1、课程 DA000014QoS原理ISSUE 1.0DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0ISSUE 1.0 目 录i目 录课程说明 .1课程介绍 .1课程目标 .1第 1 章 QoS 的基本概念 .21.1 基本概念 .21.2 IP QoS 的三种模型 .41.2.1 Best-Effort 模型 .51.2.2 IntServ 模型 .61.2.3 DiifServ 模型体系结构 .10第 2 章 报文的分类及标记 .12第 3 章 流量监管与整形 .133.1 流量监管CAR .133.2 流量整形GTS .153.3 物理接口总速率限制LR .17第 4 章 拥塞管理 .18
2、4.1 先进现出队列FIFO .194.2 优先队列PQ .204.3 定制队列CQ .214.4 加权公平队列WFQ .234.5 拥塞避免 .244.5.1 加权早期随机检测WRED .26DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 课程说明1课程说明课程介绍本课程主要介绍 QoS 的相关技术。 QoS（Quality of Service），又称服务质量，是指为使用户在吞吐量、延迟抖动、延迟，丢包率等方面获得预期服务水平所采取的一系列技术的集合。更简单地说：QoS 就是针对各种不同需求，提供不同服务质量的网络服务。课程目标完成本课程的学习后，您应该能够： 掌握 QoS 的基本概念
3、掌握报文分类的方法和标记 掌握流量监管与整形 掌握拥塞管理和拥塞避免DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 第 1 章 QoS 的基本概念2第 1 章 QoS 的基本概念1.1 基本概念 QoS的 基 本 概 念的 基 本 概 念Qos： uality ofServic（ 服 务 质 量 ） 是 指 网 络 通 信 过 程 中 ，允 许 用 户 业 务 在 丢 包 率 、 延 迟 、 抖 动 和 带 宽 等 方 面 获 得 可 预 期的 服 务 水 平 。IP QoS的 目 标避 免 并 管 理 IP网 络 拥 塞减 少 I报 文 的 丢 失 率调 控 I网 络 的 流 量为 特 定
4、 用 户 或 特 定 业 务 提 供 专 用 带 宽支 撑 IP网 络 上 的 实 时 业 务Qos：Quality of Service（服务质量）是指网络通信过程中，允许用户业务在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平。更简单地说：QoS 就是针对各种不同需求，提供不同服务质量的网络服务。在传统 IP 网络中，对所有报文都无区别地等同对待，每个路由器对所有报文都采用先入先出的策略（FIFO）处理，也就是说：它尽力而为（Best-effort）地将报文送到目的地，但是对报文的吞吐量、延迟、延迟抖动、丢包率等都不能预期，可能很好，也可能极差，一切都要视网络状况而定。随着计算机网络的
5、高速发展，对带宽、延迟、抖动敏感的且实时性强的语音、图像、重要数据同时在网上传输，使得网络资源极大地丰富。但是同时人们对于网络传输数据质量的要求也越来越高，人们期望报文在吞吐量、延迟、延迟抖动、丢包率等方面获得一定程度上的服务保证，期望可以根据客户类型提供有差别的服务。解决这些问题的一个途径是增加网络的带宽，但带宽的增加毕竟是有限的，且代价昂贵，它也只能在一定程度上缓解这个问题。提供 QoS 将是人们对未来 IP 网络的基本要求。为实现上述目的，QoS 需要提供以下功能： 避免并管理 IP 网络拥塞DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 第 1 章 QoS 的基本概念3 减少 IP
6、报文的丢失率 调控 IP 网络的流量 为特定用户或特定业务提供专用带宽 支撑 IP 网络上的实时业务DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 第 1 章 QoS 的基本概念41.2 IP QoS 的三种模型 IP QoS三 种 模 型三 种 模 型Best-Efort 模 型目 前 Intet的 缺 省 服 务 模 型 ， 主 要 实 现 技 术 是 先 进 先 出 队 列（ FIO） 。IntServ模 型业 务 通 过 信 令 向 网 络 申 请 特 定 的 QoS服 务 ， 网 络 在 流 量 参 数 描 述的 范 围 内 ， 预 留 资 源 以 承 诺 满 足 该 请 求 。D
7、ifServ模 型当 网 络 出 现 拥 塞 时 ， 根 据 业 务 的 不 同 服 务 等 级 约 定 ， 有 差 别 地 进行 流 量 控 制 和 转 发 来 解 决 拥 塞 问 题 。服务模型，是指一组端到端的 QoS 功能，通常 QoS 提供以下三种服务模型： Best-Effort service（尽力而为服务模型） Integrated service（综合服务模型，简称 Intserv） Differentiated service（区分服务模型，简称 Diffserv）Best-Effort 模型：是目前 Internet 的缺省服务模型，主要实现技术是先进先出队列(FIFO)
8、。IntServ 模型：业务通过信令向网络申请特定的 QoS 服务，网络在流量参数描述的范围内，预留资源以承诺满足该请求。DiffServ 模型：当网络出现拥塞时，根据业务的不同服务等级约定，有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞问题。DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 第 1 章 QoS 的基本概念51.2.1 Best-Effort 模型 Best-Efort 模 型模 型Best-Efort是 单 一 的 服 务 模 型 ， 也 是 最 简 单 的 服 务 模 型 。应 用 程 序 可 任 意 发 送 任 意 报 文 ， 不 需 要 事 先 得 到 批 准 或 通 知 网络网
9、 络 尽 最 大 可 能 发 送 这 些 报 文 ， 但 对 时 延 ， 可 靠 性 等 性 能 不 提供 任 何 保 障Best-Efort servic是 目 前 Intert的 缺 省 服 务 模 型 ， 主 要 实 现 技术 是 先 进 先 出 队 列 (FIO)Best-Effort 是一个单一的服务模型，也是最简单的服务模型。应用程序可以在任何时候，发出任意数量的报文，而且不需要事先获得批准，也不需要通知网络。对 Best-Effort 服务，网络尽最大的可能性来发送报文，但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。 Best-Effort 服务是现在 Internet 的缺省服务模型，
10、它适用于绝大多数网络应用，如 FTP、E-Mail 等，它通过先入先出（FIFO ）队列来实现。DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 第 1 章 QoS 的基本概念61.2.2 IntServ 模型 IntServ模 型模 型为 应 用 提 供 可 控 制 的 、 端 到 端 的 服 务网 络 单 元 支 持 QoS的 控 制 机 制应 用 程 序 向 网 络 申 请 特 定 的 QoS服 务信 令 协 议 在 网 络 中 部 署 请 求RSVP是 主 要 使 用 的 信 令 协 议Integrated service 是一个综合服务模型，可满足多用户的 QoS 需求，这种服务模型
11、在发送报文前，需要向网络申请特定的服务。这个请求是通过信令（signal）来完成的，应用程序先通知网络发送报文的流量参数和所需的服务质量请求（如带宽、时延等） 。应用程序在收到网络预留资源的确认信息后，才开始发送报文，发送报文被控制在流量参数规定的范围内。集成服务模型常常被用在网络边缘路由器上，传送 QoS 请求信令采用的是资源预留协议 RSVP。网络在收到应用程序的资源请求后，执行资源分配检查（Admission control），即基于应用程序的资源申请和网络现有的资源情况，判断是否为应用程序分配资源。一旦网络确认为应用程序的报文分配了资源，则只要应用程序的报文控制在流量参数描述的范围内，
12、网络将承诺满足应用程序的QoS 需求。而网络将为每个流（flow ，由两端的 IP 地址、端口号、协议号确定）维护一个状态，并基于这个状态执行报文的分类、流量监管（policing）、排队及其调度，来实现对应用程序的承诺。在 Integrated service 服务模型中，负责传送 QoS 请求的信令是RSVP（ Resource Reservation Protocol，资源预留协议），它通知路由器应用程序的 QoS 需求。Integrated service 可以提供以下两种服务：DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 第 1 章 QoS 的基本概念7 保证服务（Guarant
13、eed service）：它提供保证的带宽和时延限制来满足应用程序的要求。如 VoIP 应用可以预留 10M 带宽和要求不超过 1 秒的时延。负载控制服务（Controlled-Load service）：它保证即使在网络过载（overload）的情况下，能对报文提供近似于网络未过载类似的服务，即在网络拥塞的情况下，保证某些应用程序的报文低时延和高通过。DA000014 QoS 原理 ISSUE1.0 第 1 章 QoS 的基本概念81. RSVP 原理 RSVP原 理原 理我 要 预 留2Mbps带 宽 OK！我 要 预 留2Mbps带 宽 我 要 预 留2Mbps带 宽 我 要 预 留2M
14、bps带 宽OK！ OK！ OK！开 始 通 信RSVP 是第一个标准 QoS 信令协议，它用来动态地建立端到端的 QoS，它允许应用程序动态地申请网络带宽等。RSVP 协议不是一个路由协议，相反，它按照路由协议规定的报文流的路径为报文申请预留资源，在路由发生变化后，它会按照新路由进行调整，并在新的路径上申请预留资源。RSVP 只是在网络节点之间传递 QoS 请求，它本身不完成这些 QoS 的要求实现，而是通过其他技术如 WFQ 等来完成这些要求的实现。RSVP 信令在网络节点之间传送资源请求，而网络节点在收到这些请求后，需要为这些请求分配资源，这就是资源预留。网络节点比较资源请求和网络现有的资源，确定是否接受请求，在资源不够的情况下，这个请求可以被拒绝。可以对每个资源请求设置不同的优先级，这样，优先级较高的资源请求可以在网络资源不够的情况下，抢占较低优先级的预留资源，来优先满足高优先级的资源请求。资源预留判断是否接受资源请求，并承诺对接受了的资源请求提供请求的服务。但资源预留本身不实现承诺的服务，需要通过队列等其他技术来实现。
