QOS基本原理

QOS简介

在传统的IP网络中，所有的报文都被无区别的等同对待，对报文传送的可靠性、传送延迟等性能不提供任何保证。
随着IP网络上新应用的不断出现，对IP网络的服务质量也提出了新的要求，例如VolP等实时业务就对报文的传输延迟提出了较高要求，如果报文传送延时太长，用户将不能接受（相对而言，E-Mail和FTP业务对时间延迟并不敏感）。为了支持具有不同服务需求的语音、视频以及数据等业务，要求网络能够区分出不同的通信，进而为之提供相应的服务。传统IP网络的尽力服务不可能识别和区分出网络中的各种通信类别，而具备通信类别的区分能力正是为不同的通信提供不同服务的前提，所以说传统网络的尽力服务模式已不能满足应用的需要。
QoS技术致力于解决这个问题。

IP QOS业务需求

• 传统的IP网络
  主要承载数据业务，采用尽力而为的方式，服务质量显得无关紧要。
• 当前的IP网络
  近年来，随着IP技术为核心的Internet的飞速发展，以及各种新业务的出现（VoIP，VPN，ERP等），IP网络已经由一个单纯的数据网络转换成为具有商业价值的承载网，因此IP网络必须为其所承载的每一类业务提供相应的服务质量。

IP QOS概念

• QOS：Quality Of Service
• IP QoS是指网络的一种能力，即跨越多种底层网络技术的IP网络上，位特定业务提供所需要的服务。服务质量包括：传输的带宽，传输的延时和抖动，数据的丢包率。
• 网络中存在资源的竞争，就存在对服务质量的要求。提高某类业务的服务质量同时也会损害其他业务的服务质量。

带宽

木桶理论：最大带宽BWmax等于数据传输路径上的最小带宽

端到端时延

端到端的时间延迟等于路径上所有的传输时延、处理时延与队列时延之和。
传输时延可以理解为在线缆上进行传输的时间，因为数据也不是一下子就都传过去的。
处理时延可以理解为设备在收到数据之后计算从哪个接口进行转发而产生的时间。
队列时延可以理解为排队，虽然已经可以转发，但是在自己之前还有很多数据没有进行转发。

抖动

抖动是因为每个包的端到端时延不相等造成的。

丢包

丢包在数据传输的任意一个环节都有可能发生。

QOS服务模型

QoS根据网络质量和用户需求，通过不同的服务模型为用户提供服务。通常QoS提供以下三种服务模型:

• Best-Effort Service模型:是最简单的服务模型。应用程序可以在任何时候，发出任意数量的报文，而且不需要事先获得批准，也不需要通知网络。

• Integrated Service模型︰是一个综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。这种服务模型在发送报文前，需要向网络申请特定的服务。
  就是在发送之前，要向沿途所有的设备都发送一个资源预留的提示，只有所有的设备都收到且满足可以预留相应带宽，才算完成。

• Differentiated Service模型:是通过设置报文头部的QoS参数信息，来告知网络节点它的QoS需求。报文传播路径上的各个路由器都可以通过对报文头的分析来获知报文的服务需求类别。

DiffSer模型的几个重要概念

DSCP

在原来只有IP Precedence，使用了3个位，可以表示8中状态，有点少。现在使用了DSCP，占据了6个位，可以表示64种状态，足够了。

PHB

PHB (Per-Hop Behaviors) ，PHB是DS节点作用于数据流的行为。网络管理员可以配置DSCP到PHB的映射关系。如果DS节点接收到一个报文，检查其DSCP，发现未定义到PHB的映射，则DS节点将选择采用缺省PHB(即Best-Effort，DSCP=O00000）进行转发处理。每个DS节点必须支持该缺省PHB。
PHB的分类，IETF DiffServ工作组目前定义了四种PHB:

• Default PHB（尽力而为）
• Class-Selector PHB（对应之前的IP Precedence，分为8个类，从CS1-CS8，数字越大，越优先进行转发）
• Expedited Forwarding PHB（加速转发EF）
• Assured Forwarding PHB（确保转发AF）

CS属于IP Precedence的范畴，EF和AF属于DSCP的范畴，二者不能直接进行比较。

DS节点

在公网范围内，使用DS模型，然后对于接收来的流量进行区分服务，每个开启区分服务的节点就叫做DS节点。