摘要 介绍了QoS的原理，重点描述了用IxNetwork 5.40实现二层和三层QoS的测试方法与步骤，总结了IxNetwork 5.40的5大优势特性。
1 引言
在同一个IP网络上同时传送数据、语音和视频等业务，就必须要考虑服务质量（QoS，Quality of Service）；因为高清视频、对时延要求很高的实时语音业务与对Web页面访问和文件传输的业务要求有很大的不同。
美国IXIA公司基于ViperCore技术的IxNetwork 5.40版本的发布，为2~3层测试技术和测试方法开创了新的起点和高度，本文重点介绍使用IxNetwork 5.40进行QoS的测试方法。
2 QoS测试
2.1 QoS概述
QoS可以在OSI模型的二层或者三层实现，主要QoS实现技术包括VLAN优先级（802.1p），IP优先TOS（IP Precedence）以及差分服务代码点（DSCP，Differentiated Services Code Points）。QoS实现的典型功能有：
（1）业务分类或分级：该功能主要在边缘路由器设备上实现，根据设定的规则将用户侧流量分发到预先设定好的流量类别里。
（2）拥塞控制管理：该功能主要应用于当网络发生拥塞时，网络转发设备采用队列调度算法将流量进行分类并根据优先级算法送达某些输出端口，每一种队列调度算法解决某一种流量问题，对网络性能有一定的影响。
（3）拥塞避免：该技术主要是实时监测网络流量大小，采用预警的方法在问题出现前避免网络拥塞；这种技术采用“预知”方法对高优先级的流量予以充分的网络吞吐量和利用率保证，并且具有最少的丢包率和最小的时延。
（4）流量策略和流量整形：流量策略主要根据承诺访问速率（CAR，Committed Access Rate）和最大峰值速率以管理流量；一旦业务超过其SLAs，超过的流量将会被消减或者丢弃。流量整形是采用延迟超过部分流量、平滑突发流量并避免不必要数据包丢失的办法来管理流量的。
（5）QoS信令优先：该技术是终端或者网络节点向其“邻居”请求对某种业务流量进行特别处理的一种方法，其对协调由其他QoS特性提供的流量控制技术非常有用，在网络端到端的QoS业务保障与配置方面扮演着重要角色。
QoS的目标是对需要进行业务保障的流量类型提供带宽保证机制，并在时延、抖动和减少数据包丢失方面进行控制，表1描述了这些网络特征。
表1 QoS管理的主要网络特征
IETF对IP网络提出了两种主要的QoS模型：综合服务（IntServ，Integrated Services）和差异化服务（Diffserv，Differentiated Services）。这两种模型包括了多种分类机制对各种业务流量进行优先对待，表2是两种最常见的QoS机制分类。
表2 IP网络的QoS机制
IntServ综合资源预留和流量控制机制对每个业务流进行特定处理，其定义了两类服务：有保证的服务：为端到端的分组排队的延时提供稳定的、数学上可证明的边界，使得提供保证延时和带宽的服务成为可能。另外一种是受控负载的服务。还有就是尽力服务：不提供任何类型的服务保证。而DiffServ模型采用流量控制技术对聚合流量进行管理与服务。
2.2 二层QoS测试
二层QoS是在OSI的第二层提供尽力服务或者分类服务（CoS，Class of Service）而不需要保留特别字段的设置，802.1p采用优先级（也称为分类服务）在数据链路层对流量进行优先级分类。802.1p采用以太网标签字段802.1Q的3个bit，定义了从0~7共8种不同的类别优先级的业务，图1是VLAN头字节的格式示意。
图1 以太网VLAN头字节格式示意
IEEE对上述8种优先级的业务设置和流量类型进行了推荐（见表3）。
表3 IEEE推荐的802.1p 8种优先级设置与流量类型
二层QoS通常在数据包被交换而不是被路由的接入网络和城域以太网设备上实现，相应的桥接设备/交换机仅检查二层数据包头儿不需要关心三层或者更高层的内容，这样可以减少数据包处理时间，提高效率。
测试设备的二层QoS，主要是验证被测设备输出队列的调度功能，大多数路由器和交换机厂商都实现了复杂的队列调度与规划机制处理不同优先级的数据包；不同VLAN优先级的流量被映射到不同的队列里面进行转发处理。吞吐量、丢包率、时延和抖动这4个关键性指标是必须要进行统计和计算的。IxNetwork的高级流量向导可以快速创建多种CoS值的数据流并且对每一条数据流进行实时性能统计，通过对每条流丢包、时延和抖动的实时分析，可以全面验证被测设备在各种QoS配置下的输出队列调度功能。
图2为典型的二层QoS测试示意图，本文以实际的IxNetwork配置举例说明。在该测试中，需要3个测试端口和被测设备或者网络相连，相应端口均被配置为“Trunk”端口。这些端口有一个优先级队列和两个WRR队列，这些队列映射和带宽分布所对应的CoS值参见表4。
图2 二层QoS测试拓扑示意
表4 队列映射和带宽分布所对应的CoS值
作者：IXIA 来源：电信网技术
