定制培训教材_第5章_QoS技术简介

1课程提纲QoS基本概念IPQoS技术MPLSTE技术MPLSQoS与MPLSTE的关联2部署与监控VPNsMultimediaMissionCriticalServicesVoIPDiffServIntServ信令技术(RSVP,ATMUNI/NNI)链路效率机制(压缩,分段...)拥塞避免技术(WRED)拥塞关联技术(WFQ,CBWFQ,...)分类和标记技术(DSCP,MPLSEXP,...)FrameRelayPPPHDLCPOSATMFE/GE/10GEWirelessFixed,MobileBroadBandCable,xDSL基于策略的网络互连流量调节(CAR,整形)QoS架构3QoS的关键参数可用性带宽（吞吐量）时延时延抖动丢包率4QoS的服务模型尽力而为服务(Best:EffortService)差别服务(DiffServ:DifferentiatedService)RFC1633RFC2205集成服务(IntServ:IntegratedService)RFC24755IntServ和DiffServ的区别数据的区别IntServ基于单个的流，需要信令(如RSVP等)支持DiffServ基于流的聚合，不需要信令支持，更具可扩展性，可在大型网络上应用设备的区别IntServ服务基于事先发出并得到网络设备允许的服务请求。DiffServ服务基于由每一个数据包所指定的QoS，这种指定能够以多种不同的方式体现，例如在IP数据包中使用IP优先权位设置、或者源和目的地址，在不需要网络中的每台设备维护各个业务流（Per-Flow）的信令或状态。相对于集成服务(IntServ)，差别服务的实现相对简单，并且能够满足目前网络中的绝大多数业务需求。6流分类流标识流调度DiffServ模型完整的解决方案7常见的的QoS功能组件流分类：Classification流标识报文着色:Marker/Remarker流调度拥塞避免：CongestionAvoidance拥塞管理：Congestionmanagement流量整形：Trafficshaping接口总带宽限制：LR(LineRate)8流分类依据二层，帧头源、目的MAC地址VLANID（802.1q）802.1p(COS)三层，包头源、目的IP地址（包括IPMask部分）协议号IPPrecedence/TOS/DSCPMPLSEXP四层，段头源、目的端口号其它应用层报文内容设备物理端口9报文着色(Marker/Re-marker)HammerOS可以实现的Marker/Re-marker特性802.1p(COS)IPPrecedenceIPTOSIPDSCPMPLSEXP10拥塞避免尾丢弃，TailDropTailDrop带来的问题：TCP全局同步随机丢弃，RED(RandomEarlyDetection)假定大多数在数据传输应用中进行的通信对丢失很敏感加权随机丢弃，WRED(WeightedRandomEarlyDetection)与RED区别是引入了IP优先权，区别丢弃策略可以根据当前队列深度来预测拥塞情况，采取抑制部分TCP连接的方式，控制拥塞程度由于采用随机丢弃的方式，避免了传统尾丢弃方式引起的TCP全局同步现象发生。提高了线路带宽的利用率。11加权随机丢弃用户可以设定队列的低限和高限。当队列的长度小于低限时，不丢弃报文。当队列的长度在低限和高限之间时，WRED开始随机丢弃数据包。并且，队列的长度越长，丢弃的概率越高。当队列的长度大于高限时，丢弃所有的数据包。12拥塞管理：队列机制FIFO（FirstInFirstOut）：先进先出队列PQ（PriorityQueue）：优先级队列CQ（CustomQueue）：定制队列WFQ（WeightedFairQueue）：加权公平队列CBWFQ（ClassBasedWFQ）：基于类的加权公平队列WRR（WeightedRoundRobin）：加权轮循13FIFO队列FIFO：通常的先进先出队列，报文的入队顺序和报文的出队顺序相同。14PQ队列PQ：优先队列，能够保证高优先级队列的带宽和时延共分4个队列：High、Medium、Normal和Low较高优先级的队列绝对优先调度15Fast-PQ队列Fast-PQ：快速优先队列，能够保证高优先级队列的带宽和时延共分8个队列：从0到7优先级依次升高,根据IPPrecedence分类较高优先级的队列绝对优先调度8个队列长度不可配置16CQ队列CQ：定制队列，用户可配置队列间占用的带宽比例关系共分17个队列：0号为系统队列，优先调度；1-16号为用户队列，根据带宽配额轮询调度带宽比例满足统计规律各队列长度及带宽配额可配置17WFQ队列WFQ：加权公平队列，保证不同数据流之间的公平，同时体现权值队列数目预先配置（16-4096）采用HASH算法，尽量将不同的流分入不同的队列，用户无法配置在保证公平（带宽、延迟）的基础上体现权值,权值依赖于IP报文头中携带的IP优先级队列长度可配置18队列1队列2队列1024HASH出队调度离开接口的数据包队列需由此接口发送的数据包WFQ的实现机制WFQ队列19CBWFQ队列CBWFQ：基于类的加权公平队列，集成了分类，低延迟队列(AF)，定制带宽队列(EF)，流量监管，着色等功能。分类：一个Policy-map支持16个Class-map和一个缺省队列(Class-default)低延迟队列(Priority)：一定带宽下的加速转发;定制带宽队列(Bandwidth)：拥塞时体现带宽比例流量监管(Police)：集成部分CAR的功能着色(Set)：支持L2的着色公平队列(Fair-queue)：缺省队列支持RED／WRED：20CBWFQ的实现机制CBWFQ队列21WRR（WeightedRoundRobin）不同的流之间按一定权重进行轮循调度，不允许属于同一个流的包无限制独占带宽资源按比列轮循4/8个队列可以以包为单位设置各队列的权重比例22紧急队列(UrgentQueue)每一种队列机制都存在紧急队列紧急队列对链路控制或信令报文优先发送23流量监管和流量整形24流量整形：GTS通用流量整形，GTS（GenericTrafficShaping）实现方法：对报文的流量进行限制，对超出流量约定的报文进行缓冲，然后在合适的时候将缓冲的报文发送出去。可以使接口上的流量符合设定的流量特性，有利于确保各个业务之间相互配合，上下游节点之间的配合，降低包丢失率，提高服务质量。GTS可以应用在任何网络接口上25流量整形：令牌桶(TokenBucket)算法令牌更新速度（REFRESHCOUNT）令牌桶尺寸（BUCKETSIZE）令牌刷新间隔（REFRESHINTERVAL）令牌最低限值（THRESHOLD）26流量整形：LR接口总速率限制，LR（LineRate-limit）：限制接口带宽，并在带宽限制的基础上，实现拥塞管理优点：实际运营时根据用户购买的带宽进行裁剪，增强可控制，可管理的手段27课程提纲QoS基本概念IPQoS技术802.1p（COS）TOSDSCPMPLSTE技术MPLSQoS与MPLSTE的关联28以太网数据帧优先级表识：IEEE802.1P802.1p是802.1q的伴生协议又称为COS（ClassofService）目标MAC源MAC802.1qTAG帧校验和（FCS）数据承载（46－1500Byte）6Byte6Byte2Byte4ByteTPI=0x8100802.1pCFIVLANID3bits12bits目标MAC源MACType帧校验和（FCS）数据承载（46－1500Byte）6Byte6Byte2Byte4ByteType4Byte1bit16bits29IEEE802.1P优先级标记IEEE802.1p使用三个Bits来定义通过交换机的帧包的转发优先级。tagSwitch4900(802.1D)6543210HighQueue7MediumHighQueueMediumLowQueueLowQueueTPI=0x8100802.1pCFIVLANID3bits12bits1bit16bits30IP包中的TOS或DSCP字段Version(4)DestinationIPAddress(32)Options(0or32ifany)Data(variesifany)1Bit0Bit15Bit16Bit31HeaderLength(4)Priority&TypeofService(8)TotalLength(16)Identification(16)Flags(3)Fragmentoffset(13)Timetolive(8)Protocol(8)Headerchecksum(16)SourceIPAddress(32)31服务类型TOSTOS(TypeofService)前三位：优先位；0(二进制000)～7(二进制111)；IPPrecedenceD：最小延时T：最大吞吐量R：最高可靠性C：最小代价最后一位：未使用DTRC优先级TOS比特32服务类型TOS（续）协议TOS位说明ICMP0000正常BOOTP0000正常NNTP0001最小代价IGP0010最高可靠性SNMP0010最高可靠性TELNET1000最小时延FTP（数据）0100最大吞吐量FTP（控制）1000最小时延TFTP1000最小时延SMTP（命令）1000最小时延SMTP（数据）0100最大吞吐量DNS（UDP查询）1000最小时延DNS（TCP查询）0000正常DNS（区域）0100最大吞吐量33IPPrecedenceIPPrecedence，IP优先级定义如下：IP优先级值IP优先级名称000一般（routine）001优先（priority）010立即011瞬间100最优先101关键110互连控制111网络控制34区分服务代码点DSCPDSCP（DifferenceServiceCodePoint）DSCP表识的码点数值如下表：代码点未用类别码点指派机构1XXXXX0Internet2XXXX11Local3XXXX01TemporTest35课程提纲QoS基本概念IPQoS技术MPLSTE技术IPQoS与MPLSTE的关联36MPLSTE的诞生背景传统的IP转发都是基于最短路径路由。但最短路径可能并非是唯一可达的路径。可能存在最短路径过度使用而其它路径却相对空闲的情况。流量工程适合于规模较大的网络运营商类的网络。采用流量工程的运营商的路由器数量可达数百台。37MPLSTE的功能建立一条或数条LSP进行流量旁路的方法来平衡网络流量对故障的快速适应和保护快速重路由备份LSPR－AR－BR－CRER－DR－FR－GOC3OC3DS3DS3DS3OC3OC338MPLSTE的组成MPLS的流量工程结构包括4个基本组成部分：包转发单元、信息发布单元、路径选择单元和信令单元包转发单元通过标记交换路径LSP将业务从起始路由器按一定方向流向终止路由器，跨越整个MPLS域信息发布单元通过简单地定义相关的IGP扩展特性（比如IS-IS、OSPF的扩展特性）来实现的（待续……）39MPLSTE的组成（续）（……续）路径选择单元在网络链接特性和拓扑信息通过IGP进行扩散并存储到TED中去之后，每个起始LSR可以基于TED计算出属于它的穿过路由域的一组LSP路径。起始LSR通过对TED中的信息使用约束最短路径优先（CSPF）算法来决定每条LSP的物理路径。信令单元负责建立LSP状态和标记分配的信令部分依赖于资源预定协议的扩展－－RSVP-TERSVP-TE通过在原有