孫立霞

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司青島市分公司，山東 青島 266071

所謂QoS，指的是網(wǎng)絡(luò)對其所傳輸?shù)牧髁考右宰R別，劃分為不同的業(yè)務(wù)需求，并根據(jù)各自對服務(wù)的具體要求提供服務(wù)。從廣義上講，QoS主要包括與網(wǎng)絡(luò)的可用、可靠以及安全等性能相關(guān)的各種指標(biāo)。當(dāng)前對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制的研究旨在提升網(wǎng)絡(luò)在保證性能方面的能力，帶寬、延遲以及分組丟失率等都是與網(wǎng)絡(luò)性能相關(guān)的QoS參數(shù)。隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，當(dāng)前對于IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制來說，業(yè)務(wù)路由器越來越重要。并且隨著業(yè)務(wù)需求的急劇發(fā)展，QoS更能保障網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對多種業(yè)務(wù)的分發(fā)和高效傳輸，所以在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的重要性越來越突出。

1 QoS技術(shù)

各廠家的QoS管理在標(biāo)準(zhǔn)QoS模型上實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，當(dāng)前主要存在InterServ以及DiffServ兩個(gè)QoS模型。最初只有“盡力而為”一種QoS模型，也被稱為先進(jìn)先出模型。1994年，由IETF工作組提出了InterServ模型，4年后，由其差分業(yè)務(wù)組研發(fā)出來DiffServ模型。

在QoS控制提供前，需要對不同的業(yè)務(wù)流量加以識別并進(jìn)行分類。在輸入業(yè)務(wù)流量的地方，不但要識別Tos，還需要根據(jù)協(xié)議中相應(yīng)字段的內(nèi)容完成對流量的分類工作。完成入口處分類工作后，一般包頭會(huì)做出Tos標(biāo)記。為了更好的適應(yīng)多業(yè)務(wù)路由器，IP包頭的Tos字段有6bit的DSCP，其余2bit用來顯示堵塞通知；作為城域網(wǎng)及局域網(wǎng)使用范圍最廣的以太網(wǎng)，包頭中采用的是標(biāo)準(zhǔn)的Tos字段，3bit IEEE802.1p可以表示八種QoS標(biāo)記，并有關(guān)于提供QoS的建議；IEEE802.1Q標(biāo)簽，也就是通常所說的VLAN標(biāo)簽，可以在保證各個(gè)局域網(wǎng)安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)多個(gè)局域網(wǎng)公用一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，其QoS需求主要由一個(gè)Tos字段表示。

2 流量識別與QoS控制實(shí)現(xiàn)原理

筆者將以在IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)中使用范圍最廣的DiffServ模型為例，分析流量識別以及QoS控制的實(shí)現(xiàn)原理。

2.1 接入端到網(wǎng)絡(luò)端的流量映射

假設(shè)網(wǎng)流量需要經(jīng)過3個(gè)路由器才能由CE-A到CE-B，接入端口為面對用戶一側(cè)的路由器端口，剩余的則為網(wǎng)絡(luò)端口。在節(jié)點(diǎn)1輸入側(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)中的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Tos字段存在兩種可能，即：可信和不可信，對這方面起到?jīng)Q定作用的是客戶與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商之間簽訂的服務(wù)協(xié)議以及CE-A的具體配置。所以，對于接入端的輸入側(cè)，運(yùn)營商所采用的節(jié)點(diǎn)設(shè)備除了要有建立在Tos標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識基礎(chǔ)上的對流量加以分類的性能之外，還需要能夠根據(jù)報(bào)文頭中諸如端口號或者目的IP/MPLS等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對流量的分類。

2.2 轉(zhuǎn)發(fā)類及優(yōu)先級

以上海貝爾多業(yè)務(wù)路由器為例，可以支持八個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)等級，并可以實(shí)現(xiàn)對任何一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)等級的流量優(yōu)先級的區(qū)分，也就是可以將流量分為高、低兩個(gè)隊(duì)伍優(yōu)先級。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)等級的表現(xiàn)可以配置，所以可以根據(jù)實(shí)際需要對轉(zhuǎn)發(fā)等級進(jìn)行調(diào)整。

轉(zhuǎn)發(fā)等級可以為峰值速率以及保障速率提供支持。只要核心網(wǎng)中的帶寬足以滿足需要，就可以實(shí)現(xiàn)高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包向目的服務(wù)節(jié)點(diǎn)的傳輸，在網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況下，會(huì)自動(dòng)選擇先丟棄低優(yōu)先級數(shù)據(jù)包。

對于出現(xiàn)堵塞的隊(duì)列來說，在決定數(shù)據(jù)包是否被丟棄上，隊(duì)列等級發(fā)揮著較為重要的作用。具體點(diǎn)講，就是當(dāng)隊(duì)伍達(dá)到一定長度時(shí)，如果再有數(shù)據(jù)包達(dá)到，則首先對其優(yōu)先級別加以分析，如果屬于高優(yōu)先級，則會(huì)被接受，如果屬于低優(yōu)先級，就會(huì)被丟棄。

2.3 報(bào)文及隊(duì)列狀態(tài)

數(shù)據(jù)包的隊(duì)列Profile狀態(tài)就是數(shù)據(jù)包的隊(duì)列等級，高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包被稱為in-profile，相應(yīng)的，低優(yōu)先級數(shù)據(jù)包就被稱為是out-of- profile。本文所探討的上海貝爾多業(yè)務(wù)路由器中的profile可以適用于數(shù)據(jù)包及隊(duì)列，但二者之間有所差別。

隊(duì)列的in-profile就意味著隊(duì)列目前速率不大于CIR，相應(yīng)的，如果隊(duì)伍處于out-of- profile狀態(tài)，就意味著隊(duì)伍當(dāng)時(shí)的速率處于PIR與CIR之間，這也表明，隨著速率的變化，隊(duì)伍的profile狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)的改變。

由于只有在acccess ingree中優(yōu)先級才具有討論意義，所以在流量的分類階段僅確定臨時(shí)性的優(yōu)先級別，只有在數(shù)據(jù)包與acccess ingree相分離時(shí)，才會(huì)確定最終的優(yōu)先級別，同時(shí)，在數(shù)據(jù)包進(jìn)入隊(duì)伍時(shí)，來自于用戶網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)記也具有可信性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)端口的QoS

QoS策略在網(wǎng)絡(luò)端口具有方向性，可以分為入和出兩種，但并不需要對其進(jìn)行分別部署。由于網(wǎng)絡(luò)端口與接入端口的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制具有不同的功效，這可以通過流量的不同處理方式加以體現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)用戶和運(yùn)營商之間簽訂的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議是建立acccess ingree策略的基礎(chǔ)，而網(wǎng)絡(luò)策略的基礎(chǔ)則是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商根據(jù)自身實(shí)際的運(yùn)營模型來構(gòu)建的。

由用戶接入側(cè)所確定的轉(zhuǎn)發(fā)級別以及隊(duì)伍的優(yōu)先級別會(huì)在數(shù)據(jù)包中的某處ToS字段中加以標(biāo)記，這樣做的目的主要為了避免對流量進(jìn)行重復(fù)分類。因?yàn)橹灰瓿闪藢?shù)據(jù)包的標(biāo)記，之后的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入側(cè)就只會(huì)進(jìn)行對所選定的字段的檢查工作，并根據(jù)相應(yīng)的檢查結(jié)果對數(shù)據(jù)包進(jìn)行再次分類，并完成最終的轉(zhuǎn)發(fā)處理。另外，為了確保轉(zhuǎn)發(fā)等級能夠區(qū)分出不同的隊(duì)伍優(yōu)先等級，所選定的ToS字段要對16種標(biāo)記提供支持。

網(wǎng)絡(luò)輸入側(cè)的流量與用戶接入側(cè)的流量相比，更加直接也更加簡單，在不存在可以匹配的映射規(guī)則的情況下，數(shù)據(jù)包就會(huì)相應(yīng)的做出缺省映射的處理，如果到達(dá)的數(shù)據(jù)包所使用的標(biāo)記為802.1p，就會(huì)做出劃分到缺省轉(zhuǎn)發(fā)等級中的處理。

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[3]許經(jīng)彩.基于MPLS網(wǎng)絡(luò)的QoS路由技術(shù)研究[D].山東師范大學(xué)，2010.

[4]方明.基于MPLS網(wǎng)絡(luò)的QoS研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2009.