M0000015Qos原理(中文版V10)(ok)

课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-1第1章QoS原理1.1QoS的基本概念QoS的基本概念QoS的基本概念Qos:QualityofService（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IPQoS目标：避免并管理IP网络拥塞减少IP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Qos:QualityofService（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减少IP报文的丢失率调控IP网络的流量课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-2为特定用户或特定业务提供专用带宽支撑IP网络上的实时业务课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-31.1.1IPQoS三种模型IPQoS三种模型IPQoS三种模型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)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-Effortservice（尽力而为服务模型）Integratedservice（综合服务模型，简称Intserv）Differentiatedservice（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)。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。课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-41.1.2Best-Effort模型Best-Effort模型Best-Effort模型Best-Effort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-Effortservice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)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，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。课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-51.1.3IntServ模型IntServ模型IntServ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QoS请求RSVP是主要使用的信令协议Integratedservice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（Admissioncontrol），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，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Integratedservice服务模型中，负责传送QoS请求的信令是RSVP（ResourceReservationProtocol，资源预留协议），它通知路由器应用程序的QoS需求。Integratedservice可以提供以下两种服务：保证服务（Guaranteedservice）：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。课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-6负载控制服务（Controlled-Loadservice）：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。课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-71.1.4RSVP原理RSVP原理RSVP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2Mbps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。课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-81.1.5RSVP的问题RSVP的问题RSVP的问题要求端到端所有设备支持这一协议网络单元为每个应用保存状态信息，可扩展性差周期性同相邻单元交换状态信息，协议报文开销大不适合在大型网络中应用基于信令实现的RSVP协议，目前在实施过程中遇到了很多问题，主要是RSVP要求端到端所有设备支持这一协议，对于一个从源地址到目的地址要经过很多设备的IP包来讲，做到这点是相当困难的，因为IP网本质是一个没有信令无连接网络，所以RSVP经过了几年的实践并不能在网络上真正实现。采用RSVP协议的另外一个困难是很难对各种应用预留带宽。随着网络带宽快速增加和各种新应用的不断出现，DiffServ逐渐成为QoS关键所在。课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-91.1.6DiifServ模型体系结构DiffServ模型体系结构DiffServ模型体系结构DiffServ网络用户网络DiffServ网络流量控制SLA/TCA边界节点内部节点边界节点边界节点内部节点边界节点在网络边缘进行业务分类和流量调整。-业务分类.基于DS域.基于其他特征-流量调整.测量.标记.丢弃.整形不同DS区域可有不同的PHB，以实现不同的服务提供策略，它们之间通过SLA与TCA协调提供跨区域服务：.SLA：服务等级协定，关于业务流在网络中传递时所应当获得的待遇。.TCA：流量调整协定，关于业务分类准则、业务模型及相应处理的协定。用户网络DS区域的服务提供策略由PHB决定。DS节点根据PHB属性转发。Differentiated-Service即差分服务模型，它可以满足用户不同的QoS需求。与IntegratedService不同，它不需要信令，即在一个业务发出报文前，不需要通知路由器。对DifferentiatedService，网络不需要为每个流维护软状态，它根据每个报文指定的QoS标记（着色结果），来提供特定的服务。当网络出现拥塞时，根据不同的服务等级要求，有差别地进行流量控制和转发来解决拥塞。采用相对优先权机制，有区别地控制不同信息流的分组聚类和转发行为，从而在保证服务质量和解决拥塞之间取得一个良好的折衷。业务在进入DS(DiffServ)网络时,基于优先级（DSCP（DiffServCodePoint）或IP优先级）进行业务流聚合，会聚成一个行为集合（BA，BehaviorAggregate）。PHB（per-hopbehavior）：DS节点对特定的行为集合（BA）使用的转发行为，DS节点通过判别分组头中的DSCP来执行PHB。具体的过程是：首先，在网络的边缘进行不同业务的分类，打上不同的QoS标记（着色）。分类的依据可以是报文携带的四层、三层或二层的信息。如报文的源IP地址、目的IP地址、源MAC地址、目的MAC地址，TCP或UDP端口号等。然后，在网络的内部，根据着色的结果在每一跳上进行相应的转发处理。比如通过拥塞管理机制，对实时业务提供快速转发处理，对普通业务提供尽力而为转发处理。流量整形，流量监管，拥塞避免等处理也类似，根据着色的结果，再逐跳的作相应的区别处理，从而获得网络两端业务不同业务类别的QoS保障。DifferentiatedService的端到端QoS保障通过以下一些技术来实现：课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-10CAR：它根据报文所携带的信息进行分类，并利用Precedence或DSCP（DiffServCodingPoint）进行着色。CAR同时也完成流量的度量和监管。GTS：对通过网络节点，指定的业务或所有业务进行流量整形，使其符合期望的流量指标。队列机制：通过FIFO、PQ、CQ、WFQ等队列技术，在网络拥塞时进行拥塞管理，对不同业务的报文按用户指定的策略进行调度。拥塞避免：主要使用WRED，对网络的拥塞情况进行预测，并在此基础上采取随机丢弃部分TCP报文的方式，达到拥塞避免，并避免全球TCP同步现象的发生。课程XXXXQoS原理（M0000015）Issue1.01-111.2报文的分类及标记报文分类及标记报文分类及标记报文分类及标记是QoS执行服务的基础报文分类