DSCP優(yōu)先級.docx

IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)圖0.IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)IP數(shù)據(jù)包字段解析版本號:占了4位，表示ipv4.Internet首部長度（IHL包頭長度）：占4位，指明ipv4協(xié)議包頭長度的字節(jié)數(shù)包含多少個32位。由于IPv4的包頭可能包含可變數(shù)量的可選項，所以這個字段可以用來確定IPv4數(shù)據(jù)報中數(shù)據(jù)部分的偏移位置。IPv4包頭的最小長度是20個字節(jié)，因此IHL這個字段的最小值用十進制表示就是5(5x4（4個字節(jié)32位） = 20字節(jié))。就是說，它表示的是包頭的總字節(jié)數(shù)是4字節(jié)的倍數(shù)。圖2中即為header length為20，表示是20個字節(jié)，所以經(jīng)過計算此處用十進制表示為5，二進制表示為1001。服務(wù)類型：服務(wù)類型一共占了8位，涵義如下：過程字段：3位，設(shè)置了數(shù)據(jù)包的重要性，取值越大數(shù)據(jù)越重要，取值范圍為：0（正常） 7（網(wǎng)絡(luò)控制）延遲字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特低的延遲）流量字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特高的流量）可靠性字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特高的可靠性）成本字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特最小成本）未使用： 1位圖2中表示的為Differentiated Service Fied 0x00?？傞L度total length：71（十進制表示），換位十六進制是0x0047標識字段：占16位。IP軟件在存儲器中維持一個計數(shù)器，每產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)報，計數(shù)器就加1，并將此值賦給標識字段。但這個“標識”不是序號，因為IP是無連接服務(wù)，數(shù)據(jù)報不存在按序接收的問題。當數(shù)據(jù)報由于長度超過網(wǎng)絡(luò)的MTU而必須分片時，這個標識字段的值就被復(fù)制到所有的數(shù)據(jù)報片的標識字段中。相同的標識字段的值使分片后的各數(shù)據(jù)報片最后能正確地重裝成為原來的數(shù)據(jù)報，此處值為0x1fd6（十進制:8150）標志（flag）：占3位，但目前只有兩位有意義。標志字段中的最低位為MF（More Fragment）。MF=1即表示后面“還有分片”的數(shù)據(jù)報。MF=0表示這已是若干數(shù)據(jù)報片中的最后一個。標志字段中間的一位記為DF（Dont Fragment），意思是“不能分片”。只有當DF=0時才允許分片。此處值為0x02即010表示不能分片，即dont Fragment。段偏移量：占13位，當數(shù)據(jù)分組時，它和更多段位（MF, More fragments）進行連接，幫助目的主機將分段的包組合。此處值為0x00。Time to live(TTL)生存時間：占8位，表示數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上生存多久，每通過一個路由器該值減一，為0時將被路由器丟棄。圖2中生存時間為1。協(xié)議：占8位，這個字段定義了IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分使用的協(xié)議類型。常用的協(xié)議及其十進制數(shù)值包括ICMP(1)、TCP(6)、UDP(17)。圖2中協(xié)議是17，換算為16進制是0x0111源端ip：09 0xc0a8 0x006d（192-oxc0,168-0xa8）目標ip：224. 0.0.252 0xe000 0x00fc首部校驗和（checksum）：占16位DSCP優(yōu)先級 DSCP優(yōu)先級它由IP分組報頭中的6位組成，使用的是ToS字節(jié)，因此在使用DSCP后，該字節(jié)也被稱為DSCP字節(jié)。其在字節(jié)中的位置如下： DS5 DS4 DS3 DS2 DS1 DS0 CU CU 其中：DSCP優(yōu)先級：6bit（DS5-DS0），未用（CU）：2bitDSCP優(yōu)先級值有64個（0-63），0優(yōu)先級最低，63優(yōu)先級最高。事實上DSCP字段是IP優(yōu)先級字段的超集，DSCP字段的定義向后與IP優(yōu)先級字段兼容。目前定義的DSCP有默認的DSCP，值為0；類選擇器DSCP，定義為向后與IP優(yōu)先級兼容，值為（8，16，24，32，40，48，56）；加速轉(zhuǎn)發(fā)（EF），一般用于低延遲的服務(wù)，推薦值為46（101110）；確定轉(zhuǎn)發(fā)（AF），定義了4個服務(wù)等級，每個服務(wù)等級有3個下降過程，因此使用了12個DSCP值（10，12，14），（18，20，22），（26，28，30），（34，36，38）。IP precedence和DSCP代碼對照表500)this.width=500; Differentiated services code point valueaf11 Match packets with AF11 dscp (001010) 10af12 Match packets with AF12 dscp (001100) 12af13 Match packets with AF13 dscp (001110) 14af21 Match packets with AF21 dscp (010010) 18af22 Match packets with AF22 dscp (010100) 20af23 Match packets with AF23 dscp (010110) 22af31 Match packets with AF31 dscp (011010) 26af32 Match packets with AF32 dscp (011100) 28af33 Match packets with AF33 dscp (011110) 30af41 Match packets with AF41 dscp (100010) 34af42 Match packets with AF42 dscp (100100) 36af43 Match packets with AF43 dscp (100110) 38cs1 Match packets with CS1(precedence 1) dscp (001000)8cs2 Match packets with CS2(precedence 2) dscp (010000)16cs3 Match packets with CS3(precedence 3) dscp (011000)24cs4 Match packets with CS4(precedence 4) dscp (100000)32cs5 Match packets with CS5(precedence 5) dscp (101000)40cs6 Match packets with CS6(precedence 6) dscp (110000)48cs7 Match packets with CS7(precedence 7) dscp (111000)56default Match packets with default dscp (000000) 默認 0ef Match packets with EF dscp (101110) 加速轉(zhuǎn)發(fā) 46注： CS ：Class Selector Code points類別選擇代碼EF：Expedited Forwarding加速轉(zhuǎn)發(fā)AF: Assured Forwarding確定轉(zhuǎn)發(fā)DSCP由RFC2474定義，它重新命名了IPv4報頭中TOS使用的那1字節(jié)和IPv6報頭中數(shù)據(jù)類（TrafficClass）那1字節(jié)，新的名字稱為DS字段（Differentiated ServicesField）。該字段的作用沒有變，仍然被QoS工具用來標記數(shù)據(jù)。不同的是IPv4使用3比特，而DSCP使用6比特，最低2比特不用。RFC2474 定義最高3比特為級別類別選擇代碼（Class Selector Code points，CS），其意義和IPv4報頭中IP優(yōu)先級的定義是相同的，CS0 CS7的級別相等于IP優(yōu)先級0 7。但它并沒有定義第3到第5比特的具體含義以及使用規(guī)則。DSCP使用6比特，可以定義64個優(yōu)先級（063）。AF保證轉(zhuǎn)發(fā)（Assured Forwarding,AF）由RFC2597對CS1CS4進行進一步定義。它使用第3和第4比特做丟棄優(yōu)先級標志。01低丟棄優(yōu)先級；10中丟棄優(yōu)先級；11高丟棄優(yōu)先級。這樣，在同一類數(shù)據(jù)中，又根據(jù)被丟棄的可能性劃分出3檔。下表列出了AF服務(wù)等級及其對應(yīng)的DSCP值： CS1 CS2 CS3 CS4 Lowdrop AF11 AF21 AF31 AF41 001010 010010 011010 100010Mediumdrop AF12 AF22 AF32 AF42 001100 010100 011100 100100Highdrop AF13 AF23 AF33 AF43 001110 010110 011110 100110AF的定義為數(shù)據(jù)分類提供了方便，比如，運營商可以向用戶提供4中服務(wù)協(xié)約（SLA）：白金，金，銀，銅，并為每一種服務(wù)的數(shù)據(jù)分配一定的帶寬。當然，不同服務(wù)的收費標準也是不同的。 EF無阻礙轉(zhuǎn)發(fā)（Expedited Forwarding,EF）由RFC2598定義，DSCP值為46(101110)。EF服務(wù)適用于低丟包率，低延遲，低抖動及保證帶寬的業(yè)務(wù)，如VOIP。其他DSCP = 000000 盡力轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)等級 （EF）；CS = 6 網(wǎng)間控制（Internetwork Control），DSCP= 48 (110000)CS = 7 網(wǎng)內(nèi)控制 （Intranetwork Control），DSCP= 56 (111000)在配置命令中，既可以使用十進制數(shù)值，也可以使用二進制數(shù)值，還可以使用名稱。例如，28, 011100, AF32三個寫法意義相同。DSCP 與IP 優(yōu)先級IP 優(yōu)先級在IPv4的報文頭中，TOS字段是1字節(jié)，如下圖所示。根據(jù)RFC1122的定義，IP優(yōu)先級（IP Precedence）使用最高3比特（第02比特）。+| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |+3比特可以定義8個等級。8個優(yōu)先級的定義如下：7-111 Network Control 網(wǎng)絡(luò)控制-保留給網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)使用，比如路由6-110 Internetwork Control 網(wǎng)間控制-保留給網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)使用，比如路由5-101 Critic 關(guān)鍵-推薦給語音數(shù)據(jù)使用4-100 FlashOverride 疾速-由視頻會議和視頻流使用3-011 Flash 閃速-語音控制數(shù)據(jù)使用2-010 Immediate 快速-數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用1-001 Priority 優(yōu)先-數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用0-000 Routine 普通-缺省標記值在標記數(shù)據(jù)時，既可以使用數(shù)值，也可以使用名稱（英文名稱）。 DSCP、COS、QOS之間的關(guān)系COS: Class Of ServiceQOS: Quality Of ServiceTOS: Type of ServiceDSCP: Differentiated Service Code Point 嚴格的說，Cos與Tos只是QoS的一種標記機制。QoS范圍太大，涉及到入口數(shù)據(jù)流的標記和分類及速率限制，網(wǎng)絡(luò)骨干的擁塞避免和擁塞管理，網(wǎng)絡(luò)出口的隊列調(diào)度機制等等。Cos是二層ISL或者802.1Q數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級標記，3個bit，范圍0-7；Tos是三層數(shù)據(jù)包的服務(wù)類型標記，也是3個bit，范圍0-7，同樣可當作優(yōu)先級標記，另外5個實際指示Delay，Throughput，Reliability等特性的bit位，一般沒有使用；現(xiàn)在為了更好的控制數(shù)據(jù)流分類，使用DSCP（Differential Services Code Point），擴展了Tos的后三個bit，因此，范圍從0-63。在實施QoS策略時，Cos與ToS或DSCP之間通常要做映射機制。TOS: 0 1 2 3 4 5 6 7 +-+-+-+-+-+-+-+-+ | | | | | PRECEDENCE | TOS | MBZ | | | | | +-+-+-+-+-+-+-+-+服務(wù)類型（TOS）字段包括一個3bit的優(yōu)先權(quán)子字段（現(xiàn)在已被忽略），4bit的TOS子字段和1bit未用位但必須置0。4bit的TOS分別代表：最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。4bit中只能置其中1bit。如果所有4bit均為0，那么就意味著是一般服務(wù)。RFC1340 ReynoldsandPostel1992描述了所有的標準應(yīng)用如何設(shè)置這些服務(wù)類型。RFC1349Almquist1992對該RFC進行了修正，更為詳細地描述了TOS的特性。服務(wù)類型(TOS)字段解析圖1.IP首部的結(jié)構(gòu)圖2.Wireshark工具分析解析圖字段解析：版本號:占了4位，表示ipv4.Internet首部長度（IHL包頭長度）：占4位，指明ipv4協(xié)議包頭長度的字節(jié)數(shù)包含多少個32位。由于IPv4的包頭可能包含可變數(shù)量的可選項，所以這個字段可以用來確定IPv4數(shù)據(jù)報中數(shù)據(jù)部分的偏移位置。IPv4包頭的最小長度是20個字節(jié)，因此IHL這個字段的最小值用十進制表示就是5(5x4（4個字節(jié)32位） = 20字節(jié))。就是說，它表示的是包頭的總字節(jié)數(shù)是4字節(jié)的倍數(shù)。圖2中即為header length為20，表示是20個字節(jié)，所以經(jīng)過計算此處用十進制表示為5，二進制表示為1001。服務(wù)類型：服務(wù)類型一共占了8位，涵義如下：過程字段：3位，設(shè)置了數(shù)據(jù)包的重要性，取值越大數(shù)據(jù)越重要，取值范圍為：0（正常） 7（網(wǎng)絡(luò)控制）延遲字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特低的延遲）流量字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特高的流量）可靠性字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特高的可靠性）成本字段： 1位，取值：0（正常）、1（期特最小成本）未使用： 1位圖2中表示的為Differentiated Service Fied 0x00。總長度total length：71（十進制表示），換位十六進制是0x0047標識字段：占16位。IP軟件在存儲器中維持一個計數(shù)器，每產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)報，計數(shù)器就加1，并將此值賦給標識字段。但這個“標識”不是序號，因為IP是無連接服務(wù)，數(shù)據(jù)報不存在按序接收的問題。當數(shù)據(jù)報由于長度超過網(wǎng)絡(luò)的MTU而必須分片時，這個標識字段的值就被復(fù)制到所有的數(shù)據(jù)報片的標識字段中。相同的標識字段的值使分片后的各數(shù)據(jù)報片最后能正確地重裝成為原來的數(shù)據(jù)報，此處值為0x1fd6（十進制:8150）標志（flag）：占3位，但目前只有兩位有意義。標志字段中的最低位為MF（More Fragment）。MF=1即表示后面“還有分片”的數(shù)據(jù)報。MF=0表示這已是若干數(shù)據(jù)報片中的最后一個。標志字段中間的一位記為DF（Dont Fragment），意思是“不能分片”。只有當DF=0時才允許分片。此處值為0x02即010表示不能分片，即dont Fragment。段偏移量：占13位，當數(shù)據(jù)分組時，它和更多段位（MF, More fragments）進行連接，幫助目的主機將分段的包組合。此處值為0x00。Time to live(TTL)生存時間：占8位，表示數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上生存多久，每通過一個路由器該值減一，為0時將被路由器丟棄。圖2中生存時間為1。協(xié)議：占8位，這個字段定義了IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分使用的協(xié)議類型。常用的協(xié)議及其十進制數(shù)值包括ICMP(1)、TCP(6)、UDP(17)。圖2中協(xié)議是17，換算為16進制是0x0111源端ip：09 0xc0a8 0x006d（192-oxc0,168-0xa8）目標ip：224. 0.0.252 0xe000 0x00fc首部校驗和（checksum）：占16位，下面計算檢驗和：首先明確檢驗和的計算方法0和0相加是0，0和1相加是1，1和1相加是0但要產(chǎn)生一個進位1，加到下一列若最高位相加后產(chǎn)生進位，則最后得到的結(jié)果要加1在發(fā)送數(shù)據(jù)時，為了計算IP數(shù)據(jù)包的校驗和。應(yīng)該按如下步驟：（1）把IP數(shù)據(jù)包的校驗和字段置為0；（2）把首部看成以16位為單位的數(shù)字組成，依次進行二進制反碼求和；（3）把得到的結(jié)果存入校驗和字段中。在接收數(shù)據(jù)時，計算數(shù)據(jù)包的校驗和相對簡單，按如下步驟：（1）把首部看成以16位為單位的數(shù)字組成，依次進行二進制反碼求和，包括校驗和字段；（2）檢查計算出的校驗和的結(jié)果是否等于零（反碼應(yīng)為16個0）；（3）如果等于零，說明被整除，校驗和正確。否則，校驗和就是錯誤的，協(xié)議棧要拋棄這個數(shù)據(jù)包。舉例如下：例1原始數(shù)據(jù)為 （1100 1010） 0000（校驗位） 發(fā)送端：把他們按照4bit一組進行按位取反相加。 1100取反0011 1010取反是0101，0011加上0101 是1000，填入到校驗位后 1100 1010 1000 那么這個就是要發(fā)送的數(shù)據(jù)。接收端：收到數(shù)據(jù)后同樣進行按位取反相加。0011+0101+0111 =1111；全為1表示正確。例2先來計算發(fā)送端：原始數(shù)據(jù)為十六進制 二進制0x4500 0100 0101 0000 00000x0047 0000 0000 0100 01110x1fd6 0001 1111 1101 01100x0000 0000 0000 0000 00000x0111 0000 0001 0001 00010xf7be 1111 0111 1011 11100xc0a8 1100 0000 1010 10000x006d 0000 0000 0110 11010xe000 1110 0000 0000 00000x00fc 0000 0000 1111 1100將檢驗和置0為0x0000 0000 0000 0000 0000 -檢驗和其余分別取反：1011 1010 1111 11111111 1111 1011 10001110 0000 0010 10011111 1111 1111 11111111 1110 1110 11100011 1111 0101 01111111 1111 1001 00100001 1111 1111 11111111 1111 0000 0011求和后化為十六進制剛好為0xf7be另一種方法先直接相加再取反：4500+0047+1fd6+0000+0111+c0a8+006d+e000+00fc=2083f083f+2=841化為二進制：0000 1000 0100 0001將其取反后：1111 0111 1011 1110也是0xf7be由此可見兩種方法均可以計算出正確的檢驗和。再來計算接受端下面再來看一下接收數(shù)據(jù)的情況。此次我們用第二種方法計算，即先求和再取反。4500+0257+8bbb+0000+4006+6b27+c0a8+0001+c0a8+006d=2fffdfffd+2=ffff取反后為0000因此結(jié)果正確?，F(xiàn)網(wǎng)LTE的QOS與LTE DSCP的映射關(guān)系ENBFunctionFDDQoSDSCPMappingqCIarpSegIDdscpValueLTE FDD IDQCI與DSCP映射IDQCI編號ARP區(qū)間DSCP取值long:01048575long:19999long:1256;default:1long:115;default:1long:063;default:46767006111467670062124676700631346767006421327670065223276700662332767006731327670068323276700693332767006104124767006114224767006124324767006135140767006145240767006155340767006166130767006176228767006186326767006197138767006207236767006217334767006228114767006238212767006248310767006259107670062692076700627930EPS QOS 體系解讀EPS承載的用處與3G不同，EPS中只有數(shù)據(jù)（PS域）業(yè)務(wù)，用戶與網(wǎng)絡(luò)間必須先建立 EPS承載(Bearer) 之后，才能在承載之上使用各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如IMS語音業(yè)務(wù)、上網(wǎng)業(yè)務(wù)、FTP、游戲。）。每種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)流，稱為一個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流SDF，它可以用一個IP五元組來表示（IP包中的源、目的IP地址、源、目的端口、協(xié)議(如TCP、UDP等),IP地址可以支持模糊匹配），這個五元組即TFT過濾器。EPS完全支持IP協(xié)議，而IP是無連接的，為了讓EPS數(shù)據(jù)包在EPS核心網(wǎng)（eNB、SGW、PGW）內(nèi)進行QOS管理和控制，EPS承載在移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部動態(tài)建立了一條“半固定連接”或“邏輯電路”。EPS Bearer存在于UE和PDN GW之間，貫穿了整個移動網(wǎng)絡(luò)。它完全取代了3GPP 為2G、3G定義了PDP Context概念。EPS承載是QoS控制的基本粒度， EPS承載可以視為一個或多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流SDF的邏輯聚合體（即：多個業(yè)務(wù)流可以使用一個承載，即 聚合在一個承載上），即相同承載上的所有數(shù)據(jù)流將獲得相同的QoS保障或承載級別的轉(zhuǎn)發(fā)處理，即：映射到相同EPS承載的SDF們必須具有相同的QCI和ARP，如：調(diào)度策略、緩沖隊列管理策略、鏈路層RLC配置等。不同的QoS保障需要不同類型的EPS承載來提供。如果兩個SDF需要不同的承載級QOS處理，則需要為每個SDF建立一個單獨的EPS承載。 業(yè)務(wù)流與承載的對應(yīng)關(guān)系EPS業(yè)務(wù)流模板（TFT：traffic flow template）。一個TFT會包括多個包過濾器（packet filter，也稱分組過濾器），其中分為上行業(yè)務(wù)流模板（UL TFT）與下行業(yè)務(wù)流模板（DL TFT），UL TFT是TFT中的上行包過濾器集合，DL TFT 是TFT中的下行包過濾器集合。過濾器的主要內(nèi)容是一個IP五元組(源地址目的地址源端口目的端口IP之上的應(yīng)用層協(xié)議號)。(注：過濾器中也可以加入 TOS 信息，過濾器中某些字段可以省略，比如可以控制不比較端口)。TFT過濾器實際上是業(yè)務(wù)流的描述信息，TFT過濾器在UE與PGW上使用，UEPGW匹配業(yè)務(wù)流與過濾器的過程就是用每條業(yè)務(wù)流的五元組檢查是否符合過濾器。PGW上，過濾器對 PGW 收到的下行IP數(shù)據(jù)包進行分類，PGW用以得到各個業(yè)務(wù)流。UE上對于上行IP數(shù)據(jù)包也作此處理。每個專有EPS承載會關(guān)聯(lián)到一個TFT。默認承載可以不關(guān)聯(lián)TFT。在建立承載、更新承載的過程結(jié)束后，PGW得到每個承載的DL TFT，UE得到每個承載的UL TFT?？梢酝ㄟ^設(shè)置某些業(yè)務(wù)流相關(guān)的包過濾器的優(yōu)先次序值低于專有承載的包過濾器的優(yōu)先次序值的方式，強制這些業(yè)務(wù)流在缺省承載上傳輸。對于PGW，如果業(yè)務(wù)流沒有匹配上任何DL TFT過濾器，而此時默認承載又沒有關(guān)聯(lián)TFT，則這個業(yè)務(wù)流會映射到默認承載上。否則這個業(yè)務(wù)流的數(shù)據(jù)包會丟棄掉。UE對于上行業(yè)務(wù)流也作類似處理。UE使用UL TFT將上行方向的業(yè)務(wù)映射到一個EPS承載，可以讓多個業(yè)務(wù)流（分別對應(yīng)一個包過濾器）聚合到一個EPS承載上。PGW（ PCEF（GTP-based S5/S8）或者BBERF（PMIP-based S5/S8） ）使用DL TFT將下行方向業(yè)務(wù)映射到一個EPS承載。 PGW的這個功能屬于業(yè)務(wù)流綁定到承載的功能?？梢宰尪鄠€業(yè)務(wù)流（分別對應(yīng)一個包過濾器）聚合到一個EPS承載上。在UE與eNB之間，EPS承載的物理傳輸通道是無線承載RB。EPS承載會一一映射到無線承載上。在PGW與SGW之間，EPS承載的下層傳輸通道是PGW與SGW之間的S5/S8接口（GTP隧道），稱為S5/S8 Bearer( S5/S8承載 )所以：-UE