校園網(wǎng)中QoS的設(shè)計與實現(xiàn)

文瑞映

摘要：以校園網(wǎng)為背景，分析校園網(wǎng)存在的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，介紹QoS的模型及處理過程，提出一個校園網(wǎng)QoS解決方案，通過對數(shù)據(jù)流的分類、標記、整形、擁塞管理等，以提高校園網(wǎng)和性能。

關(guān)鍵詞：QoS；擁塞管理；流量監(jiān)管

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）34-8131-02

QoS（Quality of service）是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲、阻塞等問題的一種技術(shù)。QoS在不增加鏈路帶寬的情況下，通過對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測和管理提高網(wǎng)絡(luò)的性能，它是網(wǎng)絡(luò)中管理數(shù)據(jù)流的帶寬、延遲、抖動及可靠性等技術(shù)參數(shù)的集合。

造成校園網(wǎng)絡(luò)阻塞的主要原因是沒有合理的分配和管理帶寬的使用，讓部分應用服務(wù)長時間占用大量帶寬資源。如，大量的P2P下載、在線視頻等非關(guān)鍵應用服務(wù)占用大量帶寬，而遠程登錄、HTTP等關(guān)鍵服務(wù)卻得不到保障。校園是P2P、在線視頻應用最多的場所之一，如何有效的保障校園內(nèi)的關(guān)鍵服務(wù)，是校園將要面對的一個問題。利用QoS對校園進行優(yōu)化管理可很好的解決這個問題，為不同類型用戶或網(wǎng)絡(luò)應用服務(wù)分配不同的帶寬，并對非正常的帶寬使用進行控制，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

1 QoS的服務(wù)模型

QoS的服務(wù)模型有下面三種：

1） 盡力而為服務(wù)模型（Best-effort）：盡力而為服務(wù)模型其實沒有QoS，路由器平等對待所有數(shù)據(jù)包，通過FIFO隊列來實現(xiàn)。它適合大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應用，如FTp、E-mail等。

2） 集成服務(wù)模型（Int-Serv）：Int-Serv是一個綜合服務(wù)模型，它使用資源預留協(xié)議（RVSP）。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)包前，需要向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ姆?wù)，源站到目的站和路徑上的每一個路由器需要預留足夠的資源，以保證端到端的服務(wù)質(zhì)量要求。

3） 區(qū)分服務(wù)模型（Diff-Serv）：區(qū)分服務(wù)實現(xiàn)簡單，在路由器中增加區(qū)分服務(wù)功能，利用DS字段的不同數(shù)值可提供不同等級的服務(wù)質(zhì)量，應用程序在發(fā)出數(shù)據(jù)包前，不需要通知網(wǎng)絡(luò)為其預留資源，網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備可獨立對待不同類型的數(shù)據(jù)包，即每個路由器對不同的數(shù)據(jù)包定義的服務(wù)優(yōu)先級是可以不相同的，區(qū)分服務(wù)通常使用隊列、流量控制和流量整形等來實現(xiàn)區(qū)分服務(wù)功能。

2 QoS數(shù)據(jù)包處理過程

QoS數(shù)據(jù)包處理包含以下幾個方面

1） 分類：流量分類是將數(shù)據(jù)報文劃分多個優(yōu)先級或多個服務(wù)類。管理員可以根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的IP優(yōu)先級或DSCP、802.1Q的CoS、輸入接口、源IP地址、目的IP地址、IP協(xié)議和應用程序端口號等設(shè)置分類策略。

2） 監(jiān)管：通過對流量規(guī)格的監(jiān)管，來限制流量及其資源使用的流量控制策略。

3） 標記：為3層的DSCP或2層的CoS或兩者分配一個值。

4） 調(diào)度：當發(fā)生擁塞時如何制定一個資源的調(diào)度策略，以決定報文的處理順序，對擁塞管理一般采用隊列技術(shù)。

5） 擁塞避免：通過監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)通信流，使用復雜的算法丟棄數(shù)據(jù)包使交換機和路由器避免擁塞。

3 校園網(wǎng)QoS設(shè)計方案

在校園網(wǎng)中HTTP應用大概占用30%帶寬，P2P下載、在線視頻等占用60%以上的帶寬，其它服務(wù)大約占10%的帶寬。P2P下載、在線視頻等占用校園網(wǎng)大部分帶寬，主要應用服務(wù)HTTP的帶寬得不到保障。通過QoS對P2P下載等需要消耗大量資源的應用服務(wù)進行流量控制，對主要的應用服務(wù)設(shè)置較高的優(yōu)先級，使其數(shù)據(jù)包能盡快傳遞出去。根據(jù)校園網(wǎng)流量的特點設(shè)計出相應的QoS方案。圖2是一個校園網(wǎng)QoS設(shè)計方案。

校園網(wǎng)中各層設(shè)置的QoS服務(wù)：

1） 校園網(wǎng)接入層的QoS：在校園網(wǎng)的接入層主要進行數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)標記和流量監(jiān)管。

2） 校園網(wǎng)主干層的QoS：主干網(wǎng)收到的數(shù)據(jù)包在接入層已被分類和標記，所在主干層主要的工作是流量監(jiān)控、流量整形、隊列調(diào)度、擁塞控制和避免。

3） 校園網(wǎng)邊界出口節(jié)點的QoS：邊界出口節(jié)點的主要工作是數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)標記、流量監(jiān)控、流量整形。

4 QoS實現(xiàn)方法

由于QoS有太多概念和工具，在設(shè)備上應用靈活，涉及知識面廣，實現(xiàn)方法多樣化，所以本文只給出QoS部分功能的實現(xiàn)方法。

1） 分類與標記：

如，把Telnet數(shù)據(jù)包DSCP標記為AF11，其它數(shù)據(jù)包的IP優(yōu)先級設(shè)置為1。

5 結(jié)束語

通過配置QoS服務(wù)，對不同的數(shù)據(jù)流進行分類標記，限制部分應用服務(wù)的帶寬，如BT、在線視頻等，把不同的數(shù)據(jù)流加入不同的優(yōu)先級的隊列中，優(yōu)先處理優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)流，如語音通信數(shù)據(jù)流，避免優(yōu)先級低的數(shù)據(jù)流長期占用鏈路帶寬等，從而使校園網(wǎng)的性能得到了明顯的提高。

參考文獻：

[1] 郭廓.QoS服務(wù)質(zhì)量及流量控制設(shè)備在校園網(wǎng)中的應用[J].價值工程，2010（2）.

[2] 李向來.付合軍.基于銳捷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的QoS技術(shù)在校園網(wǎng)中的應用[J].寧波職業(yè)技術(shù)學院學報，2013（3）.

[3] 李宏.路由交換設(shè)備QoS應用技術(shù)分析[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2012（3）.

[4] 崔軒渾.郭長金.大型校園網(wǎng)中QoS的研究與設(shè)計[J].重慶科技學院學報，2007（2）.

[5] 王亮.淺談使用QoS技術(shù)實現(xiàn)校園網(wǎng)的流量控制[J].福建電腦，2013（8）.endprint

摘要：以校園網(wǎng)為背景，分析校園網(wǎng)存在的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，介紹QoS的模型及處理過程，提出一個校園網(wǎng)QoS解決方案，通過對數(shù)據(jù)流的分類、標記、整形、擁塞管理等，以提高校園網(wǎng)和性能。

關(guān)鍵詞：QoS；擁塞管理；流量監(jiān)管

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）34-8131-02

QoS（Quality of service）是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲、阻塞等問題的一種技術(shù)。QoS在不增加鏈路帶寬的情況下，通過對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測和管理提高網(wǎng)絡(luò)的性能，它是網(wǎng)絡(luò)中管理數(shù)據(jù)流的帶寬、延遲、抖動及可靠性等技術(shù)參數(shù)的集合。

造成校園網(wǎng)絡(luò)阻塞的主要原因是沒有合理的分配和管理帶寬的使用，讓部分應用服務(wù)長時間占用大量帶寬資源。如，大量的P2P下載、在線視頻等非關(guān)鍵應用服務(wù)占用大量帶寬，而遠程登錄、HTTP等關(guān)鍵服務(wù)卻得不到保障。校園是P2P、在線視頻應用最多的場所之一，如何有效的保障校園內(nèi)的關(guān)鍵服務(wù)，是校園將要面對的一個問題。利用QoS對校園進行優(yōu)化管理可很好的解決這個問題，為不同類型用戶或網(wǎng)絡(luò)應用服務(wù)分配不同的帶寬，并對非正常的帶寬使用進行控制，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

1 QoS的服務(wù)模型

QoS的服務(wù)模型有下面三種：

1） 盡力而為服務(wù)模型（Best-effort）：盡力而為服務(wù)模型其實沒有QoS，路由器平等對待所有數(shù)據(jù)包，通過FIFO隊列來實現(xiàn)。它適合大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應用，如FTp、E-mail等。

2） 集成服務(wù)模型（Int-Serv）：Int-Serv是一個綜合服務(wù)模型，它使用資源預留協(xié)議（RVSP）。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)包前，需要向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ姆?wù)，源站到目的站和路徑上的每一個路由器需要預留足夠的資源，以保證端到端的服務(wù)質(zhì)量要求。

3） 區(qū)分服務(wù)模型（Diff-Serv）：區(qū)分服務(wù)實現(xiàn)簡單，在路由器中增加區(qū)分服務(wù)功能，利用DS字段的不同數(shù)值可提供不同等級的服務(wù)質(zhì)量，應用程序在發(fā)出數(shù)據(jù)包前，不需要通知網(wǎng)絡(luò)為其預留資源，網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備可獨立對待不同類型的數(shù)據(jù)包，即每個路由器對不同的數(shù)據(jù)包定義的服務(wù)優(yōu)先級是可以不相同的，區(qū)分服務(wù)通常使用隊列、流量控制和流量整形等來實現(xiàn)區(qū)分服務(wù)功能。

2 QoS數(shù)據(jù)包處理過程

QoS數(shù)據(jù)包處理包含以下幾個方面

1） 分類：流量分類是將數(shù)據(jù)報文劃分多個優(yōu)先級或多個服務(wù)類。管理員可以根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的IP優(yōu)先級或DSCP、802.1Q的CoS、輸入接口、源IP地址、目的IP地址、IP協(xié)議和應用程序端口號等設(shè)置分類策略。

2） 監(jiān)管：通過對流量規(guī)格的監(jiān)管，來限制流量及其資源使用的流量控制策略。

3） 標記：為3層的DSCP或2層的CoS或兩者分配一個值。

4） 調(diào)度：當發(fā)生擁塞時如何制定一個資源的調(diào)度策略，以決定報文的處理順序，對擁塞管理一般采用隊列技術(shù)。

5） 擁塞避免：通過監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)通信流，使用復雜的算法丟棄數(shù)據(jù)包使交換機和路由器避免擁塞。

3 校園網(wǎng)QoS設(shè)計方案

在校園網(wǎng)中HTTP應用大概占用30%帶寬，P2P下載、在線視頻等占用60%以上的帶寬，其它服務(wù)大約占10%的帶寬。P2P下載、在線視頻等占用校園網(wǎng)大部分帶寬，主要應用服務(wù)HTTP的帶寬得不到保障。通過QoS對P2P下載等需要消耗大量資源的應用服務(wù)進行流量控制，對主要的應用服務(wù)設(shè)置較高的優(yōu)先級，使其數(shù)據(jù)包能盡快傳遞出去。根據(jù)校園網(wǎng)流量的特點設(shè)計出相應的QoS方案。圖2是一個校園網(wǎng)QoS設(shè)計方案。

校園網(wǎng)中各層設(shè)置的QoS服務(wù)：

1） 校園網(wǎng)接入層的QoS：在校園網(wǎng)的接入層主要進行數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)標記和流量監(jiān)管。

2） 校園網(wǎng)主干層的QoS：主干網(wǎng)收到的數(shù)據(jù)包在接入層已被分類和標記，所在主干層主要的工作是流量監(jiān)控、流量整形、隊列調(diào)度、擁塞控制和避免。

3） 校園網(wǎng)邊界出口節(jié)點的QoS：邊界出口節(jié)點的主要工作是數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)標記、流量監(jiān)控、流量整形。

4 QoS實現(xiàn)方法

由于QoS有太多概念和工具，在設(shè)備上應用靈活，涉及知識面廣，實現(xiàn)方法多樣化，所以本文只給出QoS部分功能的實現(xiàn)方法。

1） 分類與標記：

如，把Telnet數(shù)據(jù)包DSCP標記為AF11，其它數(shù)據(jù)包的IP優(yōu)先級設(shè)置為1。

5 結(jié)束語

通過配置QoS服務(wù)，對不同的數(shù)據(jù)流進行分類標記，限制部分應用服務(wù)的帶寬，如BT、在線視頻等，把不同的數(shù)據(jù)流加入不同的優(yōu)先級的隊列中，優(yōu)先處理優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)流，如語音通信數(shù)據(jù)流，避免優(yōu)先級低的數(shù)據(jù)流長期占用鏈路帶寬等，從而使校園網(wǎng)的性能得到了明顯的提高。

參考文獻：

[1] 郭廓.QoS服務(wù)質(zhì)量及流量控制設(shè)備在校園網(wǎng)中的應用[J].價值工程，2010（2）.

[2] 李向來.付合軍.基于銳捷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的QoS技術(shù)在校園網(wǎng)中的應用[J].寧波職業(yè)技術(shù)學院學報，2013（3）.

[3] 李宏.路由交換設(shè)備QoS應用技術(shù)分析[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2012（3）.

[4] 崔軒渾.郭長金.大型校園網(wǎng)中QoS的研究與設(shè)計[J].重慶科技學院學報，2007（2）.

[5] 王亮.淺談使用QoS技術(shù)實現(xiàn)校園網(wǎng)的流量控制[J].福建電腦，2013（8）.endprint

摘要：以校園網(wǎng)為背景，分析校園網(wǎng)存在的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，介紹QoS的模型及處理過程，提出一個校園網(wǎng)QoS解決方案，通過對數(shù)據(jù)流的分類、標記、整形、擁塞管理等，以提高校園網(wǎng)和性能。

關(guān)鍵詞：QoS；擁塞管理；流量監(jiān)管

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）34-8131-02

QoS（Quality of service）是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲、阻塞等問題的一種技術(shù)。QoS在不增加鏈路帶寬的情況下，通過對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測和管理提高網(wǎng)絡(luò)的性能，它是網(wǎng)絡(luò)中管理數(shù)據(jù)流的帶寬、延遲、抖動及可靠性等技術(shù)參數(shù)的集合。

造成校園網(wǎng)絡(luò)阻塞的主要原因是沒有合理的分配和管理帶寬的使用，讓部分應用服務(wù)長時間占用大量帶寬資源。如，大量的P2P下載、在線視頻等非關(guān)鍵應用服務(wù)占用大量帶寬，而遠程登錄、HTTP等關(guān)鍵服務(wù)卻得不到保障。校園是P2P、在線視頻應用最多的場所之一，如何有效的保障校園內(nèi)的關(guān)鍵服務(wù)，是校園將要面對的一個問題。利用QoS對校園進行優(yōu)化管理可很好的解決這個問題，為不同類型用戶或網(wǎng)絡(luò)應用服務(wù)分配不同的帶寬，并對非正常的帶寬使用進行控制，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

1 QoS的服務(wù)模型

QoS的服務(wù)模型有下面三種：

1） 盡力而為服務(wù)模型（Best-effort）：盡力而為服務(wù)模型其實沒有QoS，路由器平等對待所有數(shù)據(jù)包，通過FIFO隊列來實現(xiàn)。它適合大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應用，如FTp、E-mail等。

2） 集成服務(wù)模型（Int-Serv）：Int-Serv是一個綜合服務(wù)模型，它使用資源預留協(xié)議（RVSP）。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)包前，需要向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ姆?wù)，源站到目的站和路徑上的每一個路由器需要預留足夠的資源，以保證端到端的服務(wù)質(zhì)量要求。

3） 區(qū)分服務(wù)模型（Diff-Serv）：區(qū)分服務(wù)實現(xiàn)簡單，在路由器中增加區(qū)分服務(wù)功能，利用DS字段的不同數(shù)值可提供不同等級的服務(wù)質(zhì)量，應用程序在發(fā)出數(shù)據(jù)包前，不需要通知網(wǎng)絡(luò)為其預留資源，網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備可獨立對待不同類型的數(shù)據(jù)包，即每個路由器對不同的數(shù)據(jù)包定義的服務(wù)優(yōu)先級是可以不相同的，區(qū)分服務(wù)通常使用隊列、流量控制和流量整形等來實現(xiàn)區(qū)分服務(wù)功能。

2 QoS數(shù)據(jù)包處理過程

QoS數(shù)據(jù)包處理包含以下幾個方面

1） 分類：流量分類是將數(shù)據(jù)報文劃分多個優(yōu)先級或多個服務(wù)類。管理員可以根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的IP優(yōu)先級或DSCP、802.1Q的CoS、輸入接口、源IP地址、目的IP地址、IP協(xié)議和應用程序端口號等設(shè)置分類策略。

2） 監(jiān)管：通過對流量規(guī)格的監(jiān)管，來限制流量及其資源使用的流量控制策略。

3） 標記：為3層的DSCP或2層的CoS或兩者分配一個值。

4） 調(diào)度：當發(fā)生擁塞時如何制定一個資源的調(diào)度策略，以決定報文的處理順序，對擁塞管理一般采用隊列技術(shù)。

5） 擁塞避免：通過監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)通信流，使用復雜的算法丟棄數(shù)據(jù)包使交換機和路由器避免擁塞。

3 校園網(wǎng)QoS設(shè)計方案

在校園網(wǎng)中HTTP應用大概占用30%帶寬，P2P下載、在線視頻等占用60%以上的帶寬，其它服務(wù)大約占10%的帶寬。P2P下載、在線視頻等占用校園網(wǎng)大部分帶寬，主要應用服務(wù)HTTP的帶寬得不到保障。通過QoS對P2P下載等需要消耗大量資源的應用服務(wù)進行流量控制，對主要的應用服務(wù)設(shè)置較高的優(yōu)先級，使其數(shù)據(jù)包能盡快傳遞出去。根據(jù)校園網(wǎng)流量的特點設(shè)計出相應的QoS方案。圖2是一個校園網(wǎng)QoS設(shè)計方案。

校園網(wǎng)中各層設(shè)置的QoS服務(wù)：

1） 校園網(wǎng)接入層的QoS：在校園網(wǎng)的接入層主要進行數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)標記和流量監(jiān)管。

2） 校園網(wǎng)主干層的QoS：主干網(wǎng)收到的數(shù)據(jù)包在接入層已被分類和標記，所在主干層主要的工作是流量監(jiān)控、流量整形、隊列調(diào)度、擁塞控制和避免。

3） 校園網(wǎng)邊界出口節(jié)點的QoS：邊界出口節(jié)點的主要工作是數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)標記、流量監(jiān)控、流量整形。

4 QoS實現(xiàn)方法

由于QoS有太多概念和工具，在設(shè)備上應用靈活，涉及知識面廣，實現(xiàn)方法多樣化，所以本文只給出QoS部分功能的實現(xiàn)方法。

1） 分類與標記：

如，把Telnet數(shù)據(jù)包DSCP標記為AF11，其它數(shù)據(jù)包的IP優(yōu)先級設(shè)置為1。

5 結(jié)束語

通過配置QoS服務(wù)，對不同的數(shù)據(jù)流進行分類標記，限制部分應用服務(wù)的帶寬，如BT、在線視頻等，把不同的數(shù)據(jù)流加入不同的優(yōu)先級的隊列中，優(yōu)先處理優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)流，如語音通信數(shù)據(jù)流，避免優(yōu)先級低的數(shù)據(jù)流長期占用鏈路帶寬等，從而使校園網(wǎng)的性能得到了明顯的提高。

參考文獻：

[1] 郭廓.QoS服務(wù)質(zhì)量及流量控制設(shè)備在校園網(wǎng)中的應用[J].價值工程，2010（2）.

[2] 李向來.付合軍.基于銳捷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的QoS技術(shù)在校園網(wǎng)中的應用[J].寧波職業(yè)技術(shù)學院學報，2013（3）.

[3] 李宏.路由交換設(shè)備QoS應用技術(shù)分析[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2012（3）.

[4] 崔軒渾.郭長金.大型校園網(wǎng)中QoS的研究與設(shè)計[J].重慶科技學院學報，2007（2）.

[5] 王亮.淺談使用QoS技術(shù)實現(xiàn)校園網(wǎng)的流量控制[J].福建電腦，2013（8）.endprint