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摘要 介紹了QoS的原理，重點(diǎn)描述了用IxNetwork 5.40實(shí)現(xiàn)二層和三層QoS的測(cè)試方法與步驟，總結(jié)了IxNetwork 5.40的5大優(yōu)勢(shì)特性。
1 引言
在同一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)傳送數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻等業(yè)務(wù)，就必須要考慮服務(wù)質(zhì)量（QoS，Quality of Service）；因?yàn)楦咔逡曨l、對(duì)時(shí)延要求很高的實(shí)時(shí)語(yǔ)音業(yè)務(wù)與對(duì)Web頁(yè)面訪問(wèn)和文件傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)要求有很大的不同。
美國(guó)IXIA公司基于ViperCore技術(shù)的IxNetwork 5.40版本的發(fā)布，為2~3層測(cè)試技術(shù)和測(cè)試方法開(kāi)創(chuàng)了新的起點(diǎn)和高度，本文重點(diǎn)介紹使用IxNetwork 5.40進(jìn)行QoS的測(cè)試方法。
2 QoS測(cè)試
2.1 QoS概述
QoS可以在OSI模型的二層或者三層實(shí)現(xiàn)，主要QoS實(shí)現(xiàn)技術(shù)包括VLAN優(yōu)先級(jí)（802.1p），IP優(yōu)先TOS（IP Precedence）以及差分服務(wù)代碼點(diǎn)（DSCP，Differentiated Services Code Points）。QoS實(shí)現(xiàn)的典型功能有：
（1）業(yè)務(wù)分類或分級(jí)：該功能主要在邊緣路由器設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)定的規(guī)則將用戶側(cè)流量分發(fā)到預(yù)先設(shè)定好的流量類別里。
（2）擁塞控制管理：該功能主要應(yīng)用于當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備采用隊(duì)列調(diào)度算法將流量進(jìn)行分類并根據(jù)優(yōu)先級(jí)算法送達(dá)某些輸出端口，每一種隊(duì)列調(diào)度算法解決某一種流量問(wèn)題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有一定的影響。
（3）擁塞避免：該技術(shù)主要是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量大小，采用預(yù)警的方法在問(wèn)題出現(xiàn)前避免網(wǎng)絡(luò)擁塞；這種技術(shù)采用“預(yù)知”方法對(duì)高優(yōu)先級(jí)的流量予以充分的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和利用率保證，并且具有最少的丟包率和最小的時(shí)延。
（4）流量策略和流量整形：流量策略主要根據(jù)承諾訪問(wèn)速率（CAR，Committed Access Rate）和最大峰值速率以管理流量；一旦業(yè)務(wù)超過(guò)其SLAs，超過(guò)的流量將會(huì)被消減或者丟棄。流量整形是采用延遲超過(guò)部分流量、平滑突發(fā)流量并避免不必要數(shù)據(jù)包丟失的辦法來(lái)管理流量的。
（5）QoS信令優(yōu)先：該技術(shù)是終端或者網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)向其“鄰居”請(qǐng)求對(duì)某種業(yè)務(wù)流量進(jìn)行特別處理的一種方法，其對(duì)協(xié)調(diào)由其他QoS特性提供的流量控制技術(shù)非常有用，在網(wǎng)絡(luò)端到端的QoS業(yè)務(wù)保障與配置方面扮演著重要角色。
QoS的目標(biāo)是對(duì)需要進(jìn)行業(yè)務(wù)保障的流量類型提供帶寬保證機(jī)制，并在時(shí)延、抖動(dòng)和減少數(shù)據(jù)包丟失方面進(jìn)行控制，表1描述了這些網(wǎng)絡(luò)特征。
表1 QoS管理的主要網(wǎng)絡(luò)特征
IETF對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)提出了兩種主要的QoS模型：綜合服務(wù)（IntServ，Integrated Services）和差異化服務(wù)（Diffserv，Differentiated Services）。這兩種模型包括了多種分類機(jī)制對(duì)各種業(yè)務(wù)流量進(jìn)行優(yōu)先對(duì)待，表2是兩種最常見(jiàn)的QoS機(jī)制分類。
表2 IP網(wǎng)絡(luò)的QoS機(jī)制
IntServ綜合資源預(yù)留和流量控制機(jī)制對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)流進(jìn)行特定處理，其定義了兩類服務(wù)：有保證的服務(wù)：為端到端的分組排隊(duì)的延時(shí)提供穩(wěn)定的、數(shù)學(xué)上可證明的邊界，使得提供保證延時(shí)和帶寬的服務(wù)成為可能。另外一種是受控負(fù)載的服務(wù)。還有就是盡力服務(wù)：不提供任何類型的服務(wù)保證。而DiffServ模型采用流量控制技術(shù)對(duì)聚合流量進(jìn)行管理與服務(wù)。
2.2 二層QoS測(cè)試
二層QoS是在OSI的第二層提供盡力服務(wù)或者分類服務(wù)（CoS，Class of Service）而不需要保留特別字段的設(shè)置，802.1p采用優(yōu)先級(jí)（也稱為分類服務(wù)）在數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)流量進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分類。802.1p采用以太網(wǎng)標(biāo)簽字段802.1Q的3個(gè)bit，定義了從0~7共8種不同的類別優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)，圖1是VLAN頭字節(jié)的格式示意。
圖1 以太網(wǎng)VLAN頭字節(jié)格式示意
IEEE對(duì)上述8種優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)設(shè)置和流量類型進(jìn)行了推薦（見(jiàn)表3）。
表3 IEEE推薦的802.1p 8種優(yōu)先級(jí)設(shè)置與流量類型
二層QoS通常在數(shù)據(jù)包被交換而不是被路由的接入網(wǎng)絡(luò)和城域以太網(wǎng)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的橋接設(shè)備/交換機(jī)僅檢查二層數(shù)據(jù)包頭兒不需要關(guān)心三層或者更高層的內(nèi)容，這樣可以減少數(shù)據(jù)包處理時(shí)間，提高效率。
測(cè)試設(shè)備的二層QoS，主要是驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備輸出隊(duì)列的調(diào)度功能，大多數(shù)路由器和交換機(jī)廠商都實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的隊(duì)列調(diào)度與規(guī)劃?rùn)C(jī)制處理不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包；不同VLAN優(yōu)先級(jí)的流量被映射到不同的隊(duì)列里面進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。吞吐量、丟包率、時(shí)延和抖動(dòng)這4個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)是必須要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算的。IxNetwork的高級(jí)流量向?qū)Э梢钥焖賱?chuàng)建多種CoS值的數(shù)據(jù)流并且對(duì)每一條數(shù)據(jù)流進(jìn)行實(shí)時(shí)性能統(tǒng)計(jì)，通過(guò)對(duì)每條流丟包、時(shí)延和抖動(dòng)的實(shí)時(shí)分析，可以全面驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備在各種QoS配置下的輸出隊(duì)列調(diào)度功能。
圖2為典型的二層QoS測(cè)試示意圖，本文以實(shí)際的IxNetwork配置舉例說(shuō)明。在該測(cè)試中，需要3個(gè)測(cè)試端口和被測(cè)設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)相連，相應(yīng)端口均被配置為“Trunk”端口。這些端口有一個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列和兩個(gè)WRR隊(duì)列，這些隊(duì)列映射和帶寬分布所對(duì)應(yīng)的CoS值參見(jiàn)表4。
圖2 二層QoS測(cè)試拓?fù)涫疽?/p>
表4 隊(duì)列映射和帶寬分布所對(duì)應(yīng)的CoS值
作者：IXIA 來(lái)源：電信網(wǎng)技術(shù)
