校园网中QoS的设计与实现

文瑞映

摘要：以校园网为背景，分析校园网存在的网络拥塞问题，介绍QoS的模型及处理过程，提出一个校园网QoS解决方案，通过对数据流的分类、标记、整形、拥塞管理等，以提高校园网和性能。

关键词：QoS；拥塞管理；流量监管

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）34-8131-02

QoS（Quality of service）是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟、阻塞等问题的一种技术。QoS在不增加链路带宽的情况下，通过对网络的监测和管理提高网络的性能，它是网络中管理数据流的带宽、延迟、抖动及可靠性等技术参数的集合。

造成校园网络阻塞的主要原因是没有合理的分配和管理带宽的使用，让部分应用服务长时间占用大量带宽资源。如，大量的P2P下载、在线视频等非关键应用服务占用大量带宽，而远程登录、HTTP等关键服务却得不到保障。校园是P2P、在线视频应用最多的场所之一，如何有效的保障校园内的关键服务，是校园将要面对的一个问题。利用QoS对校园进行优化管理可很好的解决这个问题，为不同类型用户或网络应用服务分配不同的带宽，并对非正常的带宽使用进行控制，保证网络的正常运行。

1 QoS的服务模型

QoS的服务模型有下面三种：

1） 尽力而为服务模型（Best-effort）：尽力而为服务模型其实没有QoS，路由器平等对待所有数据包，通过FIFO队列来实现。它适合大多数网络应用，如FTp、E-mail等。

2） 集成服务模型（Int-Serv）：Int-Serv是一个综合服务模型，它使用资源预留协议（RVSP）。发送方在发送数据包前，需要向网络申请特定的服务，源站到目的站和路径上的每一个路由器需要预留足够的资源，以保证端到端的服务质量要求。

3） 区分服务模型（Diff-Serv）：区分服务实现简单，在路由器中增加区分服务功能，利用DS字段的不同数值可提供不同等级的服务质量，应用程序在发出数据包前，不需要通知网络为其预留资源，网络中各个设备可独立对待不同类型的数据包，即每个路由器对不同的数据包定义的服务优先级是可以不相同的，区分服务通常使用队列、流量控制和流量整形等来实现区分服务功能。

2 QoS数据包处理过程

QoS数据包处理包含以下几个方面

1） 分类：流量分类是将数据报文划分多个优先级或多个服务类。管理员可以根据IP数据报的IP优先级或DSCP、802.1Q的CoS、输入接口、源IP地址、目的IP地址、IP协议和应用程序端口号等设置分类策略。

2） 监管：通过对流量规格的监管，来限制流量及其资源使用的流量控制策略。

3） 标记：为3层的DSCP或2层的CoS或两者分配一个值。

4） 调度：当发生拥塞时如何制定一个资源的调度策略，以决定报文的处理顺序，对拥塞管理一般采用队列技术。

5） 拥塞避免：通过监视网络通信流，使用复杂的算法丢弃数据包使交换机和路由器避免拥塞。

3 校园网QoS设计方案

在校园网中HTTP应用大概占用30%带宽，P2P下载、在线视频等占用60%以上的带宽，其它服务大约占10%的带宽。P2P下载、在线视频等占用校园网大部分带宽，主要应用服务HTTP的带宽得不到保障。通过QoS对P2P下载等需要消耗大量资源的应用服务进行流量控制，对主要的应用服务设置较高的优先级，使其数据包能尽快传递出去。根据校园网流量的特点设计出相应的QoS方案。图2是一个校园网QoS设计方案。

校园网中各层设置的QoS服务：

1） 校园网接入层的QoS：在校园网的接入层主要进行数据分类、数据标记和流量监管。

2） 校园网主干层的QoS：主干网收到的数据包在接入层已被分类和标记，所在主干层主要的工作是流量监控、流量整形、队列调度、拥塞控制和避免。

3） 校园网边界出口节点的QoS：边界出口节点的主要工作是数据分类、数据标记、流量监控、流量整形。

4 QoS实现方法

由于QoS有太多概念和工具，在设备上应用灵活，涉及知识面广，实现方法多样化，所以本文只给出QoS部分功能的实现方法。

1） 分类与标记：

如，把Telnet数据包DSCP标记为AF11，其它数据包的IP优先级设置为1。

5 结束语

通过配置QoS服务，对不同的数据流进行分类标记，限制部分应用服务的带宽，如BT、在线视频等，把不同的数据流加入不同的优先级的队列中，优先处理优先级高的数据流，如语音通信数据流，避免优先级低的数据流长期占用链路带宽等，从而使校园网的性能得到了明显的提高。

参考文献：

[1] 郭廓.QoS服务质量及流量控制设备在校园网中的应用[J].价值工程，2010（2）.

[2] 李向来.付合军.基于锐捷网络设备的QoS技术在校园网中的应用[J].宁波职业技术学院学报，2013（3）.

[3] 李宏.路由交换设备QoS应用技术分析[J].计算机与网络，2012（3）.

[4] 崔轩浑.郭长金.大型校园网中QoS的研究与设计[J].重庆科技学院学报，2007（2）.

[5] 王亮.浅谈使用QoS技术实现校园网的流量控制[J].福建电脑，2013（8）.endprint

摘要：以校园网为背景，分析校园网存在的网络拥塞问题，介绍QoS的模型及处理过程，提出一个校园网QoS解决方案，通过对数据流的分类、标记、整形、拥塞管理等，以提高校园网和性能。

关键词：QoS；拥塞管理；流量监管

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）34-8131-02

QoS（Quality of service）是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟、阻塞等问题的一种技术。QoS在不增加链路带宽的情况下，通过对网络的监测和管理提高网络的性能，它是网络中管理数据流的带宽、延迟、抖动及可靠性等技术参数的集合。

造成校园网络阻塞的主要原因是没有合理的分配和管理带宽的使用，让部分应用服务长时间占用大量带宽资源。如，大量的P2P下载、在线视频等非关键应用服务占用大量带宽，而远程登录、HTTP等关键服务却得不到保障。校园是P2P、在线视频应用最多的场所之一，如何有效的保障校园内的关键服务，是校园将要面对的一个问题。利用QoS对校园进行优化管理可很好的解决这个问题，为不同类型用户或网络应用服务分配不同的带宽，并对非正常的带宽使用进行控制，保证网络的正常运行。

1 QoS的服务模型

QoS的服务模型有下面三种：

1） 尽力而为服务模型（Best-effort）：尽力而为服务模型其实没有QoS，路由器平等对待所有数据包，通过FIFO队列来实现。它适合大多数网络应用，如FTp、E-mail等。

2） 集成服务模型（Int-Serv）：Int-Serv是一个综合服务模型，它使用资源预留协议（RVSP）。发送方在发送数据包前，需要向网络申请特定的服务，源站到目的站和路径上的每一个路由器需要预留足够的资源，以保证端到端的服务质量要求。

3） 区分服务模型（Diff-Serv）：区分服务实现简单，在路由器中增加区分服务功能，利用DS字段的不同数值可提供不同等级的服务质量，应用程序在发出数据包前，不需要通知网络为其预留资源，网络中各个设备可独立对待不同类型的数据包，即每个路由器对不同的数据包定义的服务优先级是可以不相同的，区分服务通常使用队列、流量控制和流量整形等来实现区分服务功能。

2 QoS数据包处理过程

QoS数据包处理包含以下几个方面

1） 分类：流量分类是将数据报文划分多个优先级或多个服务类。管理员可以根据IP数据报的IP优先级或DSCP、802.1Q的CoS、输入接口、源IP地址、目的IP地址、IP协议和应用程序端口号等设置分类策略。

2） 监管：通过对流量规格的监管，来限制流量及其资源使用的流量控制策略。

3） 标记：为3层的DSCP或2层的CoS或两者分配一个值。

4） 调度：当发生拥塞时如何制定一个资源的调度策略，以决定报文的处理顺序，对拥塞管理一般采用队列技术。

5） 拥塞避免：通过监视网络通信流，使用复杂的算法丢弃数据包使交换机和路由器避免拥塞。

3 校园网QoS设计方案

在校园网中HTTP应用大概占用30%带宽，P2P下载、在线视频等占用60%以上的带宽，其它服务大约占10%的带宽。P2P下载、在线视频等占用校园网大部分带宽，主要应用服务HTTP的带宽得不到保障。通过QoS对P2P下载等需要消耗大量资源的应用服务进行流量控制，对主要的应用服务设置较高的优先级，使其数据包能尽快传递出去。根据校园网流量的特点设计出相应的QoS方案。图2是一个校园网QoS设计方案。

校园网中各层设置的QoS服务：

1） 校园网接入层的QoS：在校园网的接入层主要进行数据分类、数据标记和流量监管。

2） 校园网主干层的QoS：主干网收到的数据包在接入层已被分类和标记，所在主干层主要的工作是流量监控、流量整形、队列调度、拥塞控制和避免。

3） 校园网边界出口节点的QoS：边界出口节点的主要工作是数据分类、数据标记、流量监控、流量整形。

4 QoS实现方法

由于QoS有太多概念和工具，在设备上应用灵活，涉及知识面广，实现方法多样化，所以本文只给出QoS部分功能的实现方法。

1） 分类与标记：

如，把Telnet数据包DSCP标记为AF11，其它数据包的IP优先级设置为1。

5 结束语

通过配置QoS服务，对不同的数据流进行分类标记，限制部分应用服务的带宽，如BT、在线视频等，把不同的数据流加入不同的优先级的队列中，优先处理优先级高的数据流，如语音通信数据流，避免优先级低的数据流长期占用链路带宽等，从而使校园网的性能得到了明显的提高。

参考文献：

[1] 郭廓.QoS服务质量及流量控制设备在校园网中的应用[J].价值工程，2010（2）.

[2] 李向来.付合军.基于锐捷网络设备的QoS技术在校园网中的应用[J].宁波职业技术学院学报，2013（3）.

[3] 李宏.路由交换设备QoS应用技术分析[J].计算机与网络，2012（3）.

[4] 崔轩浑.郭长金.大型校园网中QoS的研究与设计[J].重庆科技学院学报，2007（2）.

[5] 王亮.浅谈使用QoS技术实现校园网的流量控制[J].福建电脑，2013（8）.endprint

摘要：以校园网为背景，分析校园网存在的网络拥塞问题，介绍QoS的模型及处理过程，提出一个校园网QoS解决方案，通过对数据流的分类、标记、整形、拥塞管理等，以提高校园网和性能。

关键词：QoS；拥塞管理；流量监管

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）34-8131-02

QoS（Quality of service）是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟、阻塞等问题的一种技术。QoS在不增加链路带宽的情况下，通过对网络的监测和管理提高网络的性能，它是网络中管理数据流的带宽、延迟、抖动及可靠性等技术参数的集合。

造成校园网络阻塞的主要原因是没有合理的分配和管理带宽的使用，让部分应用服务长时间占用大量带宽资源。如，大量的P2P下载、在线视频等非关键应用服务占用大量带宽，而远程登录、HTTP等关键服务却得不到保障。校园是P2P、在线视频应用最多的场所之一，如何有效的保障校园内的关键服务，是校园将要面对的一个问题。利用QoS对校园进行优化管理可很好的解决这个问题，为不同类型用户或网络应用服务分配不同的带宽，并对非正常的带宽使用进行控制，保证网络的正常运行。

1 QoS的服务模型

QoS的服务模型有下面三种：

1） 尽力而为服务模型（Best-effort）：尽力而为服务模型其实没有QoS，路由器平等对待所有数据包，通过FIFO队列来实现。它适合大多数网络应用，如FTp、E-mail等。

2） 集成服务模型（Int-Serv）：Int-Serv是一个综合服务模型，它使用资源预留协议（RVSP）。发送方在发送数据包前，需要向网络申请特定的服务，源站到目的站和路径上的每一个路由器需要预留足够的资源，以保证端到端的服务质量要求。

3） 区分服务模型（Diff-Serv）：区分服务实现简单，在路由器中增加区分服务功能，利用DS字段的不同数值可提供不同等级的服务质量，应用程序在发出数据包前，不需要通知网络为其预留资源，网络中各个设备可独立对待不同类型的数据包，即每个路由器对不同的数据包定义的服务优先级是可以不相同的，区分服务通常使用队列、流量控制和流量整形等来实现区分服务功能。

2 QoS数据包处理过程

QoS数据包处理包含以下几个方面

1） 分类：流量分类是将数据报文划分多个优先级或多个服务类。管理员可以根据IP数据报的IP优先级或DSCP、802.1Q的CoS、输入接口、源IP地址、目的IP地址、IP协议和应用程序端口号等设置分类策略。

2） 监管：通过对流量规格的监管，来限制流量及其资源使用的流量控制策略。

3） 标记：为3层的DSCP或2层的CoS或两者分配一个值。

4） 调度：当发生拥塞时如何制定一个资源的调度策略，以决定报文的处理顺序，对拥塞管理一般采用队列技术。

5） 拥塞避免：通过监视网络通信流，使用复杂的算法丢弃数据包使交换机和路由器避免拥塞。

3 校园网QoS设计方案

在校园网中HTTP应用大概占用30%带宽，P2P下载、在线视频等占用60%以上的带宽，其它服务大约占10%的带宽。P2P下载、在线视频等占用校园网大部分带宽，主要应用服务HTTP的带宽得不到保障。通过QoS对P2P下载等需要消耗大量资源的应用服务进行流量控制，对主要的应用服务设置较高的优先级，使其数据包能尽快传递出去。根据校园网流量的特点设计出相应的QoS方案。图2是一个校园网QoS设计方案。

校园网中各层设置的QoS服务：

1） 校园网接入层的QoS：在校园网的接入层主要进行数据分类、数据标记和流量监管。

2） 校园网主干层的QoS：主干网收到的数据包在接入层已被分类和标记，所在主干层主要的工作是流量监控、流量整形、队列调度、拥塞控制和避免。

3） 校园网边界出口节点的QoS：边界出口节点的主要工作是数据分类、数据标记、流量监控、流量整形。

4 QoS实现方法

由于QoS有太多概念和工具，在设备上应用灵活，涉及知识面广，实现方法多样化，所以本文只给出QoS部分功能的实现方法。

1） 分类与标记：

如，把Telnet数据包DSCP标记为AF11，其它数据包的IP优先级设置为1。

5 结束语

通过配置QoS服务，对不同的数据流进行分类标记，限制部分应用服务的带宽，如BT、在线视频等，把不同的数据流加入不同的优先级的队列中，优先处理优先级高的数据流，如语音通信数据流，避免优先级低的数据流长期占用链路带宽等，从而使校园网的性能得到了明显的提高。

参考文献：

[1] 郭廓.QoS服务质量及流量控制设备在校园网中的应用[J].价值工程，2010（2）.

[2] 李向来.付合军.基于锐捷网络设备的QoS技术在校园网中的应用[J].宁波职业技术学院学报，2013（3）.

[3] 李宏.路由交换设备QoS应用技术分析[J].计算机与网络，2012（3）.

[4] 崔轩浑.郭长金.大型校园网中QoS的研究与设计[J].重庆科技学院学报，2007（2）.

[5] 王亮.浅谈使用QoS技术实现校园网的流量控制[J].福建电脑，2013（8）.endprint