目  录

1 QoS简介

1.1 概述

1.2 QoS服务模型简介

1.2.1 Best-Effort服务模型

1.2.2 IntServ服务模型

1.2.3 DiffServ服务模型

2 QoS配置方式

2.1 配置方式介绍

2.1.1 非QoS策略配置方式

2.1.2 QoS策略配置方式

2.2 QoS策略配置方式的步骤

2.2.1 定义类

2.2.2 定义流行为

2.2.3 定义策略

2.2.4 应用策略

2.2.5 配置接口流速统计时间

2.2.6 QoS策略显示和维护

3 拥塞管理

3.1 拥塞管理简介

3.1.1 拥塞的产生、影响和对策

3.1.2 拥塞管理策略

3.1.3 拥塞管理技术的对比

3.2 配置先进先出队列的长度

3.3 配置RTP优先队列

3.4 拥塞管理的显示和维护

4 流量过滤

4.1 流量过滤简介

4.2 配置流量过滤

4.3 流量过滤配置举例

4.3.1 流量过滤配置举例

5 重标记

5.1 重标记简介

5.2 配置重标记

5.3 重标记配置举例

5.3.1 重标记配置举例

6 附录

6.1 附录 A 缩略语表

6.2 附录 B 各种优先级介绍

6.2.1 IP优先级和DSCP优先级

6.2.2 802.1p优先级

1 QoS简介

1.1  概述

QoS即服务质量。对于网络业务，影响服务质量的因素包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。在网络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。

网络资源总是有限的，只要存在抢夺网络资源的情况，就会出现服务质量的要求。服务质量是相对网络业务而言的，在保证某类业务的服务质量的同时，可能就是在损害其它业务的服务质量。例如，在网络总带宽固定的情况下，如果某类业务占用的带宽越多，那么其他业务能使用的带宽就越少，可能会影响其他业务的使用。因此，网络管理者需要根据各种业务的特点来对网络资源进行合理的规划和分配，从而使网络资源得到高效利用。

下面从QoS服务模型出发，对目前使用最多、最成熟的一些QoS技术逐一进行描述。在特定的环境下合理地使用这些技术，可以有效地提高服务质量。

1.2  QoS服务模型简介

通常QoS提供以下三种服务模型：

·     Best-Effort service（尽力而为服务模型）

·     Integrated service（综合服务模型，简称IntServ）

·     Differentiated service（区分服务模型，简称DiffServ）

1.2.1  Best-Effort服务模型

Best-Effort是一个单一的服务模型，也是最简单的服务模型。对Best-Effort服务模型，网络尽最大的可能性来发送报文。但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。

Best-Effort服务模型是网络的缺省服务模型，通过FIFO队列来实现。它适用于绝大多数网络应用，如FTP、E-Mail等。

1.2.2  IntServ服务模型

IntServ是一个综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。该模型使用RSVP协议，RSVP运行在从源端到目的端的每个设备上，可以监视每个流，以防止其消耗资源过多。这种体系能够明确区分并保证每一个业务流的服务质量，为网络提供最细粒度化的服务质量区分。

但是，IntServ模型对设备的要求很高，当网络中的数据流数量很大时，设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。IntServ模型可扩展性很差，难以在Internet核心网络实施。

1.2.3  DiffServ服务模型

DiffServ是一个多服务模型，它可以满足不同的QoS需求。与IntServ不同，它不需要通知网络为每个业务预留资源。区分服务实现简单，扩展性较好。

本文提到的技术都是基于DiffServ服务模型。

2 QoS配置方式

2.1  配置方式介绍

QoS的配置方式分为QoS策略配置方式和非QoS策略配置方式两种。

有些QoS功能只能使用其中一种方式来配置，有些使用两种方式都可以进行配置。在实际应用中，两种配置方式也可以结合起来使用。

2.1.1  非QoS策略配置方式

非QoS策略配置方式是指不通过QoS策略来进行配置。

2.1.2  QoS策略配置方式

QoS策略配置方式是指通过配置QoS策略来实现QoS功能。

QoS策略包含了三个要素：类、流行为、策略。用户可以通过QoS策略将指定的类和流行为绑定起来，灵活地进行QoS配置。

1. 类

类的要素包括：类的名称和类的规则。

用户可以通过命令定义一系列的规则来对报文进行分类。

2. 流行为

流行为用来定义针对报文所做的QoS动作。

流行为的要素包括：流行为的名称和流行为中定义的动作。

用户可以通过命令在一个流行为中定义多个动作。

3. 策略

策略用来将指定的类和流行为绑定起来，对符合分类条件的报文执行流行为中定义的动作。

策略的要素包括：策略名称、绑定在一起的类和流行为的名称。

用户可以在一个策略中定义多个类与流行为的绑定关系。

2.2  QoS策略配置方式的步骤

如图2-1所示：

图2-1 QoS策略配置方式的步骤

2.2.1  定义类

定义类首先要创建一个类，然后在该类的视图下配置匹配规则。

表2-1 定义类

2.2.2  定义流行为

定义流行为首先需要创建一个流行为，然后可以在该流行为视图下根据需要配置相应的QoS动作。每个流行为由一组QoS动作组成。

表2-2 定义流行为

2.2.3  定义策略

1. 配置父策略

在策略视图下为类指定对应的流行为。以某种匹配规则将流区分为不同的类，再结合不同的流行为就能很灵活的实现各种QoS功能。

表2-3 定义策略

2. 配置子策略

通过在流行为视图下应用子策略，可以实现策略嵌套功能。即由traffic classifier命令定义的某一类流量，除了执行父策略中定义的行为外，还由子策略再次对该类流量进行分类，并执行子策略中定义的行为。

表2-4 配置子策略

2.2.4  应用策略

QoS策略仅支持基于接口应用QoS策略：QoS策略对通过接口接收或发送的流量生效。

QoS策略应用后，用户仍然可以修改QoS策略中的流分类规则和流行为，以及二者的对应关系。当流分类规则中匹配的是ACL时，允许删除或修改该ACL（包括向该ACL中添加、删除和修改规则）。

一个策略可以应用于多个接口。接口的每个方向（出和入两个方向）只能应用一个策略。

如果QoS策略应用在接口的出方向，则QoS策略对本地协议报文不起作用。本地协议报文是设备内部发起的某些报文，它是维持设备正常运行的重要协议报文。为了确保这些报文能够被不受影响的发送出去，即便在接口的出方向应用了QoS策略，本地协议报文也不会受到QoS策略的限制，从而降低了因配置QoS而误将这些报文丢弃或进行其他处理的风险。一些常见的本地协议报文如下：链路维护报文、OSPF、RIP、SSH等。

表2-5 在接口上应用策略

2.2.5  配置接口流速统计时间

我们可以统计经过QoS策略流分类后每类报文的发送和丢弃速率。假设流速统计时间为t（t默认为5分钟），则系统将统计最近t时间内每类报文发送和丢弃的平均速率，且每t/5分钟刷新一次统计速率。流速统计的结果可以通过命令display qos policy interface查看。

表2-6 配置接口流速统计时间

2.2.6  QoS策略显示和维护

在任意视图下执行display命令可以显示QoS策略的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除QoS策略的统计信息。

表2-7 QoS策略显示和维护

3 拥塞管理

3.1  拥塞管理简介

3.1.1  拥塞的产生、影响和对策

所谓拥塞，是指当前供给资源相对于正常转发处理需要资源的不足，从而导致服务质量下降的一种现象。

在复杂的Internet分组交换环境下，拥塞极为常见。以图3-1中的两种情况为例：

图3-1 流量拥塞示意图

拥塞有可能会引发一系列的负面影响：

·     拥塞增加了报文传输的延迟和抖动，可能会引起报文重传，从而导致更多的拥塞产生。

·     拥塞使网络的有效吞吐率降低，造成网络资源的利用率降低。

·     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。

在分组交换以及多用户业务并存的复杂环境下，拥塞又是不可避免的，因此必须采用适当的方法来解决拥塞。

拥塞管理的中心内容就是当拥塞发生时如何制定一个资源的调度策略，以决定报文转发的处理次序。

3.1.2  拥塞管理策略

对于拥塞管理，一般采用队列技术，使用一个队列算法对流量进行分类，之后用某种优先级别算法将这些流量发送出去。每种队列算法都是用以解决特定的网络流量问题，并对带宽资源的分配、延迟、抖动等有着十分重要的影响。

拥塞管理的处理包括队列的创建、报文的分类、将报文送入不同的队列、队列调度等。

下面介绍几种常用的队列。

1. FIFO队列

图3-2 先入先出队列示意图

如图3-2所示，FIFO按照时间到达的先后决定分组的转发次序，先进的先出，后进的后出，不需要进行流分类和队列调度，FIFO关心的只是队列的长度，队列的长度对延迟和丢包率的影响。用户的业务流在某个设备能够获得的资源取决于分组的到达时机及当时的负载情况。Best-Effort报文转发方式采用的就是FIFO的排队策略。

如果设备的每个端口只有一个基于FIFO的输入或输出队列，那么恶性的应用可能会占用所有的网络资源，严重影响关键业务数据的传送。所以还需要配置一些其他的队列调度机制与FIFO配合对流量进行调度和拥塞控制。

每个队列内部报文的发送次序缺省是FIFO。

2. RTP优先队列

RTP优先队列是一种保证实时业务（包括语音与视频业务）服务质量的简单的队列技术。其原理就是将承载语音或视频的RTP报文送入高优先级队列，使其得到优先发送，保证时延和抖动降低为最低限度，从而保证了语音或视频这种对时延敏感业务的服务质量。

图3-3 RTP优先队列示意图

如图3-3所示，RTP优先队列将RTP报文送入一个具有较高优先级的队列。RTP报文是端口号在一定范围内为偶数的UDP报文，端口号的范围可以配置。RTP优先队列可以同其他队列结合使用，而它的优先级是最高的。

3.1.3  拥塞管理技术的对比

设备上提供了以上拥塞管理技术，突破了传统IP设备的单一FIFO拥塞管理策略，提供了强大的QoS能力，使得IP设备可以满足不同业务所要求的不同服务质量的要求。为了用户更好地利用拥塞管理技术，现对各种队列技术做一比较。

表3-1 拥塞管理技术对比

3.2  配置先进先出队列的长度

FIFO是接口缺省使用的队列调度机制，可以通过配置命令改变其队列长度。

表3-2 配置先进先出队列的长度

3.3  配置RTP优先队列

表3-3 RTP队列配置过程

3.4  拥塞管理的显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示拥塞管理各种队列的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

表3-4 拥塞管理的显示和维护

4 流量过滤

4.1  流量过滤简介

流量过滤是指对符合流分类的流进行过滤的动作。

例如，可以根据网络的实际情况禁止从某个源IP地址发送的报文通过。

4.2  配置流量过滤

表4-1 配置流量过滤

4.3  流量过滤配置举例

4.3.1  流量过滤配置举例

1. 组网需求

Host通过接口GigabitEthernet1/0/1接入设备Device。

配置流量过滤功能，对接口GigabitEthernet1/0/1接收的源端口号不等于21的TCP报文进行丢弃。

2. 组网图

图4-1 流量过滤配置组网图

3. 配置步骤

# 定义高级ACL 3000，匹配源端口号不等于21的数据流。

<Device> system-view

[Device] acl advanced 3000

[Device-acl-ipv4-adv-3000] rule 0 permit tcp source-port neq 21

[Device-acl-ipv4-adv-3000] quit

# 定义类classifier_1，匹配高级ACL 3000。

[Device] traffic classifier classifier_1

[Device-classifier-classifier_1] if-match acl 3000

[Device-classifier-classifier_1] quit

# 定义流行为behavior_1，动作为流量过滤（deny），对数据包进行丢弃。

[Device] traffic behavior behavior_1

[Device-behavior-behavior_1] filter deny

[Device-behavior-behavior_1] quit

# 定义策略policy，为类classifier_1指定流行为behavior_1。

[Device] qos policy policy

[Device-qospolicy-policy] classifier classifier_1 behavior behavior_1

[Device-qospolicy-policy] quit

# 将策略policy应用到端口GigabitEthernet1/0/1的入方向上。

[Device] interface gigabitethernet 1/0/1

[Device-GigabitEthernet1/0/1] qos apply policy policy inbound

5 重标记

5.1  重标记简介

重标记是将报文的优先级或者标志位进行设置，重新定义报文的优先级等。例如，对于IP报文来说，可以利用重标记对IP报文中的IP优先级或DSCP值进行重新设置，控制IP报文的转发。

重标记动作的配置，可以通过与类关联，将原来报文的优先级或标志位重新进行标记。

5.2  配置重标记

表5-1 配置重标记

5.3  重标记配置举例

5.3.1  重标记配置举例

1. 组网需求

公司企业网通过Device实现互连。网络环境描述如下：

·     Host A和Host B通过端口GigabitEthernet1/0/1接入Device；

·     数据库服务器、邮件服务器和文件服务器通过端口GigabitEthernet1/0/2接入Device。

通过配置重标记功能，Device上实现如下需求：

·     优先处理Host A和Host B访问数据库服务器的报文；

·     其次处理Host A和Host B访问邮件服务器的报文；

·     最后处理Host A和Host B访问文件服务器的报文。

2. 组网图

图5-1 重标记配置组网图

3. 配置步骤

# 定义高级ACL 3000，对目的IP地址为192.168.0.1的报文进行分类。

<Device> system-view

[Device] acl advanced 3000

[Device-acl-ipv4-adv-3000] rule permit ip destination 192.168.0.1 0

[Device-acl-ipv4-adv-3000] quit

# 定义高级ACL 3001，对目的IP地址为192.168.0.2的报文进行分类。

[Device] acl advanced 3001

[Device-acl-ipv4-adv-3001] rule permit ip destination 192.168.0.2 0

[Device-acl-ipv4-adv-3001] quit

# 定义高级ACL 3002，对目的IP地址为192.168.0.3的报文进行分类。

[Device] acl advanced 3002

[Device-acl-ipv4-adv-3002] rule permit ip destination 192.168.0.3 0

[Device-acl-ipv4-adv-3002] quit

# 定义类classifier_dbserver，匹配高级ACL 3000。

[Device] traffic classifier classifier_dbserver

[Device-classifier-classifier_dbserver] if-match acl 3000

[Device-classifier-classifier_dbserver] quit

# 定义类classifier_mserver，匹配高级ACL 3001。

[Device] traffic classifier classifier_mserver

[Device-classifier-classifier_mserver] if-match acl 3001

[Device-classifier-classifier_mserver] quit

# 定义类classifier_fserver，匹配高级ACL 3002。

[Device] traffic classifier classifier_fserver

[Device-classifier-classifier_fserver] if-match acl 3002

[Device-classifier-classifier_fserver] quit

# 定义流行为behavior_dbserver，动作为重标记报文的本地优先级为4。

[Device] traffic behavior behavior_dbserver

[Device-behavior-behavior_dbserver] remark local-precedence 4

[Device-behavior-behavior_dbserver] quit

# 定义流行为behavior_mserver，动作为重标记报文的本地优先级为3。

[Device] traffic behavior behavior_mserver

[Device-behavior-behavior_mserver] remark local-precedence 3

[Device-behavior-behavior_mserver] quit

# 定义流行为behavior_fserver，动作为重标记报文的本地优先级为2。

[Device] traffic behavior behavior_fserver

[Device-behavior-behavior_fserver] remark local-precedence 2

[Device-behavior-behavior_fserver] quit

# 定义策略policy_server，为类指定流行为。

[Device] qos policy policy_server

[Device-qospolicy-policy_server] classifier classifier_dbserver behavior behavior_dbserver

[Device-qospolicy-policy_server] classifier classifier_mserver behavior behavior_mserver

[Device-qospolicy-policy_server] classifier classifier_fserver behavior behavior_fserver

[Device-qospolicy-policy_server] quit

# 将策略policy_server应用到端口GigabitEthernet1/0/1上。

[Device] interface gigabitethernet 1/0/1

[Device-GigabitEthernet1/0/1] qos apply policy policy_server inbound

[Device-GigabitEthernet1/0/1] quit

6 附录

6.1  附录 A 缩略语表

表6-1 附录 A 缩略语表

6.2  附录 B 各种优先级介绍

6.2.1  IP优先级和DSCP优先级

图6-1 ToS和DS域

如图6-1所示，IP报文头的ToS字段有8个bit，其中前3个bit表示的就是IP优先级，取值范围为0～7。RFC 2474中，重新定义了IP报文头部的ToS域，称之为DS（Differentiated Services，差分服务）域，其中DSCP优先级用该域的前6位（0～5位）表示，取值范围为0～63，后2位（6、7位）是保留位。

表6-2 IP优先级说明

表6-3 DSCP优先级说明

6.2.2  802.1p优先级

802.1p优先级位于二层报文头部，适用于不需要分析三层报头，而需要在二层环境下保证QoS的场合。

图6-2 带有802.1Q标签头的以太网帧

如图6-2所示，4个字节的802.1Q标签头包含了2个字节的TPID（Tag Protocol Identifier，标签协议标识符）和2个字节的TCI（Tag Control Information，标签控制信息），TPID取值为0x8100，图6-3显示了802.1Q标签头的详细内容，Priority字段就是802.1p优先级。之所以称此优先级为802.1p优先级，是因为有关这些优先级的应用是在802.1p规范中被详细定义的。

图6-3 802.1Q标签头

表6-4 802.1p优先级说明