基于DynamipsGUI的网络服务质量实验设计

王亚文

（西安工业大学 计算机科学与工程学院，陕西 西安710032）

随着Internet网络及应用的飞速发展，新型业务不断涌现，例如VoIP、IPTV和视频会议等非传统数据通信业务，这些通信业务需要占用大量的带宽资源。网络带宽的发展永远跟不上需求，这就带来了巨大的挑战，当网络出现堵塞时如何保证网络的正常工作成为一个亟待解决的技术问题。

服务质量（Quality of Service，QOS）就是一个解决方法，QOS的基本思想就是把数据分类，放在不同的队列中。QOS有3种模型：尽最大努力服务、综合服务、区分服务。区分服务是比较现实的模型，该服务包含了一系列分类工具和排队机制，为某些数据流提供比其他数据流优先级更高的服务。优先级队列（PQ，Priority Queue）采用的就是区分服务，有高、中、普通、低优先级四个队列。数据包根据事先的定义放在不同的队列中，路由器按照高、中、普通、低顺序服务，只有高优先级的队列为空后才为中优先级的队列服务，依次类推。这样能保证高优先级数据包一定是优先服务，然而如果高优先级队列长期不空，则低优先级的队列永远不会被服务。我们可以为每个队列设置一个长度，队列满后，数据包将被丢弃。

1 DynamipsGUI简介

Dynamips网络模拟软件模拟了Cisco路由的硬件环境，加载相应的IOS（Internet Operate System）镜像文件，通过真正运行IOS实现对Cisco路由器的模拟，同时加载NM-16ESW模块还可以做交换的部分实验，得到一个模拟的Cisco实验环境[1-2]。

2 实验设计

此网络服务质量实验的拓扑图如图1所示。该实验采用3台路由器。本实验设计如下：在路由器R-C7200-B的接口serial 2/0上应用优先级队列，使得telnet流量通过“高”优先级队列传输，数据包大小大于500字节的流量通过“中”优先级队列传输，从gigabitEthernet 1/0接口接收到流量通过“普通”优先级队列传输，其它流量通过“低”优先级队列传输。

图1 实验拓扑图Fig.1 Experiment topology figure

图中所涉及的实验设备情况如表1所示。

表1 实验设备情况表Tab.1 Experiment devices situations table

3 实验步骤及配置分析

3.1 搭建网络环境

启动DynamipsGUI2.8，在“设备参数配置”中选择3个路由器，路由器的设备类型选择7200，加载路由器IOSc7200-is-mz.124-19b.bin，生成网络设备。

按照图1所示的拓扑结构进行连线。

启动 Router1.bat、Router2.bat和 Router3.bat，让路由器运行起来，接着启动SecureCRT-v6.58H，用Telnet的方式登录到网络设备上。

3.2 对各路由器进行基本配置

对路由器R-C7200-B进行如下配置。

Router＞enable

Router#configure terminal

Router(config)#hostname R-C7200-B

R-C7200-B(config)#interface gigabitEthernet 1/0

R-C7200-B(config-if)#ip address 192.168.12.1 255.255.255.0

R-C7200-B(config-if)#no shutdown

R-C7200-B(config-if)#exit

R-C7200-B(config)#interface serial 2/0

R-C7200-B(config-if)#ip address 192.168.23.1 255.255.255.0

R-C7200-B(config-if)#clock rate 64000

R-C7200-B(config-if)#no shutdown

R-C7200-B(config-if)#end

R-C7200-B#write

路由器 R-C7200-A、R-C7200-C的基本配置与 RC7200-B相似，这里省略。

3.3 在各路由器上配置动态路由协议

对路由器R-C7200-B进行如下配置。

R-C7200-B＞enable

R-C7200-B#configure terminal

R-C7200-B(config)#router rip

R-C7200-B(config-router)#network 192.168.12.0

R-C7200-B(config-router)#network 192.168.23.0

R-C7200-B(config-router)#end

R-C7200-B#write

路由器 R-C7200-A、R-C7200-C的基本配置与 RC7200-B相似，这里省略。

3.4 在路由器R-C7200-B上配置PQ

对路由器R-C7200-B进行如下配置。

R-C7200-B＞enable

R-C7200-B#configure terminal

R-C7200-B(config)#priority-list 10 protocol ip high tcp telnet

//创建1个优先级队列，标号为10，把telnet流量放在“高”优先级队列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 protocol ip medium gt 500/

/以上把数据包大小大于500字节的流量放在“中”优先级队列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 interface gigabitEthernet 1/0 normal

//以上把从gigabitEthernet 1/0接口接收到流量放在 “普通”优先级队列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 default low

//以上把其他的流量放在“低”优先级队列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 queue-limit 10 20 40 60

//以上定义优先级队列高、中、普通、低队列中的长度，如果

队列超过这些长度，数据包将被丢弃

R-C7200-B(config)#interface serial 2/0

R-C7200-B(config-if)#priority-group 10

//以上把定义好的优先级队列应用在serial 2/0接口上

3.5 实验调试

1）检查R-C7200-B的接口serial 2/0上的队列

在R-C7200-B上检查接口serial 2/0上的队列情况，如图2（a）、图 2（b）所示。

由图 2（a）、图 2（b）可知，接口 serial 2/0 上的队列策略是优先级队列，标号为10，其分为高、中、普通、低四种，长度分别是 10、20、40、60。

2）在R-C7200-B上开启优先级队列的调试功能

在R-C7200-B上开启优先级队列调试功能的过程如图3所示。

3）在R-C7200-A上远程登录R-C7200-C（R-C7200-A#telnet 192.168.2.1），观察在R-C7200-B上的优先级队列情况，如图4所示。

由图4可知，telnet时数据通过“高”优先级队列传输。

4）在R-C7200-A上向R-C7200-C传送数据包大小大于500字节的数据，这里为15000字节，其过程如图5（a）、图5（b）所示。

图2 R-C7200-B的接口serial 2/0上的队列情况Fig.2 PQ situation of interface serial 2/0 on R-C7200-B

图3 启动优先级队列调试功能过程Fig.3 Process of booting PQ debugging

图4 telnet时R-C7200-B上的优先级队列情况Fig.4 PQsituation on R-C7200-B when telnet

图5 从R-C7200-A到R-C7200-C的数据传送过程Fig.5 Process of data transmission from R-C7200-A to R-C7200-C

由图5可知，当数据大于500字节时数据通过“中”优先级队列传输。

4 结论

文中在路由器R-C7200-B的接口serial 2/0上应用优先级队列，并通过实验验证了telnet、大小为15 000的数据通过R-C7200-B时的数据传输情况。

优先级队列根据接口上根据协议类型、报文大小、协议端口号等，划分不同优先级队列，当高优先级队列中有报文时，低优先级队列得不到调度。所以优先级队列适用于应用简单，对某些应用服务要求很高，而其他业务相对不高的应用。它的优势是配置简单，绝对保证高优先级应用的带宽；缺点是不能保证高优先级外的服务得到合理带宽，从而不能公平地保证各种应用的服务质量。

运用DynamipsGUI很好地完成了网络服务质量实验。网络模拟软件的使用，有效地解决了大多数工科院校网络实验设备有限的现实问题[2-6]，提高学生做实验的效率。

[1]王丽娜，何军，侯健敏，等.基于DynamipsGUI的两类路由协议仿真通信实验[J].实验室研究与探索，2010，29（6）：72-75.WANG Li-na，HE Jun，HOU Jian-min，et al.Simulational communication experiment on two kinds of routing protocol based on dynamips GUI[J].Research and Exploration in Laboratory，2010，29（6）：72-75.

[2]薛琴.基于PacketTracer的计算机网络仿真实验教学[J].实验室研究与探索，2010，29（2）：57-59.XUE Qin.Simulation experimental teaching of computer network based on packet tracer[J].Research and Exploration in Laboratory，2010，29（2）：57-59.

[3]王亚文，容晓峰，范会敏，等.论网络工程独立实验课程的建设[J].实验科学与技术，2009，7（4）：122-125.WANG Ya-wen，RONG Xiao-feng，FAN Hui-min，et al.Discussion construction of network engineering independent experiment course[J].Experiment Science&Technology，2009，7（4）：122-125.

[4]段寿建，杨艳丽.基于BosonNetsim的计算机网络模拟实验研究[J].实验科学与技术，2009，7（4）：63-64.DUAN Shou-jian，YANG Yan-li.Research on computer simulation experiment based on boson netsim[J].Experiment Science&Technology，2009，7（4）：63-64.

[5]潘江波，邓建高.仿真软件在计算机网络教学中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（7）：91-93.PAN Jiang-bo，DENG Jian-gao.Application of simulation software in computer network teaching [J].Experimental Technology and Management，2011，28（7）：91-93.

[6]唐灯平.利用Packet Tracer模拟组建大型单核心网络的研究[J].实验室研究与探索，2011，30（1）：186-189.TANG Deng-ping.Using packet tracer to simulate a large set of single-core network [J].Research and Exploration in Laboratory，2011，30（1）：186-189.