网络QOS服务及流量控制

网络QOS服务及流量控制

作者：赵晋 刘佳

来源：《硅谷》2012年第07期

摘要： 网络发展到今天，不管是只服务于一个企业的局域网，还是服务于大众的互联网都发生巨大的变化。这种变化推动着社会信息化飞速向前发展，也使人们的生活质量不断提高，使人们可以时刻享受到由于信息技术带来的方便和快乐。 关键词： 网络；QOS服务；流量控制 0 前言

2005年以前，网络服务主要是浏览网页、数据传输（上传和下载）、从服务器（数据库）中查询并获取数据。而今天，网络上除了这些传统的业务外，还增加了许多新型业务，如实时音频业务、Web多媒体应用、实施视频业务、交互式音频业务、交互式视频业务、交互式数据业务等。这么多种业务中同一个网络平台上运行，势必会互相产生影响，甚至是干扰，导致某些业务不能达到其应该具备的业务质量。用专业术语来说，就是这种业务的服务质量不能满足要求。例如，一个IP电话业务的语音总是断断续续，这就是服务质量不满足要求的例子。另外，虚拟私有网络（VPN）的广泛部署，也需要运营商和客户携手共同考虑如何保证客户能够获得端到端的服务质量，而运营商从中可以开辟新的业务增长点。 1 服务质量概述

服务质量（Quality of Service Qos）是网络（互联网）传输质量和服务可用性的度量。服务可用性是QOS的重要基础要素。成功实现QOS的前提是网络基础构造必须高度可靠。进一步理解QOS，它是指网络为某特定数据流提供优良服务（满足或超过业务要求的服务质量）的能力。承载数据流的底层网络技术包括帧中继、ATM、以太、SONET/SDH和PTN网络等。

1.1 决定QOS的因素

端到端（end-to-end）Qos是指从网络一端到另一端的QOS，这种QOS是全路程的，不是点到点的。端到端（end-to-end）Qos也是指网络能够为特定数据提供所要求服务质量的能力。决定这种能力的因素有带宽（Bandwidth）、丢包率（Loss）、延迟（Delay）、抖动（Jitter）。

1.2 端到端QOS服务模式

QOS服务模式（Service Model）用于描述端到端QOS的能力，在如何使应用程序发送数据和网络以什么方式转发数据上，不同模式之间是不同的。有尽力而为服务模式（Best-Effort

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Sercice Model）、集成服务模式（Integrated Service Model）、区分服务模式（Differentiated Service Model）3种服务模式可供选择。 2 流量整治

对数据进行分类跟标记，为了识别它，识别数据的目地是为了规整数据，使之符合QOS的要求（Traffic Policing）和流量整形（Traffic Shaping）。流量整治判断流量是否违规的工具是令牌桶（Token Bucket）。

1）单通单速。系统使用一个令牌桶测量数据是否符合（conforming）或违反（violating）规则。令牌桶的容量是BC，如果数据没有导致令牌桶内的令牌数量小于0，也就是说没有导致“数据桶”溢出，则这些数据就是符合规则的。相反，溢出“数据桶”的数据就是违规定数据。 2）双桶单速。第一个数据桶（承诺突发令牌桶）的容量是BC，如果数据在特定时间内没有溢出第一个数据桶，则该数据就是符合规则的数据；第二个数据桶（峰值突发令牌桶）的容量是Be

（Excess Burst），当第一个数据桶溢出时，数据进入第二个数据桶，这些数据成为超越（Excessing）的规定的数据。如果数据流过大，造成第二个数据桶溢出，则这些溢出的数据就是违反（violating）规则的数据。双令牌桶算法可以提供3种处理数据的行为（action）：符合规则行为、超越规则行为和违反规则行为。

3）双桶双速。系统使用2个令牌桶测量数据，且定义了2个速率：CIR和PIR。第一个令牌桶的容量是BC，用来测量数据是否符合或超越CIR。如果在特定时间内没有导致第一个数据桶中令牌数量小于0，则该数据就是符合规则的数据，否则就是超越规则的数据；第二个令牌桶的容量是BC（Excessing Burst），用来测量数据是否违反PTR。当数据造成第二个令牌桶的令牌数量小于0时，那些溢出的数据就是违反（violating）规则的数据。 3 流量整形

流量整形（Tiaffic Shaping）用于控制数据离开接口的速率（出口速率），这样使得发送的速率与对方接收的速率相匹配。流量整形使用的工具和流量整治使用的工具是相同的，都是令牌桶（Token Bucket）。但它们对违规流量的处理是不同的。流量整形是使用缓存或队列方法暂时延缓发送那些超越速率的数据，从而达到规整数据流速度的目的。在应用中，这二种手段往往是同时实施的，前后执行的。

1）流量整形的优点。流量整形可以控制流量离开接口的速率，使其与接口或VC速率相匹配。使用流量整形技术，可以使二端速率匹配。流量整形可以保证流量满足合同的约定。它可帮助数据符合合同约定，确定应用于数据包的合适的服务质量。流量整形还具有避免产生瓶颈，避免丢包的效果。

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2）流量整形技术。思科提供三种流量整形的方法：通用流量整形（Generic Traffic Shaping，GTS）、基于分类的流量整形（Class-based Traffic Shaping）和帧中继流量整形（Frame Relay Traffic Shaping，FRTS）。

3）GTS直接应用在物理接口或逻辑接口上规整流量，它支持多种二层链路类型和封装格式，包括帧中继、ATM、SMDS和以太网。GTS是以接口为单位规整流量的，它也可以使用ACL选择特定的流量进行规整。在帧中继的子接口上，GTS与BECN结合动态地调整带宽。GTS不支持多链路PPP接口（Multilink PPP）、 ISDN拨号接口和GRE隧道接口。

4）基于分类的流量整形（Class-based Traffic Shaping，

CBTS）针对不同的数据类进行流量整形，能够对一个或多个数据类的；流量速率进行微调。基于分类的流量整形可以定义平均速率峰值速率，这样可以充分利用可用带宽。基于分类的流量整形还可以与流量整治、CBWFO/LL等一起工作，以实现理想的QOS。

5）帧中继流量整形（Frame Relay Traffic Shaping，FRTS）技术可以基于VC因出现过载而丢包。这在星形拓扑结构中尤其重要，因为这种网络的中心点往往是总部结构，有比较大的带宽；而网络边缘节点往往是分支机构，这些边缘节点使用较低速率的链路与总部结构相连。帧中继流量整形可以动态调整速率，当拥塞出现时会降低速率；当拥塞消除时会提升速率。帧中继流量整形还可以为单一VC设置自定义队列或优先队列。

6）基于MQC的帧中继流量整形结合了MQC和帧中继流量整形特性，使用了更灵活的流量整形技术。具体使用时，应首先使用MQC对数据分类并定义流量整形参数，然后由传统的帧中继整形命令map-class frame-relay调用它。使用MQC对帧中继PVC执行流量整形时，必须使用class-default，因为所有的帧中继流量整形参数都定义在该数据类上。 4 结束语

所有网络，无论是大型企业网络、ISP的网络，还是中、小型公司网络，都能利用QOS的某些方面获得最佳效率。由各种网络平台构成的大型企业网络必须提供端到端QOS解读方案，这就要求为不同的技术采用不同的QOS配置；ISP要求网络有良好的扩展性和性能，而且其承载的数据也不同于以前了，有了实时应用数据，就需要用QOS区分出不同的数据，为不同的客户提供有区分的服务等级；在中、小型公司网络中，管理员必须面对日益增大的应用程序，QOS可以使管理员区分不同的应用，以更有效的方式利用购买的电信链路。由于QOS技术如此重要并被广泛地部署在网络中，所以网络管理者、网络工程师及高层技术管理人员必须掌握QOS技术。

当路由器或交换机接收到流量非常大的攻击网络内某服务器的数据时，可以使用QOS技术对这种有害的数据流进行限制，把它的流量限制在比较低的水平上，以至于不能对网络内的

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服务器构成威胁。越来越多的路由器和交换机都装上了QOS功能，因此网络设计人员和网络管理人员有必要学校QOS技术，在实际工作中灵活使用该技术，以保证网络的高效、安全运行。

参考文献：

[1]易发胜，基于服务的网络端系统QoS的研究[D].电子科技大学，2008.