详解HCIE-Routing&Switching面试QoS之报文分类和标记

2021-01-07 13:43:44 阅读量:


服务质量QoS(Quality of Service)用于评估服务方满足客户服务需求的能力,通过配置QoS,可以对企业的网络流量进行调控,避免并管理网络拥塞,减少报文的丢失率;同时也可以为企业用户提供专用带宽或者为不同的业务(语音、视频、数据等)提供差分服务。在数通HCIE面试中,我们会经常遇到QoS的相关考题。华为认证专家有料栏目将通过三篇系列文稿,完整而有趣地解析QoS,让大家轻松掌握QoS相关知识。首先,我们将带大家了解报文分类和标记。

QoS简介
 
我们用一张图来引入QoS,这张图显示出QoS的大致框架及逻辑。
 
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QoS目前常用于差分服务模型中,那么QoS到底有几个模型呢?
① 尽力而为模型——简单粗暴,不区别对待,谁先来就帮谁转发。
② 综合服务模型——利用RSVP协议(资源预留协议)预留出例如一个10M的带宽给客户的特殊流量单独使用。优点是特殊流量得到区分对待,缺点是客户不用时,10M带宽也无法给其他流量使用,浪费带宽。
③ 差分服务模型——-也就是我们将重点讲到的。

PS:如果面试时遇到QoS,大家要从头讲这三个模型,讲到差分服务模型时,再顺利承接到下文。

那差分服务模型如何做到既兼顾区分对待,又不浪费带宽呢?首先从数据、语音、视频流量进入接口,我们会对其进行一个分类和标记!分类怎么分?标记怎么做?标记在哪里?交换机或者路由器是怎么识别这份流量是数据、语音or视频?
 

报文分类和标记
 
分类有两种:一为简单流分类:利用我们在VLAN,MPLS,IP报文里面标记的字段进行分类, 称简单流分类;二为复杂流分类:通过五元组:源IP,目的IP,源端口,目的端口,传输层协议来唯一区分一条流。
 
分类完当然是标记啦,标记可以标记在三个地方:
 
1. VLAN tag中的PRI字段(这里要把VLAN的格式+长度记住)
 
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2. MPLS中的EXP字段
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3. IP报文中的TOS字段
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IP Precedence 一共3bit,所以可以定义的优先级为0-7;后续不够用又开发了D、T、R位,名为DSCP,所以可以定义的优先级为0-63,用前3位称IPP;用前五位称DSCP。
 
现在语音、数据、视频流量通过IP优先级或者DSCP优先级、输入接口、IP报文的五元组等规则来对报文进行分类好、标记好了,在进交换机or路由器前,我们可以对其做一个流量管理,这部分我们先不讲,后面会详细讲到哈。然后就要进入交换机or路由器的内部,内部有一个虚拟出来的队列,高优先级的则会进入高队列,低优先级则进入低队列。那么是哪个协议定义了我们标记的优先级7就比优先级0更优呢?是PHB(Per Hop Behavior)协议,一句话概括这个协议的作用:定义服务等级,也就是7>6>5>4>3>2>1>0

接下来看一张表,让我们具体了解PHB协议。

PHB协议定义了CS、EF、AF、BE队列。我们这样理解,A:DSCP一共有0-63个优先级,B:IPP、MPLS、VLAN有0-7个优先级。我们来做一个划分,把DSCP称A,IPP、MPLS、VLAN称B,那么:


标记与队列关系表
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大家仔细观察一下这个表格可以看出 A-B-CS之间的关系,PHB把这些优先级都纳入到了CS的范围,那么EF、AF、BE是什么呢?
 
BE是CS0中DSCP为0时一个特殊称呼(如果标记成0,进入BE队列,尽力转发)
 
EF 则是CS4中DSCP为46时的一个特殊称呼(如果标记成46,进入EF队列,加速转发。)
 
AF1则是CS1中DSCP为10、12、14时的特殊称呼(如果标记成10、12、14(对应AF11,AF12,AF13)则进入AF1队列,确保转发。)
 
AF2则是CS1中DSCP为18、20、22时的特殊称呼(如果标记成18、20、22(对应AF21、AF22、AF23)则进入AF2队列,确保转发。)
 
AF3则是CS1中DSCP为26、28、30时的特殊称呼(如果标记成26、28、30(对应AF31、AF32、AF33)则进入AF3队列,确保转发。)
 
AF4则是CS1中DSCP为34、36、38时的特殊称呼(如果标记成34、36、38(对应AF41、AF42、AF43)则进入AF4队列,确保转发。)
 
PS:CS7、CS6默认用于协议报文。如STP等报文 EF>AF4 3 2 1>BE
这里注意一个点:在AF1中 AF13的丢弃等级>AF12>AF11。为什么呢?我们来补回前面DSCP的一个知识点。

AF11标记成10写成8bit的二进制则是 001010 00
AF12则是标记成12写成8bit的二进制则是001100 00
AF13则是标记成14写成8bit的二进制则是001110 00

TOS字段前3bit为IPP,然后是D、T、R位。这三位置1越多代表丢弃概率越高(D、T、R三个比特,分别表示延迟要求、吞吐量和可靠性。)故AF11比AF12、AF13重要,而AF21比AF11重要。

作者简介:颜桂灵,泰克教育负责路由交换和物联网方向的授课和课程开发,对华为认证有着独到的见解,深受学员好评。

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