IP QoS原理

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedInternal服务质量（QualityofService，简称QoS）是各种存在服务供需关系的场合中普遍存在的概念，它评估服务方满足客户服务需求的能力。在因特网中，QoS所评估的就是网络投递分组的服务能力。由于网络提供的服务是多样的，因此对QoS的评估可以基于不同方面。通常所说的QoS，是对分组投递过程中可为延迟、延迟抖动、丢包率等核心需求提供支持的服务能力的评估。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage3学习完此课程，您将会：Qos的基本概念几种主要的流量管理措施IPQoS模型。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage4QoS的基本概念流分类、流量监管及整形拥塞管理及避免链路有效性机制HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage5传统的IP分组投递服务IP体系的设计目标就是实现网络的互连分组投递过程中的差错控制、网络拥塞时的流量控制等功能，由发送和接收分组的源端和接收端来完成。早期的路由器在功能上只进行了简单的设计，分组能被正确地路由并转发。所有用户的报文共同分享网络和路由器的带宽资源，采用Best-Effort的服务策略。Best-Effort服务策略适用于对带宽、延迟性能不敏感的文件传输、E-Mail等业务。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage6新的业务和需求新业务的不断涌现对网络的服务能力提出了更高的要求期望在延迟、延迟抖动、丢包率等传输性能上获得一定的承诺和保障传统的IP网络承载数据业务当前的IP网络承载多种业务（VOIP、VPN、ERP）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage7IPQoS的基本概念IPQoS(QualityofService)是指IP网络的一种能力，即在跨越多种底层网络技术（MP、FR、ATM、Ethernet、SDH、MPLS等）的IP网络上，为特定的业务提供其所需要的服务,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：有效控制网络资源及其使用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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage8丢包…我啊三张是……本地这么说…...我啊三是……对方听到的是…...？InternetHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage9延时…InternetAA发送的第一个bit接收的最后一个bit处理延时处理延时网络传输延时端到端的延时时间tHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage10抖动…Internet132发送接收321D3D2D1D3=D2=D1HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage11带宽限制…IP我要2M10MHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage12IPQoS两种模型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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage13集成服务IntServ（IntegratedService）IntServ域Path消息：建立预留带宽的路径Resv消息：预留带宽HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage14差分服务DiffServ（DifferentiatedService）在网络入口对分组进行分类、流量控制，设置DSCP在网络中根据分组的DSCP值，进行队列调度、分组丢弃用户设备DiffServ域用户设备PHBPHBPHBPHBHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage15DiffServ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。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage16QoS的基本概念流分类、流量监管及整形拥塞管理及避免链路有效性机制HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage17报文分类及标记报文分类及标记是QoS执行服务的基础报文分类使用技术：ACL和IP优先级根据分类结果交给其它模块处理或打标记（着色）供核心网络分类使用ACL,IP优先级HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage18流量监管drop令牌桶流分类流量监管是监督进入网络的某一流量的规格，把它限制在一个合理的范围之内，或对超出的部分流量进行“惩罚”，以保护网络资源和运营商的利益CAR(CommittedAccessRate):约定访问速率令牌桶算法对流量进行控制转发：对测量结果为“符合”的报文继续正常转发的处理丢弃（droping）：对测量结果为“不符合”的报文进行丢弃。重标记（marking）设置报文的DS域（或IP优先级）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage19流量监管示例没有流量监管有流量监管bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimitHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage20流量整形队列流分类令牌桶256Kbps128KbpsFR128Kbps流量整形（TrafficShaping）:解决链路两边的接口速率不匹配对报文的流量进行限制,对超出流量约定的报文进行缓冲流量整形可能会增加延迟HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage21流量整形示例没有流量整形使用流量整形bpsTimebpsTimeRateLimitRateLimitHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage22物理接口总速率限制LR(LineRate):在一个物理接口上，限制接口发送报文（包括紧急报文）的总速率LR采用了令牌桶进行流量控制,所有经由接口发送的报文首先要经过LR的令牌桶进行处理利用QoS丰富的队列来缓存报文流分类令牌桶256Kbps128KbpsQoS队列调度HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage23QoS的基本概念流分类、流量监管及整形拥塞管理及避免链路有效性机制HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage24拥塞管理输出队列流分类网络拥塞时，保证不同优先级的报文得到不同的QoS待遇，包括时延、带宽等。将不同优先级的报文入不同的队列，不同队列将得到不同的调度优先级、概率或带宽保证队列技术：FIFO（FirstInFirstOut）PQ（PriorityQueuing）CQ（CustomQueuing）WFQ（WeightedFairQueuing）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage25先进先出队列转发数据包FIFO(FirstInFirstOut):算法简单，转发的速度快所有报文统一对待，先进现出，没有任何区别分Internet的默认服务模式－Best-Effort采用的队列策略调度HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage26优先队列PQ(Priorityqueuing):优先队列，可以保障高优先级队列的服务质量PQ分为四个队列：top，middle，normal，bottom较高的优先级的队列优先调度drop流分类MiddleNormalTopBottom调度HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage27定制队列CQ(Customqueuing):定制队列，用户可配置队列占用的带宽比例关系CQ共分为17个队列:0号队列为系统队列，优先调度;1-16为用户队列，轮询调度各队列在统计规率上满足用户配置的带宽比例drop流分类…Queue0Queue1Queue2Queue16…调度HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage28数据流:源IP地址，目的IP地址，源端口号，目的端口号，协议号，优先级相同加权公平队列WFQ(Weightedfairqueuing):加权公平队列，保证相同优先级业务间公平，不同优先级业务间加权最大队列数目可配置(16-4096)采用HASH算法尽量将不同的数据流分入不同的队列，自动完成权值依赖于IP报文头中携带的IP优先级drop流分类…Queue1Queue1Queue2QueueN…N=16,32…2048,4096调度HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage29拥塞避免传统的尾丢包在网络发生拥塞时对报文全部丢弃，并不加以区分TCP慢启动导致全局同步化进行拥塞避免，在网络没有发生拥塞以前根据队列状态进行有选择性的丢包算法：RED、WRED时间t带宽利用率HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage30拥塞避免WRED(WeightedRandomEarlyDetection):加权随机早期检测采用随机丢弃的策略，避免了尾部丢弃的方式而引起TCP全局同步根据当前队列的深度来预测拥塞的情况根据优先级定义不同的丢弃策略，定义上限阈值和下限阈值相同的优先级不同的队列，队列长度越长丢弃概率越高drop流分类…Queue1Queue1Queue2QueueN…N=16,32…2048,4096下限阀值上限阀值调度HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage31QoS的基本概念流分类、流量监管及整形拥塞管理及避免QOS整体运作模式HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.AllrightsreservedPage32Qos整体运作模型Qos整体运作动作顺序：•流分类（基于五元组）•进入令牌桶•流量监管或者流量整形•拥塞管理•入队列（FIFO，PQ，CQ，