服務(wù)質(zhì)量控制QoSPPT課件[通用]

1、服務(wù)質(zhì)量控制QoS1課程目標(biāo)(1) 分析當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)需求及何時(shí)需要服務(wù)質(zhì)量（QOS）；(2)理解QOS的概念(3)描述QOS體系結(jié)構(gòu)，兩種QoS解決方案（集成服務(wù)和區(qū)分服務(wù)） (4)理解QOS的原理組成部分：分類、標(biāo)記、流量調(diào)節(jié)、擁塞管理和擁塞避免(5)掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上常用的QOS限速、排隊(duì)技術(shù)(6)了解分組調(diào)度算法(7)了解動態(tài)分組狀態(tài)（了解核心無狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SCORE）(8)實(shí)施QOS的配置操作，能在VOIP中應(yīng)用QOS(9)在專線（PPP）上實(shí)施VOIP QOS示例2本章內(nèi)容一、網(wǎng)絡(luò)中常見的問題二、 QOS基本概念三、集成服務(wù)與區(qū)分服務(wù)四、分組調(diào)度算法五、動態(tài)分組狀態(tài)六、MPLS多協(xié)議標(biāo)簽

2、交換七、 QOS的應(yīng)用設(shè)計(jì)八、結(jié)論和進(jìn)一步的研究工作3Internet網(wǎng)絡(luò)QoS的業(yè)務(wù)需求 傳統(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)主要承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用盡力傳送（Best Effort）的方式，服務(wù)質(zhì)量顯得無關(guān)緊要 當(dāng)前的Internet網(wǎng)絡(luò)近年來，隨著IP技術(shù)的飛速發(fā)展，以及各種新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)， Internet網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)單純的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩虡I(yè)價(jià)值的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)，向數(shù)據(jù)、語音、圖像和視頻等多媒體信息的綜合傳輸網(wǎng)演化。Internet網(wǎng)絡(luò)必須為其所承載的每一類業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service, QoS） 網(wǎng)絡(luò)帶寬（Bandwidth ）RTAPC1RTBRTCPC22M

3、數(shù)據(jù)流BWmax=min(100M, 2M, 10M, 1000M)=2M10M1000M100M網(wǎng)絡(luò)帶寬用于衡量網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力，單位為bps。網(wǎng)絡(luò)帶寬的最大值為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑上最小鏈路的帶寬值。如果網(wǎng)絡(luò)上存在多個(gè)數(shù)據(jù)流，它們將互相競爭帶寬。網(wǎng)絡(luò)帶寬取決于物理鏈路的速率，通過QoS技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用效率。帶寬限制IP我要100M我要30M我要2M10M網(wǎng)絡(luò)延遲（Delay）RTAPC1RTBRTCPC2Delay=(T1+P1+S1)+(T2+P2+S2)+(T3+P3+S3)傳輸延遲T1調(diào)度延遲P1串行延遲S1傳輸延遲T2調(diào)度延遲P2串行延遲S2傳輸延遲T3調(diào)度延遲P3串行延遲S3數(shù)據(jù)

4、流網(wǎng)絡(luò)延遲用于衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間長短，單位為ms。單個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延遲包括傳輸延遲、調(diào)度延遲、串行延遲。網(wǎng)絡(luò)延遲為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑上所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備延遲的總和。實(shí)時(shí)應(yīng)用比較關(guān)注延遲大小，如語音、視頻等應(yīng)用。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t抖動（Jitter ）RTAPC1RTBRTCPC2Jitter=abs(T1-T2)數(shù)據(jù)包一數(shù)據(jù)包二時(shí)延T1時(shí)延T21212抖動用于衡量網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的穩(wěn)定性，單位為ms。同一個(gè)數(shù)據(jù)流的不同數(shù)據(jù)包，在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)歷的延遲可能不同，從而產(chǎn)生抖動。抖動對實(shí)時(shí)應(yīng)用的影響較大（如語音、視頻等應(yīng)用），會造成失真。抖

5、動Internet132發(fā)送接收321D3D2D1D3=D2=D1網(wǎng)絡(luò)丟包（Packet Loss ）網(wǎng)絡(luò)丟包用于衡量網(wǎng)絡(luò)的可靠性，單位為pps或者百分比。網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的情況下，由于所有隊(duì)列被占滿，必然導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)包被丟棄。通過擁塞管理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)分式服務(wù)，保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)流優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。通過早期丟棄技術(shù)可以平滑網(wǎng)絡(luò)流量，防止網(wǎng)絡(luò)流量的全局同步問題。100M10M4FIFO Queue1234DropQueue Length=3丟包我啊三張是本地這么說 .我啊三是對方聽到的是 .？Internet為什么這些參數(shù)無法得到滿足呢？資源相對不足，擁塞 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所面臨的服務(wù)質(zhì)量問題，主要是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。

6、所謂擁塞，是指由于供給資源的相對不足而造成服務(wù)速率下降（引入了額外的延遲）的一種現(xiàn)象。傳統(tǒng)QoS也就是如何事先避免擁塞（擁塞避免 流量監(jiān)管），在擁塞發(fā)生時(shí)如何減少損失（擁塞管理）15各種應(yīng)用的QoS需求16本章內(nèi)容一、網(wǎng)絡(luò)中常見的問題二、 QOS基本概念三、集成服務(wù)與區(qū)分服務(wù)四、分組調(diào)度算法五、動態(tài)分組狀態(tài)六、MPLS多協(xié)議標(biāo)簽交換七、 QOS的應(yīng)用設(shè)計(jì)八、結(jié)論和進(jìn)一步的研究工作IP QoS的定義IP QoS的定義：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,滿足其在丟包率、延遲、抖動和帶寬等方面的要求，為特定的業(yè)務(wù)

7、提供其所需要的服務(wù)。更簡單地說：QoS:針對各種不同需求，提供不同服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 IP QoS的目標(biāo)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)IP QoS的內(nèi)涵帶寬/吞吐量: 網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間特定應(yīng)用業(yè)務(wù)流的平均速率時(shí)延: 數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送的平均往返時(shí)間抖動: 時(shí)延的變化丟包率:在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟失報(bào)文的百分比，用來衡量網(wǎng)絡(luò)正確 轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)的能力可用性:網(wǎng)絡(luò)可以為用戶提供服務(wù)的時(shí)間的百分比Internet QoS的定義QoS的定義最初由CCITT(ITU-T)(國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組)E.8

8、00給出，它將QoS定義為一個(gè)衡量用戶對服務(wù)滿意程度的性能綜合指標(biāo)。也就是說，QoS的最終目標(biāo)就是保證終端用戶能得到某種特定應(yīng)用或服務(wù)的最佳體驗(yàn)效果。從網(wǎng)絡(luò)的角度而言，可以將QoS看做一種進(jìn)行業(yè)務(wù)差異性管理的機(jī)制；從用戶的角度而言，可以將QoS看做是一種衡量網(wǎng)絡(luò)為用戶和應(yīng)用提供相應(yīng)服務(wù)能力的標(biāo)準(zhǔn)。和提供盡力而為服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)相比，支持QoS的網(wǎng)絡(luò)可以更好地提供服務(wù)保證。服務(wù)保證的具體形式由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者（ISP）和客戶之間的服務(wù)級別協(xié)商（Service Level Agreement, SLA）機(jī)制決定。在互聯(lián)網(wǎng)上為用戶提供QoS保證需要解決QoS分類、流量控制和監(jiān)管、資源預(yù)約及資源調(diào)度和管理等問

9、題。端到端QoS需要三個(gè)部分來完成端到端的QoS： 網(wǎng)絡(luò)元件（交換機(jī)、路由器） 信令技術(shù)（協(xié)調(diào)端到端之間的網(wǎng)絡(luò)元件為報(bào)文提供QoS） 傳送管理（QoS控制和管理端到端之間的報(bào)文在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的發(fā)送）每個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件提供如下功能： 報(bào)文分類（對不同類別的報(bào)文提供不同類別的處理） 隊(duì)列管理和調(diào)度（來滿足不同應(yīng)用要求的不同服務(wù)質(zhì)量） 流量監(jiān)管和整形（限制和調(diào)整報(bào)文輸出的速度）20QoS控制機(jī)制目前已經(jīng)提出了許多QoS控制機(jī)制：ISO/OSI提出的基于開放式分布處理（Open Distributed Processing, ODP）的QoS控制，IETF提出的集成服務(wù)（IntServ）和區(qū)分服務(wù)（DiffS

10、erv）體系結(jié)構(gòu)，分組調(diào)度和隊(duì)列管理算法，核心無狀態(tài)體系結(jié)構(gòu)SCORE(Stateless CORE)多協(xié)議標(biāo)簽（Multi-Protocol Label Switching, MPLS）技術(shù)流量工程（Traffic Engineering）QoS路由（QoS-based Routing）網(wǎng)絡(luò)微積分（Network Calculus）等面向服務(wù)質(zhì)量控制的基礎(chǔ)理論也得到了長足的發(fā)。QoS兩大模型QoS的實(shí)現(xiàn)模型主要有IntServ（Integrated Service，集成服務(wù)）和DiffServ（Differentiated Service，區(qū)分服務(wù)）。盡力而為服務(wù)（Best-Effort S

11、ervice）IntServ模型是端到端的基于流的QoS技術(shù)，它通過信令向網(wǎng)絡(luò)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)留資源以承諾滿足該請求。DiffServ模型是一種基于類的QoS技術(shù)，它在網(wǎng)絡(luò)邊界將數(shù)據(jù)流按QoS要求進(jìn)行簡單分類，并根據(jù)業(yè)務(wù)的不同服務(wù)等級約定，有差別地進(jìn)行流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)來解決擁塞問題。22盡力而為服務(wù)（ Best-Effort ）最簡單，路由器的默認(rèn)行為盡最大的可能性發(fā)送報(bào)文對時(shí)延可靠性等性能不提供保證 它通過先入先出（FIFO）隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)。 不存在優(yōu)先處理的概念23QoS的基本框架1. 流量分類與標(biāo)記2. 流量監(jiān)管與整形3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）為了

12、保證端到端應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量（最小時(shí)延、最大帶寬等），QoS首先需要進(jìn)行流分類，即采用一定規(guī)則識別和區(qū)分不同特征的報(bào)文，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況對流量進(jìn)行不同的處理，具體的處理形式包括流量監(jiān)管、流量整形、擁塞管理及擁塞避免等。 采用令牌桶技術(shù)和WFQ（加權(quán)隊(duì)列公平）技術(shù)就可以保證最基本的端到端最小時(shí)延要求，當(dāng)分組到達(dá)時(shí)，在入口經(jīng)過令牌捅緩沖，保證其流量到達(dá)符合約定的規(guī)范，然后通過出口的WFQ調(diào)度算法進(jìn)行發(fā)送，保證端到端的帶寬和時(shí)延，實(shí)現(xiàn)端到端的QoS保證。1. 流量分類與標(biāo)記QoS的基本框架網(wǎng)絡(luò)無論采用哪種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)QoS,都需要路由器能夠根據(jù)事先規(guī)定的規(guī)則對報(bào)文頭的某些字段進(jìn)行分類識別，判斷其對應(yīng)的

13、流量規(guī)范，然后設(shè)置不同優(yōu)先級以便實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)發(fā)處理，這就是流分類和標(biāo)記。流分類和標(biāo)記是實(shí)現(xiàn)QoS服務(wù)的前提條件和基礎(chǔ)，其目的是將報(bào)文映射到不同的服務(wù)類，屬于同一類別、同一優(yōu)先級的報(bào)文應(yīng)該匹配事先規(guī)定的規(guī)則并以相同的方式進(jìn)行標(biāo)記和處理。這些事先規(guī)定的規(guī)則就稱為過濾規(guī)則，所有規(guī)則的集合則稱為分類器，其中每個(gè)規(guī)則對應(yīng)一個(gè)流類型/服務(wù)類，每個(gè)服務(wù)類則對應(yīng)一種特定的處理行為或方式，當(dāng)一個(gè)報(bào)文成功匹配一個(gè)規(guī)則時(shí)，就按照對應(yīng)的行為對報(bào)文進(jìn)行操作和處理。規(guī)則匹配的方式有3種：精確匹配、前綴匹配和范圍匹配流量分類問題的核心是查找算法，它需要滿足速度快、消耗資源小、易于更新等需求。QoS的基本框架2. 流量監(jiān)管與

14、整形如果不限制用戶發(fā)送的流量，網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)大量的突發(fā)報(bào)文導(dǎo)致?lián)砣蛿?shù)據(jù)丟失，實(shí)施QoS策略可以改善這一情況：定義：QoS的流量監(jiān)管（Commit Access Rate, CAR）與流量整形（Generic Traffic Shaping, GTS）：QoS策略可以檢測或主動限制進(jìn)入某一網(wǎng)絡(luò)的某一連接的流量，當(dāng)某個(gè)連接的流量過大以至超過約定帶寬時(shí)，就可以根據(jù)報(bào)文的類別采取不同的方式進(jìn)行處理，如丟棄或進(jìn)行緩存等。衡量流量是否超過約定帶寬、進(jìn)行QoS的流量監(jiān)管與整形需要使用令牌桶算法或漏桶算法。QoS的基本框架2. 流量監(jiān)管與整形令牌桶算法令牌桶算法是QoS進(jìn)行流量監(jiān)管和流量整形的基本算法，它用

15、于控制網(wǎng)絡(luò)中的某類流量或?qū)崿F(xiàn)突發(fā)報(bào)文的發(fā)送。IETF定義了兩種令牌桶算法來對流量進(jìn)行檢測，即單速率三色標(biāo)記算法（srTCM）和雙速率三色標(biāo)記算法（trTCM）。令牌桶算法有兩種工作模式：色盲模式（Color-Blind）和感色模式（Color-Aware）令牌桶算法需要依據(jù)一些參數(shù)來實(shí)現(xiàn)分組的轉(zhuǎn)發(fā)，這些參數(shù)包括：1）CIR(Committed Information Rate):承諾信息速率，即令牌發(fā)放的速率，表示為每秒的IP分組字節(jié)數(shù)。2）CBS(Committed Burst Size):承諾突發(fā)尺寸，即允許突發(fā)的最大流量尺寸，它等于令牌桶的容量。3）EBS(Excess Burst Si

16、ze):超額突發(fā)尺寸，EBS或CBS應(yīng)大于等于最大分組長度，且EBS應(yīng)大于CBS。4）PIR(Peak Information Rate):峰值信息速率，僅用于trTCM算法中。5）PBS(Peak Burst Size):峰值突發(fā)尺寸，僅用于trTCM算法中。 QoS的基本框架2. 流量監(jiān)管與整形令牌桶算法QoS的基本框架2. 流量監(jiān)管與整形漏桶算法漏桶算法也是用于流量整形的一種常用算法，它的主要目的是控制數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)的速率。漏桶算法將用戶進(jìn)程中不均勻的分組數(shù)據(jù)流調(diào)整為均勻的數(shù)據(jù)流發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。漏桶算法與令牌桶算法都能限制數(shù)據(jù)的平均傳輸速率，不同的是漏桶算法的主要目的在于平滑突發(fā)流量，它對

17、于存在突發(fā)特性的流量來說缺乏效率。令牌桶算法則不同，它在限制數(shù)據(jù)的平均傳輸速率的同時(shí)還允許一定程度的流量突發(fā)，能夠滿足具有突發(fā)特性的流量。流量監(jiān)管QoS的基本框架2. 流量監(jiān)管與整形流量整形流量整形與流量監(jiān)管的使用方式和目的不同。首先，流量監(jiān)管可用于分組的入口和出口，多用于入口的流量控制；而流量整形則用于限制出口方向的流量速率。其次流量監(jiān)管的目的在于控制流量，而流量整形則用于調(diào)整分組傳輸?shù)钠骄俣龋寯?shù)據(jù)報(bào)按照傳輸規(guī)定的速率進(jìn)行傳送，盡量避免流量因突發(fā)的特性而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生。流量監(jiān)管對超過流量限制的分組直接丟棄，而流量整形則是對超過限速的分組進(jìn)行緩沖，以等待足夠的令牌后再進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)然，如

18、果緩沖區(qū)隊(duì)列已經(jīng)飽和，多余的分組就會被丟棄。令牌以CIR=100Kb/s的速率放入令牌桶中：物理接口總速率限制 LR (Line Rate): 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LR的令牌桶進(jìn)行處理利用QoS豐富的隊(duì)列來緩存報(bào)文 流分類令牌桶256Kbps128KbpsQoS隊(duì)列QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）隊(duì)列調(diào)度機(jī)制有助于QoS根據(jù)不同的優(yōu)先級進(jìn)行數(shù)據(jù)的重新排序，這對于擁塞控制管理非常重要。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)出口時(shí)，路由器可以根據(jù)分組的優(yōu)先級或基于分類決定數(shù)據(jù)包是否丟棄或分配到不同的隊(duì)列

19、進(jìn)行緩沖，然后通過隊(duì)列調(diào)度機(jī)制進(jìn)行傳輸。當(dāng)接口發(fā)生擁堵時(shí)，通過隊(duì)列調(diào)度機(jī)制就可以保證實(shí)時(shí)性要求較高的分組的傳輸。常見的隊(duì)列調(diào)度機(jī)制如下，這些機(jī)制在分類方法、丟棄策略、調(diào)度方式和隊(duì)列長度等方面都存在差異。FIFOFQ(Fair Queuing)PQ(Priority Queuing)CQ(Custom Queuing)FFQ(Fluid Fair Queuing)：理想化的流量公平隊(duì)列WFQ(Weighted Fair Queuing)：加權(quán)公平隊(duì)列，基于流進(jìn)行排隊(duì)CBWFQ(Class-based Weighted Fair Queuing)LLQ(Low Latency Queuing)IP

20、 RTP(The Real-time Transport Protocol)QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）擁塞管理與隊(duì)列調(diào)度目的：網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，保證不同優(yōu)先級的報(bào)文得到不同的QoS待遇。方式：將不同優(yōu)先級的報(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、概率或帶寬保證。算法FIFO（ First In First Out ）先入先出隊(duì)列PQ（ Priority Queue ）優(yōu)先權(quán)隊(duì)列CQ（ Custom Queue ）定制隊(duì)列WFQ（ Weighted Fair Queuing ）加權(quán)公平隊(duì)列CBWFQ（ Class Based Weighted Fair Queuin

21、g ）基于分類的加權(quán)公平隊(duì)列)LD輸出隊(duì)列優(yōu)先隊(duì)列金牌服務(wù)銀牌服務(wù)銅牌服務(wù)LU流分類丟包策略丟棄發(fā)送入隊(duì)出隊(duì)調(diào)度IP & MPLS 報(bào)文FIFO（First In First Out）先進(jìn)先出隊(duì)列，報(bào)文入隊(duì)的順序和報(bào)文出隊(duì)的順序相同，算法簡單，轉(zhuǎn)發(fā)的速度快丟包策略可采用尾丟棄、RED和WRED（基于IP Pre或EXP）所有報(bào)文被等同處理，簡單、高效，沒有任何附加開銷Internet 的默認(rèn)服務(wù)模式Best-Effort采用的隊(duì)列策略無QOSFIFO 先進(jìn)先出隊(duì)列QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）優(yōu)先隊(duì)列，分為4個(gè)隊(duì)列，分別為high、middle、normal和bottom

22、根據(jù)報(bào)文的輸入接口、滿足ACL情況、IP Precedence、DSCP、EXP、Label等規(guī)則對報(bào)文進(jìn)行分類，進(jìn)相應(yīng)隊(duì)列PQ中每一個(gè)隊(duì)列的丟包策略可采用尾丟棄、RED和WRED為不同的業(yè)務(wù)定義不同的調(diào)度策略，由于涉及到復(fù)雜的流分類，系統(tǒng)資源存在一定的開銷數(shù)據(jù)包先按配置要求分類再按隊(duì)列優(yōu)先級發(fā)送丟包發(fā)送入隊(duì)出隊(duì)調(diào)度丟包丟包丟包分類器IP & MPLS 報(bào)文highmiddlenormalbottomPQ 優(yōu)先隊(duì)列QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）CQ (Custom queuing)：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。根據(jù)報(bào)文的輸入接口、滿足

23、ACL情況、IP Precedence、DSCP、EXP、Label等規(guī)則對報(bào)文進(jìn)行分類，進(jìn)相應(yīng)隊(duì)列。CQ中每一個(gè)隊(duì)列的丟包策略可采用尾丟棄、RED和WRED?？蔀椴煌臉I(yè)務(wù)定義不同的調(diào)度策略，系統(tǒng)資源存在一定的開銷數(shù)據(jù)包先用戶定義分類再按優(yōu)先隊(duì)列等待發(fā)送丟包.入隊(duì)出隊(duì)調(diào)度丟包丟包分類器IP & MPLS 報(bào)文1216.發(fā)送CQ 定制隊(duì)列QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）WFQ (Weighted fair queuing)：公平隊(duì)列，根據(jù)源和目的IP地址、TCP或UDP的源和目的端口號、Label進(jìn)行HASH，不同的數(shù)據(jù)流分入不同的隊(duì)列，自動完成。所有隊(duì)列的丟包策略可同時(shí)采

24、用尾丟棄、RED和WRED（基于IP Pre或EXP），權(quán)值依賴于IP報(bào)文頭中攜帶的IP優(yōu)先級簡單、高效，沒有任何附加開銷數(shù)據(jù)包按流分類再按隊(duì)列優(yōu)先級等待發(fā)送優(yōu)先級數(shù)值越小，所得帶寬越少，反之，數(shù)值越大，帶寬越多。丟包.入隊(duì)出隊(duì)調(diào)度丟包丟包HASHIP & MPLS 報(bào)文122N.發(fā)送WFQ 公平隊(duì)列QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）WFQ 公平隊(duì)列QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）CBWFQ數(shù)據(jù)包兩次分類再按隊(duì)列等待發(fā)送分類，使不同類別報(bào)文進(jìn)入不同隊(duì)列。對不匹配任何類別的報(bào)文，送入默認(rèn)隊(duì)列，按WFQ進(jìn)行處理。QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避

25、免）RTPQ實(shí)時(shí)隊(duì)列，單獨(dú)一個(gè)隊(duì)列，被絕對優(yōu)先調(diào)度；所有在指定UDP端口號范圍內(nèi)的RTP報(bào)文，通過測量器，如果滿足約定進(jìn)入該隊(duì)列由于可以確保進(jìn)入RTPQ實(shí)時(shí)隊(duì)列的報(bào)文速度（通過測量器后的）小于接口發(fā)包能力，RTPQ實(shí)時(shí)隊(duì)列只采用尾丟棄簡單、高效，確保語音包的服務(wù)質(zhì)量丟包入隊(duì)優(yōu)先出隊(duì)調(diào)度分類器IP & MPLS 報(bào)文發(fā)送RTP實(shí)時(shí)隊(duì)列RTP報(bào)文其他隊(duì)列機(jī)制，如：FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBQLLQ測量丟棄RTPQ實(shí)時(shí)隊(duì)列QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）IP & MPLS 報(bào)文發(fā)送入隊(duì)出隊(duì)調(diào)度分類器.丟包LLQ1 BQ63 BQ.丟包64 FIFO/WFQRTP實(shí)時(shí)隊(duì)列測

26、量丟包丟包測量測量測量系統(tǒng)會自動將BQ以及LLQ的部分資源預(yù)留給MPLS DS TECBQ/LLQQoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）二層協(xié)議隊(duì)列RTP實(shí)時(shí)隊(duì)列其他隊(duì)列機(jī)制，如：FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBQLLQ入隊(duì)分類器IP & MPLS 報(bào)文二層協(xié)議報(bào)文出隊(duì)調(diào)度發(fā)送隊(duì)列管理及擁塞避免模塊 二層協(xié)議隊(duì)列，用來緩存二層鏈路控制報(bào)文，如PPP協(xié)商及維護(hù)報(bào)文、HDLC的KEEPALIVE報(bào)文、ATM的OAM及FR的LMI等，最優(yōu)先發(fā)送，沒有帶寬限制 RTP實(shí)時(shí)隊(duì)列，用來緩存語音報(bào)文，有帶寬限制，次優(yōu)先發(fā)送 對于其他隊(duì)列機(jī)制，利用剩下的系統(tǒng)資源進(jìn)行調(diào)度；對于CBQLLQ，LL

27、Q用來緩存EF業(yè)務(wù)報(bào)文，有帶寬限制，被優(yōu)先調(diào)度；對于BQ，按其所占用接口帶寬的權(quán)值進(jìn)行調(diào)度各種隊(duì)列的相互配合QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）擁塞管理和隊(duì)列調(diào)度當(dāng)報(bào)文到達(dá)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口的速度大于接口的發(fā)送能力時(shí)，即將產(chǎn)生擁塞；擁塞發(fā)生時(shí)，一般采用隊(duì)列調(diào)度的技術(shù)來解決，每一種隊(duì)列調(diào)度技術(shù)都用來解決特定的問題，都會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生特定的影響；H3C系列設(shè)備目前提供的隊(duì)列調(diào)度技術(shù)包括FIFO、PQ、CQ、WFQ、RTP實(shí)時(shí)隊(duì)列、CBWFQ/LLQ擁塞管理和隊(duì)列調(diào)度QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）擁塞避免傳統(tǒng)的尾丟包在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)對報(bào)文全部丟棄，并不加以區(qū)分。TCP

28、慢啟動導(dǎo)致全局同步化。當(dāng)TCP流遇到尾丟包時(shí)，所有與該流有關(guān)的發(fā)送者都會因此同時(shí)重新發(fā)送。這種重新發(fā)送的全局同步化，會在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生巨大破壞。解決途徑：進(jìn)行擁塞避免，減少擁塞的發(fā)生以及避免TCP全局同步，在網(wǎng)絡(luò)沒有發(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、WREDQoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）尾丟棄:tail drop當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，丟棄所有到達(dá)的報(bào)文在隊(duì)列丟包期間，來自于大量TCP連接的報(bào)文都將被丟棄，TCP的重傳機(jī)制將導(dǎo)致新的一輪的擁塞，這種現(xiàn)象稱為“全局同步”全局同步現(xiàn)象將嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能及服務(wù)質(zhì)量隊(duì)列尾丟棄丟棄發(fā)送入隊(duì)出隊(duì)調(diào)度隊(duì)列是否滿IP & MPL

29、S 報(bào)文尾丟棄QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）當(dāng)平均隊(duì)列長度為l-min時(shí)開始隨機(jī)丟包，平均隊(duì)列越長，丟包概率越大，當(dāng)平均隊(duì)列長度等于l-max時(shí)，丟棄所有到達(dá)的報(bào)文由于隊(duì)列長度可能瞬間變化很大，因此需要對隊(duì)列長度進(jìn)行低通濾波，得出平均隊(duì)列長度RED可以很好地解決全局同步問題隊(duì)列尾丟棄發(fā)送入隊(duì)出隊(duì)調(diào)度丟包概率平均隊(duì)列長度01l-minl-max平均隊(duì)列長度丟棄隊(duì)列長度0L時(shí)間t0t1平均隊(duì)列長度IP & MPLS 報(bào)文RED 隨機(jī)早期檢測QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免） WRED 加權(quán)隨機(jī)早期檢測（一）WRED 采用隨機(jī)丟棄的策略，避免了尾部丟棄的方式而

30、引起TCP全局同步根據(jù)當(dāng)前隊(duì)列的深度來預(yù)測擁塞的情況根據(jù)優(yōu)先級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)先級不同的隊(duì)列，隊(duì)列長度越長丟棄概率越高drop流分類Queue 1Queue 1Queue 2Queue NN=16,322048,4096下限閥值 上限閥值 QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）WRED可以感知QoS帶內(nèi)信令，包括IP Precedence、DSCP或EXP，例如可根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)需求分別設(shè)置l-min( IP Pre、DSCP或EXP)和l-max( IP Pre、DSCP或EXP)丟包概率平均隊(duì)列長度01l-minl-max丟包概率平均隊(duì)列長度01

31、l-minl-max丟包概率平均隊(duì)列長度01l-minl-maxIP Pre、DSCP或EXP為 XIP Pre、DSCP或EXP為 YIP Pre、DSCP或EXP為 ZWRED 加權(quán)隨機(jī)早期檢測（二）QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）RED與WREDRED和WRED通過隨機(jī)丟棄報(bào)文避免了TCP的全局同步現(xiàn)象在RED類算法中，為每個(gè)隊(duì)列都設(shè)定一對低限值和高限值，并做如下規(guī)定當(dāng)隊(duì)列的長度小于低限值時(shí)，不丟棄任何報(bào)文 當(dāng)隊(duì)列的長度超過高限值時(shí)，丟棄所有到來的報(bào)文 當(dāng)隊(duì)列的長度在低限值和高限值之間時(shí)，采用WRED算法計(jì)算是否丟棄報(bào)文。WRED生成的隨機(jī)數(shù)基于IP優(yōu)先權(quán)，它考慮了高

32、優(yōu)先權(quán)報(bào)文的利益并使高優(yōu)先權(quán)報(bào)文被丟棄的概率相對減小。QoS的基本框架3. 隊(duì)列調(diào)度（擁塞管理及擁塞避免）一、網(wǎng)絡(luò)中常見的問題二、 QOS基本概念三、集成服務(wù)與區(qū)分服務(wù)四、分組調(diào)度算法五、動態(tài)分組狀態(tài)六、MPLS多協(xié)議標(biāo)簽交換七、 QOS的應(yīng)用設(shè)計(jì)八、結(jié)論和進(jìn)一步的研究工作本章內(nèi)容三、集成服務(wù)與區(qū)分服務(wù)服務(wù)質(zhì)量控制研究的目標(biāo)是有效提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證，確保不同業(yè)務(wù)流的服務(wù)需求得到滿足。目前，根據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)流不同，QoS可以分為單數(shù)據(jù)流服務(wù)模式和聚集流服務(wù)模式兩種，前者為端用戶之間的每個(gè)單向的數(shù)據(jù)流提供服務(wù)保證，而后者為每組具有相同參數(shù)、標(biāo)記或優(yōu)先級的多個(gè)流提供服務(wù)。IntServ（Inte

33、grated Services，集成服務(wù)）模型：是基于資源預(yù)留的、面向單個(gè)流的QoS服務(wù)模型。DiffServ（Differentiated Services，區(qū)分服務(wù)）模型：是基于優(yōu)先級的、面向聚合流的QoS服務(wù)模型。IntServ（Integrated Services，集成服務(wù)）模型主要由4個(gè)部分組成。1）資源預(yù)留協(xié)議RSVP（Resource Reservation Protocol），是IntServ模型的核心，它是一個(gè)基于IP的傳輸端到端QoS請求的信令協(xié)議。2）準(zhǔn)入控制（Admission Control, 又稱接納控制）：根據(jù)本地和網(wǎng)絡(luò)可用資源的使用情況，確定是否支持請求的資源

34、預(yù)留。3）分類器：根據(jù)預(yù)先設(shè)置的規(guī)則對輸入的分組進(jìn)行分類識別并將其映射到一定的QoS服務(wù)類，然后放入不同隊(duì)列等待服務(wù)。4）分組調(diào)度器：基于一定的隊(duì)列管理機(jī)制和調(diào)度算法對分類后的分組進(jìn)行調(diào)度，以便將網(wǎng)絡(luò)資源分配給不同的流。52IntServ（Integrated Services，集成服務(wù)）模型表明IntServ工作過程：IntServ（Integrated Services，集成服務(wù)）模型QoS中的服務(wù)可以說是網(wǎng)絡(luò)與通信客戶之間制定的一個(gè)合約，根據(jù)合約不同，IntServ模型為應(yīng)用提供3種層次的服務(wù)：1）保證性服務(wù)（Guaranteed Service）：保證型服務(wù)為信息流提供確定性的帶寬、時(shí)

35、延和分組丟失率上界，是一種硬實(shí)時(shí)（Hard Real-Time）服務(wù)。2）可控負(fù)載型服務(wù)（Controlled-Load Service）：可控負(fù)載型服務(wù)能夠在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大的情況下提供一種近似的輕負(fù)載、大容量下的盡力而為的服務(wù)，是一種軟實(shí)時(shí)（Soft Real-Time）服務(wù)，它不保證確定的延遲、帶寬及丟失率，但能保證性能仍然在用戶可忍耐的范圍內(nèi)，本質(zhì)上是一種定性的服務(wù)。3）盡力而為的服務(wù)：與當(dāng)前Internet提供的盡力而為的服務(wù)類似，遵循的是先來先服務(wù)的工作方式。RSVP工作原理（Resource Reservation Protocol）我要預(yù)留2Mbps帶寬OK！我要預(yù)留2Mbps帶寬

36、我要預(yù)留2Mbps帶寬我要預(yù)留2Mbps帶寬OK！OK！OK！開始通信55RSVP協(xié)議的基本架構(gòu)包括策略控制、準(zhǔn)入控制、分類控制器、分組調(diào)度器及RSVP處理模塊等。流規(guī)格說明Tspec（b,r,R）:其中b表示桶的容量，R表示鏈路帶寬，r表示令牌桶的的速率 RSVP工作原理（Resource Reservation Protocol）RSVP協(xié)議支持的4種基本的消息類型資源預(yù)留請求消息（Reservation Request Messages）路徑消息（Path Message）錯(cuò)誤和確定消息（Error and Confirmation Messages）拆鏈消息（Teardown Mess

37、ages）57RSVP的3種資源預(yù)留方式RSVP資源預(yù)留的方式和傳統(tǒng)連接建立的方式不同，它是由接收方發(fā)起的且預(yù)留過程與路由無關(guān)。RSVP使用Filter定義哪些發(fā)送方可以使用哪種資源預(yù)留方式。1). Wildcard Filter2). Fixed Filter3). Dynamic Filter(Shared-Explicit)RSVP的問題 要求端到端所有設(shè)備支持這一協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)單元為每個(gè)應(yīng)用保存狀態(tài)信息，可擴(kuò)展性差 周期性同相鄰單元交換狀態(tài)信息，協(xié)議報(bào)文開銷大 不適合在大型網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用59可以提供端到端的細(xì)粒度的QoS服務(wù)是IntServ的最大優(yōu)點(diǎn)。其在小范圍或邊緣網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用可能性較大。I

38、ntServ的最大缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性不好，可擴(kuò)展性差是制約其發(fā)展的一個(gè)致命問題。路由器需要為每個(gè)資源預(yù)留維護(hù)一些必要的軟狀態(tài)（Soft State）信息；在與組播應(yīng)用相結(jié)合時(shí)，還要定期地向網(wǎng)絡(luò)發(fā)資源請求和路徑刷新信息，以支持組播成員的動態(tài)加入和退出。這些操作要耗費(fèi)路由器較多的處理器和內(nèi)存資源。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，維護(hù)的開銷會大幅度增加，對路由器特別是核心路由器線速處理報(bào)文的性能造成不良影響，甚至于會使路由器無法承擔(dān)。IntServ面臨嚴(yán)重的魯棒性問題。IntServ的部署也存在問題。目前，只有少量的主機(jī)、路由和交換機(jī)支持RSVP信令，因此要在當(dāng)前體系結(jié)構(gòu)之上實(shí)現(xiàn)IntServ相關(guān)的功能，需要大量的投

39、資，并在網(wǎng)絡(luò)中引入繁重的軟件和硬件修改，實(shí)現(xiàn)難度大。嚴(yán)重妨礙了IntServ在大型網(wǎng)絡(luò)，特別是重負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。不適宜于在流量匯集的骨干網(wǎng)上大量應(yīng)用。Integrated Services模型IntServ的推動者締造了DiffServDiffServ的目標(biāo)在于利用簡單有效的方式滿足實(shí)際應(yīng)用對服務(wù)質(zhì)量的要求。其初衷是避免IntServ的高復(fù)雜性，解決IntServ模型的弊端，提供一種具有良好可擴(kuò)展性的QoS解決方案。它利用Domain，即在相同管理策略下的連通的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的概念區(qū)分邊界節(jié)點(diǎn)（邊界路由器）和核心節(jié)點(diǎn)（核心路由器）進(jìn)而實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量的管理。邊界路由器對每個(gè)流量聚集進(jìn)行整形，并使用少量

40、的數(shù)據(jù)位進(jìn)行分組標(biāo)記；核心路由器則基于分組標(biāo)記對分組進(jìn)行分別處理DiffServ（Differentiated Services，區(qū)分服務(wù)）模型DiffServ從以下兩個(gè)方面簡化了網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)的服務(wù)功能1）簡化網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)的服務(wù)機(jī)制。核心節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行簡單的調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，而流狀態(tài)信息的保存與流監(jiān)控機(jī)制的實(shí)現(xiàn)等只在邊界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，核心節(jié)點(diǎn)是狀態(tài)無關(guān)的。2）簡化網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)的服務(wù)對象。DiffServ采用聚集傳輸控制，服務(wù)對象是流聚集（Flow Aggregate）而非單流，單流信息只在網(wǎng)絡(luò)邊界保存和處理。在DiffServ架構(gòu)中，邊界節(jié)點(diǎn)根據(jù)用戶的流規(guī)定（Profile）和資源預(yù)留信息將進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的單流分類

41、、整形并聚合為不同的流聚集，這種聚集信息由每個(gè)IP包頭的DS（Differentiated Services）標(biāo)記域來表示，稱為DS標(biāo)記（ Differentiated Services Code Point, DSCP）；核心節(jié)點(diǎn)在調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)IP包時(shí)根據(jù)包頭的DSCP選擇提供特定的調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，其外特性稱為每跳行為（Per-Hop-Behavior, PHB）.DiffServ（Differentiated Services，區(qū)分服務(wù)）模型DiffServ（Differentiated Services，區(qū)分服務(wù)）模型DiffServ僅包含有限數(shù)量的服務(wù)類別，狀態(tài)信息數(shù)量少，實(shí)現(xiàn)較IntSer

42、v簡單且擴(kuò)展性更好。除實(shí)現(xiàn)簡單外，區(qū)分服務(wù)體系還有以下特點(diǎn)：1）層次化結(jié)構(gòu)。DiffServ架構(gòu)分為DS域（DS Domain）與DS區(qū)（DS Region）兩級，多個(gè)連續(xù)的DS域可以形成DS區(qū)。2）總體集中控制策略（與IntServ分布式控制相對照）。網(wǎng)絡(luò)資源的分配由總體服務(wù)提供策略（Service Provisioning Policies）決定，包括在邊界如何分類聚合流，在內(nèi)部如何調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)流聚集。3）利用面向?qū)ο蟮哪K化思想與封裝思想，增強(qiáng)了靈活性與通用性。各邏輯模塊相對獨(dú)立，并有多種組合。DiffServ（Differentiated Services，區(qū)分服務(wù)）模型體系結(jié)構(gòu)區(qū)分服務(wù)簡

43、化了信令，對業(yè)務(wù)流的分類采用匯聚的方式，將需求相近的或?qū)傩韵嘟臉I(yè)務(wù)流看作一個(gè)大類，減少了調(diào)度算法及緩存的開銷。DiffServ的基本思想如下：1）定義一組服務(wù)類型和優(yōu)先級。每種服務(wù)類型都有一個(gè)相關(guān)的業(yè)務(wù)流特性描述文件。DiffServ基于流聚集進(jìn)行操作，因此服務(wù)類型數(shù)量較少。2）DiffServ模型由邊界路由器劃分為一個(gè)個(gè)的DS域。邊界路由器中，入口路由器用于對流量進(jìn)行整形、聚合，并設(shè)置DS域中的區(qū)分服務(wù)標(biāo)記（DSCP）值；核心路由器基于分組中的DSCP值對分組進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)每種DSCP的逐跳行為。DiffServ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/T

44、CA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 . 計(jì)量 . 標(biāo)記 . 整形 . 丟棄不同DS區(qū)域可有不同的PHB（Per-hop-behavior），以實(shí)現(xiàn)不同的服務(wù)提供策略，它們之間通過SLA（Service Level agreement）與TCA（Traffic Conditioning Agreement）協(xié)調(diào)提供跨區(qū)域服務(wù)：. SLA：服務(wù)級別協(xié)議，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：傳輸調(diào)節(jié)協(xié)議，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

45、策略由PHB決定。DS節(jié)點(diǎn)根據(jù)PHB屬性轉(zhuǎn)發(fā)。區(qū)分式QoS模型中定義的行為有兩大類（共5種行為）65DiffServ模型體系結(jié)構(gòu)DiffServ模型的服務(wù)報(bào)文分類和標(biāo)記流量監(jiān)管流量整形擁塞管理擁塞避免區(qū)分式QoS模型中定義的行為有兩大類（共5種行為）（1）TCB：traffic classification and conditioning，流量的區(qū)分和調(diào)節(jié)（2）PHB：per-hop behavior，逐跳行為67DiffServ模型體系結(jié)構(gòu)組成部分：1）DS域與DS區(qū)DiffServ包括兩個(gè)工作層次：DS區(qū)和DS域。DS域是由一些相連的DS節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合，它們遵循統(tǒng)一的服務(wù)提供策略并實(shí)現(xiàn)一

46、致的PHB，可以看做提供DiffServ業(yè)務(wù)的一個(gè)個(gè)子網(wǎng)。DS域有明確定義的邊界，邊界由邊界節(jié)點(diǎn)（Boundary Node）構(gòu)成。邊界節(jié)點(diǎn)連通DS域和非DS域（或其他DS域）。DiffServ模型體系結(jié)構(gòu)組成部分：2）區(qū)分服務(wù)標(biāo)志域與區(qū)分服務(wù)標(biāo)志IP包頭的區(qū)分服務(wù)標(biāo)記域（DS Field）是DS域的邊界節(jié)點(diǎn)與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)間傳遞流聚集信息的媒介，是連接邊界的傳輸分類和調(diào)節(jié)機(jī)制與內(nèi)部PHB的橋梁.DS標(biāo)記域使用IPv4包頭的TOS（Type of Service）字節(jié)或IPv6包頭的流類型字節(jié)（Traffic Class Octet）的前6位，TOS字節(jié)的其余兩位用于其他用途，如ECN（顯式擁塞通知

47、）。DSCP是區(qū)分服務(wù)標(biāo)記域中的具體值，用來標(biāo)識數(shù)據(jù)包所屬的流聚集，供數(shù)據(jù)包經(jīng)過DS節(jié)點(diǎn)時(shí)選擇特定的PHB。DS節(jié)點(diǎn)中DSCP到PHB的映射在具體實(shí)現(xiàn)中必須是可配置的。DiffServ模型體系結(jié)構(gòu)組成部分：3）邊界節(jié)點(diǎn)的傳輸分類與調(diào)節(jié)機(jī)制邊界節(jié)點(diǎn)要根據(jù)傳輸調(diào)節(jié)協(xié)議TCA（Traffic Conditioning Agreement, TCA）對入域（或出域）流進(jìn)行分類和調(diào)節(jié)，以保證輸入（或輸出）流滿足TCA中規(guī)定的規(guī)格，并將其歸入某個(gè)行為聚集和標(biāo)記相應(yīng)的DSCP值。邏輯上分為分類器（Classifier）與調(diào)節(jié)器（Conditioner）兩個(gè)模塊。調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較成熟，只要用令牌桶（Tok

48、en Bucket）和漏桶（Leaky Bucket）等算法適當(dāng)組合即可。通過合理設(shè)置參數(shù)，通用調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)獎賞服務(wù)（Premium Service,PS）和確保服務(wù)（Assured Service,AS）。DiffServ模型：每跳行為PHB、PHB組與PHB組簇每跳行為PHB是一個(gè)DS節(jié)點(diǎn)調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)特定流聚集這一行為的外特性描述。PHB本質(zhì)上描述的就是單個(gè)節(jié)點(diǎn)為特定流聚集分配資源的方式；DiffServ體系的整體資源分配策略也就是通過這樣一個(gè)個(gè)單節(jié)點(diǎn)資源分配實(shí)現(xiàn)的。多個(gè)PHB由于彼此關(guān)系密切而必須同時(shí)定義，則在實(shí)現(xiàn)時(shí)就構(gòu)成一個(gè)PHB組。PHB組是區(qū)分服務(wù)體系中的基本定義或?qū)崿F(xiàn)模塊，單個(gè)PH

49、B是特殊的PHB組。若干PHB組有相似構(gòu)造，因而這些PHB組可以同時(shí)定義，則稱其屬于同一PHB組簇。組簇與組的關(guān)系類似于面向?qū)ο笾蓄惻c類實(shí)例（對象）的關(guān)系，一個(gè)是抽象定義，一個(gè)是具體實(shí)例。目前已標(biāo)準(zhǔn)化的PHB有4種：1.默認(rèn)型BE（Best Effort）、2.加速型EF（Expedited Forwarding）、3.確保型AF（Assured Forwarding）、4.兼容IP優(yōu)先級的類選擇型CS（Class Selector）。此外，研究者們討論的有：準(zhǔn)盡量做好型LBE、允許丟失的加速型EFD以及協(xié)同PHB組PHB-I。DiffServ模型：典型服務(wù)與技術(shù)獎賞服務(wù)（Premium Se

50、rvice,PS）和確保服務(wù)（Assured Service,AS）。1.獎賞服務(wù)（Premium Service,PS）獎賞服務(wù)為用戶提供低延遲、低抖動、低丟失率、保證帶寬（“三低一保證”）的端到端或網(wǎng)絡(luò)邊界到邊界的傳輸服務(wù)，是目前所定義的服務(wù)級別最高的區(qū)分服務(wù)種類。2.確保服務(wù)（Assured Service,AS）與PS的相對成熟、穩(wěn)定相比，AS目前仍處于不斷改進(jìn)和發(fā)展的階段。服務(wù)原則是：無論是否擁塞，均保證用戶占有預(yù)約的最低限量的帶寬；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較輕而有空閑資源時(shí)，用戶也可以使用更多的帶寬。AS是一種大空間粒度的服務(wù)，它提供比盡力而為更低的分組丟失率，當(dāng)出現(xiàn)擁塞時(shí)，節(jié)點(diǎn)將首先丟棄盡力而

51、為服務(wù)類別的分組。DiffServ模型：典型服務(wù)與技術(shù)3.兩位的區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)一種同時(shí)允許使用兩種服務(wù)類型的體系結(jié)構(gòu)框架，它使用兩位P-bit和A-bit來分別表示獎賞類流量和確保類流量。兩位的區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)使用流量調(diào)節(jié)器來對數(shù)據(jù)流進(jìn)行測量、標(biāo)記和整形，實(shí)現(xiàn)兩種服務(wù)類型的保證。4.其他服務(wù)類型IETF的標(biāo)準(zhǔn)化工作僅僅針對PHB，而服務(wù)類型則是完全開放的，由各ISP自行確定。如PHB確保型AF（Assured Forwarding）也可以用來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先盡力而為服務(wù)（Better than Best-Effort Service, BBE）、定量確保的多媒體播放服務(wù)、奧林匹克服務(wù)和適應(yīng)無線移動網(wǎng)

52、絡(luò)中誤碼率高并可能出現(xiàn)移動交接中斷的特點(diǎn)的兩種新的服務(wù)類別移動獎賞服務(wù)（Mobile Premium Service）與低延遲盡力而為服務(wù)BELD.DiffServ模型的問題1.組播問題2.帶寬分配的公平性問題區(qū)分服務(wù)DiffServ與集成服務(wù)IntServ相結(jié)合的端到端QoS提供機(jī)制在支持IntServ的端到端網(wǎng)絡(luò)中央含有一個(gè)DiffServ區(qū)，它包含許多路由器，至少其中的一部分提供聚集傳輸控制。DiffServ區(qū)之外的域（非區(qū)分服務(wù)區(qū)）也包含許多路由器和與之相連的主機(jī)，至少其中的一部分支持IntServ體系結(jié)構(gòu)。支持端到端IntServ的DiffServ網(wǎng)絡(luò)區(qū)資源管理方案1）靜態(tài)資源管理方

53、案。網(wǎng)絡(luò)中的DiffServ區(qū)以靜態(tài)方式提供內(nèi)部的資源管理，區(qū)內(nèi)不含有能夠識別RSVP的設(shè)備。2）使用RSVP的動態(tài)資源管理方案。網(wǎng)絡(luò)中的DiffServ區(qū)以動態(tài)方式提供內(nèi)部的資源管理， DiffServ區(qū)內(nèi)部某些選定的設(shè)備參加RSVP信令過程。3）使用其他方式的動態(tài)資源管理方案。DiffServ適合在網(wǎng)絡(luò)主干實(shí)現(xiàn)QoS,端到端的IP QoS則需要實(shí)現(xiàn)IntServ與DiffServ的有機(jī)結(jié)合。各種服務(wù)機(jī)制的簡單比較可以看出區(qū)分服務(wù)比集成服務(wù)的可擴(kuò)展性更好，因?yàn)檫吔缏酚善骶S護(hù)每個(gè)流聚集的狀態(tài)，核心路由器只維護(hù)少量的流量類別。但是，區(qū)分服務(wù)提供的服務(wù)比集成服務(wù)弱，因?yàn)樗鼉H提供每個(gè)聚集的帶寬保證（

54、例如獎賞類服務(wù)），而集成服務(wù)提供每流的帶寬和延遲保證。Differentiated Services模型 與IntServ不一樣，采用DiffServ模型的應(yīng)用程序在發(fā)送報(bào)文前無須預(yù)先向網(wǎng)絡(luò)提出申請，它通過攜帶在IP報(bào)文頭部的QoS參數(shù)信息，來告知網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)它的QoS需求。這類標(biāo)識QoS需求的信息猶如一種“帶內(nèi)”信令，報(bào)文傳播路徑上的各個(gè)路由器都可以通過對它的分析來獲知報(bào)文的服務(wù)需求類別。Diff-Serv在提供服務(wù)時(shí)，為屬于同一需求類別的分組提供同樣的服務(wù)策略。因此，如果報(bào)文已被正確標(biāo)記了服務(wù)類別，下游的路由器只需對這些類別進(jìn)行識別即可，一般無須進(jìn)行復(fù)雜的流分類。具有良好的可擴(kuò)展性，適宜于在骨

55、干網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。DiffServ（Differentiated Services，區(qū)分服務(wù)）模型入接口接收報(bào)文源地址目的地址 源端口 目的端口TOS分類RED WRED丟棄擁塞檢測/避免FIFOPQCQWFQCBWFQ入隊(duì)CARGTS出隊(duì)丟棄流量整形/監(jiān)管令牌桶令牌出接口報(bào)文分類隊(duì)列技術(shù)擁塞避免流量監(jiān)管與流量整形信令和資源預(yù)留ATM接口QOSFR QOSDiffServ服務(wù)模型79DiffServ的業(yè)務(wù)分類與調(diào)整業(yè)務(wù)分類(classifying)：通過業(yè)務(wù)分類可以使其獲得不同的服務(wù)。這種不同的服務(wù)通過對業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整以及設(shè)置一定的DS值來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)調(diào)整(condition)包括：計(jì)量(meterin

56、g)、標(biāo)記(marking)、丟棄(dropping)、整形(shaping)等機(jī)制。用以確保進(jìn)入DS域的業(yè)務(wù)流符合TCA的規(guī)則業(yè)務(wù)的分類和調(diào)整一般只發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)邊緣。分類計(jì)量標(biāo)記整形/丟棄數(shù)據(jù)包80分類（Classifying）/標(biāo)記/整形/丟棄含義：在特定的規(guī)則下，根據(jù)包頭的某些內(nèi)容選擇分組。作用：QoS 執(zhí)行服務(wù)的基礎(chǔ)。分類有兩種方式BA（Behavior Aggregate）：基于IP包頭中的DS域。MF（Multi Field）：基于IP包頭中的某些域的集合，例如：源/地址、DS、協(xié)議號、源/目的端口號等等。81標(biāo)記（Marking）設(shè)置報(bào)文的DS域。DS域的設(shè)置一般只發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)邊緣。

57、整形（Shaping）使業(yè)務(wù)流中的分組延時(shí)輸出以符合業(yè)務(wù)模型的規(guī)定。丟棄（Dropping）根據(jù)特定規(guī)則丟棄分組。分類（Classifying）/標(biāo)記/整形/丟棄82封裝的報(bào)文格式二層頭IP頭數(shù)據(jù)802.1Q/p幀封裝的報(bào)文格式Preamble.Start FramedelimiterDASATYPETag4bytesPTDATAFCS3個(gè)bit用于802.1p優(yōu)先級IP包封裝的報(bào)文格式VersionTOSLenIDOffsetTTLProtoFCSIP-SAIP-DADATAIP優(yōu)先級或DSCP報(bào)文的封裝格式Pream.SFDDASATYPETag4bytesPTDATAFCS以太網(wǎng)幀PRI

58、CFIVLAN ID3個(gè)bit用于802.1p優(yōu)先級802.1Q/p的頭典型的應(yīng)用COS值76543210保留保留語音傳送視頻會議呼叫信令高優(yōu)先級數(shù)據(jù)中等優(yōu)先級數(shù)據(jù)普通傳送數(shù)據(jù)以太網(wǎng)中的優(yōu)先級 COS差分業(yè)務(wù)編碼點(diǎn) - DSCP DSCP（DiffServ Code Point）- DiffServ的信令I(lǐng)ETF DiffServ工作組將IP報(bào)文頭ToS字節(jié)的6比特重新定義為DSCP，ToS字節(jié)改名為DS字節(jié)VersionLengthLenIDOffsetTTLProtoFCSIP-SAIP-DADataToS1 Byte07123456DSCP07123456IP Precedence目前未

59、用ToSIPv4報(bào)文頭目前未用RFC1349RFC2474DiffServ需要網(wǎng)絡(luò)根據(jù)分組報(bào)頭中的信息為分組提供服務(wù)，這個(gè)信息就是DiffServ解決方案中的帶內(nèi)信令。最初使用3比特的IP Precedence作為DiffServ的帶內(nèi)信令 現(xiàn)在IP Precedence和DSCP都可用來支撐DiffServ，DSCP的定義也向前兼容IP Precedence。 各廠家的IP QoS都同時(shí)支持IP Precedence、DSCP及相互之間的轉(zhuǎn)換。 目前IP Precedence和DSCP在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中都有實(shí)際的應(yīng)用。IP Precedence vs DSCPCOS與DSCP的映射關(guān)系COS 到D

60、SCP的映射 DSCP 到COS的映射COS 0 = DSCP 0COS 1 = DSCP 8COS 2 = DSCP 16COS 3 = DSCP 24COS 4 = DSCP 32COS 5 = DSCP 40COS 6 = DSCP 48COS 7 = DSCP 56DSCP 0-7 = COS 0DSCP 8-15 = COS 1DSCP 16-23 = COS 2DSCP 24-31 = COS 3DSCP 32-39 = COS 4DSCP 40-47 = COS 5DSCP 48-55 = COS 6DSCP 56-63 = COS 7 PHB（Per-Hop Behaviors