关于IP Precedence的TOS、DSCP

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IPv4报文中有三种承载QoS优先级标签的方式，分别为基于二层的CoS字段（IEEE802.1p）的优先级、基于IP层的IP优先级字段ToS优先级和基于IP层的DSCP（Differentiated Services Codepoint）字段优先级。各种标记IP包的技术实际上有相通之处，只是标准不同而已，简单来说：IP precedence 使用前3bit；ToS使用4-7 bit, 最后一位备用；DSCP 使用0-5bit, 最后两位备用。

RFC 791中 OS位的IP Precedence划分成了8个优先级，可以应用于流分类，数值越大表示优先级越高。

0 1 2 3 4 5 6 7
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
| PRECEDENCE | t3 | t2 | t1 | t0 |m

111 - Network Control  
110 - Internetwork Control  
101 - CRITIC/ECP  
100 - Flash Override  
011 - Flash  
010 - Immediate  
001 - Priority  
000 – Routine

但是在网络中实际部署的时候这8个优先级是远远不够的，于是在RFC 2474中又对TOS进行了重新的定义。把前六位定义成DSCP，后两位保留。

0 1 2 3 4 5 6 7
+---+---+---+---+---+---+---+---+
| DSCP | CU |
DSCP: differentiated services codepoin
CU: currently unused

但是由于DSCP和IP PRECEDENCE是共存的于是存在了一些兼容性的问题，DSCP的可读性比较差，比如DSCP 43我们并不知道对应着IP PRECEDENCE的什么取值，于是就把DSCP进行了进一步的分类。DSCP总共分成了4类。

Class Selector(CS) aaa 000
Expedited Forwarding(EF) 101 110
Assured Forwarding(AF) aaa bb0
Default(BE) 000 000
1，默认的DSCP为000 000
2，CS的DSCP后三位为0，也就是说CS仍然沿用了IP PRECEDENCE只不过CS定义的DSCP=IP
PRECEDENCE8，比如CS6=68=48，CS7=7*8=56
3，EF含义为加速转发，也可以看作为IP
PRECEDENCE为5，是一个比较高的优先级，取值为101110(46)，但是RFC并没有定义为什么EF的取值为46。
4，AF分为两部分，a部分和b部分，a部分为3 bit仍然可以和IP PRECEDENCE对应，b部分为2
bit表示丢弃性，可以表示3个丢弃优先级，可以应
用于RED或者WRED。目前a部分由于有三个bit最大取值为8，但是目前只用到了1~4。为了迅速的和10进制转换，可以用如下方法，先把10进制数值除8得到的
整数就是AF值，余数换算成二进制看前两位就是丢弃优先级，比如34/8=4余数为2，2换算成二进制为010，那么换算以后可以知道34代表AF4丢弃优先级为mi
ddle的数据报。

如果把CS EF AF和BE做一个排列可以发现一个有趣的现象，如下表。这个表也就是我们在现实当中应用最多的队列。根据IP PRECEDENCE的优先级，CS7最高依次排列BE最低。一般情况下这些队列的用途看这个表的Usage字段对应的服务。

IPv4优先级/EXP/802.1P DSCP(二进制) DSCPdec TOS(十六进制) 应用丢包率
BE 0 0 0 0 Internet
AF1 Green 1 001 010 10[0x0a] 40[0x28] Leased Line L
AF1 Green 1 001 100 12[0x0c] 48[0x30] Leased Line M
AF1 Green 1 001 110 14[0x0e] 56[0x38] Leased Line H
AF2 Green 2 010 010 18[0x12] 72[0x48] IPTV VOD L
AF2 Green 2 010 100 20[0x14] 80[0x50] IPTV VOD M
AF2 Green 2 010 110 22[0x16] 88[0x58] IPTV VOD H
AF3 Green 3 011 010 26[0x1a] 104[0x68] IPTV Broadcast L
AF3 Green 3 011 100 28[0x1c] 112[0x70] IPTV Broadcast M
AF3 Green 3 011 110 30[0x1e] 120[0x78] IPTV Broadcast H
AF4 Green 4 100 010 34[0x22] 136[0x88] NGN/3G Singaling L
AF4 Green 4 100 100 36[0x24] 144[0x90] NGN/3G Singaling M
AF4 Green 4 100 110 38[0x26] 152[0x98] NGN/3G Singaling H
EF 5 101 110 46[0x2E] 184[0xB8] NGN/3G voice
CS6(INC) 6 110 000 48[0x30] 192[0xC0] Protocol
CS7(NC) 7 111 000 56[0x38] 224[0xE0] Protocol

1，CS6和CS7默认用于协议报文，比如说OSPF报文，BGP报文等应该优先保障，因为如果这些报文无法接收的话会引起协议中断。而且是大多数厂商硬件队列里最高优先级的报文。
2，EF用于承载语音的流量，因为语音要求低延迟，低抖动，低丢包率，是仅次于协议报文的最重要的报文。
3，AF4用来承载语音的信令流量，这里大家可能会有疑问为什么这里语音要优先于信令呢？其实是这样的，这里的信令是电话的呼叫控制，你是可以忍受在接通的时候等待几秒钟的，但是绝对不能允许在通话的时候的中断。所以语音要优先于信令。
4，AF3可以用来承载IPTV的直播流量，直播的时时性很强需要连续性和大吞吐量的保证。
5，AF4可以用来承载VOD的流量，相对于直播VOD要求时时性不是很强，允许有延迟或者缓冲。
6，AF5可以承载不是很重要的专线业务，因为专线业务相对于IPTV和VOICE来讲，IPTV和VOICE是运营商最关键的业务，需要最优先来保证。当然面向银行之类需要钻石级保证的业务来讲，可以安排为AF4甚至为EF。
7，最不重要的业务是INTERNET业务，可以放在BE模型来传输。
而在硬件队列里是如何保证协议报文（CS6和CS7中的数据）优先传输呢？在制作路由器的时候一般都是把CS6和CS7中的数据做PQ也就是绝对优先处理，无论下面是否有数据也是要优先来传递这两个队列中的数据。而其他EF到AF1的队列中是用WFQ来做的，保证所有队列都可以得到带宽来传输。

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