什么是網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)先級(jí)

網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)先級(jí)在概念上很簡(jiǎn)單：重要網(wǎng)絡(luò)通信獲得高于次要網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)先權(quán)。但這引出了一系列有趣的問(wèn)題。例如,什么樣的通信應(yīng)當(dāng)優(yōu)先處理?誰(shuí)來(lái)定義優(yōu)先級(jí)?人們是花錢(qián)購(gòu)買(mǎi)優(yōu)先級(jí),還是基于通信類型(例如,實(shí)時(shí)語(yǔ)音這種對(duì)延遲敏感的通信)來(lái)獲取優(yōu)先級(jí)?對(duì)于因特網(wǎng)通信,在哪里設(shè)置優(yōu)先級(jí)(是基于數(shù)據(jù)分組中客戶被預(yù)分配的標(biāo)記設(shè)置在入口處,還是由在服務(wù)等級(jí)協(xié)議中定義的服務(wù)提供商策略來(lái)設(shè)置)?

優(yōu)先級(jí)也稱為CoS(服務(wù)類別),因?yàn)橥ㄐ疟环殖筛摺⒅小⒌?金、銀、銅)這樣的類別；優(yōu)先級(jí)越低,數(shù)據(jù)分組就越“易于丟棄”。 CoS 是依據(jù)應(yīng)用程序類型（語(yǔ)音、視頻、email、文件傳輸、事務(wù)處理等）、用戶類型（VIP 或普通用戶）或其它分類途徑等，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類和劃分優(yōu)先級(jí)的方法。“第一級(jí)”優(yōu)先級(jí)標(biāo)志分配于數(shù)據(jù)應(yīng)用程序——如關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)事務(wù)，或視頻或語(yǔ)音傳輸，轉(zhuǎn)變快速，低優(yōu)先級(jí)標(biāo)志分配于時(shí)間敏感較低的流量，如電子郵件和Web通信。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí),屬于最低類別的數(shù)據(jù)分組最先丟棄。

優(yōu)先級(jí)/CoS不應(yīng)當(dāng)與QoS混淆起來(lái),它是QoS的一個(gè)子集。包裹投遞業(yè)務(wù)可用來(lái)提供類比。人們可以為某包裹請(qǐng)求優(yōu)先投遞,投遞公司有包括不同級(jí)別的優(yōu)先級(jí)(明天、兩天等),不過(guò),優(yōu)先順序并不保證包裹會(huì)準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地,它可能僅僅意味著投遞公司先于其他包裹處理該包裹。為提供有保證的投遞,各種不同的規(guī)程、安排和投遞機(jī)制必須到位。例如，F(xiàn)ederal Express(聯(lián)邦快遞)具有它自己的飛機(jī)機(jī)群和汽車車隊(duì),以及電腦化的包裹跟蹤系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)QoS包含一整套的帶寬分配和服務(wù)提供技術(shù),這些技術(shù)以保證的服務(wù)級(jí)別投遞數(shù)據(jù)分組。真正完全支持QoS的只有ATM(異步傳輸模式)網(wǎng)絡(luò)。RSVP(資源預(yù)留協(xié)議)是一種IETF為T(mén)CP/IP網(wǎng)絡(luò)定義的QoS策略。RSVP 允許通信雙方的主機(jī)請(qǐng)求特殊質(zhì)量服務(wù)以確保質(zhì)量的流體數(shù)據(jù)傳輸。（RSVP）路由器使用 RSVP 發(fā)送服務(wù)質(zhì)量（QOS）請(qǐng)求給所有結(jié)點(diǎn)（沿著流路徑）并建立和維持這種狀態(tài)以提供請(qǐng)求服務(wù)。它不只是一種優(yōu)先級(jí)和CoS策略。RSVP支持對(duì)特定通信流的帶寬分配和預(yù)留。RSVP 只在單方向上進(jìn)行預(yù)留請(qǐng)求，因此，盡管相同的應(yīng)用程序，進(jìn)程同時(shí)可能既擔(dān)當(dāng)發(fā)送者也擔(dān)當(dāng)接受者。但 RSVP 對(duì)發(fā)送者與接受者是不同對(duì)待的。有人曾認(rèn)為RSVP難以在因特網(wǎng)上實(shí)現(xiàn),而許多企業(yè)已認(rèn)識(shí)到了它的用途。MPLS(多協(xié)議標(biāo)記交換)是另一種QoS策略,它是為在因特網(wǎng)上的服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)間工作而設(shè)計(jì)的。　

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)方案的問(wèn)題在于,當(dāng)通信繁忙時(shí),較低優(yōu)先級(jí)的通信可能無(wú)限期擱置,除非有足夠的帶寬來(lái)處理最高的負(fù)載級(jí)別。即使是高優(yōu)先級(jí)的通信,也可能因通信負(fù)載過(guò)重而擱置。一種解決方案是對(duì)網(wǎng)絡(luò)超量供應(yīng)。倘若現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)裝備的成本相對(duì)較低,這不失為一種合理的選擇。

當(dāng)通信負(fù)載升高時(shí),將開(kāi)始填充路由器緩沖區(qū),這將增加延遲。如果緩沖區(qū)溢出,則丟棄數(shù)據(jù)分組。當(dāng)緩沖區(qū)開(kāi)始填充時(shí),可以借助優(yōu)先級(jí)方案來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)相對(duì)其他通信具有較高優(yōu)先級(jí)和對(duì)延遲更敏感的通信。這要求對(duì)通信進(jìn)行分類(CoS)并移入具有適當(dāng)服務(wù)等級(jí)的隊(duì)列中。讀者可以想象一個(gè)輸入端口,它對(duì)通信進(jìn)行分類,或讀取數(shù)據(jù)分組中的現(xiàn)有標(biāo)記來(lái)確定類別,然后將數(shù)據(jù)分組移到一個(gè)隊(duì)列堆棧中,棧頂具有最高優(yōu)先級(jí)。隨著通信負(fù)載增加,堆棧最頂端的數(shù)據(jù)分組首先享受服務(wù)。

在多協(xié)議路由器中已使用優(yōu)先級(jí)來(lái)賦予某些協(xié)議相對(duì)于其他協(xié)議較高的優(yōu)先級(jí)。例如,SNA(系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu))通信將因不即時(shí)投遞而超時(shí),而造成的重傳則會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的性能。這樣的協(xié)議應(yīng)當(dāng)享有高優(yōu)先級(jí)。這里概述幾種其他優(yōu)先級(jí)/CoS方案:

?MAC層優(yōu)先級(jí) 在共享LAN環(huán)境(例如以太網(wǎng))中,多個(gè)站可能會(huì)爭(zhēng)奪對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)。訪問(wèn)基于“先來(lái)先服務(wù)”的原則。有時(shí),在兩個(gè)站同時(shí)嘗試訪問(wèn)的情況下,兩個(gè)站則都退出訪問(wèn),然后等待超時(shí)后再進(jìn)行下一次嘗試。對(duì)于只有一個(gè)站連接到交換機(jī)端口的交換以太網(wǎng)來(lái)說(shuō),這種情況很少發(fā)生。現(xiàn)在,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多供應(yīng)商專用的以太網(wǎng)優(yōu)先級(jí)方案。在令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)使用的一種優(yōu)先級(jí)機(jī)制中,在令牌中設(shè)置一個(gè)保留位來(lái)指示優(yōu)先級(jí)。　　

?VLAN標(biāo)記和802.1P在設(shè)定VLAN時(shí)，您需要理解何時(shí)使用非標(biāo)記VLAN，何時(shí)使用標(biāo)記VLAN。IEEE802.1Q幀標(biāo)記方案定義一種向IEEE MAC層幀中插入標(biāo)記的方法,該標(biāo)記用于定義虛擬LAN中的成員身份。802.1Q兼容的數(shù)據(jù)包攜帶額外的信息，交換機(jī)可以決定端口屬于哪個(gè)VLAN。如果一個(gè)幀攜帶了額外的數(shù)據(jù)，這就被成為“標(biāo)記過(guò)的”（tagged）。標(biāo)記中的三個(gè)位可定義八種不同的優(yōu)先級(jí)別。位設(shè)置的作用在于,它作為一種標(biāo)記,向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供信號(hào),指明幀應(yīng)當(dāng)接收的服務(wù)類別。

?網(wǎng)絡(luò)層優(yōu)先級(jí)IP數(shù)據(jù)分組標(biāo)題中有一個(gè)稱為T(mén)oS (服務(wù)類型)的字段。該字段最近已被重新定義,以在IETF的區(qū)分服務(wù)( Diff-Serv)策略中使用。Diff-Serv是一個(gè)相對(duì)較新的IETF工作組，它定義了一種更具擴(kuò)展性的實(shí)現(xiàn) IP QoS的方法。Diff-Serv尤其適用于運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。它對(duì)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行分類和標(biāo)記,這樣,它們?cè)谘刂酚傻木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備處接收特定的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。ToS位基于策略信息進(jìn)行一次性設(shè)置,然后由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備讀取。因?yàn)镮P是一種網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議,所以Diff-Serv跨網(wǎng)絡(luò)工作,包括支持這種服務(wù)的運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)。因此,Diff-Serv將支持因特網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)聯(lián)網(wǎng)上的CoS。

優(yōu)先級(jí)設(shè)置的位置可以有以下幾種。最符合邏輯的位置是在終端用戶的系統(tǒng)中運(yùn)行的應(yīng)用程序。但應(yīng)用程序可能并不支持那么多可用的方案,因此邊緣交換機(jī)可能需要通過(guò)檢查數(shù)據(jù)分組的內(nèi)容來(lái)推斷幀或數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先級(jí)。現(xiàn)在,使用所謂的基于策略的“多層交換機(jī)”可以很容易地完成這個(gè)工作；而策略就是在具有相同屬性的被管理對(duì)象上實(shí)施全局管理的操作。　　

RFC3052(Service Management Architectures Issues and Review, January 2001)在服務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)和基于策略的管理的上下文中討論了優(yōu)先級(jí)。另一份有參考價(jià)值的文獻(xiàn)是RFC2990(Next Steps for the IP Qos Architecture, November2000)。