1. TOS简介:

Internet中提供的服务质量天差地别, 有的需要可靠的服务, 有的需要低延迟. 但总是要作出权衡的: 最高吞吐量的路线可能不是延迟最低或最廉价的路线. 需要根据不同应用的需求进行调节.
由于Internet自身无法优化应用的路线, 所以IP协议提供了一个简单的方式帮助Internet处理特定packet, 该方法称为Type of Service(TOS).

2. TOS结构:

   0     1     2     3     4     5     6     7
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
|                 |                       |     |
|   PRECEDENCE    |          TOS          | MBZ |
|                 |                       |     |
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+

TOS包括三个部分, 长度为8 bits:

  • PRECEDENCE
  • TOS
  • MBZ

2.1 PRECEDENCE(优先级)

   0     1     2   
+-----+-----+-----+
|                 |
|   PRECEDENCE    |
|                 |
+-----+-----+-----+

PRECEDENCE表示数据包的优先级. 若路由器进入拥塞状态, 会优先丢弃优先级较低的packet. Precedence数值越大, 则IP packet越重要.

二进制 英文 中文
000 Routine 普通
001 Priority 有限的
010 Immediate 立即的
011 Flash 闪电般的
100 Flash Override 比闪电般还快的
101 Critical 极重要的
110 Internetwork Control 网间控制
111 Network Control 网络控制

2.2 TOS(服务类型)

      0           1           2           3
+-----------+-----------+-----------+-----------+
|           |           |           |           |
|   Delay   |Throughput |Reliability|    Cost   |
|           |           |           |           |
+-----------+-----------+-----------+-----------+
类型名称 0 1
Delay normal(普通) low(低延迟)
Throughtput normal(普通) high(高吞吐量)
Reliability normal(普通) high(高可靠性)
Cost normal(普通) low(低花费)

2.3 MBZ

      0
+-----------+
|           |
|    MBZ    |
|           |
+-----------+

未使用, 必须为0(除非在Internet协议实验中会有使用到这一bit), 路由器会忽略MBZ.

2.4 变更

RFC文档编号 更改内容
RFC-791 引入Delay, Throughput, 和Reliability(简称: DTR).
RFC-1349 引入Lowcost
RFC-2474 重新定义TOS为DS Field(Differentiated Services), 且8 bits都被重新定义

3. DS(Differentiated Services, 差分服务)

   0     1     2     3     4     5     6     7
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
|                                   |           |
|                DSCP               |    CU     |
|                                   |           |
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+

包含二个field, 总长为8bit:

  • DSCP
  • CU

3.1 DSCP(Differentiated Services Codepoint, 区分服务代码点)

   0     1     2     3     4     5 
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
|                                   |
|                DSCP               |
|                                   |
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+

3.1.1 概述

虽然是一个新的field, 但网络中仍然有很多不兼容DS field的设备, 并且precedenhce对于PHB(Per-hob Behaviour)来说已经有大量应用, 所以向前兼容是不可避免的. 我们希望DS能在兼容DS的节点中仍然使用. 因此使用codepoint对应TOS中的precedence, codepoint也称为DSCP值.
理论上我们使用DSCP时可以设计出64种(2^6)通讯类型, 但实际网络中我们通常将PHB总结为以下4种类型:

3.1.2 分类

  1. CS(Class Selector, 类加速器): 与IP的precedence field保持兼容性, 格式为xxx 000.

    DSCP Binary Hex Decimal Typical application Examples
    CS0 000 000 0x00 0
    CS1 001 000 0x08 8 Scavenger YouTube, Gaming, P2P
    CS2 010 000 0x10 16 OAM SNMP,SSH,Syslog
    CS3 011 000 0x18 24 Signaling SCCP,SIP,H.323
    CS4 100 000 0x20 32 Realtime TelePresence
    CS5 101 000 0x28 40 Broadcast video Cisco IPVS
    CS6 110 000 0x30 48 Network control EIGRP,OSPF,HSRP,IKE
    CS7 111 000 0x38 56

  2. EF(Expedited Forwarding, 加速转发): 确保PHB低延迟(low delay)和低丢包率(low loss)和尽量少的抖动(low jitter), 格式为101 110. 这些属性适合于声音, 视频和其他实时服务. EF总是被给予更高的优先权.

  3. AF(Assured Forwarding, 确保转发): 在规定的条件下确保传递成功, 格式为xxx yy0, x表示丢包可能性从小到大, y表示三个级别, y值越小丢包率越小, 反之亦然.

    级别 低 中 高 极高
    低丢包可能性 AF11 (001 010) AF21 (010 010) AF31 (011 010) AF41 (100 010)
    中丢包可能性 AF12 (001 100) AF22 (010 100) AF32 (011 100) AF42 (100 100)
    高丢包可能性 AF13 (001 110) AF23 (010 110) AF33 (011 110) AF43 (100 110)

  4. DF(Default Forwarding, 默认): 尽最大努力型的通讯, 格式为000 000

3.1.3 具体应用

  • CS6和CS7默认用于协议报文, 因为如果这些报文无法接收的话会引起协议中断, 而且是大多数厂商硬件队列里最高优先级的报文.
  • EF用于承载语音的流量, 因为语音要求低延迟, 低抖动, 低丢包率, 是仅次于协议报文的最重要的报文.
  • AF4用来承载语音的信令流量, 这里大家可能会有疑问为什么这里语音要优先于信令呢? 其实是这样的, 这里的信令是电话的呼叫控制, 你是可以忍受在接通的时候等待几秒钟的, 但是绝对不能允许在通话的时候的中断. 所以语音要优先于信令.
  • AF3可以用来承载IPTV的直播流量, 直播的实时性很强需要连续性和大吞吐量的保证.
  • AF2可以用来承载VOD的流量, 相对于直播VOD要求实时性不是很强, 允许有时延或者缓冲.
  • AF1可以承载不是很重要的专线业务, 因为专线业务相对于IPTV和VOICE来讲,IPTV和VOICE是运营商最关键的业务, 需要最优先来保证. 当然面向银行之类需要钻石级保证的业务来讲, 可以安排为AF4甚至为EF
  • 最不重要的业务是Internet业务, 可以放在BE模型来传输. 这也是我们为什么老抱怨网络不好
    可以说, 有了DSCP, 就初步实现了通讯业务中的时间管理, 我们日常的通讯业务才能保质保量地高效运行

3.2 CU(currently unused)

保留位, 一般兼容DS的设备会忽略这个field. 现在作为ECN(Explicit Congestion Notification, 显式拥塞通知)位.