网络系统建设与运维 课件 P03-11. 服务质量（Qos）

网络系统建设与运维Internet设计之初，是为了解决电话交换网络依赖中心结点的问题，即网络应当能够自动适应拓扑结构的变化，当拓扑变更时（比如部分线路遭到破坏），网络能够自动重新计算到达目的端的最优路径，并不需要双方事先建立可靠的连接，这也可以理解为：Internet提供的是一种“尽力投递”的服务，本身就是无法保证数据传输成功的，或者说服务质量是没有保证的，随着Internet用户的爆炸式增长和各种网上业务的广泛普及，这种情况变得越来越难以接受，人们迫切需要一种在Internet上保证（或者改善）服务质量的流量控制机制，这即是QoS，本项目介绍QoS的基本概念、工作原理和配置过程。深入篇项目11服务质量（Qos）一、学习目标1、了解Qos基本概念与实现原理；2、掌握Qos基本配置。二、网络拓扑图深入篇项目11服务质量（Qos）三、环境与设备要求1、按下列清单准备好网络设备，并依图示搭建网络拓扑图；2、为计算机和相关接口配置IP地址；3、在R1和R2上部署OSPF路由，全网宣告；4、在R1上部署基于DSCP的流量分类，在R2上部署流量监管。深入篇项目11服务质量（Qos）设备型号数量路由器AR32602计算机PC2设备连接端口IP地址R1G0/0/0PC154/24R1G0/0/1PC254/24R1G0/0/2R2G0/0/0/24R2G0/0/0R1G0/0/2/24R1LOOPBACK1--1/32R2LOOPBACK0--/32四、认知与配置过程首先配置所有路由器和计算机的接口IP地址，全网部署OSPF路由，实现全网互通（略）。1、定义ACL匹配特定流量深入篇项目11服务质量（Qos）[R1]acl2000[R1-acl-basic-2000]rulepermitsource55[R1]acl2001[R1-acl-basic-2001]rulepermitsource552、定义流量策略2.1定义针对ACL2000的流量策略深入篇项目11服务质量（Qos）[R1]trafficclassifiertc1[R1-classifier-tc1]if-matchacl2000[R1]trafficbehaviortb1[R1-behavior-tb1]remarkdscp5[R1]trafficpolicytp1[R1-trafficpolicy-tp1]classifiertc1behaviortb1[R1]intg0/0/0[R1-GigabitEthernet0/0/0]traffic-policytp1inbound2.2定义针对ACL2001的流量策略深入篇项目11服务质量（Qos）[R1]trafficclassifiertc2[R1-classifier-tc1]if-matchacl2001[R1]trafficbehaviortb2[R1-behavior-tb1]remarkdscp4[R1]trafficpolicytp2[R1-trafficpolicy-tp1]classifiertc2behaviortb2[R1]intg0/0/1[R1-GigabitEthernet0/0/1]traffic-policytp2inbound3、验证dscp配置是否生效3.1在PC1上ping，并在AR2的G0/0/0口上抓包可以看到从发往的IP包中，DSCP字段被修改为5，这与我们的流量策略配置是一致的。深入篇项目11服务质量（Qos）3.2在PC2上ping，并在AR2的G0/0/0口上抓包可以看到从发往的IP包中，DSCP字段被修改为4，这与我们的流量策略配置是一致的。深入篇项目11服务质量（Qos）4、在AR2上配置流量监管上述命令将dscp标记为5的流量限速为4M。深入篇项目11服务质量（Qos）[R2]trafficclassifiertc1[R2-classifier-tc1]if-matchdscp5[R2-classifier-tc1]q[R2]trafficbehaviortb1[R2-behavior-tb1]carcir4000 //单位Kbps[R2-behavior-tb1]q[R2]trafficpolicytp1[R2-trafficpolicy-tp1]classifiertc1behaviortb1[R2-trafficpolicy-tp1]q[R2]intg0/0/0[R2-GigabitEthernet0/0/0]traffic-policytp1inbound五、测试并验证结果流量标记部分，我们在实验过程中已经进行了验证。流量监控部分，在eNSP模拟器中无法模拟，必须在现网中才能验证。深入篇项目11服务质量（Qos）六、项目小结与知识拓展1、当网络发生拥塞的时候，所有的数据流都有可能被丢弃；为满足用户对不同应用不同服务质量的要求，需要网络能根据用户的要求分配和调度资源，对不同的数据流提供不同的服务，对实时性强且重要的数据报文优先处理；对于实时性不强的普通数据报文，提供较低的处理优先级，网络拥塞时甚至可以丢弃。QoS（QualityofService，服务质量）在带宽有限的情况下，使用一个“有保证”的策略对网络流量进行管理，实现不同流量可以获得不同的优先服务。影响QoS的主要因素如下表所示。深入篇项目11服务质量（Qos）流量类型带宽延迟抖动可靠性语音低高高低视频高高高低FTP低低低高E-mail低低低高2、QoS服务模型主要有三种：Best-Effort（尽力而为服务模型）：是现在Internet的缺省服务模型，通过先入先出（FIFO）队列来实现，不区分服务类型。IntegratedServicesModel（综合服务模型）：是一种最为复杂的服务模型，它需要用到RSVP（ResourceReservationProtocol）协议。该服务模型在发送报文前，需要向网络申请特定的服务，在Internet骨干网上无法得到广泛应用。DiffServModel（区分服务模型）：将网络中的流量分成多个类，然后为每个类定义相应的处理行为，使其拥有不同的优先转发、丢包率、时延等，是目前应用最广的服务模型。深入篇项目11服务质量（Qos）3、DS服务模型依赖于报文分类的实现，常用的分类依据包括：VLAN帧中的优先级字段；MPLS帧中的EXP字段；IP报文中的TOS字段，如下图所示：深入篇项目11服务质量（Qos）最常用的分类方法是根据TOS字段对报文进行进行分类，然而TOS字段只有3个bit，最多只能将报文分成8类，这在实际部署网络时是远远不够的。RFC2474中对IPv4报文头的ToS字段进行了重新定义，称为DSCP（DifferentiatedServicesCodePoint）字段，DSCP将TOS扩展到了6bit，最多可以将报文分成64类。需要注意的是，QoS管理一般属于网络管理员的行为，用户的业务终端一般是不会对DSCP进行标记的，因此我们需要一个复杂流分类方法。深入篇项目11服务质量（Qos）4、复杂流分类是指根据五元组（源地址、目的地址、源端口号、目的端口号、协议号码）等报文信息对报文进行精细的分类（一般的分类依据都局限在封装报文的头部信息，使用报文内容作为分类的标准比较少见）。复杂流分类一般应用于网络的边缘位置，报文进入边缘节点时，网络管理者可以灵活配置分类规则，一般通过ACL来实现，比如本项目中的ACL2000和ACL2001。5、流量监管，TP（TrafficPolicing）是指对接收或发送的流量进行限速控制，为网络提供基本的QoS功能。TP的典型应用是监督进入网络的流量的规格，把它限制在一个合理的范围之内，并对超出部分的流量进行“惩罚”（丢弃）。TP通常使用承诺访问速率CAR（CommittedAccessRate）来实现。深入篇项目11服务质量（Qos）6、流量整形，TS（TrafficShaping）是指限制流出网络的某一连