什么是网络通信优先级

什么是网络通信优先级

网络通信优先级在概念上很简单：重要网络通信获得高于次要网络通信的优先权。但这引出了一系列有趣的问题。例如,什么样的通信应当优先处理?谁来定义优先级?人们是花钱购买优先级,还是基于通信类型(例如,实时语音这种对延迟敏感的通信)来获取优先级?对于因特网通信,在哪里设置优先级(是基于数据分组中客户被预分配的标记设置在入口处,还是由在服务等级协议中定义的服务提供商策略来设置)?

优先级也称为CoS(服务类别),因为通信被分成高、中、低(金、银、铜)这样的类别；优先级越低,数据分组就越“易于丢弃”。 CoS 是依据应用程序类型（语音、视频、email、文件传输、事务处理等）、用户类型（VIP 或普通用户）或其它分类途径等，对数据包进行分类和划分优先级的方法。“第一级”优先级标志分配于数据应用程序——如关键任务数据事务，或视频或语音传输，转变快速，低优先级标志分配于时间敏感较低的流量，如电子邮件和Web通信。当网络繁忙时,属于最低类别的数据分组最先丢弃。

优先级/CoS不应当与QoS混淆起来,它是QoS的一个子集。包裹投递业务可用来提供类比。人们可以为某包裹请求优先投递,投递公司有包括不同级别的优先级(明天、两天等),不过,优先顺序并不保证包裹会准时到达目的地,它可能仅仅意味着投递公司先于其他包裹处理该包裹。为提供有保证的投递,各种不同的规程、安排和投递机制必须到位。例如，Federal Express(联邦快递)具有它自己的飞机机群和汽车车队,以及电脑化的包裹跟踪系统。

网络QoS包含一整套的带宽分配和服务提供技术,这些技术以保证的服务级别投递数据分组。真正完全支持QoS的只有ATM(异步传输模式)网络。RSVP(资源预留协议)是一种IETF为TCP/IP网络定义的QoS策略。RSVP 允许通信双方的主机请求特殊质量服务以确保质量的流体数据传输。（RSVP）路由器使用 RSVP 发送服务质量（QOS）请求给所有结点（沿着流路径）并建立和维持这种状态以提供请求服务。它不只是一种优先级和CoS策略。RSVP支持对特定通信流的带宽分配和预留。RSVP 只在单方向上进行预留请求，因此，尽管相同的应用程序，进程同时可能既担当发送者也担当接受者。但 RSVP 对发送者与接受者是不同对待的。有人曾认为RSVP难以在因特网上实现,而许多企业已认识到了它的用途。MPLS(多协议标记交换)是另一种QoS策略,它是为在因特网上的服务提供商网络间工作而设计的。　

网络优先级方案的问题在于,当通信繁忙时,较低优先级的通信可能无限期搁置,除非有足够的带宽来处理最高的负载级别。即使是高优先级的通信,也可能因通信负载过重而搁置。一种解决方案是对网络超量供应。倘若现在的网络装备的成本相对较低,这不失为一种合理的选择。

当通信负载升高时,将开始填充路由器缓冲区,这将增加延迟。如果缓冲区溢出,则丢弃数据分组。当缓冲区开始填充时,可以借助优先级方案来转发相对其他通信具有较高优先级和对延迟更敏感的通信。这要求对通信进行分类(CoS)并移入具有适当服务等级的队列中。读者可以想象一个输入端口,它对通信进行分类,或读取数据分组中的现有标记来确定类别,然后将数据分组移到一个队列堆栈中,栈顶具有最高优先级。随着通信负载增加,堆栈最顶端的数据分组首先享受服务。

在多协议路由器中已使用优先级来赋予某些协议相对于其他协议较高的优先级。例如,SNA(系统网络体系结构)通信将因不即时投递而超时,而造成的重传则会降低网络的性能。这样的协议应当享有高优先级。这里概述几种其他优先级/CoS方案:

•MAC层优先级 在共享LAN环境(例如以太网)中,多个站可能会争夺对网络的访问。访问基于“先来先服务”的原则。有时,在两个站同时尝试访问的情况下,两个站则都退出访问,然后等待超时后再进行下一次尝试。对于只有一个站连接到交换机端口的交换以太网来说,这种情况很少发生。现在,已经开发出许多供应商专用的以太网优先级方案。在令牌环网络使用的一种优先级机制中,在令牌中设置一个保留位来指示优先级。

•VLAN标记和802.1P在设定VLAN时，您需要理解何时使用非标记VLAN，何时使用标记VLAN。IEEE802.1Q帧标记方案定义一种向IEEE MAC层帧中插入标记的方法,该标记用于定义虚拟LAN中的成员身份。802.1Q兼容的数据包携带额外的信息，交换机可以决定端口属于哪个VLAN。如果一个帧携带了额外的数据，这就被成为“标记过的”（tagged）。标记中的三个位可定义八种不同的优先级别。位设置的作用在于,它作为一种标记,向网络设备提供信号,指明帧应当接收的服务类别。

•网络层优先级IP数据分组标题中有一个称为ToS (服务类型)的字段。该字段最近已被重新定义,以在IETF的区分服务( Diff-Serv)策略中使用。Diff-Serv是一个相对较新的IETF工作组，它定义了一种更具扩展性的实现 IP QoS的方法。Diff-Serv尤其适用于运营商网络。它对数据分组进行分类和标记,这样,它们在沿着路由的网络设备处接收特定的逐跳转发。ToS位基于策略信息进行一次性设置,然后由网络设备读取。因为IP是一种网络互连协议,所以Diff-Serv跨网络工作,包括支持这种服务的运营商和服务提供商网络。因此,Diff-Serv将支持因特网、外联网和内联网上的CoS。

优先级设置的位置可以有以下几种。最符合逻辑的位置是在终端用户的系统中运行的应用程序。但应用程序可能并不支持那么多可用的方案,因此边缘交换机可能需要通过检查数据分组的内容来推断帧或数据分组的优先级。现在,使用所谓的基于策略的“多层交换机”可以很容易地完成这个工作；而策略就是在具有相同属性的被管理对象上实施全局管理的操作。

RFC3052(Service Management Architectures Issues and Review, January 2001)在服务管理网络和基于策略的管理的上下文中讨论了优先级。另一份有参考价值的文献是RFC2990(Next Steps for the IP Qos Architecture, November2000)。