Qos、Tos、Cos、DSCP.doc

由于最近要用到tos，ip precedence和dscp，找了一些资料，现在明白了tos，ip precedence和dscp这三者的关系。网上流传的版本众多，其实都是正确的，只是分别被不同的标准定义，因而让人莫名其妙。IP Precedence 和 ToS都位于IP头中，共占一个字节，8bits， 关于这几个字节的作用被不同的标准定义过，分别是RFC791，RFC1122，RFC1349； RFC1349废除了之前两个RFC的定义，现在大多设备都使用RFC1349中的定义，所以对于tos，有如下版本，分别说明如下；下面是RFC1349中的原话：In the past there has been some confusion about the size of the TOS field. RFC-791 defined it as a three bit field, including bits 3-5 in the figure above. It included bit 6 in the MBZ field. RFC-1122 added bits 6 and 7 to the TOS field, eliminating the MBZ field. This memoredefines the TOS field to be the four bits shown in the figure above.一、RFC1349中的TOS、IP precedenceRFC1349中定义的ToS格式如下：Type of Service (TOS)XXXXXXX076543210可表示如下：01234567+-+-+-+-+-+-+-+-+|PRECEDENCE|优先权|TOS|MBZ|+-+-+-+-+-+-+-+-+（MBZ：must be zero）对应的优先级如下：BitsMeaning7-5IP Precedence:111Network Control110Internetwork Control101Critic/ECP100Flash Override011Flash010Immediate001Priority000Routine41 = Low Delay; 0 = Normal Delay31 = High Throughput; 0 = Normal Throughput21 = High Reliability; 0 = Normal Reliability11 = Minimise monetary cost (RFC 1349)0Must be 0整理成表格为：PROPERTYCLIENTVIEW SETTINGBIT MASK/BINARY VALUEPrecedenceROUTINE(DEFAULT)000PRIORITY001IMMEDIATE010FLASH011FLASH OVERRIDE100DelayNormalLow01ThroughputNormalHigh01ReliabilityNormalHigh01CostNormalLow01CongestionN/A0二、RFC791中的TOS、IP precedenceThe IP Type of Service Byte:Bits 0-2: Precedence.Bit 3: Delay (0 = Normal Delay, 1 = Low Delay)Bit 4: Throughput (0 = Normal Throughput, 1 = High Throughput)Bit 5: Reliability (0 = Normal Reliability, 1 = High Reliability)Bits 6-7: Reserved for Future Use.01234567PRECEDENCEDTR00The three bit Precedence field is further defined as follows:111 - Network Control110 - Internetwork Control101 - CRITIC/ECP100 - Flash Override011 - Flash010 - Immediate001 - Priority000 - RoutineA. DOD DD173 Precedence/Priority Filed Explanations (Lowest-Highest):1. Routine: (R)is used for all messages that justify transmission by electrical means unless the message delivery is of sufficient urgency to require higher precedence.2. Priority: (P)is used for all messages that require expeditious action by the addressee(s) and/or furnish essential information for the conduct of ongoing operations.3. Immediate (O)is reserved for messages relating to situations that gravely affect the security of National/Allied forces or populace.4. Flash (Z)is reserved for initial enemy contact messages or operational combat messages of extreme urgency.5. Flash Override (X) is reserved for messages relating to the outbreak of hostilities and/or detonation of nuclear devices.6. CRITIC/ECPstands for Critical and Emergency Call Processing and should only be used for authorized emergency communications, for example in the United States Government Emergency Telecommunications Service (GETS), the United Kingdom Government Telephone Preference Scheme (GTPS) and similar government emergency preparedness or reactionary implementations elsewhere.三、RFC1122中的TOS、IP precedence“IP PRECEDENCE 位前3bits（0-2），ToS为后5bits（3-7），无保留位MBZ。”The Type-of-Service byte in the IP header is divided into two sections: the Precedence field (high-order 3 bits), and a field that is customarily called Type-of-Service or TOS (low-order 5 bits). In this document, all references to TOS or the TOS field refer to the low-order 5 bits only.四、由RFC2474定义的DSCPDSCP 使用0-5bit, 最后两位备用，它重新命名了IPv4报头中TOS使用的那1字节和IPv6报头中数据类（Traffic Class）那1字节，新的名字称为DS字段（Differentiated Services Field）。该字段的作用没有变，仍然被QoS工具用来标记数据。不同的是IPv4使用3比特，而DSCP使用6比特，最低2比特不用。RFC2474 定义最高3比特为级别类别选择代码（Class Selector Codepoints，CS），其意义和IPv4报头中IP优先级的定义是相同的，CS0 CS7的级别相等于IP优先级0 7。但它并没有定义第3到第5比特的具体含义以及使用规则。DSCP使用6比特，可以定义64个优先级（063）。AF 保证转发（Assured Forwarding, AF）由RFC2597对CS1CS4进行进一步定义。它使用第3和第4比特做丢弃优先级标志。01低丢弃优先级；10中丢弃优先级；11高丢弃优先级。这样，在同一类数据中，又根据被丢弃的可能性划分出3档。IP Precedence与DSCP的转换表如下：precedence Conversion table.DSCP NameDS Field ValueIP PrecedenceBinaryDecimalCS0000 00000CS1001 00081AF11001 010101AF12001 100121AF13001 110141CS2010 000162AF21010 010182AF22010 100202AF23010 110222CS3011 000243AF31011 010263AF32011 100283AF33d011 110303CS4100 000324AF41100 010344AF42100 100364AF43100 110384CS5101 000405EF101 110465CS6110 000486CS7111 000567=严格的说，Cos与Tos只是QoS的一种标记机制。QoS范围太大，涉及到入口数据流的标记和分类及速率限制，网络骨干的拥塞避免和拥塞管理，网络出口的队列调度机制等等。Cos是二层ISL或者802.1Q数据帧的优先级标记，3个bit，范围0-7；Tos是三层数据包的服务类型标记，也是3个bit，范围0-7，同样可当作优先级标记，另外5个实际指示Delay，Throughput，Reliability等特性的bit位一般没有使用；现在为了更好的控制数据流分类，使用DSCP（Differential Services Code Point），扩展了Tos的后三个bit，因此，范围从0-63。在实施QoS策略时，Cos与ToS或DSCP之间通常要做映射机制。TOS: 0 1 2 3 4 5 6 7 +-+-+-+-+-+-+-+-+ | | | | | PRECEDENCE |TOS | MBZ | | | | | +-+-+-+-+-+-+-+-+服务类型（TOS）字段包括一个3bit的优先权子字段（现在已被忽略），4bit的TOS子字段和1bit未用位但必须置0。4bit的TOS分别代表：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中1bit。如果所有4bit均为0，那么就意味着是一般服务。RFC1340 ReynoldsandPostel1992描述了所有的标准应用如何设置这些服务类型。RFC1349Almquist1992对该RFC进行了修正，更为详细地描述了TOS的特性。DSCPDSCP由RFC2474定义，它重新命名了IPv4报头中TOS使用的那1字节和IPv6报头中数据类（Traffic Class）那1字节，新的名字称为DS字段（Differentiated Services Field）。该字段的作用没有变，仍然被QoS工具用来标记数据。不同的是IPv4使用3比特，而DSCP使用6比特，最低2比特不用。RFC2474 定义最高3比特为级别类别选择代码（Class Selector Codepoints，CS），其意义和IPv4报头中IP优先级的定义是相同的，CS0 CS7的级别相等于IP优先级0 7。但它并没有定义第3到第5比特的具体含义以及使用规则。DSCP使用6比特，可以定义64个优先级（063）。AF保证转发（Assured Forwarding, AF）由RFC2597对CS1CS4进行进一步定义。它使用第3和第4比特做丢弃优先级标志。01低丢弃优先级；10中丢弃优先级；11高丢弃优先级。这样，在同一类数据中，又根据被丢弃的可能性划分出3档。下表列出了AF服务等级及其对应的DSCP值： CS1 CS2 CS3 CS4Low drop AF11 AF21 AF31 AF41 001010 010010 011010 100010Medium drop AF12 AF22 AF32 AF42 001100 010100 011100 100100High drop AF13 AF23 AF33 AF43 001110 010110 011110 100110AF的定义为数据分类提供了方便，比如，运营商可以向用户提供4中服务协约（SLA）：白金，金，银，铜，并为每一种服务的数据分配一定的带宽。当然，不同服务的收费标准也是不同的。EF无阻碍转发（Expedited Forwarding, EF）由RFC2598定义，DSCP值为46 (101110)。EF服务适用于低丢包率，低延迟，低抖动及保证带宽的业务，如VOIP。其他DSCP= 000000 尽力转发服务等级 （EF）；CS = 6 网间控制（Internetwork Control），DSCP= 48 (110000)CS = 7 网内控制 （Intranetwork Control），DSCP= 56 (111000)在配置命令中，既可以使用十进制数值，也可以使用二进制数值，还可以使用名称。例如，28, 011100, AF32 三个写法意义相同。RFC 791中 OS位的IP Precedence划分成了8个优先级，可以应用于流分类，数值越大表示优先级越高。 0 1 2 3 4 5 6 7+-+-+-+-+-+-+-+-+| PRECEDENCE |t3 | t2|t1 | t0 |m-+-+-+-+-+-+-+-+ 111 - Network Control 110 - Internetwork Control 101 - CRITIC/ECP 100 - Flash Override 011 - Flash 010 - Immediate 001 - Priority 000 Routine但是在网络中实际部署的时候这8个优先级是远远不够的，于是在RFC 2474中又对TOS进行了重新的定义。把前六位定义成DSCP，后两位保留。0 1 2 3 4 5 6 7+-+-+-+-+-+-+-+-+| DSCP |CU |+-+-+-+-+-+-+-+-+DSCP: differentiated services codepoinCU: currently unused但是由于DSCP和IP PRECEDENCE是共存的于是存在了一些兼容性的问题，DSCP的可读性比较差，比如DSCP 43我们并不知道对应着IP PRECEDENCE的什么取值，于是就把DSCP进行了进一步的分类。DSCP总共分成了4类。 Class Selector(CS) aaa 000 Expedited Forwarding(EF) 101 110 Assured Forwarding(AF) aaa bb0 Default(BE) 000 0001，默认的DSCP为000 0002，CS的DSCP后三位为0，也就是说CS仍然沿用了IP PRECEDENCE只不过CS定义的DSCP=IP PRECEDENCE*8，比如CS6=6*8=48，CS7=7*8=563，EF含义为加速转发，也可以看作为IP PRECEDENCE为5，是一个比较高的优先级，取值为101110(46)，但是RFC并没有定义为什么EF的取值为46。4，AF分为两部分，a部分和b部分，a部分为3 bit仍然可以和IP PRECEDENCE对应，b部分为2 bit表示丢弃性，可以表示3个丢弃优先级，可以应用于RED或者WRED。目前a部分由于有三个bit最大取值为8，但是目前只用到了14。为了迅速的和10进制转换，可以用如下方法，先把10进制数值除8得到的整数就是AF值，余数换算成二进制看前两位就是丢弃优先级，比如34/8=4余数为2，2换算成二进制为010，那么换算以后可以知道34代表AF4丢弃优先级为middle的数据报。如果把CS EF AF和BE做一个排列可以发现一个有趣的现象，如下表。这个表也就是我们在现实当中应用最多的队列。根据IP PRECEDENCE的优先级，CS7最高依次排列BE最低。一般情况下这些队列的用途看这个表的Usage字段对应的服务 IPv4优先级/EXP/802.1P DSCP(二进制) DSCPdecHex TOS(十六进制) 应用丢包率BE 0 0 0 0 InternetAF1 Green 1 001 010 100x0a 400x28 Leased LineLAF1 Green 1 001 100 120x0c 480x30 Leased Line MAF1 Green 1 001 110 140x0e 560x38 Leased Line HAF2 Green 2 010 010 180x12 720x48 IPTV VOD LAF2 Green 2 010 100 200x14 800x50 IPTV VOD MAF2 Green 2 010 110 220x16 880x58 IPTV VOD HAF3 Green 3 011 010 260x1a 1040x68 IPTV BroadcastLAF3 Green 3 011 100 280x1c 1120x70 IPTV BroadcastMAF3 Green 3 011 110 300x1e 1200x78 IPTV BroadcastHAF4 Green 4 100 010 340x22 1360x88 NGN/3