QoS 优先级详解在 QoS 的分类流程中最关键的是对各种不同包配置不同的优先级，对流入交换机的数据包按优先级排列，然后交换机就会根据这个优先级值执行相应的QoS 行为而对数据包进行优先级排列的第一步就要对数据包进行分类分类规则可以使用 VLAN 帧中的 802.1p 优先级、IP 报文头的 ToS（Type of Service，服务类型）字段的优先级位，识别出不同优先级特征的流量；也可以由网络管理者设置流分类的策略，例如综合源地址、目的地址、MAC 地址、IP协议或应用程序的端口号等信息对流进行分类一般的分类依据封装报文的头部信息，使用报文的内容作为分类的标准是比较少见的分类的结果是没有范围限制的，它可以是一个由五元组（源地址、源端口号、协议号、目的地址、目的端口号）确定的狭小范围，也可以是到某网段的所有报文10.1.2 二层 VLAN 帧中的优先级二层帧中的优先级是专门针对 VLAN 帧的，因为普通二层帧中是不携带有优先级字段的VLAN 帧中的优先级那就是我们通常所说的 802.1p 优先级（由IEEE 802.1p 协议定义） ，位于 VLAN 帧中的“802.1Q Tag”字段的“PRI” 子字段中，如图 10-1 所示。
图 10-1 VLAN 帧中的 802.1p 优先级字段IEEE 802.1p 是 IEEE 802.1Q（VLAN 标签技术）标准的扩充协议，它们协同工作IEEE 802.1p 的出现，使得第二层交换机能够提供流量优先级和动态组播过滤服务，其中流量优先级规范工作在媒体访问控制（MAC）层，组播流量过滤功能可确保该流量不超出第二层交换网络范围IEEE 802.1Q 标准定义了为以太网 MAC 帧添加的标签，但并没有定义和使用优先级字段，而使用 IEEE 802.1p 修改后的以太网 MAC 帧的以太网协议头中则定义了该字段802.1p 优先级位于二层 VLAN 帧头部，适用于不需要分析三层报文头，而需要在二层环境下保证 QoS 的场合4 个字节的 802.1Q 标签头包含了 2 个字节的 TPID（Tag Protocol Identifier，标签协议标识，取值为0x8100）和 2 个字节的 TCI（Tag Control Information，标签控制信息） ，参见图10-1TCI 部分中 PRI 子字段就是 802.1p 优先级，也称为 CoS 优先级它由 3 位组成，取值范围为 0~7，共可表示 8 个优先级。
其中，最高优先级为 7，应用于网络管理和关键性网络流量，如路由选择信息协议（RIP）和开放最短路径优先（OSPF）协议的路由表更新；优先级 6 和 5 主要用于延迟敏感（delay-sensitive）应用程序，分别对应交互式语音和视频；优先级 4 到 1 主要用于受控负载（controlled-load）应用程序、流式多媒体（streaming multimedia） 、关键性业务流量（business-critical traffic） ，如 SAP 数据和后台流量优先级 0 是默认值，并在没有设置其它优先级值的情况下自动启用10.1.3 三层 IP 报文中的优先级上面介绍的二层 VLAN 帧优先级比较简单，就是由 PRI 子字段的三位来标识，共有 8 种优先级，但在三层 IP 报文中，优先级的描述就要复杂许多，并且在不同时期出现了两种不同的优先级类型和不同的标识方法1．ToS 字段标的 IP 优先级在早期的 RFC 791 标准中，IP 数据包是依赖 ToS（Type of Service，服务类型）字段来标识数据优先级值的ToS 是 IP 数据包中的 IP 报头中的一个字段（共 1 个字节） ，用来指定 IP 包的优先级，设备会优先转发 ToS 值高的数据包。
ToS 字段共一个字节（8 位） ，包括三个部分：0~2 共三位用来定义数据包的 IP优先级（IP Precedence） 、ToS 和最后一个固定为 0 的位，如图 10-2 所示图 10-2 IP 包头中的 ToS 字段结构l IP Precedence 部分IP 优先级部分共三位，取值范围为 0~7（值越大，优先级越高） 用名称表示时，这 8 个取值分别为 routine（普通，值为 000） 、priority （优先，值为 001） 、immediate（快速，值为 010） 、flash（闪速，值为 011） 、flash-override（急速，值为 100） 、critical （关键，值为 101） 、internetwork control （网间控制，值为110）和 network control（网络控制，值为 111） ，分别对应于数字 0~7在以上 IP 优先级值中，6 和 7 一般保留给网络控制数据使用，比如路由；5 推荐给语音数据使用；4 推荐由视频会议和视频流使用；3 推荐给语音控制数据使用；1 和 2 推荐给数据业务使用；0 为默认标记值在 IP 优先级配置时，既可以使用 0~7 这样的数值，也可以使用上述对应的优先级名称。
l ToS在 IP 包头的 ToS 字段中紧接着 IP 优先级字段后面的四位是 ToS 部分，代表需要为对应报文提供的服务类型（标识报文所注重的特性要求） 一开始，在RFC 791 中是只用到了第 3~5 位，分别代表 IP 包在 Delay（延时） ，Throughput（吞吐量） ，Reliability（可靠性）这三方面的特性要求（每个报文在这三位中只有一位可能置 1，此时表示 IP 包在对应方面有特别要求） 后来在RFC1349 标准中又扩展到第 6 位，表示 IP 包在路径开销（cost ）方面的特性要求要注意的是，虽然 ToS 部分共有四位，但每个 IP 包中这四位中只能有一位为 1，所以实际只有五个取值（包括全为 0 的值） 这五个值所对应的名称和数值分别为：normal （一般服务，取值为 0000） 、min-monetary-cost（最小开销，取值为 0001，确保路径开销最小） 、max-reliability（最高可靠性，0010，确保可靠性最高） 、max-throughput（最大吞吐量，取值为 0100，确保传输速率最高）、min-delay（最小时延，取值为 1000，确保传输延时最小） 。
2. DS 字段的 DSCP 优先级和 PHB在后来新的 RFC 2474 标准中，重新定义了原来 IP 包头部的 ToS 字段，并改称之为 DS（Differentiated Services ，差分服务）字段，也是共一个字节（8 位）总的来说，第 0~5 位（共六位）用来表示 DSCP（Differentiated Services Code Point，差分服务代码点）优先级，取值范围为 0~63，共能标识出 64 个优先级值（值越大，优先级越高） ，最后两位保留，用于显示拥塞通知（Explicit Congestion Notification，ECN ） ，如图 10-3 所示图 10-3 IP 包头中的 DS 字段结构后来在 IETF RFC 2597 标准中定义了 PHB（Per-Hop Behavior，逐跳行为） ，通过 PHB 值可以确定在网关处对 IP 包的转发行为这个 PHB 值是通过前面介绍 DSCP 优先级部分的第 0~4 位来标识的，其中第 0~2 位用来标识 PHB 类别（PHB Class）值，共 8 个值，对应表示为 CS0~CS7，对应在 RFC 791 定义的8 个 IP 优先级值，而第 3~4 位用来标识 PHB 类别选择（ PHB Class Selector）值，参见图 10-3。
PHB 类别值和 PHB 类别选择值共同组成 PHB 值DSCP 值是由PHB 的五位再加上第 5 位（固定为 0） ，但在 PHB 类别中的三位不能全为 0在 RFC 2597 中定义了四种确保转发（Assured Forwarding，AF）PHB 组（称之为 AF PHB） 它使用了 DS 字段中的第 0~2 位定义 PHB 类别，而使用 DS 字段中的第 3 和 4 位代表报文的“丢弃优先级” ，用 AF（x,y）表示，其中 x 表示流分类，y 表示对应的丢弃优先级说明】所谓“ 确保转发 ”就是允许管理员在没有超过线路允许速率的情况下提供尽可能的传输质量保证，但如果超出用户线路速率则可能在出现拥塞时丢弃数据包在确保转发 PHB 中，定义了四种 PHB 类别（也即“ 流分类”） ，它们的值分别为 001、010、011 和 100（对应 CS1~CS4） ，它们本身代表了流的不同优先级（值越大转发优先级越高） ，然后通过第 3 和 4 位的丢弃优先级值（取非 0 的三个值，分别为 01、10 和 11，值越大丢弃优先级越高）进一步区分同一类流不同 IP 包的丢弃优先级它们共同针对四种 PHB 分类组成了四组 AF 等级，它们所对应的 AF 值和对应的 DSCP 值如表 10-1 所示（此时第 5 位的值固定为 0） 。
表 10-1 四组 AF PHB 等级丢弃优先级Class 1Class 2Class 3Class 4低丢弃优先级AF11 (DSCP 10)：001010AF21 (DSCP 18)：010010AF31 (DSCP 26)：011010AF41 (DSCP 34)：100010中丢弃优先级AF12 (DSCP 12)：001100AF22 (DSCP 20)：010100AF32 (DSCP 28)：011100AF42 (DSCP 36)：100100高丢弃优先级AF13 (DSCP 14)：001110AF23 (DSCP 22)：010110AF33 (DSCP 30)：011110AF43 (DSCP 38)：100110再后来在 RFC 3246 标准中，又定义一个加速转发（Expedited Forwarding， EF）PHB ，对应 CS5，即在 DS 字段中的第 0~2 位取值为 101，第3~4 位取值固定为 11，第 5 位固定为 0，这样一来对应的 DSCP 值就为46（101110） EF PHB 具有低延时、低开销和低抖动特性，适用于语音、视频和其他实时服务，一般具有比其他通信类型更加优先的队列。
除了前面介绍的 AF 和 EF 外，还有一个缺省的 PHB，那就是尽力服务类型，它所对应的 DSCP 值为 000000，即十进制的 0另外还定义了 CS6 和CS7，CS6 用于网间控制，对应的 DSCP 为 110000，即十进制的 48；CS7 用于网内控制，对应的 DSCP 值为 111000，即十进制的 56在配置 DSCP 优先级时，既可以使用对应的 DSCP 名称，如CS6、CS7 、AF11、AF12（在 CS1~CS4 中每个包含了一组 DSCP 值，所以要指定具体的 DSCP 名称） ，又可使用对应的 DSCP 十进制值，如 48、56 等3．IP 优先级与 DSCP 优先级的对应关系DSCP 优先级是向后兼容 IP 优先级的，当支持 DSCP 的设备收到仅支持 ToS中的 IP 优先级的报文时，缺省情况下它们之间是有一种映射关系的，具体如表10-2 所示当然，如果设备仅支持 ToS 的 IP 优先级，缺省情况下是不能识别报文中的 DSCP 优先级值的，这时需要事先在接收设备配置好 DSCP 优先级与IP 优先级的映射关系表 10-3 IP 优先级与 DSCP 优先级值的对应关系。