【正文】 有區(qū)分了不同的報(bào)文業(yè)務(wù)，才能進(jìn)行分別處理及保障相應(yīng)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。一般在網(wǎng)絡(luò)邊界，利用 ACL 等技術(shù)，根據(jù)物理接口、源地址、目的地址、MAC 地址、IP 協(xié)議或應(yīng)用程序的端口號(hào)等依據(jù)對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類，并同時(shí)設(shè)置報(bào)文 IP 頭的 TOS 字段作為報(bào)文的 IP 優(yōu)先級(jí)；在網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部則可使用邊緣設(shè)置好的IP 優(yōu)先級(jí)作為分類的標(biāo)準(zhǔn)，以提高網(wǎng)絡(luò)的處理效率。 5 / 19擁塞管理網(wǎng)絡(luò)資源總是有限的，當(dāng)網(wǎng)上業(yè)務(wù)流量超過網(wǎng)絡(luò)提供的能力時(shí)，即發(fā)生了擁塞。在發(fā)生擁塞時(shí)，如何進(jìn)行管理和控制呢？處理的方法是使用隊(duì)列技術(shù)。在一個(gè)接口沒有發(fā)生擁塞的時(shí)候，報(bào)文在到達(dá)接口后立即就被發(fā)送出去；在報(bào)文到達(dá)的速度超過接口發(fā)送報(bào)文的速度時(shí)，接口就發(fā)生了擁塞。擁塞管理就會(huì)將這些報(bào)文進(jìn)行分類，送入不同的隊(duì)列；而隊(duì)列調(diào)度對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的報(bào)文進(jìn)行分別處理，優(yōu)先級(jí)高的報(bào)文會(huì)得到優(yōu)先處理。不同的隊(duì)列算法用來解決不同的問題，并產(chǎn)生不同的效果。常用的隊(duì)列有FIFO、PQ、CQ、WFQ 等，下面簡單介紹各種隊(duì)列技術(shù)的特性。(1) 先進(jìn)先出隊(duì)列（FIFO）顧名思義，先進(jìn)先出隊(duì)列（簡稱 FIFO）不對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類，按報(bào)文到達(dá)接口的先后順序讓報(bào)文進(jìn)入隊(duì)列，在隊(duì)列的出口讓報(bào)文按進(jìn)隊(duì)的順序出隊(duì)，先進(jìn)的報(bào)文將先出隊(duì)，后進(jìn)的報(bào)文將后出隊(duì)。(2) 優(yōu)先隊(duì)列（PQ）優(yōu)先隊(duì)列（簡稱 PQ）對(duì)報(bào)文進(jìn)行分類，將所有報(bào)文依據(jù)預(yù)先配置分成最多 4類，按照先進(jìn)先出的策略分別進(jìn)入 4 個(gè)優(yōu)先級(jí)不同的隊(duì)列。在報(bào)文出隊(duì)的時(shí)候，高優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列相對(duì)于低優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列具有絕對(duì)的優(yōu)先權(quán)，只有高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列報(bào)文發(fā)送完畢，較低優(yōu)先級(jí)才得到發(fā)送，而且較低優(yōu)先級(jí)的報(bào)文會(huì)在發(fā)生擁塞時(shí)被較高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文搶斷。因此采用這種隊(duì)列機(jī)制可以保證在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的情況下，重要業(yè)務(wù)（高優(yōu)先級(jí)）的數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫浇^對(duì)的優(yōu)先傳送。但在較高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文的速度總是大于接口的速度時(shí)，會(huì)使較低優(yōu)先級(jí)的報(bào)文始終得不到發(fā)送的機(jī)會(huì)。(3) 定制隊(duì)列（CQ）定制隊(duì)列（簡稱 CQ）根據(jù)設(shè)置將所有報(bào)文分成最多至 17 類，按照先進(jìn)先出的策略分別進(jìn)入 1 個(gè)系統(tǒng)隊(duì)列和 16 個(gè)用戶隊(duì)列。在出隊(duì)調(diào)度上，系統(tǒng)隊(duì)列具有絕對(duì)的優(yōu)先權(quán)，系統(tǒng)總是先處理完該隊(duì)列后再用處理用戶隊(duì)列；16 個(gè)用戶隊(duì)列占用出口帶寬的比例可以設(shè)置，CQ 按定義的比例使各隊(duì)列之間在占用的接口帶寬上滿足管理員預(yù)先配置的比例關(guān)系。采用這種隊(duì)列機(jī)制，當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)，能保證不同業(yè)務(wù)根據(jù)比例獲得相應(yīng)的帶寬占用，從而既保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)能獲得較多的帶寬，又不至于使非關(guān)鍵業(yè)務(wù)得不到帶寬，避免 PQ 的一些缺點(diǎn)。另外，沒有擁塞時(shí)，各業(yè)務(wù)可以根據(jù)流量中業(yè)務(wù)的相對(duì)比例充分使用接口帶寬，提高資源利用率。(4) 加權(quán)公平隊(duì)列（WFQ）6 / 19加權(quán)公平隊(duì)列（簡稱 WFQ）對(duì)報(bào)文按流進(jìn)行分類（相同源 IP 地址，目的 IP 地址，源端口號(hào)，目的端口號(hào)，協(xié)議號(hào)，TOS 相同的報(bào)文屬于同一個(gè)流） ，每一個(gè)流被分配到一個(gè)隊(duì)列。在出隊(duì)發(fā)送的時(shí)候，WFQ 根據(jù)報(bào)文分類時(shí)設(shè)置的流的優(yōu)先級(jí)（precedence）來分配每個(gè)流應(yīng)占有出口的帶寬。優(yōu)先級(jí)的數(shù)值越小，所得的帶寬越少。優(yōu)先級(jí)的數(shù)值越大，所得的帶寬越多。在擁塞發(fā)生時(shí)，它能保證任何流量的流（業(yè)務(wù)） ，都能公平地得到一定的帶寬占用，減少這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延，并當(dāng)流（業(yè)務(wù)個(gè)數(shù)）的數(shù)目減少時(shí)，能自動(dòng)增加現(xiàn)存流可占的帶寬。擁塞避免由于網(wǎng)絡(luò)資源有限，當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)，按照傳統(tǒng)的隊(duì)列尾丟棄處理方式。對(duì)于 TCP報(bào)文，會(huì)引發(fā) TCP 的慢啟動(dòng)和擁塞避免機(jī)制，使 TCP 減少報(bào)文的發(fā)送。當(dāng)同時(shí)丟棄多個(gè) TCP 連接的報(bào)文時(shí)，將造成多個(gè) TCP 連接同時(shí)進(jìn)入慢啟動(dòng)和擁塞避免，稱之為 TCP全局同步。這使得發(fā)向網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文流量總是忽大忽小，線路上的流量總在極少和飽滿之間波動(dòng)，造成網(wǎng)絡(luò)利用率降低。為了避免這種擁塞情況的發(fā)生，可以采用隨機(jī)早期檢測（RED）或加權(quán)隨機(jī)早期檢測（WRED）的丟棄策略，可避免使多個(gè) TCP 連接同時(shí)降低發(fā)送速度，避免 TCP 的全局同步現(xiàn)象。這樣，無論什么時(shí)候，總有 TCP 連接在進(jìn)行較快的發(fā)送，提高了線路帶寬的利用率，降低擁塞的發(fā)生。丟棄策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)中 TCP 方式的應(yīng)用有比較好的效果，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)中 UDP 數(shù)據(jù)產(chǎn)生的擁塞則不會(huì)有很大的改善。(1)隨機(jī)早期檢測 RED（Random Early Detection）隨機(jī)早期檢測 RED 丟棄算法可以避免 TCP 全局同步現(xiàn)象，用戶可以設(shè)定隊(duì)列的低限和高限。 ? 當(dāng)隊(duì)列的長度小于低限時(shí)，不丟棄報(bào)文；? 當(dāng)隊(duì)列的長度在低限和高限之間時(shí)，開始隨機(jī)丟棄數(shù)據(jù)包，WRED 隊(duì)列的長度越長，丟棄的概率越高；? 當(dāng)隊(duì)列的長度大于高限時(shí)，丟棄所有的數(shù)據(jù)包。(2)加權(quán)隨機(jī)早期檢測 WRED（Weighted Random Early Detection）WRED 試圖通過在緩沖區(qū)擁塞之前隨機(jī)進(jìn)行丟包來克服丟棄問題。WRED 根據(jù)平均隊(duì)列長度來確定什么時(shí)候開始丟包。一旦隊(duì)列中的分組數(shù)超過定義的隊(duì)列上限，WRED 就開始在隊(duì)列上限的范圍內(nèi)丟包。丟包對(duì)于網(wǎng)絡(luò)流完全不另選擇。因?yàn)榉旨?jí)7 / 19在隊(duì)列中隨機(jī)丟棄，這就導(dǎo)致只有幾個(gè)會(huì)話將重新啟動(dòng)。這向網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)排空隊(duì)列的機(jī)會(huì)。因?yàn)槭Ｓ嗟臅?huì)話繼續(xù)流動(dòng)，所以緩沖區(qū)可以清空并允許其它的 TCP會(huì)話有恢復(fù)的機(jī)會(huì)。流量監(jiān)管和整形流量監(jiān)管的作用是限制進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的某一連接流量與突發(fā)，在報(bào)文滿足一定的條件下，如某個(gè)連接的報(bào)文流量過大，流量監(jiān)管就可以選擇丟棄報(bào)文，或重新設(shè)置報(bào)文的優(yōu)先級(jí)。通常是使用 CAR 來限制某類報(bào)文的流量，如限制 FTP 報(bào)文不能占用超過 50%的網(wǎng)絡(luò)帶寬。如果需要限制流出網(wǎng)絡(luò)的某一連接流量報(bào)文，以比較均勻的速度向外發(fā)送，則使用流量整形。約定訪問速率 CAR（Committed Access Rate）——是一種帶寬管理機(jī)制，利用令牌桶技術(shù)來實(shí)現(xiàn)帶寬的分配和測量。網(wǎng)絡(luò)管理員可以為不同的業(yè)務(wù)分配不同的帶寬，定義業(yè)務(wù)占用的帶寬超過分配額度時(shí)的處理策略，通過限制通過路由器某一端口的流量，很好地保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的 QoS。CAR 既可用于網(wǎng)絡(luò)的入口也可用于網(wǎng)絡(luò)的出口，可根據(jù)報(bào)文分類完成的結(jié)果區(qū)分不同的業(yè)務(wù)流。另外，它還可以對(duì)報(bào)文的 IP 優(yōu)先級(jí)根據(jù)需要加以重新標(biāo)記。 QoS方案設(shè)計(jì)我們將對(duì)蘇區(qū)光電政務(wù)網(wǎng)公司的局域網(wǎng)設(shè)計(jì)合理的 QoS 保障方案，利用有限的資源，以獲得更好的網(wǎng)絡(luò)使用效益。業(yè)務(wù)的區(qū)分是進(jìn)行 QoS 保障的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)有多種分類法，根據(jù)對(duì)時(shí)間的敏感度，可分為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)與非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)傳送的要求，又可分為可靠業(yè)務(wù)與不可靠業(yè)務(wù)，等等。如 IP 電話既是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，也是不可靠業(yè)務(wù)；Email 是非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，但又是可靠傳送業(yè)務(wù)。在采用區(qū)分服務(wù)（DiffServ）技術(shù)進(jìn)行 QoS 控制時(shí)，需按優(yōu)先級(jí)由高到低，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行 QoS 控制分類，并對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用類別設(shè)計(jì)相應(yīng)的帶寬。根據(jù)上面分析得到的這些不同類型數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，通過綜合采用 TCP 速率整型、分級(jí)序列、公平共享帶寬算法、數(shù)據(jù)包大小優(yōu)化、擁塞丟棄與控制等 DiffServ 技術(shù)來保證端到端的 QoS 管理和控制。在路由器上進(jìn)行多個(gè)優(yōu)先級(jí)劃分，當(dāng)相關(guān)應(yīng)用的 IP 數(shù)據(jù)8 / 19包到達(dá)路由器時(shí)，路由器根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的優(yōu)先級(jí)劃分對(duì)應(yīng)用進(jìn)行分類（Class）標(biāo)記，并且根據(jù)在路由器中設(shè)置的分類的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中只有一種應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，該應(yīng)用可以使用全部的網(wǎng)絡(luò)帶寬；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有多種應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的應(yīng)用類別將優(yōu)先獲得其預(yù)先指定的帶寬，優(yōu)先級(jí)低的應(yīng)用類別將在剩余的網(wǎng)絡(luò)帶寬中獲取其預(yù)先指定的帶寬。網(wǎng)上業(yè)務(wù)量發(fā)生擁塞時(shí)，采用 PQ、CQ、WFQ、CBWFQ 等隊(duì)列技術(shù)，正確地分配和使用資源，減小網(wǎng)絡(luò)擁塞對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的影響，使各高帶寬流量公平分享剩余帶寬，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量較多和較少的網(wǎng)絡(luò)用戶提供一致的響應(yīng)時(shí)間，且不增加帶寬。在工程實(shí)施前，我們將根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、線路類型及帶寬、設(shè)備類型進(jìn)行設(shè)備配置及 QoS 實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。7 設(shè)備參數(shù)