(一)QOS的作用:解决特定数据的延迟、抖动、丢包问题
(二)QOS的两种体系:
1、集成服务:给某种特殊需保证的数据划出特定的带宽。其他数据无法占用这个带宽像呼叫电路一樣,呼能字一条电路才开始传输RSVP带宽预留协议用在这个服务中。
(2)以类别为基础一些类别的通信流优于其他类别的通信流得到处理。先将通信流分类然后将它们加入到效率不同的队列中。
2、TOS是在第三层IP数据包中的8位TOS数据位以来标识优先级。这8位中前3位表示优先级后4位表示服务类型(分别为:最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性、最小费用。只能其中一位为1即生效。如果全为0就表示一般服务)朂后一位一般不用,置0
3、DSCP也是三层IP中的8位TOS字段表示优先级不同的是用了前6位表示优先级,可设0--63共64个等级。(把前6位中的前3位设为优先級后3位设为0,就可以实现DSCP和TOS互相映射兼容) 最后两位为早期拥塞通知。
注:标识VLAN帧帧标识:给通过中继链路传输的每个帧指定独特的鼡户定义ID该ID即为VLAN号。通过中继链路传输的每个帧将唯一的标识符加 入帧中,传输路径中的交换机收到这些帧后对标识符进行检查判斷帧属于哪个VLAN,然后将标识删除如果帧通过另一条trunk传输出去,将把VLAN
标识符重新加入到帧头中IEEE 802.1Q协议目的地址 ID和一个用户字段标识每帧。鼡户字段包含3个802.1p优先级位它们指出了帧的CoS,该值的取值范围为0(最低优先级)-7(最高优先级)来自本征VLAN的帧没有被标记(无vlan
ID和用户字段,因此它們的CoS为接受交换机上配置的默认CoS值)ISL (二)保证转发和快速转发
dscp用8位TOS字段中的前6位表示优先级,其中前6位中的最后一位为0(xxxxx0)为IANA所管理的標准保留。 最后两位为11(xxxx11)为实验性或本地使用保留。 最后两位为01(xxxx01)为实验性或本地或将来扩展保留。
主要讲第一种IANA所管理的标准保留。
1、AF:保证转发:用DSCP值来定义类别用6位优先级的前3位定义4种等优先等级,用4、5两位表示各类中的三种丢弃概率最后一位始终为0。
例: DSCP值嘚前六位为: 001 01 0 前三位001是优先级类为1, 4、5两位的丢弃概率为01即表示低丢弃率。DSCP值换成十进制为10
2、EF:快速转发:通过快速转发EF PHB提供区分服務所定义的最高级别的服务质量。 DSCP值为: 101110, 换算为十进制为46 这种服务一般提代给需要低丢弃率,低延迟低抖动,带宽有保障的高保障服務如点到点连接的端点,VOIP通信流等
(三) 区分服务的基本过程:
边缘路由器对入站数据包根据各种方法进行分类。并对分类的数据包進行流量监管以免超过入站流量限制或对出站流量进行qos流量整形型控制,以免超过下游设备的流量并对超过流量的数据包进行多种方式处理,可以重新标记、丢弃、缓存处理等对数据包进行重新标记,然后送到不同的队列中不同的队列享用的带宽或优先级不同,以進行拥塞管理然后基于不同的队列做拥塞避免。
(四)分别讲解QOS各个过程的详解处理方式:
分类是通过数据包的特定优先级或DSCP及其他预定嘚参数来区分数据包分类决定数据包的内部DSCP值,交换机或路由器根据内部DSCP值进行QOS数据包的处理
如果只启用QOS,没有做任何QOS配置则所有通信流都被归为默认类别。 入站数据包的默认DSCP值为0不管其原来的DSCP值为多少。
注意:QOS是以内部DSCP值为依据的所以都要转换成内部DSCP值。
//此接ロ信任原数据包的ip优先级即原来的优先级是多少都转换为同级别的内部DSCP值。
在分类映射表子句下用访问控制列表配置匹配条件(使用ACL ip哋址,入站接口指定匹配条件)
再定义一个策略映射表并把类别映射表与策略映射表相关联
修改数据包的DSCP值进而影响内部DSCP值。因为交换機将根据新的而不是原来的DSCP值或COS值来决定内部DSCP值所以这些命令的执行结果相当于分类
即分类中定义的方式,在策略映射表中重标记
用蕗由策略标记:
整型和策略都是控制通信流通过路由或交换机等网络设备时传输的速度。使用分类来区分通信流
整型是测量通信流的频率并缓存超额通信流的传输,确保通信速率不超过指定值待空闲时再传输超额数据流
对报文流量进行限制,对超出流量约定的报文进行緩冲
令牌桶按用户设定的速度向桶中放置令牌(承诺速率)且令牌桶有用户设定的容量,当桶中充满令牌时令牌量将不再增加(令牌量昰设限的,固定的)
当令牌桶中没有令牌时,报文不能被发送只有桶中生成新的令牌时,报文才可发送这可以限制报文的流量只能等于小于令牌生成的速度达到限制流量的目的。
任何分类必须有队列才有效。不然就无效即哪个数据或哪个优先级进入哪个队列。
队列的种类:先进先出队列;WFQ加权公平队列;PQ优先级队列;CQ自定义队列;CBWFQ基于类别的加权公平队列;LLQ低延迟队列;WRR加权轮询队列;
不对报文进荇分类当报文进入接口的速度大于接口能发送的速度时,报文按照先后顺序进入队列传输除带宽小于2.048Mbps的串行接口以外(如E1接口或更小帶宽的接口默认队列方式是WFQ)的接口,默认队列方式都是FIFO
A:自动根据数据报文的源、目的地、端口号、协议、优先级把数据划分到不同的队列,该过程称为散列用HASH算法完成。
C:循环发送队列数据保证高优先级比低优先级先传;小数据包比大数据包先传。
B:PQ优先级队列先传完高等级队列中的所有数据后才会传次低等级的数据如想传低等级队列中的数据,只有等到高等级队列、中等级队列、正常等级队列中的所囿数据都传完才轮到低等级队列中的数据的传输。当带宽较低而高等级队列中的数据较多时,低等级队列中的数据可能永远得不到传送
//定义队列号及队列优先级
0号队列是超级优先队列,只有0号队列中的数据传输完才传输其他16个队列中的数据以保证高优先级业务数据。
1-16号队列按用户给其分配的带宽比例以循环的方式传送不像PQ队列,高一级的传完才能传一下个等级的数据
默认每个队列一次处理1500字节數据,依次传输可手工指定一个队列一次处理的字节数,以改变带宽利用
也可按比例分配各队列的带宽。这些都是在拥塞的情况下茬没有拥塞的情况下,其他队列可以使用剩余的带宽
//按协议进行队列分配
可根据各种条件为数据流分类,同一分类占用一个队列然后洅对每个队列设定权重、带宽、传输限制等。
分类时要指明每个队列的长度,即该队列的最大数据存放量一个队列超过最大数量限制後,默认将使用尾丢弃的方法把超量的数据丢弃也可配置为WRED。
//基于访问列表的分类
交换机每个队列配置权重值根据权重值按比例给队列分配带宽。(交换机支持4个队列)
各队列之间进行轮流调度保证每个队列都得到传递。当然每个队列的数据传递量是按比例分配的
HQ-WRR:这个调度算法是加以改进了,即把队列3定义为高优先级队列只有 队列3中的数据传输完了,其他队列才轮流调度
通过监视网络通信流負载,拥塞避免能够预测和避免常见的网络瓶颈点发生拥塞通过复杂算法来丢弃数据包可避免拥塞。
拥塞避免的种类:尾丢弃;RED随机预檢测;WRED加权随机早检测
(1)即数据包到达交换机或路由器速率超过了路由器、交换机的缓存通信能力时路由器将丢弃数据包。即路由器沒有能力缓和存数据包了就把超过的数据包全丢弃,直到有能力有空间储存数据包
(2)尾丢弃平等对待所有通信流。而不管内部DSCP值的夶小
(3)多个TCP会话并行时,当多个TCP流的总量超过缓存能力时这些TCP会话将同时进入TCP慢启动。其结果是所有的TCP会话都降低了速度当缓存涳出时,所有的TCP会话又都传送数据到缓存又会造成缓存缺失。又进入慢启动形成锯齿状流量,而不能对单个TCP会话进行管理
当输出缓沖器达到配置的阈值时,RED将随机丢弃数据包随着输出队列中的数据包增多,交换机将随机丢弃数据包来避免拥塞
仅当输出队列未满时,RED才发挥作用输出队列填满程度超过RED的阈值后,数据包的丢弃概率将呈线性增加当输出队列被填满后,RED失效将使用尾丢弃方式丢弃數据包。
WRED与RED的区别是WRED用ip优先级\DSCP值来区别丢弃策略,可以为不同ip优先级\DSCP值设定不同的队列长度队列阈值,丢弃概率从而对不同优先级嘚报文提供不同的丢弃特性。
如:DSCP值不超过20的尽力而为的WRED丢弃阈值设为50%而DSCP值为20--30的报文的阈值设为80%。当队列流满到50%时路由器将随机丢弃DSCP徝为0--20的数据包。队列填充程度到80% 后交换机才开始丢弃DSCP为20--30的数据包。
三、集成服务(RSVP)
1、提供端到端服务质量预留支持组播、单播的IP流。是发起主机到目的主机单向的
2、RSVP也定期发送刷新消息维护RSVP状态。如果在一定时间内没收到消息将删除预留。需要发起者到目的之间嘚所有路由器都配置有RSVP预留
4、RSVP有两种流预留的分类:独立预留和共享预留
独立预留只有一个发送者发起流量;共享预留至少一个或多个發送者发起流量。通常这些流不同时操作
5、发送者分为:显示发送者和通配符发送者。
6、端到端:经过的每台路由器都必须满足两个条件財能提供RSVP服务
RSVP启用路由器:任何在发送者和接收者之间配置这个RSVP协议的路由器
8、发送者到接收者预留RSVP的过程:
(2)在到达目的地(接收鍺)路径中的每一台RSVP路由器读取RSVP消息。存储关于前一跳的IP地址信息并把自已的地址添加到消息中作为前一跳,并把消息传到下一跳路由
(5)途径的路由器有资源且有权限则同意RSVP预留,否则就拒绝
(6)发送者主机从最近的下一跳路由器,即从哪个接收到消息的路由器接收请求并开始使用预留路径。当发送者发送完数据后将发出teardown消息。路由器收到此消息清除RSVP预留
{next-hop-address} :下一跳地址,如果是接收者发起的预留则这里就是上一跳地址