上次我们讲到traffic classifier根据报文IP precedence、IP DCSP、MPLS EXP等分类报文，那么今天我们就来详细讲讲traffic classifier常用的几种优先级字段。

为了在Internet上针对不同的业务提供有差别的QoS服务质量，人们根据报文头中的某些字段记录QoS信息，从而让网络中的各设备根据此信息提供有差别的服务质量。

1、Precedence字段

根据RFC791定义，IP报文头ToS(Type of Service)域由8个比特组成，其中3个比特的Precedence字段标识了IP报文的优先级，Precedence在报文中的位置如图1所示。




qos read_iops_sec 合理值 qos ef_字段

图1 IP Precedence/DSCP字段



比特0～2表示Precedence字段，代表报文传输的8个优先级，按照优先级从高到低顺序取值为7、6、5、4、3、2、1和0。最高优先级是7或6，经常是为路由选择或更新网络控制通信保留的，用户级应用仅能使用0～5。下面有一个IPP值和名字的对应关系，看看就好。

Precedence0，routine

Precedence1，priority

Precedence2，immediate

Precedence3，flash

Precedence4，flash override

Precedence5，critic

Precedence6，Internetwork control

Precedence7，network control

除了Predecence字段外，ToS域中还包括D、T、R三个比特：

  • D比特表示延迟要求(Delay，0代表正常延迟，1代表低延迟)。
  • T比特表示吞吐量(Throughput，0代表正常吞吐量，1代表高吞吐量)。
  • R比特表示可靠性(Reliability，0代表正常可靠性，1代表高可靠性)。

发现问题了没？优先级的数量太少了，所以就产生了DSCP。

2、DSCP字段

RFC1349重新定义了IP报文中的ToS域，增加了C比特，表示传输开销(Monetary Cost)。之后，IETF DiffServ工作组在RFC2474中将IPv4报文头ToS域中的比特0～5重新定义为DSCP，并将ToS域改名为DS(Differentiated Service)字节。DSCP在报文中的位置如图1所示。

DS字段的前6位(0位～5位)用作区分服务代码点DSCP(DS Code Point)，后2位(6位、7位)是保留位。DS字段的前3位(0位～2位)是类选择代码点CSCP(Class Selector Code Point)，相同的CSCP值代表一类DSCP。DS节点根据DSCP的值选择相应的PHB(Per-Hop Behavior)。

IETF DifferServ工作组定义了四种PHB。

Default PHB：提供best-effort服务，数值为0；

Class-selector PHB：后3位数值为0，头三位数值非0的DSCP，用来和IPP兼容；(就是上文讲的IP Precedence哦)

Expedited Forwording PHB：服务于低延迟应用，数值为46；

Assured Forwording PHB：用于提供带宽保证，数值参照下图2；




qos read_iops_sec 合理值 qos ef_IP_02

图2 DSCP各类服务代码



对着这张图，配着下面这段文字，您还真得好好得看一看，看着看着就晕了，不勉强吧，趣味阅读，主要讲的就是这6位二进制数的搭配问题。

1.Default PHB是所有未显示定义的报文所使用的QoS标记，数值是0(000000)；

2.ClassSelector，又称为类选择器，可以根据PHB的取值把流量分为7个级别，它的特征后3位为0，前3位非0。共有7个值CS1(001000)、CS2(010000)、CS3(011000)...CS7(111000)。加上000000这种情况，正好8个级别，映射到IPP，看图右上角。

3.AF PHB(Assured Forwording PHB)，规则是这样的①二进制数最后1位为0②倒数第2、3位取值为01、10、11数值越大丢弃的可能性越大③前三位001、010、011、111数字越大，转发级别越高。例如AF41>AF43>AF31，体会一下吧？看图左下角。

4.EF类，这一类数值对应二进制数是101110，数值为46，多分配给时延敏感的VoIP流量。

3、VLAN帧头中的802.1q优先级

通常二层设备之间交互VLAN帧。根据IEEE 802.1Q定义，VLAN帧头中的PRI字段(即802.1p优先级)，或称CoS(Class of Service)字段，标识了服务质量需求。VLAN帧中的PRI字段位置如图3所示。




qos read_iops_sec 合理值 qos ef_优先级_03

图3 VLAN帧中的802.1p优先级



在802.1Q头部中包含3比特长的PRI字段。PRI字段定义了8种业务优先级CoS，按照优先级从高到低顺序取值为7、6、5、4、3、2、1和0。

4、MPLS EXP字段

MPLS报文与普通的IP报文相比增加了标签信息。标签的长度为4个字节，封装结构如图4所示。




qos read_iops_sec 合理值 qos ef_字段_04

图4 MPLS标签的封装格式



标签共有4个域：

  • Label：20比特，标签值字段，用于转发的指针。
  • EXP：3比特，保留字段，用于扩展，现在通常用做CoS。
  • S：1比特，栈底标识。MPLS支持标签的分层结构，即多重标签，S值为1时表明为最底层标签。
  • TTL：8比特，和IP分组中的TTL(Time To Live)意义相同。

对于MPLS报文，通常将标签信息中的EXP域作为MPLS报文的CoS域，与IP网络的ToS域等效，用来区分数据流量的服务等级，以支持MPLS网络的DiffServ。EXP字段表示8个传输优先级，按照优先级从高到低顺序取值为7、6、5、4、3、2、1和0。

  • 在IP网络，由IP报文的IP优先级或DSCP标识服务等级。但是对于MPLS网络，由于报文的IP头对LSR(Label Switching Router)设备是不可见的，所以需要在MPLS网络的边缘对MPLS报文的EXP域进行标记。
  • 缺省的情况下，在MPLS网络的边缘，将IP报文的IP优先级直接拷贝到MPLS报文的EXP域；但是在某些情况下，如ISP不信任用户网络、或者ISP定义的差别服务类别不同于用户网络，则可以根据一定的分类策略，依据内部的服务等级重新设置MPLS报文的EXP域，而在MPLS网络转发的过程中保持IP报文的ToS域不变。
  • 在MPLS网络的中间节点，根据MPLS报文的EXP域对报文进行分类，并实现拥塞管理，流量监管或者流量整形等PHB行为。

5、优先级映射

优先级映射是在交换机或路由器内部把报文携带的QoS优先级与设备内部优先级做转换，从而使设备根据内部优先级提供有差别的QoS服务质量的过程。




qos read_iops_sec 合理值 qos ef_IP_05

图5 优先级映射



用户可以根据网络规划在不同网络中使用不同的QoS优先级字段，例如在VLAN网络中使用802.1p，IP网络中使用DSCP，MPLS网络中使用EXP。当报文经过不同网络时，为了保持报文的优先级，需要在连接不同网络的设备上配置这些优先级字段的映射关系。当设备连接不同网络时，所有进入设备的报文，其外部优先级字段(包括802.1p、DSCP和MPLS EXP)都被映射为内部优先级；设备发出报文时，将内部优先级映射为某种外部优先级字段。