C00800021QoS概述

,41,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,杭州华三通信技术有限公司,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,QoS,概述,构建安全优化的广域网,1.0,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，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。,HostA,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+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,常规应用对网络服务质量的要求,应用类型,典型应用,带宽,延迟,抖动,丢包率,批量传输,FTP、批量存储备份,高,影响小,影响小,低,交互音频,IP电话,低,低,低,低,单向音频,在线广播,低,影响小,低,低,交互视频,可视电话、视频会议,高,低,低,低,单向视频,视频点播,高,影响小,低,低,实时交互操作,Telnet,低,低,影响小,低,严格任务,电子交易,低,影响小,影响小,低,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 Effort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,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。,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,IP Precedence（十进制）,IP Precedence（二进制）,含义,0,000,Routine,1,001,Priority,2,010,Immediate,3,011,Flash,4,100,Flash Override,5,101,Critical,6,110,Internetwork Control,7,111,Network Control,DSCP,Class Selector,RFC2474,0,1,2,3,4,5,6,7,DSCP,CU,ID,Offset,TTL,Proto,FCS,IP-SA,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,用户优先级,数据类型,1,Background,2,Spare,0,Best Effort,3,Excellent Effort,4,Controlled Load,5,Video,6,Voice,7,Network Control,MPLS EXP,MPLS Tag,DATA,DMAC,SMAC,L/T,FCS,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,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,IntServ,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,IntServ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,