QoS重點
| 1.設備有預設保留25%的頻寬給Routing及Management使用。 |
| 2.Implenent QoS的步驟: 第1步:Classification & Marking 第2步:Congestion Managment and Queuing 第3步:Congestion Avoidance 第4步:Traffic Policy and Shaping 第5步:Signaling 第6步:WAN Link Efficiency Mechanisms |
Classification (分類)
| 種類 | 內容 |
| 1.Incoming interface | 依介面分類，範圍最大，資料流量最雜。 |
| 2.IP Precendence (802.1P) | 可稱為802.1P或CoS值，共有8個等級，0~7，數字越大越好， 0為預設值(Best-Effort)， 4通常都給Vedio用 5通常都給Voice用， 6、7被保留routing用。(6用於Internet/ 7用於路由協定) 故可用的級數為0~5。 |
| 3.DSCP | 分類的範圍最細。用來改善IP Precendence值分類的不足。 |
| 4.Source or Destination Address (ACL) | 利用ACL來源端跟目的地端來分類，資料流。 |
| 5.Application | 利用Nbar的方式來查看應用程式的種類。 |
| 6.Unclassification | 預設不做classification，資料的傳輸行為為先進先出(FIFO) |
Marking
*貼有顏色標籤的意思
| 種類 | 內容 | ||||||||||
| L2 Marking | 1. CoS (ISL,802.1P)，用於L2的環境中。 | ||||||||||
2. F.R / ATM | |||||||||||
| L 2.5 Marking | (3)MPLS EXP bits | ||||||||||
| L3 Marking | (1)DSCP (Differentiated Services Code Point )(需要設備支援)(2)IP Precedence(ToS) (大部分都有支援)
*利用DSCP值來區分更複雜的資料種類，以彌補IP Precedence的不足。
*預設IP Precndence值會Copy L2的CoS值
*PHB(Per-Hub-Behavior):與DSCP值Combine在一起，意思為封包只要經過L3的設備，行為模式需要被重新定義或是Bypass過去。 
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| 對應表 | 
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| 補充 | TOS(Type of Service)值: |
Trust Boundaries
*End-to-End的第一個End的意思為可以支援的設備。
*各個Trust Boundaries可以做的動作
*變更數值非常耗CPU的資源，故建議在較高等級的設備上使用。
NBAR for Classification
| 1.NBAR(Network-Based Application Recognition)用來分類的一種方法。 |
| 2.Cisco已經有先定義好一些網路上的應用服務。 |
| 3.預設值為關閉的，可以用ip nabr protocol-discovery開啟此功能(須先啟動CEF)。 |
| 4.NBAR會自動統計目前網路上的各種類流量(cisco有定義好的服務)，也可以自己定義。 |
| 5.目前IOS都有支援，無須再下載PDLM的檔案。 |
| 6.DPI(Deep Packets Inspection): 可以針對Application分析行為模式(Behavior)及特徵碼(signatune)但建議用在IDS，因耗CPU。 |
7.目前可以看到了服務，約100多種。 |
| 8.啟動NBAR的步驟: (1)啟動CEF (2)啟動NBAR (Network-Based Application Recongnition)   (3)套用MQC時，若要使用match protocol要啟動NBAR，否則不會生效。  |
Example: |
9.Statefull NBAR細部參數: |
Example:  |
PDLM(Packet Description Language Module)
| 1.目前的IOS都已經有支援，無須在下載PDLM檔。 |
2.自行增加服務的方法:  |
Congestion and Queuing
| Queuing | 1.駐列技術，用來控制Congestion，提供Bandwidth、Delay的保障。 2.Queuing是額外的buffer |
Queue的邏輯運作 | |
| Hardware Queue查看的方法: *不建議調整  | |
| Congestion | 1.當WAN頻寬與LAN頻寬不對偁時就會發生congestion。 2.當congestion發生時會先放在Queuing中，當Queuing爆了就會發生Drop。 |
Queuing Algorithms(運算方法)
種類 | 內容 | ||||||||||||||||||||||
1.FIFO(最常用) | *Router自動判斷 *先進先出，當BW大於2MB Router就會使用此方法。 *可用show interface去觀察。 *不適合用於連續傳輸的環境 (FTP or BT or 驢子)。 *只有一個Software Queuing。 *用於LAN當中。 | ||||||||||||||||||||||
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2.PQ(Priority Queueing)(最常用) | *使用優先權來區分 *分成4個Software Queueing:
依順序傳送，當Hight送完了才換Medium，以此列推，當Hight又插新的資料進來，就會優先傳送Hight的資料。當同等級的Queueing爆了packet就會被drop掉，不會往下一個等級放。
*分類可以依照:
*適用的環境: 需要反應時間很短的服務使用，不允許Delay太長的服務，可用於Online Game 的環境。
*設定的方法:
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3.CQ( Custom Queueing)(最常用) | *與PQ的觀念一樣。 *最早用來定義哪些流量使用大小的方法。 *使用優先權來區分 *分成4個Software Queuing: High / Medium / Normal / Low，依順序傳送 *用來彌補PQ無法定義Queing的缺點。 *會計算byte count(Packet Size)，可以自訂Queuing的大小，達到多Queueing平行傳輸的效果。 *共有16個Queue，未被分配到的queue會被自動分配。 *若超過16種建議使用MQC。 | ||||||||||||||||||||||
| Example: Question: 假設網路上的流量種類有3種分別為A, B,及C.所帶的packet size為550B, 330B, and 220B. 希望能夠在頻寬使用分配上各為20%, 30%,及50%.使用CQ方式來設定 A: (1)計算3種protocol的分配比率: 20/550:30/33/:50/220=3.63:9.1:22.7 都*4倍=14.52:36.4:90.8(opation) 四捨五入=15:36:91(opation) 把算出的數字填入Queue_limit裡面。 (2)到推分配比例是否接近Question Issue 3.63*550+9.1*330+22.7*220=1997+3003+4994=9994 (3)計算出準確佔的比率 A佔:1997/9994=19.98%約20% B佔:3003/9994=30.05%約30% C佔:4994/9994=49.97%約50% 這樣的比例非常接我們所要的20%, 30%, and 50% | |||||||||||||||||||||||
| CQ Config | *類似ACL的設定方法。 config)# queue-list 1 protocol ip 0 tcp ftp (意指被我們所定義的A protocol) queue-list 1 protocol ip 1 tcp telnet (意指被我們所定義的B protocol) queue-list 1 protocol ip 2 tcp www (意指被我們所定義的C protocol) queue-list 1 queue 0 byte-count 550 limit 36 (定義A protocol的權重 queue-list 1 queue 1 byte-count 330 limit 91 (定義B protocol的權重) queue-list 1 queue 2 byte-count 220 limit 227 (定義C protocol的權重 **Byte-count意指packet size, limit意指Queue-depth config-if)# interface s0/0 coustom-queue-list 1(套用到介面上才生效) | ||||||||||||||||||||||
4.RR(Round Robin) | *依輪盤的排序方式傳送，所以packet較大時會被分到第2個queuing或第3個。 *傳送的方法為平行處理，一次會把所有的queuing都送出去。 *比重為1:1 *用於Router *須要統計資料流封包的大小，否則會導致網路效能不佳，較不好用。 | ||||||||||||||||||||||
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5.WRR(Weighted RR) | *權重式的輪盤方式傳送，所以packet較大時會被分到第2個queuing。 *傳送的方法為平行處理，一次會把所有的queuing都送出去。 *可以調整比重。 *用於L2/L3 SW。 *須要統計資料流封包的大小，較不好用。 | ||||||||||||||||||||||
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6.WFQ(Weighted Fair Queue)(最常用) | *Router自動判斷 *改善FIFO先進先出的缺點，當BW小於2MB Router就會自動使用此方法。 *可用show interface去觀察。 *用在T1 /E1 /F.R的介面。 *無法修改設定，無法做BW的設定。 *分類的方式:
*WFQ Drop的行為:
*WFQ基本功能:
*WFQ優缺點:
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| WFQ Config | 變更Software Queue的深度 變更Hardware Queue的深度  | ||||||||||||||||||||||
| 觀察的方法 |   | ||||||||||||||||||||||
7.DWFQ (Distributed WFQ) | *用於Cisco 7000 / 7500，運作的方法與WFQ相同，採用分散式。 | ||||||||||||||||||||||
8.CBWFQ(Class-Based WFQ)(最常用) | *以WFQ為基礎。 *Classfication的方法可以使用NBAR。 *與MQC相同，規定要用MQC+Bandwidth / percentage的指令。 *可對想要的服務做資料流頻寬的保證。 *不支援Voice的功能。 *Router無法自動偵測對外BW的大小，需要以手動的方式設定。(Sarial 介面預設1544bps) *有Bandwidth及Percent 2種權重的方法。 *缺點:不支援Voice traffic 優先傳送  | ||||||||||||||||||||||
| CBWFQ Config |  
設定範例:
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| 觀察CBWFQ |   | ||||||||||||||||||||||
9.DCBWFQ (Distributed CBWFQ) | *用於Cisco 7000 / 7500，運作的方法與WFQ相同，採用分散式。 | ||||||||||||||||||||||
10.LLQ(Low-Latency Queuing)(最常用) | *以WFQ為基礎。 *LLQ=PQ(high priority)+CBWFQ(Low Priority) *PQ會放再第一個Queue會第一個優先處理，不會有延遲的問題。 *支援Voice 有高優先權的功能。 *Classfication的方法可以使用NBAR。 *與MQC相同，規定要用MQC+Priority的指令。 *可對想要的服務做資料流頻寬的保證。 *LLQ的行為方式:  | ||||||||||||||||||||||
| LLQ config |   | ||||||||||||||||||||||
| 觀察LLQ |   |
CCNP-ONT Module 04 Implement the DiffServ QoS (Part 2)
Congestion Avoidance
| 1.RED (Random Early Detection): 不看IP precedence or DSCP值 |
| 2.WRED (Weighted Random Early Detection): 看IP precedence or DSCP值 |
| 3.CBRED (Class Based Random Early Detection): 直接套在Class-map裡面就可以啟用WRED的功能 |
*當Software Queue塞車時，後來的封包都會被Tail Drop，故使用Congestion Avoidance的機制預防塞車。
TCP 封包傳輸的特性
| 1.Three way handshake |
| 2.當overloading時會開始drop封包。 |
| 3.會互相傳windows sie來溝通狀態，調整封包的大小。 |
| 4.因TCP會藉由window size去偵測網路的狀況，所以會有tail drop的現象。 在圖表會顯示忽高忽低的狀態。 |
5.TCP傳輸模式 |
RED(Random Early Detection)
*在Congeston發生前先偵測Queue的使用方法。
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| RED的行為模式: (1)No Drop:沒有達到Minimum threshold，不丟棄。 (2)Random Drop:當達到Minimum和Maximum threshold中間質時，會透過MPD值(拋棄率)隨機Drop封包，以降低Queue的Congestion。(MPD值可以設定多少個封包丟一個) (3)Tail Drop:當超過maximum時會全部drop。 |
RED的圖形 |
Config的方法: |
WRED
| *比RED多了2種功能，可以套用IP Precedence和DSCP值，來做套用的選擇。 |
| *可以套用在任何介面。 |
*WRED的運作方法: |
Config的方法:
1.使用IP Precedence值
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Example: |
2.使用DSCP值
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Example: |
觀察的方法: |
Class-Based WRED
| *可以直接套在Class-map裡面就可以啟用WRED的功能。 |
Traffic Policing and Shaping 比較
Policing 規範 |  1.使用在IN / OUT Bound。 2.只要超過定義的BW就會被Drop 3.因為TCP的特性會有較大的起伏。 4.可以針對將被drop的封包做marking/Re-marking的動作。 5.ISP都使用在inbound的方向。 | |||
| 細部說明 |  *可以限制BW的大小，在可以使用的範圍內可以做的方式:
*建議設定於application上做控制。
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| Cconfig |  | |||
Shaping 瘦身 |  1.只能使用在Outbound。 2.會針對Outbound方向的流量留Buffer的動作。 3.不支援Marking及Re-marking 4.可以結合FR，稱為Traffic-shaping。 5.ISP業者較不會使用，因為與集縮比有關。 6.可以設定subinterfce上。 | |||
| 細部說明 |  *會有一個Buffer的BW。 *通常用於WAN或低速介面。 *建議設定於interface上做控制。 *流量的波動會比Policing小很多。 | |||
| Config |  |
Policy & Shaping混合使用的狀況
| Speed Missmatch | 大BW到小BW的方向 |
| Ocersubscription | 小BW到大BW的方向 |
Token Bucket
| 1.Token Bucket為可允許傳送封包的大小。 |
| 2.可以由設定去變更大小。 |
| 3.Token Bucket的計算公式: CIR(bps)=Bc(bits)/Tc(sec) CIR(Committed information rate): 每秒可傳送的最大頻寬 Bc(Committed Burst): 傳送的資料大小 Tc(Committed time interval): 取樣的時間 |
Example: |
Limite Bandwidth指令的種類
*套用在MQC的Policy-map裡面
| 指令種類 | 說明 |
| Priority XXX | 保證PQ的BW大小(最大可用BW) EXP:假如總BW為1MB，設定Priority為128k，那128K就會被分配出來給Voice/Video使用，不會動態分配給其他BW使用，就算目前沒有voice的流量，也會被保留。 |
| Bandwidth XXX | 保證最小可使用BW的大小 EXP:表示最小可以使用bandwidth所設定的BW以上，假如今天設定bandwidth為128K，總BW為1MB，在沒有其他流量在使用時，可以使用到1MB，在雍塞時最少可以使用128K。 |
| Police XXX | 使用Traffic-policy的機制。 EXP:表示若今天流量超過我所設定的BW，我會做甚麼動作，預設會drop，但是可以設定 Re-marking的動作，以利封包不被drop。 |
Link Efficiency Mechanisms (Link的優化機制)
| 1.Compression 壓縮 | 1.依環境及資料種類可做可不做。 2.用於WAN中小BW的環境。 3.雙方都要做，否則會看不懂送來的資料。 4.可以增加每單位傳輸量，及減少Delay time。 5.可以使用software或hardware壓縮，建議用hardware因為不耗CPU，由外接硬體處理。 6.在台灣Compression不流行，因WAN BW較大。 6.Compression的種類:
| |||
| 2.LFI (Link Fragmentation and Interleaving) | 1.當Voice與Data一起傳輸時，會把Data切成較小的packet傳輸，以利voice不會產生Delay。 2.用於Multilink PPP、FRF.12(在FR使用)、FRF.11.C(在FR使用) 3.建議用於有voice的環境使用。 4.LFI較不耗CPU資源，建議啟動。 5.LFI會把DATA切成較小的等分並重新排列。  6.建議切割大小:
|
QoS Preclassify Applications
| 1.原本在VPN後QoS就不生效了，除非在tunnel之前啟動QoS，才可達到QoS的機制。 | ||
| 2.QoS運作的流程: Incoming+QoS->VPN運算->Tunnel interface->Physical interface out *在Tunnel裡面只有TOS值其他不會變(TOS值有0~7個等級)，其他值都會被更改。  | ||
3.QoS for IPSec的種類
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Config: | ||
Example: |
QoS SLA
| 1.SLA(Service Level Agreement):SLA為一個口號與合約有關係。 | |||||
2.SLA訂定的事項:
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| 3.SLA訂定的越嚴謹，花費會越高。 | |||||
| 4.在國內大部分不需要訂定SLA，連國外的線路才有訂的需要。大部份訂定SLA都是和ISP業者訂定。 | |||||
5.SLA的等級:
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End-to-End QoS
1.End-to-End QoS的區域:
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2.Cisco 3層式架構QoS Depoly的方式:
(4)QoS in the WAN-CE(Edge-to-WAN) – Maneged (ISP擁有)
  *ISP業者可以連進來設定的CE Router。 *Congestion Management and Queuing *Traffic Policy and Shaping *Classfitcation and Marking *Congestion Avoidance *Signaling *Link Efficienay *做在Outbound會比Inbound好。 | |||||||||||||||||||||||||
(5)QoS in the WAN-CE(Edge-to-WAN) – Unmaneged(Coustom擁有)  *ISP業者不可以連進來設定的CE Router。 *Classification and Marking *Traffic Policy *Signaling | |||||||||||||||||||||||||
| (6)QoS in Serrice – Proider Cloud 靠Contract，SLA訂定。 |
WAN Edge Design
End-to-End QoS for FR 的範例
CoPP(Control Plane Policing)
*CoPP最主要的目的是做Router Security的功能。
*可以針對那些人可以使用Managment的protocol，用來避免DDoS的功能 保護Router被攻擊。
| 功能種類 | 內容 |
| Service Plane | *Cisco專屬的功能。 如:WCCP、IRDP、IDS/IPS |
| Manaegment Plane | *負責做Managment Control的功能 |
| ControlPlane | *會先過濾那些是Management Packet，所以資料先通過Control Plane才會再到Management Plane。 *負責Telnet、SSH、SNMP…等 *Routing Protocol的packet，如IGP/BGP的Session |
| Data Plane | *負責傳送一般的Data *會先判斷packet的類型，若需要往上送的packet會再往上送。 |
Example
資料來源:http://nkongkimo.wordpress.com/category/ccnp-ont-module-04/
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