換延遲排隊延遲串行化延遲+傳輸延遲8端到端延遲端到端延遲l端到端延遲等于所有途中鏈路和設(shè)備造端到端延遲等于所有途中鏈路

5、和設(shè)備造成的延遲的總和。成的延遲的總和。HostAHostB1ms0.5msHostA與HostB之間的端到端延遲0.25ms0.25ms25ms0.25ms0.5ms0.25ms1ms= 1+0.25+0.5+0.25+25+0.25+0.5+0.25+1 = 9抖動抖動l抖動是指數(shù)據(jù)包穿越網(wǎng)絡(luò)時延遲的變化，抖動是指數(shù)據(jù)包穿越網(wǎng)絡(luò)時延遲的變化，是衡量網(wǎng)絡(luò)延遲穩(wěn)定性的指標(biāo)。是衡量網(wǎng)絡(luò)延遲穩(wěn)定性的指標(biāo)。l抖動是由于延遲的隨機性造成的，主要抖動是由于延遲的隨機性造成的，主要原因是數(shù)據(jù)包排隊延遲的不確定性。原因是數(shù)據(jù)包排隊延遲的不確定性。RTAPCARTBRTCPCB抖動=abs(T1-T2)數(shù)據(jù)包

6、一數(shù)據(jù)包一數(shù)據(jù)包二數(shù)據(jù)包二延遲延遲T1延遲延遲T10丟包率丟包率l丟包（丟包（Packet Loss）是指數(shù)據(jù)包在傳輸）是指數(shù)據(jù)包在傳輸過程中的丟失，是衡量網(wǎng)絡(luò)可靠性的重過程中的丟失，是衡量網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要指標(biāo)。要指標(biāo)。l丟包的主要原因：丟包的主要原因：網(wǎng)絡(luò)擁塞時，當(dāng)隊列滿了后，后續(xù)的報文將由于無法入隊而被丟棄。流量超過限制時，設(shè)備對其進(jìn)行丟棄。l丟包以丟包率作為衡量指標(biāo)。丟包以丟包率作為衡量指標(biāo)。丟包率被丟棄報文數(shù)量/全部報文數(shù)量11常規(guī)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求常規(guī)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求n 新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題n 服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)n

7、QoS的功能的功能n Best Effort模型模型n DiffServ模型模型n IntServ模型模型目錄目錄13提高服務(wù)質(zhì)量的方法提高服務(wù)質(zhì)量的方法問題問題措施措施14QoS的功能的功能l盡力避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。盡力避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。l在不能避免擁塞時對帶寬進(jìn)行有效管理。在不能避免擁塞時對帶寬進(jìn)行有效管理。l降低報文丟失率。降低報文丟失率。l調(diào)控調(diào)控IP網(wǎng)絡(luò)流量。網(wǎng)絡(luò)流量。l為特定用戶或特定業(yè)務(wù)提供專用帶寬。為特定用戶或特定業(yè)務(wù)提供專用帶寬。l支撐網(wǎng)絡(luò)上的實時業(yè)務(wù)。支撐網(wǎng)絡(luò)上的實時業(yè)務(wù)。lQoS不能創(chuàng)造帶寬，只能使帶寬的分配不能創(chuàng)造帶寬，只能使帶寬的分配更加合理。更加合理。n 新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)

8、質(zhì)量問題新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題n 服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)n QoS的功能的功能n Best Effort模型模型n DiffServ模型模型n IntServ模型模型目錄目錄16Best Effort模型介紹模型介紹lBest Effort是最簡單的服務(wù)模型，網(wǎng)絡(luò)是最簡單的服務(wù)模型，網(wǎng)絡(luò)盡最大可能來發(fā)送報文，對延遲、丟包盡最大可能來發(fā)送報文，對延遲、丟包等不提供任何保證。等不提供任何保證。lBest Effort模型是模型是Internet的缺省服務(wù)模的缺省服務(wù)模型。型。lBest Effort模型通過模型通過FIFO（ First Input First Output，先

9、入先出）隊列來實現(xiàn)。，先入先出）隊列來實現(xiàn)。17l所有數(shù)據(jù)進(jìn)入同一個隊列，按先進(jìn)先出所有數(shù)據(jù)進(jìn)入同一個隊列，按先進(jìn)先出原則調(diào)度原則調(diào)度l隊列滿后，后續(xù)報文被丟棄隊列滿后，后續(xù)報文被丟棄FIFO隊列隊列尾丟棄隊列滿A3A2B2C1B3C2B1隊列有空余A2B2C1A1B3C2B18Best Effort模型的特點模型的特點l優(yōu)點優(yōu)點實現(xiàn)簡單節(jié)省處理資源，處理速度快l缺點缺點所有數(shù)據(jù)流同等對待所有數(shù)據(jù)流的帶寬、延遲、抖動、丟包等都不可控n 新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題n 服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)n QoS的功能的功能n Best Effort模型模型n Di

10、ffServ模型模型n IntServ模型模型目錄目錄20DiffServ模型介紹模型介紹lDiffServ模型由模型由RFC2475所定義。所定義。l對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，對報文按類進(jìn)行對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，對報文按類進(jìn)行優(yōu)先級標(biāo)記，然后有差別地對其進(jìn)提供優(yōu)先級標(biāo)記，然后有差別地對其進(jìn)提供服務(wù)。服務(wù)。l不需要跟蹤每一數(shù)據(jù)流，資源占用少，不需要跟蹤每一數(shù)據(jù)流，資源占用少，擴展性強。擴展性強。l不能提供精確的不能提供精確的QoS，難以提供端到端，難以提供端到端的的QoS。21DiffServ模型組件模型組件DS區(qū)DS域DS域DS域DS邊界節(jié)點DS內(nèi)部節(jié)點非DS域非DS域邊界鏈路內(nèi)部鏈路22邊界節(jié)點與

11、內(nèi)部節(jié)點邊界節(jié)點與內(nèi)部節(jié)點DS域數(shù)據(jù)流行為聚合分類、標(biāo)記、丟棄、整形根據(jù)標(biāo)記提供適當(dāng)?shù)腜HB根據(jù)TCA提供適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)功能SLA/TCASLA/TCA23邊界行為邊界行為l分類器分類器BA分類器與MF分類器l調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器包括測量器、標(biāo)記器、整形器/丟棄器分類器測量器標(biāo)記器整形器/丟棄器調(diào)節(jié)器24無突發(fā)令牌桶算法無突發(fā)令牌桶算法Tc以以CIR速率投放令牌速率投放令牌承諾速率以內(nèi)流量承諾速率以內(nèi)流量超出承諾速率流量超出承諾速率流量令牌桶令牌桶l(fā)以令牌為發(fā)送數(shù)據(jù)的許可，以令牌桶儲存暫以令牌為發(fā)送數(shù)據(jù)的許可，以令牌桶儲存暫時未用的令牌。時未用的令牌。l每個報文進(jìn)行一次評估，當(dāng)報文長度大于每個報文進(jìn)行一次

12、評估，當(dāng)報文長度大于Tc時標(biāo)記為超出承諾速率流量，反之為承諾速時標(biāo)記為超出承諾速率流量，反之為承諾速率以內(nèi)流量。率以內(nèi)流量。當(dāng)前桶中令牌數(shù)為當(dāng)前桶中令牌數(shù)為TcCBS25帶突發(fā)的單速率雙令牌桶算法帶突發(fā)的單速率雙令牌桶算法以以CIR速率投放令牌速率投放令牌C桶滿后對桶滿后對E桶桶以以CIR速率投放令牌速率投放令牌TcTeEBSCBSC桶桶E桶桶l(fā)假設(shè)某時刻一個大小為假設(shè)某時刻一個大小為B字節(jié)的報文到達(dá)，在對其進(jìn)行字節(jié)的報文到達(dá)，在對其進(jìn)行評估時：評估時：如果如果Tc-B=0，則報文被標(biāo)記為，則報文被標(biāo)記為“承諾突發(fā)內(nèi)承諾突發(fā)內(nèi)”，且，且Tc降低降低B，否則否則如果如果Te-B=0，則報文被標(biāo)記

13、為，則報文被標(biāo)記為“超額突發(fā)內(nèi)超額突發(fā)內(nèi)”，且，且Te降低降低B，否則否則報文被標(biāo)記為報文被標(biāo)記為“超出超額突發(fā)超出超額突發(fā)”，且，且Tc和和Te都不降低。都不降低。26帶突發(fā)的雙速率雙令牌桶算法帶突發(fā)的雙速率雙令牌桶算法以以PIR速率投放令牌速率投放令牌以以CIR速率投放令牌速率投放令牌TcTpPBSCBSC桶桶P桶桶l(fā)假設(shè)某時刻一個大小為假設(shè)某時刻一個大小為B字節(jié)的報文到達(dá)，在對其進(jìn)行評字節(jié)的報文到達(dá)，在對其進(jìn)行評估時，遵循以下規(guī)則：估時，遵循以下規(guī)則：l如果如果Tp-B0，則報文被標(biāo)記為，則報文被標(biāo)記為“超出峰值速率超出峰值速率”，否則，否則l如果如果Tc-B0，則報文被標(biāo)記為，則報文被

14、標(biāo)記為“峰值速率內(nèi)峰值速率內(nèi)”，且，且Tp降低降低B，否則，否則l報文被標(biāo)記為報文被標(biāo)記為“承諾速率內(nèi)承諾速率內(nèi)”，且，且Tc和和Tp都降低都降低B。27主要標(biāo)記方法主要標(biāo)記方法lRFC 791 IP ToS字段標(biāo)記字段標(biāo)記RFC 1349 IP PrecedenceRFC 2474 DSCPl802.1p CoSlMPLS EXP 28IP PrecedenceIDOffset TTL Proto FCS IP-SA IP-DADataIP PrecedenceTOSMBZRFC1349DTRC01234567VersionLengthToSLenIP頭頭29DSCPClass Select

15、orRFC247401234567DSCPCUIDOffset TTL Proto FCS IP-SA IP-DADataVersionLengthToSLenIP頭頭30Pream.SFDDASATYPETag4bytesPTDATAFCS以太網(wǎng)幀以太網(wǎng)幀User Priority(3bits)CFI(1bit)VLAN ID (12bits)802.1p推薦的推薦的優(yōu)先級定義優(yōu)先級定義802.1Q頭頭802.1p CoSTPID (16bits)用于用于802.1p優(yōu)先級標(biāo)記優(yōu)先級標(biāo)記31MPLS EXPEXP (3bits)S(1bit)TTL(8bits)Label (10bits)用

16、于用于802.1p優(yōu)先級標(biāo)記優(yōu)先級標(biāo)記32整形和丟棄整形和丟棄時間流量原始流量整形后流量整形整形時間流量原始流量丟棄后流量丟棄丟棄33PHB介紹介紹lPHB指指DS節(jié)點對行為聚合應(yīng)用的可由外節(jié)點對行為聚合應(yīng)用的可由外部觀測到的轉(zhuǎn)發(fā)行為。部觀測到的轉(zhuǎn)發(fā)行為。lPHB可以通過占用帶寬、緩沖等資源的可以通過占用帶寬、緩沖等資源的優(yōu)先級來定義，也可以通過延遲、抖動優(yōu)先級來定義，也可以通過延遲、抖動等可觀測的特性來定義。等可觀測的特性來定義。lPHB具有單跳性和節(jié)點獨立性的特點，具有單跳性和節(jié)點獨立性的特點，每個節(jié)點具有獨立的每個節(jié)點具有獨立的PHB策略，上下游策略，上下游之間互相沒有影響。之間互相沒有

17、影響。34PHB的類型的類型lDefault PHB是默認(rèn)的PHB。提供盡力而為的服務(wù)lClass Selector PHBClass Selector代碼點的值越高，其重要性和優(yōu)先級就越高lEF PHB提供了低延遲、低抖動、低丟包率和保證帶寬的優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)流量不得超過既定的限制lAF PHB提供有保證的帶寬服務(wù)如果資源許可，可以提供超出承諾的額外的帶寬服務(wù)35調(diào)度和資源分配調(diào)度和資源分配l資源分配通過使用多隊列實現(xiàn)。資源分配通過使用多隊列實現(xiàn)。l在隊列間進(jìn)行調(diào)度，每種調(diào)度方式都有在隊列間進(jìn)行調(diào)度，每種調(diào)度方式都有獨立的算法支持。獨立的算法支持。l常用隊列技術(shù)包括常用隊列技術(shù)包括FIFO、PQ

18、、CQ、WFQ、CBQ、WRR等。等。.入隊排隊調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)n 新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題新一代網(wǎng)絡(luò)面臨的服務(wù)質(zhì)量問題n 服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)n QoS的功能的功能n Best Effort模型模型n DiffServ模型模型n IntServ模型模型目錄目錄37IntServ模型介紹模型介紹lIntServ模型由模型由RFC1633所定義。所定義。l在報文傳輸前，通過信令在傳輸路徑上在報文傳輸前，通過信令在傳輸路徑上進(jìn)行資源預(yù)留，提供預(yù)期的進(jìn)行資源預(yù)留，提供預(yù)期的QoS保證。保證。lIntServ模型使用的信令協(xié)議為模型使用的信令協(xié)議為RSVP。38IntServ體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)IntServ域數(shù)據(jù)流向為每一條流預(yù)留資源，并進(jìn)行準(zhǔn)入控制數(shù)據(jù)流向端到端絕對QoS保證39RSVP介紹介紹本地訪問控制本地訪問控制本地訪問控制PathResvResvResvResvPathPathPathlRSVP運行在從源端到目的端的每個設(shè)備上，運行在從源端到目的端的每個設(shè)備上，可以為每條流提供絕對的端到端的可以為每條流提供絕對的端到端的QoS保障。保障。l從第一跳路由器開始用從第一跳路由器開始用Path消息逐跳進(jìn)行消息逐跳進(jìn)行資源請求，到