QoS质量评估实验报告.docx

QoS质量评估实验报告.docx

《QoS质量评估实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《QoS质量评估实验报告.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

QoS质量评估实验报告

组员：

田星翁睿琳胡惠贤吴文波周静刘浩深李苏璇

目录

一、实验背景和目的-----------------------------------------3

二、实验环境

2.1实验设备----------------------------------------------------3

2.2实验拓扑----------------------------------------------------3

三、实验原理

3.1锐捷交换机服务质量原理

3.1.1分类Classifying----------------------------------------4

3.1.2策略Policing-------------------------------------------8

3.1.3标记Marking--------------------------------------------9

3.1.4队列Queueing-------------------------------------------9

3.1.5调度Scheduling----------------------------------------11

四、测试结果分析

4.1交换机的基本配置--------------------------------------------15

4.2QoS的相关配置----------------------------------------------16

4.3验证配置----------------------------------------------------18

4.4完成后的全部配置检查----------------------------------------20

五、思考与分析--------------------------------------------21

六、总结-------------------------------------------------22

一、实验背景和目的

QoS（QualityofService，服务质量）是指一个网络能够利用各种各样的技术向选定的网络通信提供更好的服务的能力。

QoS是服务品质保证，提供稳定、可预测的数据传送服务，来满足使用程序的要求，QoS不能产生新的带宽，但是它可以将现有的带宽资源做一个最佳的调整和配置，即可以根据应用的需求以及网络管理的设置来有效的管理网络带宽。

本实验的主要目的是：

◆理解DSCP/CoS映射；

◆理解交换机中实现QoS的方法；

◆掌握CoS的配置过程。

二、实验环境

2.1实验设备

主要试验设备包括1台三层交换机5750，2-4台PC机。

2.2实验拓扑

将上述设备按照下面的拓扑图连接起来：

在上面的拓扑图中，在交换机上划分虚拟局域网，采用基于端口的静态配置方式，默认虚拟局域网是VLAN1，另外创建两个虚拟局域网：

VLAN10，VLAN20，具体如表3所示：

表3交换机上VLAN的划分

VLAN

端口成员

IP地址

1

All

192.168.100.1/24

10

Gi0/2

192.168.10.1/24

20

Gi0/3

192.168.20.1/24

图3中的3台PC机的配置要求参见表4：

表4PC机的配置要求

设备

IP

网关2

PC1

192.168.100.101/24

192.168.100.1

PC2

192.168.10.101/24

192.168.10.1

PC3

192.168.20.101/24

192.168.20.1

三、实验原理

3.1锐捷交换机服务质量原理（该节来自锐捷案例集）

锐捷交换机实验过程如下图所示：

3.1.1分类Classifying

将进入的数据流划分成以DSCP值来标识的各个数据流。

进入的数据流分为两类：

非IP数据流和IP数据流，两种数据流的DSCP标识方法如下：

◆非IP数据流的DSCP标识

方法1：

在入接口上使用policy-map设定，如下所示：

macaccess-listextendedmac_acl

permit…

class-mapmac_class

matchaccess-groupmac_acl

policy-mapmac_policy

classmac_class

setipcos6

interfaceGi0/1

service-policyinputmac_policy

获取的CoS信息会通过CoS-to-DSCPMAP进行映射，从而使用DSCP对数据流进行标识。

方法2：

在入接口上开启端口信任模式为CoS,如果报文的二层头部中包含CoS，那么直接从报文中获取CoS值（VlanTag字段中包含）

interfaceGi0/1

mlsqostrustcos

获取的CoS信息会通过CoS-to-DSCPMAP进行映射，从而使用DSCP对数据流进行标识。

方法3：

在入接口上开启端口信任模式为CoS,如果报文的二层头部中不包含CoS，那么从报文的入接口的缺省CoS值来获取报文的CoS值。

interfaceGi0/1

mlsqostrustcos

mlsqoscos6

获取的CoS信息会通过CoS-DSCPMAP进行映射，从而使用DSCP对数据流进行标识。

注意事项：

✓方法2、3只有当端口的QoS信任模式打开的时候才起作用。

打开端口的QoS的信任模式意味着不通过分析报文的内容，而直接从报文中或报文的输入端口上获得报文QoS信息。

✓上面三种方法可能会同时作用于一个端口上。

在这种情况下，上面三种归类方法按1、2、3的优先级起作用。

即先根据ACLs归类，在归类失败的情况下，才有可能选择归方法2、3，在这个时候，如果端口的CoS信任模式打开，则根据准则2和3直接从报文中或者从端口上获得CoS信息；如果端口的QoS信任模式关闭，那么那些归类失败的报文将被赋予DSCP的缺省值0。

◆IP数据流的DSCP标识

方法1：

在入接口上使用policy-map设定，如下所示：

ipaccess-listextendedip_acl

permit…

class-mapip_class

matchaccess-groupip_acl

policy-mapip_policy

classip_class

setipdscp48

interfaceGi0/1

service-policyinputip_policy

方法2：

在入接口上开启端口信任模式为ip-precedence,直接从IP报文头部获取

interfaceGi0/1

mlsqostrustip-precedence

获取的ip-precedence信息会通过ip-prec-dscpMAP，进行映射,从而使用DSCP对数据流进行标识。

方法3：

在入接口上开启端口信任模式为cos,来获取报文的cos信息。

分为两种情况：

1.如果二层头部中不包含cos，则根据入接口的缺省cos来获取该报文的cos信息

2.如果二层头部中包含cos，则直接从二层头部获取该报文的cos信息

interfaceGi0/1

mlsqostrustcos

mlsqoscos6

获取的cos信息会通过cos-dscpMAP，进行映射,从而使用DSCP对数据流进行标识。

方法4：

在入接口上开启端口信任模式,模式为DSCP,直接从IP报文头部获取DSCP信息

interfaceGi0/1

mlsqostrustdscp

总结：

Classifying：

将进入的数据流划分成以DSCP值来标识的各个数据流

3.1.2策略Policing

发生在数据流分类完成后，用于约束被分类的数据流所占用的传输带宽。

Policing动作检查被归类的数据流中的每一个报文，如果该报文超出了作用于该数据流的Police所允许的限制带宽，那么该报文将会被做特殊处理，它或者要被丢弃，或者要被赋予另外的DSCP值。

在QoS处理流程中，Policing动作是可选的。

如果没有Policing动作，那么用于标识被分类的数据流DSCP值将不会作任何修改，报文也不会在送往Marking动作之前被丢弃。

policerate-bpsburst-byte[exceed-action{drop|dscpdscp-value}]

注意：

同一个policymap应用于多个端口时，每个端口速率限制的带宽都是独立的。

3.1.3.标记Marking

即标识，经过Classifying和Policing动作处理之后，为了确保被分类报文对应DSCP的值能够传递给网络上的下一跳设备，需要通过Marking动作将为报文写入DSCP信息。

3.1.4.队列Queueing

负责将数据流中报文送往端口的某个输出队列中，送往端口的不同输出队列的报文将获得不同等级和性质的传输服务策略。

每一个端口上都拥有8个输出队列，通过设备上配置的DSCP-to-CoSMap和Cos-to-QueueMap两张映射表来将报文的DSCP值转化成输出队列号，以便确定报文应该被送往的输出队列

设备默认的DSCP-to-CoSMap和Cos-to-QueueMap两张映射表如下所示：

上表可使用这个命令查看：

Ruijie#shmlsqosqueueing

DSCPtoCoS的默认映射表:

DSCP-to-CoS

可用命令查看：

Ruijie#shmlsqosmapsdscp-cos

dscpcosdscpcosdscpcosdscpcos

----------------------------

00102030

40506070

8191101111

121131141151

162172182192

202212222232

243253263273

283293303313

324334344354

364374384394

405415425435

445455465475

486496506516

526536546556

567577587597

607617627637

3.1.5调度Scheduling

为QoS流程的最后一个环节。

当报文被送到端口的不同输出队列上之后，设备将采用WRR或者其它算法发送8个队列中的报文。

可以通过设置WRR算法的权重值来配置各个输出队列在输出报文的时候所占用的每循环发送报文个数,从而影响传输带宽。

或通过设置DRR算法的权重值来配置各个输出队列在输出报文的时候所占用的每循环发送报文字节数,从而影响传输带宽。

由于各种业务的报文长度不一致，实际项目使用中，推荐使用DRR功能，能够实现更加符合预期的带宽分配比例。

SP队列类似于路由器的PQ队列，为绝对优先级的队列调度算法，８队列优先级最高，１号队列优先级最低；SP+DRR/WRR队列类似于路由器的LLQ队列，带宽权重置零的队列为SP队列，带宽权重非零的队列则按照相应比例占用带宽。

在实际的项目部署中，对于部语音业务或生产业务可以采用SP队列进行绝对优先调度，对于办公或视频监控业务可以按照带宽比例进行调度，则可以使用SP+DRR的方式。

配置方法：

1.选择输出队列调度算法

Ruijie（config）#mlsqosscheduler{sp|wrr|drr|}

2.配置输出队列的调度权重

当（WRR/DRR）权重值设置为0时，表示此队列进行SP调度,如果要配置SP+DRR或SP+WRR调度算法,配置举例如下：

Ruijie（config）#mlsqosschedulerdrr------>SP+WRR，SP+DRR均只需要设置为DRR或WRR即可

Ruijie（config）#drr-queuebandwidth11112230------>权重为0，则表示为SP队列

锐捷交换机SP+DRR/SP+WRR的调度方式存在2种行为：

A类交换机：

通过以下的举例来说明SP+DRR的调度算法：

例1：

组类型DRR0SPDRR1DRR1DRR1DRR1DRR1DRR1

队列01234567

配置权重10113111

DRR0和DRR1组可以分别看做成一个大队列，来参与队列间的SP调度，而DRR组内部队列则按照DRR模式来进行调度。

DDR1的5个队列优先级最高，只有等这5个队列全部为空时（这5个队列使用DRR进行调度），才会调度SP组，SP组对应的队列为空时，才调度DDR0。

例2：

组类型SP0SP0DRR0DRR0DRR0SP1DRR1DRR1

队列01234567

配置权重00123011

与例1类似，我们可以将例2中的队列看成4个参加SP调度的队列：

SP0、DRR0、SP1、DRR1。

DDR1的2个队列优先级最高；只有等DRR1的队列调度为空时，才会调度SP1组；SP1组对应队列为空时，才调度DDR0；只有等DRR0调度为空时，才会调度SP0组。

所以实际部署时，A类交换机如有有SP队列需要优先调度建议将其DSCP设置为最大，并映射到最后一个队列。

（例如只有4个队列有数据，则SP队列映射到第4个队列，权重设置为0）

B类交换机：

（实验室L3交换机应该属于此类）

SP组的队列优先级最高，只有SP组队列调度为空时，才调度DRR组队列

组类型SP0SP0DRR0DRR0DRR0SP1DRR1DRR1

队列01234567

配置权重00123011

调度的顺序跟A类交换机存在差异，先后顺序为SP1，SP0，其他的DRR队列则最后按照权重比进行调度。

说明：

经过分析比较，该调度模式实现与芯片ASIC硬件实现有关，

A类交换机：

（例如S26i/S26S、S29、S3760、S5760、S5750E、S6000，S6200，S7800系列等）。

B类交换机：

（例如S23、S26/26E、S29E、S3250/3250E、S3760E、S5750、S6220、S8600、S12000系列等）。

四、测试结果与分析

4.1交换机的基本配置

◆创建vlan并添加端口（分配VLAN成员）

◆为VLAN添加网关

注意：

到目前为止，我们只创建了两个VLAN：

VLAN10和VLAN20，但是我们却在交换机上拥有了三个VLAN，为什么？

默认情况，VLAN1的成员包括哪些？

答：

因为交换机拥有默认的虚拟局域网VLAN1，而后又创建了两个VLAN10和VLAN20，因此总共有三个VLAN。

默认情况下VLAN1的成员包括Gi0/1到Gi0/28之间的所有端口。

4.2QoS的相关配置

4.2.1将VLAN10产生的流量归类，将此策略应用于VLAN10的成员端口（Gi0/2）的入方向

◆首先配置ACL和分类表class-map，并设计分类策略

注意：

检查策略是否生效，可在PC2访问PC3，在PC3上抓取报文，观察IP分组头部ToS字段的8位值。

答：

由下图测试结果中我们可以看出，在ToS字段的8位值标记的DSCP值变为了0x30（原来是0x00），这说明dscp值被有效设置为了48，策略生效。

4.2.1出队队列配置

每一个端口上都拥有8个输出队列，通过设备上配置的DSCP-to-CoSMap和Cos-to-QueueMap两张映射表来将报文的DSCP值转化成输出队列号，以便确定报文应该被送往的输出队列。

Ruijie（config）#mlsqosmapdscp-cos48to0！

将DSCP值为48~映射为cos值0

检查dscp映射表：

shmlsqosmapsdscp-cos

注意：

请观察默认映射表是否发生了变化？

答：

由下图中可以看出，dscp值为48的映射cos值由6变为了0，证明映射表修改成功。

然后，配置出队调度算法和8个队列的带宽：

（这里使用的是drr算法）

4.3验证配置

可以使用如下命令对qos的配置情况进行察看。

◆察看所有端口的队列与cos的映射关系

Ruijie#showmlsqosqueueing

由图中红色框起部分可以看到cos-queue的映射表和drr算法下各队列带宽权重分配。

权重为0代表sp队列。

注意：

加权公平队列（WeightedFairQueuing），考虑了优先级的公平队列。

答：

WFQ是根据流对报文进行动态分类，对于IP网络，五元组（源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议号）和IP优先级或者DSCP相同的报文属于同一个流。

具有相同特性的报文属于同一个流，使用Hash算法映射到不同的队列中。

为了提供各个流之间的公平调度，WFQ给每个流分配的带宽是相同的。

例如一个接口有10条流，该接口带宽为128Kbps，那么每个流得到的带宽为128/10=12.8Kbps。

从某种意义上讲，有些类似于时分复用机制。

WFQ允许其它流使用某条流的剩余带宽。

本实验没有使用wfq算法，因此所有权重为默认的1。

◆察看所有的qos映射表

Ruijie#shmlsqosmapsdscp-cos

请回答：

本次配置完成后，达到一个什么样的质量保证效果？

请分析并提供验证。

答：

1）本实验首先创建了VLAN10和VLAN20两个端口，并为每个端口设置网关。

2）把来自192.168.10.0/24的流量dscp值设置为48，其对应的cos值设置为0，这样保证该ip下的访问使用sp队列。

根据SP+DRR的调度算法，sp队列将被优先调度。

3）配置所有队列的带宽，sp队列优先调度。

其他队列按权重顺序调度。

由此，在vlan20上实施了QoS策略，来自192.168.10.0/24的数据包得到了最大的带宽使用优先权。

4.4完成后的全部配置检查

switch#showrun

五、思考与分析

◆差分服务如何实现？

答：

差分服务服务体系结构（DifferentiatedService）,简称DiffServ体系结构，是一种保证QoS的网络技术。

DiffServ体系结构由许多在网络节点上实现的功能要素组成，包括每一跳转发小集合，数据包归类功能，和交通调节功能。

其中，交通调节功能又包含测量、标记、整形、和监察策略四部分。

在本体系结构，只在网络的边界节点上实现复杂的分类和调节功能，并且，通过在IPv4和IPv6包头的DS段做适当的标记[DSFIELD]，聚合流量，然后根据所做的标记，采取不同的每一跳转发策略。

因此，本体系结构具备可扩展性。

“每一跳行为”保证了在互相竞争资源的数据流中为每个网络节点分配缓冲区和带宽资源时，有一个合理的处理力度。

在核心网络节点上，无需维护每个应用程序流或每个用户转发状态。

DiffServ重新指定IP数据包报头的Tos（TypeofService,服务编码点）比特。

DiffServ使用DSCP（DifferentiatedServicecodepoint，差异化服务编码点）作为Qos优先级描述符，它支持64个分类等级。

RFC2474定义了如何根据DSCP使用ToS字节。

◆差分服务和综合服务，哪种QoS手段更有前途？

答：

1994年，IETF出版RFC1633提出综合服务模型（Inter-Serv），该模型使用资源预留（RSVP）协议，RSVP运行在从源端到目的端的每个路由器上，可以监视每个流，以防止其消耗比其请求、预留和预先购买的要多的资源。

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。

Inter-Serv模型能够在IP网上提供端到端的QoS保证。

但是，Inter-Serv模型对路由器的要求很高，当网络中的数据流数量很大时，路由器的存储和处理能力会遇到很大的压力。

因此，Inter-Serv模型可扩展性很差，难以在Internet核心网络实施，目前业界普遍认为Inter-Serv模型有可能会应用在网络的边缘上。

而差分服务（Diff-Serv）是IETF工作组为了克服Inter-Serv的可扩展性差在1998年提出的另一个服务模型，目的是制定一个可扩展性相对较强的方法来保证IP的服务质量。

在Diff-Serv模型中，业务流被划分成不同的差分服务类。

一个业务流的差分服务类由其IP包头中的差分服务标记字段（DifferentServiceCodePoint，简称DSCP）来表示。

在实施DiffServ的网络中，每一个路由器都会根据数据包的DSCP字段执行相应的PHB（PerHopBehavior）行为。

差分服务只包含有限数量的业务级别，状态信息的数量少，因此实现简单，扩展性较好。

它的不足之处是很难提供基于流的端到端的质量保证。

目前，差分服务是业界认同的IP骨干网的QoS解决方案，但是由于标准还不够详尽，不同运营商的DiffServ网络之间的互通还存在困难。

IETFRSVP和DiffServ两个工作组都正在研究RSVP与DiffServ相结合的问题，以进一步扩大DiffServ与现有系统的可兼容性，此外在业务分类、业务性能的量化描述以及域间业务类型映射等问题上，DiffServ模型也需进一步明确和开展的研究。

以本组成员的观点看来，差分服务的研究前景更加明朗，而且也是业界比较认同的QoS解决方案，因此差分服务较之综合服务，在未来的使用和研究上应该是更胜一筹。

六、总结

一言以蔽之，本次试验让我们获益良多。

我们更加了解了QoS在实际问题中的具体实现流程，以及各种调度算法之间的微妙差别。

不同的交换机针对不同的调度策略也有不同的影响。

QoS作为商业和网络资源分配上一个重要的理论技术，目前也还没有达到真正完善，具有深远的研究前景。

这值得我们更加认真的学习和研究QoS。