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1、QoS概述,构建安全优化的广域网 1.0,杭州华三通信技术有限公司 版权所有，未经授权不得使用与传播,传统的IP网络仅提供“尽力而为”的传输服务，网络有可用资源就转发，资源不足时就丢弃。 新一代IP网络承载了语音、视频等实时互动信息，要求网络能提供有保证的服务质量。 QoS允许用户在丢包、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平。,引入,描述企业网面临的服务质量挑战 描述QoS主要衡量标准以及常规应用对QoS的需求 理解QoS的功能 理解QoS Best Effort模型、IntServ模型和DiffServ模型的特性和体系结构 描述DiffServ模型的各个组成部分,课程目标,学习完本课程
2、，您应该能够：,新一代网络面临的服务质量问题 服务质量的衡量标准 QoS的功能 Best Effort模型 DiffServ模型 IntServ模型,目录,常见语音视频质量问题,声音断断续续，严重时彻底中断 声音时快时慢 视频图像停顿或出现“马赛克” 声音与图像脱节,新一代网络面临的服务质量问题 服务质量的衡量标准 QoS的功能 Best Effort模型 DiffServ模型 IntServ模型,目录,带宽,带宽（Bandwidth）是链路上单位时间所能通过的最大数据流量，其单位为bps（bit per second）。 在一条端到端的链路中，最大可用带宽等于路径上带宽最低的链路的带宽。,H
3、ostA,HostB,100M,1G,100M,1G,2M,HostA与HostB之间的最大可用带宽 = min(100M, 1G, 2M, 1G, 100M) = 2Mbps,延迟,延迟（Delay）是标识数据包穿越网络所用时间的指标。,处理延迟,路由转发,. . .,传播延迟,交换延迟,排队延迟,串行化延迟+传输延迟,端到端延迟,端到端延迟等于所有途中链路和设备造成的延迟的总和。,HostA,HostB,1ms,0.5ms,HostA与HostB 之间的端到端延迟,0.25ms,0.25ms,25ms,0.25ms,0.5ms,0.25ms,1ms,= 1+0.25+0.5+0.25+25
4、+0.25+0.5+0.25+1 = 29ms,抖动,抖动是指数据包穿越网络时延迟的变化，是衡量网络延迟稳定性的指标。 抖动是由于延迟的随机性造成的，主要原因是数据包排队延迟的不确定性。,RTA,PCA,RTB,RTC,PCB,抖动=abs(T1-T2),数据包一,数据包二,延迟T1,延迟T2,1,2,1,2,丢包率,丢包（Packet Loss）是指数据包在传输过程中的丢失，是衡量网络可靠性的重要指标。 丢包的主要原因： 网络拥塞时，当队列满了后，后续的报文将由于无法入队而被丢弃。 流量超过限制时，设备对其进行丢弃。 丢包以丢包率作为衡量指标。 丢包率被丢弃报文数量/全部报文数量,常规应用对
5、网络服务质量的要求,新一代网络面临的服务质量问题 服务质量的衡量标准 QoS的功能 Best Effort模型 DiffServ模型 IntServ模型,目录,提高服务质量的方法,问题,措施,QoS的功能,尽力避免网络拥塞。 在不能避免拥塞时对带宽进行有效管理。 降低报文丢失率。 调控IP网络流量。 为特定用户或特定业务提供专用带宽。 支撑网络上的实时业务。 QoS不能创造带宽，只能使带宽的分配更加合理。,新一代网络面临的服务质量问题 服务质量的衡量标准 QoS的功能 Best Effort模型 DiffServ模型 IntServ模型,目录,Best Effort模型介绍,Best Effo
6、rt是最简单的服务模型，网络尽最大可能来发送报文，对延迟、丢包等不提供任何保证。 Best Effort模型是Internet的缺省服务模型。 Best Effort模型通过FIFO（ First Input First Output，先入先出）队列来实现。,所有数据进入同一个队列，按先进先出原则调度 队列满后，后续报文被丢弃,FIFO队列,尾丢弃,队列满,A3,A2,B2,C1,B3,C2,B1,队列有空余,A2,B2,C1,A1,B3,C2,B1,Best Effort模型的特点,优点 实现简单 节省处理资源，处理速度快 缺点 所有数据流同等对待 所有数据流的带宽、延迟、抖动、丢包等都不可
7、控,新一代网络面临的服务质量问题 服务质量的衡量标准 QoS的功能 Best Effort模型 DiffServ模型 IntServ模型,目录,DiffServ模型介绍,DiffServ模型由RFC2475所定义。 对不同业务进行分类，对报文按类进行优先级标记，然后有差别地对其进提供服务。 不需要跟踪每一数据流，资源占用少，扩展性强。 不能提供精确的QoS，难以提供端到端的QoS。,DiffServ模型组件,DS区,DS域,DS域,DS域,DS边界节点,DS内部节点,非DS域,非DS域,边界链路,内部链路,边界节点与内部节点,DS域,数据流,行为聚合,分类、标记、丢弃、整形,根据标记提供适当的
8、PHB,根据TCA提供适当的调节功能,SLA/TCA,SLA/TCA,边界行为,分类器 BA分类器与MF分类器 调节器 包括测量器、标记器、整形器/丢弃器,分类器,测量器,标记器,整形器/丢弃器,调节器,无突发令牌桶算法,Tc,以CIR速率投放令牌,承诺速率以内流量,超出承诺速率流量,令牌桶,以令牌为发送数据的许可，以令牌桶储存暂时未用的令牌。 每个报文进行一次评估，当报文长度大于Tc时标记为超出承诺速率流量，反之为承诺速率以内流量。,当前桶中令牌数为Tc,CBS,带突发的单速率双令牌桶算法,以CIR速率投放令牌,C桶满后对E桶以CIR速率投放令牌,Tc,Te,EBS,CBS,C桶,E桶,假设
9、某时刻一个大小为B字节的报文到达，在对其进行评估时： 如果Tc-B=0，则报文被标记为“承诺突发内”，且Tc降低B，否则 如果Te-B=0，则报文被标记为“超额突发内”，且Te降低B，否则 报文被标记为“超出超额突发”，且Tc和Te都不降低。,带突发的双速率双令牌桶算法,以PIR速率投放令牌,以CIR速率投放令牌,Tc,Tp,PBS,CBS,C桶,P桶,假设某时刻一个大小为B字节的报文到达，在对其进行评估时，遵循以下规则： 如果Tp-B0，则报文被标记为“超出峰值速率”，否则 如果Tc-B0，则报文被标记为“峰值速率内”，且Tp降低B，否则 报文被标记为“承诺速率内”，且Tc和Tp都降低B。,
10、主要标记方法,RFC 791 IP ToS字段标记 RFC 1349 IP Precedence RFC 2474 DSCP 802.1p CoS MPLS EXP,IP Precedence,ID,Offset,TTL,Proto,FCS,IP-SA,IP-DA,Data,IP Precedence,TOS,MBZ,RFC1349,D,T,R,C,0,1,2,3,4,5,6,7,Version Length,ToS,Len,IP头,DSCP,Class Selector,RFC2474,0,1,2,3,4,5,6,7,DSCP,CU,ID,Offset,TTL,Proto,FCS,IP-SA
11、,IP-DA,Data,Version Length,ToS,Len,IP头,Pream.,SFD,DA,SA,TYPE,Tag 4bytes,PT,DATA,FCS,以太网帧,User Priority(3bits),CFI(1bit),VLAN ID (12bits),802.1p推荐的 优先级定义,802.1Q头,802.1p CoS,TPID (16bits),用于802.1p优先级标记,MPLS EXP,EXP (3bits),S(1bit),TTL(8bits),Label (10bits),用于802.1p优先级标记,整形和丢弃,时间,流量,原始流量,整形后流量,整形,时间,流量
12、,原始流量,丢弃后流量,丢弃,PHB介绍,PHB指DS节点对行为聚合应用的可由外部观测到的转发行为。 PHB可以通过占用带宽、缓冲等资源的优先级来定义，也可以通过延迟、抖动等可观测的特性来定义。 PHB具有单跳性和节点独立性的特点，每个节点具有独立的PHB策略，上下游之间互相没有影响。,PHB的类型,Default PHB 是默认的PHB。提供尽力而为的服务 Class Selector PHB Class Selector代码点的值越高，其重要性和优先级就越高 EF PHB 提供了低延迟、低抖动、低丢包率和保证带宽的优先转发服务 流量不得超过既定的限制 AF PHB 提供有保证的带宽服务 如
13、果资源许可，可以提供超出承诺的额外的带宽服务,调度和资源分配,资源分配通过使用多队列实现。 在队列间进行调度，每种调度方式都有独立的算法支持。 常用队列技术包括FIFO、PQ、CQ、WFQ、CBQ、WRR等。,. . .,入队,排队,调度,转发,新一代网络面临的服务质量问题 服务质量的衡量标准 QoS的功能 Best Effort模型 DiffServ模型 IntServ模型,目录,IntServ模型介绍,IntServ模型由RFC1633所定义。 在报文传输前，通过信令在传输路径上进行资源预留，提供预期的QoS保证。 IntServ模型使用的信令协议为RSVP。,IntServ体系结构,In
14、tServ域,数据流向,为每一条流预留资源，并进行准入控制,数据流向,端到端绝对QoS保证,RSVP介绍,本地访问控制,本地访问控制,本地访问控制,Path,Resv,Resv,Resv,Resv,Path,Path,Path,RSVP运行在从源端到目的端的每个设备上，可以为每条流提供绝对的端到端的QoS保障。 从第一跳路由器开始用Path消息逐跳进行资源请求，到达目的后再用Resv消息反向逐跳进行资源预留。,IntServ模型的特点,优点： 提供绝对的、准确的QoS保障，不会随网络状态的变化而受到影响 提供端到端的QoS服务 缺点： 需要跟踪和记录每一个流的状态，因而扩展性很差,IntSer
15、v模型的主要应用,和DiffServ模型相结合 在网络的边缘利用IntServ模型进行精细的QoS控制 在网络骨干部分则利用DiffServ模型进行简单高效的QoS控制 和MPLS TE相结合 可以根据网络拥塞情况，引导流量的均匀化分布,不同应用对服务器质量的要求大相径庭 衡量服务质量的主要标准有带宽、延迟、丢包率和抖动等 QoS支持分类、标记、流量监管、拥塞管理、拥塞避免和丢弃等功能 Best Effort模型提供尽力而为的服务 IntServ模型提供端到端的服务质量保证，但缺乏扩展性，难以适应大规模网络 DiffServ模型区分数据类别，并通过每节点提供的PHB为数据提供区分服务,本章总结,谢谢观看/欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH,
