QoS-03-分类和标记
[b][color=red]差别服务的QoS模型[/color][/b][color=blue][b]Implement the DiffServ QoS Model[/b][/color]
[b][color=#0000ff][/color][/b]
[b][color=red]:victory: 如何实现:[/color][/b]
[color=blue][b]Classification[/b][/color] --分类
[b][color=blue]Marking[/color][/b] --标记
[b][color=red] ----分类--->标记---->队列----->[/color][/b]
[b][color=#ff0000][/color][/b]
[b][color=blue]==============================[/color][/b]
[color=red][b][color=blue]1)[/color]Classification & Marking 分类标签技术:[/b][/color]
[b][color=blue]DSCP[/color][/b]
[b][color=blue]IP Precedence[/color][/b]
[b][color=blue]NBAR[/color][/b]
分类: [color=red][b]使用NBAR，识别[color=blue]4-7[/color]层的应用[/b][/color]
[b][color=red] 标识:[/color][/b]
三层报文的[color=blue][b]IP 优先级[/b][/color] / [b][color=blue]DSCP [/color][/b]/ 利用[color=blue][b]第二层数据帧[/b][/color]中的[color=red][b]CoS[/b][/color]字段
[b][color=blue]=======================[/color][/b]
[b][color=blue]
[/color][color=red][color=blue]2)[/color]Congestion [color=blue]Management[/color] 技术: (拥塞 [color=blue]管理[/color] 技术-- 即 [color=blue]"队列"[/color]技术)[/color][/b]
[b][color=#ff0000][/color][/b]
[b][color=red] PQ[/color][/b]
[b][color=red]
CQ
WFQ
CBWFQ
LLQ
--(都是标准，其它厂家也有)
[/color][/b]
[color=#0000ff][b]=======================[/b][/color]
[color=#0000ff][/color]
[color=red][b]3)Congestion [color=blue]Avoidance[/color] 技术: (拥塞 避免 技术----=-即[/b]"[b][color=blue]丢包"[/color]技术)[/b][/color]
[b][color=#ff0000][/color][/b]
WRED---在队列没有满之前，先丢包
[color=#0000ff][b]=======================[/b][/color]
[b][color=red]4)Traffic Conditoners: (流量 [color=blue]调节[/color],[color=blue]限速[/color])[/color][/b]
[b][color=#ff0000][/color][/b]
[b][color=blue] Policing(管制)[/color][/b]
管制:[color=red]超过定义流量的话，[/color][color=blue][b]丢包/remark[/b][/color]
[b][color=blue] Shaping(整形)[/color][/b]
整形:[b][color=red]增加缓存[/color][/b]，先排到队列里，有足够带宽传输时，再发送
[color=#0000ff][b]=======================[/b][/color]
[b][color=red]5)Link Efficiency Mechanisms[color=blue]链路效率[/color]机制:[/color][/b]
用在广域网上，广域网带宽比较小
[b][color=blue]Compression[/color][/b](压缩),
[b][color=blue]Fragmentation[/color][/b](分片), 让关键业务得到合理服务，满足质量要求
MLP
[color=#0000ff][b]======================[/b][/color]
[b][color=red]6)Signaling Techniques:信令技术, [/color][/b]在差别服务里用得很少,
[color=blue][b]RSVP [/b][/color] --主要针对[color=red][b][color=blue]集成服务[/color]IntServ[/b][/color]模型
[b][color=blue]ATM[/color][/b]
[b][color=blue] FECN / BECN
[/color][/b]
[color=blue][b]===========================================================[/b][/color]
[color=blue][b]===========================================================[/b][/color]
[b][color=#0000ff][/color][/b]
[b][color=red]三，实现差别服务QoS模式([color=blue]DiffServ QoS[/color])[/color][/b]
[b][color=blue]1,分类(Classification)和标记(Marking)[/color][/b]
[b][color=#0000ff][/color][/b]
[b][color=red] 1)分类:[/color][/b]
将流量按照一定的原则进行分类
分类可以[color=blue][b]基于[/b][/color]以下[color=blue][b]因素[/b][/color]:
i,[color=red][b][color=blue]入[/color]接口[/b][/color]
ii,IP优先级([b][color=blue]IP Precedence[/color][/b])
iii,[b][color=blue]DSCP[/color][/b](差别服务代码点)
iv,[b][color=red]源或目标地址[/color][/b]
v,应用程序---[color=blue][b]NBAR[/b]
[/color]
[b][color=red] 2)标记:[/color][/b]
[b][color=#ff0000][/color][/b]
亦称为[color=blue][b]"着色"，[/b][/color]将一个[color=red][b]报文[/b][/color](或[b][color=red]帧[/color][/b])染色，使得在QoS处理过程中能够与其他报文(帧)区分开
[b][color=blue]===[/color][color=blue]常[/color][color=blue]用的标记方式:[/color][/b]
[b][color=#0000ff][/color][/b]
[b][color=red] { i.链路层 }[/color][/b]
[b][color=#ff0000][/color][/b]
---[b][color=red]CoS[/color][/b]( [b][color=blue]ISL[/color][/b], [color=blue][b]802.1p [/b][/color]) //802.1p定义802.1q中3个比特的优先级用法
都有 [color=blue][b]3 bit[/b][/color] 的[color=blue][b]Priority[/b][/color] [color=blue][b]字段[/b][/color]--CoS
---[b][color=red]MPLS EXP[/color][/b]字段 (3比特,[color=red][b]EXP[/b][/color]--试验字段)
---[b][color=red]帧中继[/color][/b] ([b][color=blue]DE比特[/color][/b]---可丢弃标志位)
[color=red][b] { ii,网络层 }[/b][/color] (DSCP / IP Precedence 都是ToS字段)
---IP优先级(使用[color=blue][b]IP报头[/b][/color]中[color=red][b]ToS字段[/b][/color]的[color=blue][b]前3比特)[/b][/color] //表示8个优先级，其中2个系统保留
---DSCP(在DiffServ中，使用[color=blue][b]IP报头[/b][/color]中[b][color=red]ToS字段[/color][/b]的[b][color=blue]前6比特[/color][/b]) --差别服务代码点
IP报文头有个字段表示优先级 ToS 8 bit
[color=red][b]3) 数据链路层的分类和标记[/b][/color]
[u][b][color=darkred]第二层:[/color][/b][/u]
[color=darkgreen][b]1) 802.1Q标签里面所带的3个比特来实现标记[/b][/color]
Classification and Marking in the LAN with IEEE 802.1Q
在局域网中采用[color=red][b]802.1Q[/b][/color]封装后可以利用[color=blue][b] 3bit[/b][/color] 的优先级来作标记
[color=red][b] Ethernet Frame:[/b][/color]
[color=blue][b]TCI [/b][/color]
2 Bytes
[b][color=blue]PRI CFI VLAN ID
[/color][color=red]3 [/color][/b]bits [b][color=red]1[/color][/b][color=red] [/color]bit [b][color=red]12[/color][/b] bits
3bits used for CoS (802.1p User Priority)
[color=red][b]CoS Application[/b][/color]
[color=blue][b] 7[/b][/color] 系统保留----Router之间的控制协议，eg，路由协议
[color=blue][b]6 [/b][/color] 系统保留----通常是些控制报文
[color=red][b]5 [/b][/color] [color=blue][b]Voice Bearer[/b][/color] 语音载荷业务
[color=blue][b] 4[/b][/color] Videoconferencing 视频流
[b][color=red] 3[/color][/b] [color=blue][b]Call Signaling[/b][/color] 呼叫信令--对延迟还可以容忍
2 High-Priority Data
1 Medium-Priority Data
0 Best-Effort Data 缺省情况下还是0
[color=green][b]2)Classification and Marking in the Enterprise:[/b][/color]
[b][color=#008000][/color][/b]
帧中继
Frame Relay Header
…………FECN BECN…[color=red][b]DE[/b][/color]……
[color=red][b] 1 bit[/b][/color]
[color=red][/color] [color=blue][b]可丢弃标志位[/b][/color]:
[color=red][b]0:--[/b][/color]允许丢弃，发生拥塞之后，先丢弃1
[b][color=red]1:[/color][/b]
[color=red]
[/color][color=darkgreen][b]3)MPLS Frame:[/b][/color]
[b][color=#006400][/color][/b]
MPLS Header
32 bit
……[b][color=red]EXP[/color][/b]……
3 bit 作为CoS,表达8个优先级别
[color=blue][b]:victory: =======================[/b][/color]
DiffServ Model差别服务模型[color=red][b]基本特点[/b][/color]:
a)针对类来说,[color=blue][b]服务[/b][/color]与[color=blue][b]流量类别[/b][/color]相关
b)在网络[color=blue][b]边界[/b][/color]位置，对流量进行分类：对[color=red][b]每个报文[/b][/color]打上[color=red][b]"标记"
[/b][/color] [color=blue][b]per-packet [/b][/color]
c)[color=blue][b]无"流"[/b][/color]的状态, 根据[color=blue][b]每个包的"颜色"[/b][/color]进行处理，不用维护"流"的信息
d)核心层处理方式 "[color=red][b]基于每一跳的处理行为[/b][/color] [color=blue][b]PHB[/b][/color]"
e)扩展性好 [color=blue][b]scalability[/b][/color]
f)不需要信令 [color=blue][b]no hop-by-hop signaling[/b][/color] (IntServ使用的RSVP)
g)兼容 网络中的一些不支持差别服务的节点，仍然可以正常工作
h)[color=blue][b]增量式 逐步[/b][/color] 布署 (集成服务不行，要求所有设备都支持RSVP)
[color=darkred][b][u]三层标记字段说明:
[/u][/b][/color]
[color=red][b]3)数据链路层的分类和标记[/b][/color]
i,以太网
---802.1Q或ISL中的3bit [color=blue][b]PRI[/b][/color]字段，称为[color=blue][b]CoS
[/b][/color]
[b][color=red]4)DiffServ模型[/color][/b]
[color=red][b]5)IP优先级和DSCP的兼容性[/b][/color]
IP Precedence and DSCP [color=red][b]Compatibility[/b][/color]
[color=#ff0000][/color]
[color=blue][b]IP优先级:[/b][/color]使用IP报头中ToS字段的[color=blue][b]前3[/b][/color]比特
[color=red][/color]
[color=blue][b]DSCP:[/b][/color] 使用IP报头中ToS字段的[color=blue][b]前6[/b][/color]比特
其中前3比特可兼容IP优先级，用于区分不同报文及时转发的概率
注:若xyz>abc, 那么(xyz000)>=(abc000)，这意味着若一个报文的DSCP为011000,
它被及时转发的概率要高于DSCP为001000的报文
[color=red][b]6)PHB (每一跳行为)[/b][/color]
[color=red][/color] 共4种类型([color=blue][b]Default[/b][/color], [color=blue][b]CS[/b][/color] , [b][color=blue]AF[/color][/b],[color=blue][b]EF[/b][/color]):
[1][color=red][b]000000 [/b][/color] ---[color=red][b]Default[/b][/color](Default PHB)就是[color=blue][b]Best-Effort[/b][/color] (FIFO,tail drop)
[2][b][color=red][color=blue]aaa[/color]000[/color][/b] ---[color=red][b]CS[/b][/color] = [color=red][b][color=blue]C[/color]lass [color=blue]S[/color]elector[/b][/color]
(DSCP的后3比特为0,即CS沿用IP优先级，但是[color=red][b]DSCP值 = IP优先级 * 8 [/b][/color])
例如: CS 6 = 48,CS 7 = 56
[3][b][color=red][color=blue]aaa[/color][color=darkgreen]bb[/color]0 [/color][/b] ---[b][color=red]AF[/color][/b] (AF PHB,[color=blue][b][color=red]A[/color]ssured [color=red]F[/color]orwarding[/b][/color] "[color=red][b]确保 转发[/b][/color]" )
(其中a部分 可以与IP优先级对应，
b部分 [b][color=red]2bit [/color][/b]表示[color=red][b]丢弃概率[/b][/color])
目前AF中的[color=blue][b]a部分[/b][/color]仅用到[b][color=blue]001[/color], [color=blue]010[/color][/b], [color=blue][b]011 , 100[/b][/color]四种,
类别 [color=red][b]AF1, AF2, AF3, AF4[/b][/color]对应IPP 1,2,3,4
[b][color=blue] b部分[/color][/b]:[b][color=red]01[/color][/b]-(低丢弃) [b][color=red]10[/color][/b]-(中丢弃) [b][color=red]11[/color][/b]-(高丢弃)
//在每个类中定义丢弃的概率不同
[color=red][b] AF11, AF 12, AF 13
AF21, AF 22, AF 23
AF31, AF 32, AF 33
AF41, AF 42, AF 43[/b][/color]
\\保障一定带宽的业务置于AF，交互式，ERP,关键业务的流量,AF延迟保障没有EF好!
*[b][color=red]101[color=blue]11[/color]0[/color][/b] ---[b][color=red]EF[/color][/b](EF PHB,[color=red][b][color=blue]E[/color]xpedited [color=blue]F[/color]orwarding[/b][/color]-[b][color=blue]快速 转发[/color][/b] )固定取值为[b][color=red]46[/color][/b]([color=blue][b]101 11 0[/b][/color]),用于 低延迟 服务
--语音归于该类 101=5
//目前DSCP中，最后1个比特都是为0
eg.
access-list 100 permit ip any any [color=blue][b]precedence[/b][/color] [color=red][b]5[/b][/color] --语音数据
access-list 100 permit ip any any [b][color=blue]decp[/color][color=red] ef[/color][/b] --语音数据
7)DSCP小结
[b][color=red] 常见应用的DSCP对应关系:[/color][/b]
[color=blue][b]【PHB】 【DSCP】 【IP优先级】 【应用】[/b][/color]
[color=darkgreen][b] //默认为0[/b][/color]
Default([b][color=blue]BE[/color][/b]) 000000 0 Internet互联网数据
[color=green][b]//看前3比特, xx 丢弃概率, 最后1个比特固定为0 [/b][/color]
[b][color=red]AF[/color][/b]1 001xx0 1 专线
[b][color=red]AF[/color][/b]2 010xx0 2 IPTV VOD
[b][color=red]AF[/color][/b]3 011xx0 3 IPTV Broadcast
[b][color=red]AF[/color][/b]4 100xx0 4 NGN/3G,[color=blue][b]信令[/b][/color]
[color=darkgreen][b] //EF值固定=[color=red]46
[/color][/b][/color] [b][color=red]EF[/color][/b] 101110(46) 5 NGN/3G,语音
[b]//[color=blue]CS最后3个比特为0,和IP优先级6,7 直接对应用[/color][/b]
[color=red][b] CS6[/b][/color] 110000 6 协议 [color=blue][b]internet[/b][/color] control
[color=red][b]CS7[/b][/color] 111000 7 协议 [color=blue][b]network[/b][/color] control
注:
a)[b][color=blue]CS6[/color][/b]和[b][color=blue]CS7[/color][/b]默认用于协议报文，比如说OSPF报文，BGP报文等应该优先保障，因为如果这些报文无法接收的话会引起协议中断;
而且是大多数厂商硬件队列里最高优先级的报文
b)[b][color=blue]EF[/color][/b]用于承载语音的流量，因为语音要求低延迟，低抖动，低丢包率，是仅次于协议报文的最重要的报文
c)[b][color=blue]AF4[/color][/b]用来承载语音的 [color=red][b]信令[/b][/color] 流量，这里大家可能会有疑问为什么这里语音要优先级信令呢?
其实是这样的，这里的信令是[color=red][b]电话的呼叫控制[/b][/color]，你是可以忍受在呼叫建立时等待几秒钟的，但是绝对不能允许
在通话的时候中断，所以语音要优先于信令
d)[b][color=blue]AF3[/color][/b]可以用来承载[b][color=red]IPTV[/color][/b]的直播流量，直播的实时性很强，需要连续性和大吞吐量的保证
e)[b][color=blue]AF2[/color][/b]可以用来承载[b][color=red]VOD[/color][/b]的流量，相对于直播VOD要求实时性不是很强，允许有延迟或者缓冲
f)[b][color=blue]AF1[/color][/b]可以承载不是很重要的专线业务，因为专线业务相对于IPTV和VOICE来讲，IPTV和VOICE是运营商最关键的业务，需要最优先
g)最不重要的业务是[b][color=blue]INTERNET[/color][/b]业务，可以放在[color=blue][b]BE模型[/b][/color]来传输
[b][color=red]8)CoS映射至网络层[/color][/b]
[b][color=red]
[/color][/b] [b][color=blue]二层CoS <----> 三层ToS字段[/color][/b]的[color=red][b]相互映射[/b][/color]
二层标记 三层标记
[b][color=blue]Mapping CoS to Network Layer QoS[/color][/b]
考虑到网络设备
一个数据报文可能经过二层设备，经过三层交换或经过路由器
二层交换机处理三层字段，也可以！会降低效率，通常二层交换机不会处理三层信息
用二层的标记实现QoS！
二层的帧头，只要经过一个三层设备之后， 很快被拆掉，为了保留标记信息,需要将二层的标记映射到三层中,也有可能将三层信息重新映射回来!
[b][color=red]对应关系:[/color][/b]
[b][color=blue] IPP [color=red]< ---- >[/color]CoS[/color][/b] 3 bits 一一对应
[b][color=blue]DSCP[color=red]< ---- >[/color]CoS[/color][/b] 只要映射[b][color=red]前面3 bit[/color][/b]
eg.
网络流量分成三大类:
1)语音类 35%带宽
2)业务应用 20%
3)网页浏览 30%
通常要留一部分带宽15% for management,signaling,and routing traffic
路由器并不仅仅是转发数据，路由器之间要进行交互
最终分类的结果:
类不能分得太多，太多的话QoS调度实现不完全，建议类不超过4-5种
将特性相似的业务归到一个类中
Voice语音 - Low Latency
[color=red][b]priority [color=blue]128[/color][/b][/color][color=blue] [/color] //语音走的是[color=red][b]优先级[/b][/color]队列，任何情况下都是优先发送的，[color=blue][b]128[/b][/color]定义[b][color=blue]上限[/color][color=red]，<128[/color][/b] 只要有语音都是优先发送的
Mission-Critical关键业务 - Guaranteed(保证) Delivery
[b][color=red] bandwidth 128[/color][/b] //[color=blue][b]128[/b][/color]定义的是[color=blue][b]下限[/b][/color]，确保有128k带宽 [b][color=red]>128[/color][/b]
Transactional事务型流量 - Guaranteed Delivery
[b][color=red]bandwidth 128[/color][/b] //[color=blue][b]128[/b][/color]定义的是[b][color=blue]下限[/color][/b]，确保有128k带宽 [color=red][b]>128
[/b][/color]
Best-Effort - No Delivery Guarantee
不需要QoS保障的流量定义到最后一个类
流量突发，皆因为普通的数据，不会因为语音而突发, QoS只能保障少量，优先的业务先发送!
Layer 3 Classification
[b][color=blue]Application IPP PHB DSCP Layer 2 CoS[/color][/b]
[b][color=red]Voice bearer[/color][/b] [b][color=red] 5[/color][/b] [b][color=red]EF[/color][/b] [b][color=red]46[/color][/b] [b][color=red]5
[/color][/b]
信任边界[b][color=blue]Trust Boundaries:[/color][/b]
====分类，标记的[color=red][b]位置[/b][/color] 在 [color=red][b]信任边界[/b][/color]
PC ------ IP Phone ----------- Access Layer ----- Distribution Layer
TB
QoS域中互相信任，后面设备就不用重新标记 / 分类
利用前面设置好的DSCP,IPP直接进行处理!
Voice:CoS=5
ToS=5
DSCP=EF
Reclassifies incoming PC data frames
IP电话重新将PC过来的数据重新分类
把[b][color=red]CoS[/color][/b]直接设成[b][color=red]0[/color][/b]
[b][color=red]
[/color][/b] (语音电话只是更改第二层标记)
标记：越[b][color=red]靠近源[/color][/b]越好，而不是越靠近网络核心
因为标记对报文进行改写，而到核心，量很多，而标记的工作负担大
一般建议尽可能靠近源!
条件许可，Marking 尽可能靠近"源"
[b][color=red] 分类/标记 工作通常操作[color=blue]1[/color]次[/color][/b]
特殊情况:
AccessLayer的设备不支持QoS,只能够交给能够实现标记的设备来操作
[color=red][b]9)定义QOS服务类[/b][/color]
[b][color=#ff0000][/color][/b]
服务类的定义可以基于:
i.单个用户 (如MAC地址，IP地址)
ii.一个部门或客户(如子网，接口)
iii.一种应用(如端口号或URL等)
iv.一个目的网络(如tunnel接口或VPN等)
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