監(jiān)測(cè)信息聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及QoS-鄒三庚

1、監(jiān)測(cè)信息聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及QoS鄒三庚內(nèi)容監(jiān)測(cè)信息聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1網(wǎng)絡(luò)QoS2監(jiān)測(cè)信息息聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)監(jiān)測(cè)信息物理網(wǎng)絡(luò)1OSI 7層模型2DoD 4層模型3網(wǎng)絡(luò)編程4網(wǎng)絡(luò)分類類局域網(wǎng)LAN （Local Area Network）廣域網(wǎng)WAN （Wide Area Network）城域網(wǎng)MAN （Metropolitan Area Network）監(jiān)測(cè)信息息物理網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)集線器網(wǎng)卡交換機(jī)路由器計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備OSI7層模模型5432154321客戶機(jī)AP2AP1新浪主機(jī)機(jī)加上應(yīng)用用層首部部，成為為應(yīng)用層層PDU數(shù)據(jù)傳輸輸原理(1)H55432154321AP2AP1IEPDU再傳送到到傳輸層層加上傳輸輸層首部

2、部，成為為傳輸層層報(bào)文H5H4數(shù)據(jù)傳輸輸原理(2)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)5432154321AP2AP1傳輸層報(bào)報(bào)文再傳傳送到網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)絡(luò)層首部部，成為為IP數(shù)據(jù)報(bào)（或分組組）H4H5H3數(shù)據(jù)傳輸輸原理(3)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)5432154321AP2AP1IP數(shù)據(jù)報(bào)再再傳送到到數(shù)據(jù)鏈鏈路層加上鏈路路層首部部和尾部部，成為為數(shù)據(jù)鏈鏈路層幀幀H3H4H5H2T2數(shù)據(jù)傳輸輸原理(4)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)5432154321AP2AP1數(shù)據(jù)鏈路路層幀再再傳送到到物理層層最下面的的物理層層把比特特流傳送送到物理理媒體10100110100101比特特流流110101110101數(shù)據(jù)傳輸輸原理(5)客戶機(jī)新浪

3、主機(jī)機(jī)應(yīng)用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸輸媒體AP2AP1電信號(hào)（或光信信號(hào)）在在物理媒媒體中傳傳播從發(fā)送端端物理層層傳送到到接收端端物理層層數(shù)據(jù)傳輸輸原理(6)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)5432154321AP2AP110100110100101比特特流流110101110101數(shù)據(jù)傳輸輸原理(7)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)5432154321AP2AP110100110100101比特特流流110101110101計(jì)算機(jī)2的物理層層收到比比特流后后交給數(shù)據(jù)據(jù)鏈路層層H2T2H3H4H5數(shù)據(jù)傳輸輸原理(8)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)H3H4H55432154321AP2AP1數(shù)據(jù)鏈路路

4、層剝?nèi)ト撞坎亢蛶参膊亢蟀褞臄?shù)數(shù)據(jù)部分分交給網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5數(shù)據(jù)傳輸輸原理(9)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)H4H5H3H4H55432154321AP2AP1網(wǎng)絡(luò)層剝剝?nèi)シ纸M組首部后后把分組的的數(shù)據(jù)部部分交給給傳輸層層數(shù)據(jù)傳輸輸原理(10)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)H5H4H55432154321AP2AP1傳輸層剝剝?nèi)?bào)文文首部后后把報(bào)文的的數(shù)據(jù)部部分交給給應(yīng)用層層數(shù)據(jù)傳輸輸原理(11)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)H55432154321AP2AP1應(yīng)用層剝剝?nèi)?yīng)用用層PDU首部后把應(yīng)用程程序數(shù)據(jù)據(jù)交給應(yīng)應(yīng)用進(jìn)程程數(shù)據(jù)傳輸輸原理(12)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)5432154321AP2AP1收到了AP1發(fā)來的應(yīng)用

5、程序序數(shù)據(jù)！數(shù)據(jù)傳輸輸原理(13)客戶機(jī)新浪主機(jī)機(jī)DoD4層模模型表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路路層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層HTTPFTPTelnet傳輸層TCPUDP網(wǎng)絡(luò)層ICMPIPARPOSFPRIP數(shù)據(jù)鏈路層LLCMAC實(shí)體連接接RMTP2.5TCP/IP參考模型型應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)1應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層43212.5TCP/IP協(xié)議族HTTPSMTPDNSFTPTCPUDPIP網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口口層傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口口1網(wǎng)絡(luò)接口口2網(wǎng)絡(luò)接口口3RMTP網(wǎng)絡(luò)編程程（1）應(yīng)用程序 1應(yīng)用程序 2應(yīng)用程序 n網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序編程接口（so

6、cket）包括 TCP/IP 協(xié)議軟件的操作系統(tǒng)內(nèi)核聯(lián)網(wǎng)程序序示例（1）創(chuàng)建socket實(shí)例8000等待客戶戶端連接接形成Socket連接讀取客戶戶端信息息根據(jù)客戶戶端的請(qǐng)請(qǐng)求，返返回相應(yīng)應(yīng)信息或或終止本本次連接接創(chuàng)建socket實(shí)例形成Socket連接發(fā)送請(qǐng)求求讀取并打打印服務(wù)務(wù)端返回回信息118000num/word/quit數(shù)字/rabbit/“I dont know服務(wù)器客戶端監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)編程（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)n監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)編程接接口（RMPT（socket）包括TCP/IP協(xié)議軟件件的操作作系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)核監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)程序示示例（1）創(chuàng)建單頻測(cè)向向soc

7、ket實(shí)例8000等待客戶戶端連接接形成單頻測(cè)向向Socket連接讀取客戶戶端信息息啟動(dòng)單頻頻測(cè)向模模塊，返返回相應(yīng)應(yīng)信息或或終止本本次連接接創(chuàng)建單頻測(cè)向向socket實(shí)例形成單頻測(cè)向向Socket連接發(fā)送請(qǐng)求求讀取單頻頻測(cè)向結(jié)結(jié)果118000FIXDF（91.4M/參數(shù)/quit）21度四川監(jiān)測(cè)測(cè)服務(wù)器器北京監(jiān)測(cè)測(cè)客戶端端遠(yuǎn)程單頻頻測(cè)向遠(yuǎn)程單頻頻測(cè)向服服務(wù)網(wǎng)絡(luò)編程程（2）客戶客戶代理理遠(yuǎn)程系統(tǒng)統(tǒng)遠(yuǎn)程系統(tǒng)統(tǒng)服務(wù)器對(duì)對(duì)象信道基于面向向?qū)ο蟮牡?NET Remoting監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)程序示示例（2）單頻測(cè)向向客戶單頻測(cè)向向?qū)ο罂涂蛻舸砝磉h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器單單頻測(cè)

8、向向?qū)ο笮诺牢④浽朴?jì)計(jì)算短片片網(wǎng)絡(luò)編程程（3） 云計(jì)計(jì)算監(jiān)測(cè)設(shè)備備網(wǎng)絡(luò)QoSQoS 基本概念1網(wǎng)絡(luò)QoS基本原理2網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì)3監(jiān)測(cè)網(wǎng)QoS設(shè)計(jì)思考4緣由某用戶在在內(nèi)網(wǎng)上上拷貝10G的照片給給遠(yuǎn)方朋朋友很多用戶戶在內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)上收內(nèi)內(nèi)容豐富富精彩的的郵件在這條鏈鏈路上：視頻會(huì)議議業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)務(wù)頻率臺(tái)站站業(yè)務(wù)是否能順順利開展展？緣由應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)最小有效效帶寬為為多少？最大丟包包率為多多少？最大延遲遲為多少少？最大延遲遲抖動(dòng)為為多少？多應(yīng)用系系統(tǒng)應(yīng)怎怎樣競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)有限帶帶寬？網(wǎng)絡(luò)服務(wù)務(wù)質(zhì)量QoS（Quality of Service）QoS基本概念念QoS決定傳輸帶寬延遲抖動(dòng)丟包率延遲QoS基基本概念念Qo

9、S的目標(biāo)：可預(yù)測(cè)測(cè)性IP語音延延遲小小于150ms抖動(dòng)小于于30ms丟包率小小于1%帶寬21-320kbps視頻會(huì)議議？監(jiān)測(cè)應(yīng)用用？其他已應(yīng)應(yīng)用？網(wǎng)絡(luò)-高高速公路路傳輸帶寬寬車道車道越多多越好數(shù)據(jù)丟包包率跑錯(cuò)或事事故標(biāo)識(shí)傳送延遲遲到達(dá)時(shí)間間合適速度度延遲抖動(dòng)動(dòng)到達(dá)時(shí)間間的變化化同一段路路程，昨昨天用了了2小時(shí)，今今天用了了5小時(shí)高速公路路無QoS高速公路路無QoS高速公路路無QoS最大有效效帶寬等等于鏈路路中帶寬寬最小值值應(yīng)用有效效帶寬小小于等于于最大有有效帶寬寬IPIPIPIP100Mbps2 Mbps2 Mbps1000MbpsBWmax=min(100M,2M,2M,1000M)=2Mb

10、psBWavail= BWmax/Flows網(wǎng)絡(luò)有效效帶寬傳播時(shí)延延是固定定的處理和排排隊(duì)時(shí)延延不可預(yù)預(yù)計(jì)（無無QoS）IP傳播時(shí)延延(P1)處理和排排隊(duì)時(shí)延延(Q1)IPIPIP傳播時(shí)延延(P2)處理和排排隊(duì)時(shí)延延(Q2)傳播時(shí)延延(P3)處理和排排隊(duì)時(shí)延延(Q3)時(shí)延= P1 +Q1+P2+ Q2 +P3+Q3+ P4 =Xms傳播時(shí)延延(P4)端到端時(shí)時(shí)延傳播時(shí)延延:分組化時(shí)時(shí)延串串行行化時(shí)延延、傳播播時(shí)延IPIPIPIP轉(zhuǎn)發(fā)處理時(shí)延排隊(duì)時(shí)延傳播時(shí)延帶寬處理、排排隊(duì)和傳傳播時(shí)延延尾部丟棄棄:發(fā)生在出出口隊(duì)列列已滿的的情況下下。其他類型型的報(bào)文文丟棄:IP轉(zhuǎn)發(fā)IPIPIPIPTail-dr

11、op分組丟失失先進(jìn)先出隊(duì)列IPTCPData擁塞管理技術(shù)從不重要的應(yīng)用中挪用帶寬；先轉(zhuǎn)發(fā)重要的分組壓縮頭部cTCPData壓縮IP報(bào)文的頭部壓縮載荷壓縮數(shù)據(jù)幀壓縮第2層數(shù)據(jù)幀的載荷(需要耗費(fèi)一些時(shí)間)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列 (PQ) 自定義隊(duì)列 (CQ)加權(quán)公平隊(duì)列(WFQ) 改進(jìn)差額循環(huán)隊(duì)列 (MDRR)IP優(yōu)先隊(duì)列(IP RTP Prioritization)基于類的加權(quán)公平隊(duì)列 (CBWFQ)低延遲排隊(duì)(LLQ)堆棧預(yù)測(cè)器TCP 頭壓縮RTP 頭壓縮如何增加加有效帶帶寬并降降低時(shí)延延？升級(jí)鏈路路-最好的解解決方案案但是最最貴先進(jìn)先出隊(duì)列IPData擁塞管理技術(shù)為重要或?qū)r(shí)延敏感的數(shù)據(jù)確保足夠的帶寬D

12、ropper擁塞避免技術(shù)在擁塞發(fā)生前，通過隨機(jī)丟棄不重要的分組來阻止擁塞的發(fā)生，基于擁塞管理技術(shù)并是其補(bǔ)充自定義隊(duì)列 (CQ)加權(quán)公平隊(duì)列(WFQ) 改進(jìn)差額循環(huán)隊(duì)列 (MDRR)基于類的加權(quán)公平隊(duì)列 (CBWFQ)低延遲排隊(duì)(LLQ)加權(quán)早期隨機(jī)檢測(cè) (WRED)如何預(yù)防防分組丟丟失升級(jí)鏈路路-最好的解解決方案案但是最最貴 網(wǎng)絡(luò)QoS基本本原理QoS服務(wù)模型1需要QoS的應(yīng)用及關(guān)鍵指標(biāo)2QoS服務(wù)模型型Best-Effort service盡力而為服務(wù)模型，IP網(wǎng)絡(luò)的缺省服務(wù)模型Integrated service綜合服務(wù)模型，簡(jiǎn)稱Int-ServDifferentiated service

13、區(qū)分服務(wù)模型，簡(jiǎn)稱Diff-Serv資源預(yù)留留協(xié)議(RSVP)RSVP每個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上標(biāo)識(shí)識(shí)出帶寬寬和時(shí)延延需求簡(jiǎn)單可可擴(kuò)展展性互互操作作性差請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求請(qǐng)求預(yù)留預(yù)留預(yù)留預(yù)留本地管理理控制本地管理理控制策略執(zhí)行行點(diǎn)(PEP)遠(yuǎn)程管理理控制綜合服務(wù)務(wù)模型區(qū)分服務(wù)務(wù)模型擁塞管理排隊(duì)數(shù)據(jù)流量整形：入口、出口分類、標(biāo)記數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性性好性性能高互互操作作性好靈靈活性性高IP語音的QoS及其關(guān)鍵鍵指標(biāo)時(shí)延小于150ms 1抖動(dòng)小于30ms2丟包率小于1%3帶寬21-320kbps4交互式視視頻的QoS及其關(guān)鍵鍵指標(biāo)時(shí)延小于150ms 1抖動(dòng)小于30ms2丟包率小于1%3帶寬大于必要帶寬的120%4流式視頻頻的

14、QoS及其關(guān)鍵鍵指標(biāo)時(shí)延小于4-5s 1抖動(dòng)無嚴(yán)格要求2丟包率小于5%3帶寬取決于視頻流的編碼解碼器格式和速率4網(wǎng)絡(luò)QoS設(shè)計(jì)通用QoS設(shè)計(jì)原則1分類和標(biāo)記原則2管制和降格原則3排隊(duì)和丟棄原則4部署原則5通用QoS設(shè)計(jì)原則則交互式視頻IP語音流式視頻頻率臺(tái)站監(jiān)測(cè)測(cè)向總流量組織目標(biāo)中心無線線電監(jiān)測(cè)測(cè)網(wǎng)QoS設(shè)計(jì)思考考監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)用分類1監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)用流量分析2監(jiān)測(cè)網(wǎng)QoS設(shè)計(jì)3無線電監(jiān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用分類類類別應(yīng)用詳情備注指揮調(diào)度視頻培訓(xùn)視頻會(huì)議系統(tǒng)(交互式)優(yōu)先級(jí)高，目前碼流1-4Mbps信息采集系統(tǒng)(流式)優(yōu)先級(jí)高，一般占用帶寬400Kbps頻率臺(tái)站Oracle數(shù)據(jù)庫連接流量較小大塊數(shù)據(jù)郵件服務(wù)、FTP

15、、中心-鄭州備份等突發(fā)、惡性數(shù)據(jù)，對(duì)時(shí)延不敏感監(jiān)測(cè)測(cè)向U/V應(yīng)用，流向從中心大型監(jiān)測(cè)站突發(fā)、惡性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸量大，傳輸時(shí)間長(zhǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)流量相對(duì)較小監(jiān)測(cè)、交會(huì)等系統(tǒng)流量較小盡力服務(wù)網(wǎng)站，全國訪問中心；數(shù)字圖書館；病毒服務(wù)器等；無線電監(jiān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用流量量分析目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)的最大大流量需需求-有效帶寬寬流量預(yù)測(cè)測(cè)確定網(wǎng)絡(luò)絡(luò)帶寬工具網(wǎng)管軟件件Netflow基于SNMP的流量監(jiān)監(jiān)控軟件件無線電監(jiān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用流量量分析2010.9.88:3012:00藍(lán)色:中心北京站，綠色：北北京站中心主要應(yīng)用用：監(jiān)測(cè)測(cè)測(cè)向、視頻會(huì)會(huì)議、郵郵件無線電監(jiān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用流量量分析2010-9-89:4510:00北京監(jiān)測(cè)測(cè)站國家中心心視頻終端端視頻服務(wù)務(wù)器大大量量UDP數(shù)據(jù)流55%監(jiān)測(cè)測(cè)向向用戶監(jiān)測(cè)測(cè)向向服務(wù)器器大大量TCP數(shù)據(jù)包35%無線電監(jiān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用流量量分析2010.9.88:3012:00流量走勢(shì)勢(shì)圖中心北京站測(cè)量周期期15分鐘部署QoS無線電監(jiān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用流量量分析監(jiān)測(cè)網(wǎng)大大興興監(jiān)測(cè)站站超短波波臨時(shí)監(jiān)監(jiān)控中心心IP：27、128、129數(shù)據(jù)量大大，傳輸輸速率高高（最大大占滿2Mbps）突發(fā)性持續(xù)時(shí)間間長(zhǎng)在不進(jìn)行行QoS保障的情情況下，和指揮揮調(diào)度、視頻會(huì)會(huì)議沖突突無線電監(jiān)監(jiān)測(cè)網(wǎng)QoS設(shè)