运维人员课程体系_数据专业(1).ppt
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1、第第12章章 QoS技术技术(讲师用(讲师用PPT)中国网通(集团)有限公司2006年12月22日中国网通运维人员岗位培训丛书数据专业内部资料注意保密目标目标了解QoS的体系结构熟悉QoS的流分类和标记掌握QoS的队列管理技术熟悉QoS的流量监管和流量整形掌握QoS的拥塞避免机制熟悉MPLS网络对QoS的处理12.112.2QoSQoS技术概述技术概述流分类和标记流分类和标记312.3队列管理队列管理流量监管和流量整形流量监管和流量整形12.4目录目录 12.5拥塞避免拥塞避免 12.6MPLS MPLS QoSQoS12.1.1 QoS技术的产生技术的产生12.1 QoS技术概述技术概述 在
2、因特网中,QoS所评估的就是网络投递分组的能力。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对延迟、延迟抖动、丢包率等核心需求提供支持的服务能力的评估。传统的分组投递业务传统的分组投递业务 传统的IP网络无区别地对待所有的报文,路由器处理报文采用的策略是先入先出FIFO(First In First Out),它依照报文到达时间的先后顺序分配转发所需要的资源。传统的Best-Effort服务策略只适用于对带宽、延迟性能不敏感的WWW、文件传输、E-Mail等业务。12.1 QoS技术概述技术概述新业务引发的新需求新业务引发的新需求 除了传
3、统的WWW、E-Mail、FTP应用外,用户还尝试在Internet上拓展新业务,比如远程教学、远程医疗、可视电话、电视会议、视频点播等。企业用户也希望通过VPN技术,将分布在各地的分支机构连接起来,开展一些事务性应用。用户已不再满足于能够简单地将报文送达目的地,而是还希望在投递过程中得到更好的服务,诸如支持为用户提供专用带宽、减少报文的丢失率、管理和避免网络拥塞、调控网络的流量、设置报文的优先级。拥塞的产生拥塞的产生10010M100 M100 M100M100M不同速率接口流量的拥塞相同速率接口流量的拥塞M12.1 QoS技术概述技术概述拥塞的影响拥塞的影响 1、拥塞增加了报文传输的延迟和
4、延迟抖动。2、过高的延迟会引起报文重传。3、拥塞使网络的有效吞吐率降低,造成网络资源的浪费。4、拥塞加剧会耗费大量的网络资源(特别是存储资源),不合理的资源分配甚至可能导致系统陷入资源死锁而崩溃。12.1 QoS技术概述技术概述几种主要的流量管理技术几种主要的流量管理技术 1、流分类:依据一定的匹配规则识别出对象。流分类是有区别地实施服务的前提。2、流量监管:对进入路由器的特定流量的规格进行监管。当流量超出规格时,可以采取限制或惩罚措施,以保护运营商的商业利益和网络资源不受损害。3、流量整形:一种主动调整流的输出速率的流控措施,通常是为了使流量适配下游路由器可供给的网络资源,避免不必要的报文丢
5、弃和拥塞。4、队列管理:网络拥塞时必须采取的解决资源竞争的措施。通常是将报文放入队列中缓存,并采取某种调度算法安排报文的转发次序。5、拥塞避免:过度的拥塞会对网络资源造成损害。拥塞避免监督网络资源的使用情况,当发现拥塞有加剧的趋势时采取主动丢弃报文的策略,通过调整流量来解除网络的过载。12.1.2 IP QoS的体系结构的体系结构12.1 QoS技术概述技术概述两个部分两个部分1、局域网中的、局域网中的IP QoS 主要是对第二层的以太网帧头加入了优先级字段,以区分不同的优先级。严格地讲,在局域网中只能简单地区分业务的优先级,并不能像ATM QoS那样有精确的定义和详细的参数指标来衡量。2、广
6、域网中的广域网中的IP QoS 在广域网上,IETF(Internet Engineering Task Force)定义了两种IP QoS结构综合业务结构(Int-Serv )和业务区分结构(Diff-Serv)。两种结构各有其特点和优势,目前还无法互通。12.1 QoS技术概述技术概述Diffserv特点特点首先,路由器无须维护每个连接的信息,对系统资源要求低;其次,对网络上的多种业务进行优先级归类并合并成有限的几个优先级类别,对于IP网络设备来讲,处理更简单;再次,采用IP包中的ToS字段进行优先级标示,没有附加的标签,这种做法兼容性好,易于实现。另外,随着网络的扩展,优先级类别无须扩展
7、。12.1 QoS技术概述技术概述RSVP工作原理工作原理1、RSVP从发送端发送一个资源请求到目的地址,每一个支持RSVP的路由器沿着下行路由建立一个“路径状态表”;2、为了获得资源预留,接收端发送一个上行的RESV消息,表明所要求的综合服务类型,还通知为分组预留的资源,如传输协议和端口号;当每个支持RSVP的路由器沿着上行路径接收RESV的消息时,它采用输入控制过程证实请求,并且配置所需的资源。如果这个请求得不到满足,路由器向接收端返回一个错误消息,而如果这个消息被接受,路由器就发送上行RESV到下一个路由器;3、当最后一个路由器接收RESV,同时接受请求的时候,它再发送一个证实消息给接收
8、端。12.1.3 IP QoS的未来的未来12.1 QoS技术概述技术概述IP QoS将成为运营商级IP联网解决方案的基础,这种解决方案既可以十分可靠地传输公共Internet等一般性数据业务,同时又能传输关键业务应用。分析家普遍认为,在今后两年中IP业务将迅速增长,并将成为大多数服务提供商网络中的主导业务,而不仅仅是ISP。随着IP业务的进一步商业化,产业结构将发生较大变化。新一代的IP产品还将提供不断增多的队列,以实现更精细的业务区分。将来,还可以实现为特定的数据流定义并分配队列。12.112.2QoSQoS技术概述技术概述流分类和标记流分类和标记312.3队列管理队列管理流量监管和流量整
9、形流量监管和流量整形12.4目录目录 12.5拥塞避免拥塞避免 12.6MPLS MPLS QoSQoS12.2.1 流分类流分类12.2 流分类和标记流分类和标记 流分类规则可以使用IP报文头的ToS字段的优先级位或区分服务编码点DSCP(Differentiated Services Codepoint),识别出有不同优先级特征的流量;也可以由网络管理者设置流分类的策略,例如综合源地址、目的地址、MAC地址、IP协议或应用程序的端口号等信息对流进行分类。分类的结果是没有范围限制的,它可以是一个由五元组(源地址、源端口号、协议号码、目的地址、目的端口号)确定的狭小范围,也可以是到某网段的所有
10、报文。进行流分类是为了有区别地提供服务,它必须与某种流控或资源分配动作关联起来才有意义。具体采取何种流控动作,与所处的阶段以及网络当前的负载状况有关。例如,当报文进入网络时依据承诺速率对它进行监管;流出结点之前进行整形;拥塞时的队列调度管理;拥塞加剧时要采取拥塞避免措施等。12.2.2 标记标记12.2 流分类和标记流分类和标记 标记是将IP报文的IP优先级或者DSCP进行设置。对于MPLS QoS,所谓标记就是MPLS报文中的EXP域进行设置。对于VLAN QoS,所谓标记就是VLAN报文中的8021P域进行设置。下游(downstream)网络可以选择接收上游(upstream)网络的分类
11、结果,也可以按照自己的标准重新进行分类。12.2.3 DSCP12.2 流分类和标记流分类和标记在RFC791、RFC134和RFC1349中定义了IPv4报文头的ToS(Type of Service)字段,如图所示,ToS字段包含3bits的优先级(Precedence)、D bit、T bit、R bit和C bit,ToS字段的最高位bit必须为0。D bit代表延迟(Delay),T bit代表吞吐量(Throughput),R bit代表可靠性(Reliability),C bit代表花费(Cost)。在实施QoS时,路由器会检查报文的优先级。其余的比特位未被充分利用。12.2.4
12、 标准的标准的PHB12.2 流分类和标记流分类和标记 PHB(Per-Hop Behavior)是DS节点作用于数据流的行为。网络管理员可以配置DSCP到PHB的映射关系。如果DS节点接收到一个报文,检查其DSCP,发现未定义到PHB的映射,则DS节点将选择采用缺省PHB(即Best-Effort,DSCP=000000)进行转发处理。每个DS节点必须支持该缺省PHB。目前,IETF定义了三种标准的PHB:加速转发EF(Expedited Forwarding)、确保转发AF(Assured Forwarding)和尽力而为BE(Best-Effort),BE是缺省的PHB。12.112.2
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