報文分類與標記

報文分類與標記

  • 在上一節我們講解了QoS的服務模型,現在要對QoS實現流量的分類以及標記進行講解,並且對配置也要進行相應介紹

報文分類的必要性
報文分類的依據都有哪些呢?先前我們學過利用ACL可以匹配五元組來進行分類,那QoS都支持哪些分類方式呢?
五元組:源IP地址,源端口,目的IP地址,目的端口,和傳輸層協議這五個量組成的一個集合。
例如:192.168.1.1 10000 TCP 121.14.88.76 80 就構成了一個五元組。其意義是,一個IP地址爲192.168.1.1的終端通過端口10000,利用TCP協議,和IP地址爲121.14.88.76,端口爲80的終端進行連接。
五元組能夠區分不同會話,並且對應的會話是唯一的。

報文分類的依據
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TAG 字段由4個字節組成,前兩個字節爲TPID(TAG Protocol Identifier),其值固定爲0x8100,表示是dot1q標準的TAG。後兩個字節爲TCI(TAG Control Information),它又分爲三個部分,圖示如下:
1)user_priority:用戶優先級,佔3個比特,可以表示8種不同的優先級,不同優先級的報文可以得到不同級別的服務;
2)CFI:規範格式指示符(Canonical Format Indicator),佔一個比特,它通常設置爲0,表示報文中的MAC地址格式爲規範格式(遵循IEEE 802標準,即字節中的比特位順序與標準一致),如果該位設置爲1,則根據網絡類型的不同具有不同的意義,具體可以參考dot1q標準文檔。
3)VID:即VLAN的標誌符,佔12個比特,表示一個無符號整數,範圍從0~4095,其中0表示報文沒有指定的VID(priority tagged),4095按規定是保留的,不能使用,交換機收到這樣的報文不會進行轉發,因此可用的VID範圍爲1~4094,這其中VID 1又規定爲默認VLAN,在用戶沒有配置的情況下,設備的出廠配置是所有端口屬於VLAN 1,端口的默認VID也是VLAN 1。
4)由於在二層上傳輸的時候,我們的PRI值可能性也是0-7,如果碰到DSCP的話,實際上要用到一個數值叫做COS值,這個數值實際上在交換機上有一張表格,和DSCP值形成了映射,因此我們能夠在交換機上查詢到COS->DSCP 以及DSCP-》COS的map
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  • 在之前講解MPLS的時候,我們提到了MPLS裏面的EXP字段和IP裏面的ipp代表的意思是一致的。也是三個比特

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主要這裏會對IP報頭裏面的ToS字段裏面的參數進行一個詳細的講解
·使用報文自身含有的QoS優先級的字段來是一種粗略的分類方式,並且匹配規則比較簡單,因此這種方式叫做簡單流分類

VLAN 802.1p字段/ MPLS EXP字段
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·根據IEEE 802.1Q定義,VLAN TAG中的PRI字段用於標識QoS服務等級。
·對於MPLS報文,通常將標籤信息中的EXP域作爲MPLS報文的CoS域,與IP網絡的ToS域等效,用來區分數據流量的服務等級。

IPv4報文的IP-Precedence字段
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  • 根據RFC791定義,IP報文頭部裏面的ToS中,高三位爲ip-precedence位,當然其實有多個RFC文檔都定義了IP報文頭部裏面的ToS,例如RFC1349對IP頭部裏面的ToS的高三位定義和RFC791是一樣的。
  • RFC:是一系列以編號排定的文件。文件收集了有關互聯網相關信息,以及UNIX和互聯網社區的軟件文件,也就是類似於互聯網備忘錄的存在,基弧所有的互聯網標準都收錄在RFC文件之中。
  • ToS中間3位是屬於D/T/R,D bit代表延遲(Delay),T bit代表吞吐量(Throughput),R bit代表可靠性(Reliability)。
  • 如果有三個比特位,我們總共有8種可能,因此只能分爲8類流量,對於互聯網來說肯定是不足夠的,因此爲了解決這個問題,新的標準就產生了

IPv4報文的DSCP字段 (1)
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  • 在RFC2474中,IPv4報文頭的ToS字段進行了重新定義,也就是我們現在使用的DS字段。

  • 使用這種形式,將原先3個比特擴大爲6個比特,因此總共有2^6種可能性,也就是64種,現在我們使用的都是DSCP

  • 其實我們可以在設備上,看
    到IP優先級不同組合以及名字。
    演示:
    IPP

  • 能夠看到如果使用IPP的標準的話,那麼顯示出來是8種可能性,爲0-7,也就是下列的分配,每個流量都有指定的數字標示

  • 可以直接寫數字,或者使用名字,實際上是一樣的效果
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    DSCP
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  • 這個有64種可能性,是0-63。裏面是有組合的,只不過現在不同的組合,我給它不同的命名而已。

  • DSCP默認情況下,值爲全0

DSCP詳解
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  • 默認DSCP爲0
    ·IPv4報文頭部裏的ToS字段以及IPv6裏面有個traffic class的字段統稱爲DS域
    ·DSCP有前六個比特用來做PHB行爲(這裏的PHB行爲不是次末跳彈出的意思,叫做per-hop behaviors)每一跳行爲,做QoS我們需要對每一跳都去做纔能有效果,因此叫做每一跳行爲,對於PHB行爲就體現在數據的轉發方式,隊列調度方式以及是否有預留帶寬,這類行爲,因此理論上來說,DSCP值不同,我們需要有不同的PHB行爲。
    ·在這裏插入圖片描述
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·DSCP有0-63,這64種可能性,但是實際上對於數值本身來說,是沒有任何動作的,動作需要我們認爲規定,但是在剛剛去看了以後,大家發現使用了部分幫助以後,它會有推薦的標準,例如DSCP值可能是代表EF,EF應該給語音流,但是如果不按照常規出牌,我EF給BT的流量,那麼要執行幹掉的操作,肯定也是沒有任何問題的,因此動作是人爲的,本身這個數值是沒有任何意義的,只是一個標識。
·DSCP爲了兼容老的設備,因爲老的設備還是支持IPP的高三位的分配,因此大家能夠看到剛纔實驗中出現的這類數值
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發現前三位會變化,但是後三位不變,這種情況下,我們可以通過DSCP去兼容IPP

IPv4報文的DSCP字段 (2)
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·EF定義DSCP爲101110,爲固定值。EF常用於承載語音的流量,因爲語音要求低延遲,低抖動,低丟包率,是僅次於協議報文的最重要的報文。

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總結:
①QoS進行數據流分類
②流分類以後進行打標(着色)
③對相應標記的流量執行策略。
④擁塞管理(採用不同的隊列調度方法)
⑤擁塞避免

報文分類配置需求
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·流分類實際上就是按照一定規則識別符合某類特徵的報文,特徵不同的報文享受到的服務不同。按照分類規則來說,我們可以把流量分類分爲簡單流分類以及複雜流分類
·簡單流分類:↓
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·複雜流分類↓
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複雜流分類一般情況上使用在DS邊界節點上,在非DS域有數據過來時,我們通過五元組進行相應的打標,然後在DS域內,可以使用統一的簡單流分類,可以使用ipp、dscp、cos、exp進行分類就可以了。

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