?1.引言

全國性金融行業(yè)各地分支機(jī)構(gòu)通過租用廣域網(wǎng)專線連接總部數(shù)據(jù)中心，承載著如聯(lián)機(jī)交易類生產(chǎn)系統(tǒng)、智能柜員、客服語音、協(xié)同辦公、即時通訊、文件傳輸?shù)确N類繁多的業(yè)務(wù)，而不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)性能的要求有所不同。默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則是先進(jìn)先出、盡力而為，如果不加以區(qū)分的對所有業(yè)務(wù)同等處理，就容易導(dǎo)致在業(yè)務(wù)高峰期因網(wǎng)絡(luò)擁塞，重要生產(chǎn)業(yè)務(wù)得不到端到端的網(wǎng)絡(luò)性能保障，對用戶體驗產(chǎn)生不良影響。所以在廣域網(wǎng)部署區(qū)分服務(wù)的QoS技術(shù)，是十分必要的。

QoS是Quality of Service（服務(wù)質(zhì)量）的簡稱，其目的是針對各種不同業(yè)務(wù)需求，為其提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。

2.QoS基本概念

QoS采用如下參數(shù)（網(wǎng)絡(luò)特性）作為度量，為關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保證，使其獲得可預(yù)期的服務(wù)水平。


(資料圖片僅供參考)

帶寬（吞吐量）時延抖動（時延變化）丟包率2.1帶寬

帶寬（Bandwidth）也稱為吞吐量（throughput），是指在單位時間內(nèi)（1s），從網(wǎng)絡(luò)一端到另一端的傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)位數(shù)，也可以理解為網(wǎng)絡(luò)的兩個節(jié)點之間特定數(shù)據(jù)流的平均速率。帶寬的單位是比特/秒（bit/s，簡寫為bps）。

帶寬可以用城市的供水管網(wǎng)做比喻，來幫助理解它的含義：供水管道的直徑好比是帶寬，水就好比是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，管道的直徑越大也就擁有更大的給排水能力，即帶寬越大傳輸數(shù)據(jù)的能力越大。

圖1

隨著金融業(yè)的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)流量也隨之激增，對網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的要求也越來越高。適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的最好辦法當(dāng)然是增加網(wǎng)絡(luò)線路的帶寬。但由于跨地域長途廣域網(wǎng)帶寬資費昂貴，從運營、維護(hù)的成本考慮，不可能無限擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)帶寬。所以這就要求網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員充分利用有限的廣域網(wǎng)帶寬線路資源，確保各項業(yè)務(wù)流量都能得到正常高效網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2時延

時延（Latency）也叫延遲，是指一個報文或分組從網(wǎng)絡(luò)的一端發(fā)送到另一端所需要的時間。以語音傳輸為例，時延是指從說話者開始說話到對方聽到所說內(nèi)容的時間。若時延太大，會引起聲音不連貫或破碎。

通常途徑網(wǎng)絡(luò)上各個節(jié)點都會引發(fā)延遲，有些點引發(fā)的延遲非常少，因此在實際環(huán)境中我們可以將其忽略不計；有些延遲就比較大，需要引起我們的重視。網(wǎng)絡(luò)中的延遲主要有以下幾類：

轉(zhuǎn)發(fā)/處理延遲：指從路由器（或交換機(jī)）完全接收到一個數(shù)據(jù)包，到將它放入輸出隊列之間的處理時間。不同型號設(shè)備的內(nèi)部處理能力各不相同，但在整體延遲預(yù)算的計算中，轉(zhuǎn)發(fā)/處理延遲通常都是小到可以忽略不計的部分。

隊列延遲：隊列延遲是指發(fā)生在路由器設(shè)備內(nèi)部，數(shù)據(jù)包在等待設(shè)備優(yōu)先發(fā)送隊列中的其它數(shù)據(jù)包的時間。以做核酸檢測的例子來說，事實上核酸咽拭子檢測時間較短，但是檢測的人多了就會發(fā)生排隊的現(xiàn)象，所以隊列延遲可以理解為在做核酸檢測的時候，由于人多導(dǎo)致排隊等待的時間長，那么這個等待從排隊開始到開始做核酸的時間可以理解為隊列時延。從路由器角度來看，通常隊列延遲只是路由器的輸出隊列，因為路由器中的輸入排隊通常是忽略不計的。然而，排隊的時間也可以達(dá)到上百毫秒或更長。

串行化延遲：指設(shè)備的物理接口對數(shù)據(jù)包中的比特進(jìn)行編碼的時間。若鏈路速度較快，將比特編碼到鏈路上的速度就比較快；若鏈路速度較慢，就會花費更多的時間來將比特編碼到鏈路上。同樣地，相對于較大的數(shù)據(jù)包，將較小數(shù)據(jù)包中的比特編碼到鏈路上的時間就更短。可以使用如下公式來計算數(shù)據(jù)包的串行化延遲：發(fā)送的比特/鏈路速度 。

傳輸延遲：指數(shù)據(jù)包在線纜上從一端到達(dá)另一端所花費的時間。電接口和光接口的傳播速度接近光速，唯一會影響傳輸延遲的因素是鏈路長度。所以在實際中，常見的局域網(wǎng)鏈路傳輸延遲可以忽略不計，而達(dá)到幾百公里甚至幾千公里的廣域網(wǎng)傳輸延遲就成為整體延遲中不可忽視的一部分了。

圖2

2.3抖動

抖動（Jitter)，即時延變化，是指同一業(yè)務(wù)流中不同分組所經(jīng)歷的不同延遲。在數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)中，延遲的組成多種多樣，因此抖動總是存在的，但問題是抖動是否會嚴(yán)重到降低應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。

通常來說，數(shù)據(jù)應(yīng)用都會遇到一些抖動，但并不會降低服務(wù)質(zhì)量。而某些業(yè)務(wù)類型，特別是音視頻等實時業(yè)務(wù)對抖動的容忍度是很低的，分組到達(dá)時間的差異將在語音中造成斷續(xù)。

2.4丟包率

丟包（Loss）是指數(shù)據(jù)包丟失，造成丟包的因素有多種，如設(shè)備硬件故障、線路故障、網(wǎng)絡(luò)擁塞、幀校驗序列（FCS）失敗等等。

少量的丟包對業(yè)務(wù)的影響并不大，例如，在語音傳輸中，丟失一個比特或分組的信息，通話雙方可能注意不到，或不影響意思的理解。使用傳輸控制協(xié)議（TCP）傳送數(shù)據(jù)也能處理少量的丟包，因為TCP允許丟失的信息重發(fā)。但大量的丟包會影響傳輸效率。所以，QoS需要關(guān)注丟包的統(tǒng)計數(shù)據(jù)--丟包率。

丟包率是指在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟失報文占傳輸報文的百分比。

3.QoS應(yīng)用部署

由于不同的終端用戶（業(yè)務(wù)）流量對網(wǎng)絡(luò)性能的要求有所不同，且金融行業(yè)對不同業(yè)務(wù)有自己的關(guān)注級別，所以參考以上兩方面，可以在廣域網(wǎng)進(jìn)行如下QoS部署：

首先將所有業(yè)務(wù)流量進(jìn)行分類，主要分為客服語音（audio）、關(guān)鍵生產(chǎn)（critical）、一般生產(chǎn)（product）、視頻（video）、辦公（office）、其他業(yè)務(wù)（other）等。

然后對每一類業(yè)務(wù)流量進(jìn)行相應(yīng)的QoS處理。?

3.1客服語音業(yè)務(wù)

由于語音業(yè)務(wù)對時延和抖動的容忍度很低，即要求一致的低延遲；同時語音客服在金融業(yè)務(wù)的重要性等級序列中，也是屬于最高的級別。于是將客服語音業(yè)務(wù)流量（audio）的隊列調(diào)度優(yōu)先級設(shè)置為最優(yōu)先。這樣就能保證客服語音流量總是優(yōu)先得到轉(zhuǎn)發(fā)，受帶寬的影響降到最小，在可控制的范圍內(nèi)將時延和抖動始終保持在最低水平。

雖然客服語音業(yè)務(wù)非常重要，其隊列調(diào)度優(yōu)先級設(shè)置為最優(yōu)先，如果在特殊情況下該業(yè)務(wù)流量非常大，占據(jù)全部帶寬資源，就會導(dǎo)致其他業(yè)務(wù)因分配不到帶寬資源而出現(xiàn)集體中斷，顯然這也是不合理的。于是還需要對客服語音業(yè)務(wù)流量進(jìn)行一定的限速。

所以對客服語音業(yè)務(wù)可以進(jìn)行如下的QoS處理：隊列調(diào)度使用PQ（Priority Queue，優(yōu)先級隊列），并根據(jù)正常需要的速率，進(jìn)行最大帶寬限速。

3.2關(guān)鍵生產(chǎn)和一般生產(chǎn)業(yè)務(wù)

聯(lián)機(jī)交易類生產(chǎn)屬于關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)，對帶寬和丟包率有較高要求。于是將關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)流量（critical）進(jìn)行重點QoS帶寬保障，確保關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)流量始終都能享有足夠的帶寬來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，不至于因網(wǎng)絡(luò)擁塞而產(chǎn)生大量丟包。在實際部署時，我們還可以將關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)細(xì)分成具體的幾類重要業(yè)務(wù)。

一般生產(chǎn)業(yè)務(wù)是重要性僅低于關(guān)鍵生產(chǎn)的業(yè)務(wù)，所以也要進(jìn)行一定QoS帶寬保障，其保障的帶寬比例略低于關(guān)鍵生產(chǎn)。

3.3視頻業(yè)務(wù)

視頻業(yè)務(wù)主要指視頻會議業(yè)務(wù)，視頻會議需要一致的低延遲和高吞吐量，所以對視頻業(yè)務(wù)量流量（video）也需要進(jìn)行一定QoS帶寬保障，同時借助路由選路策略，將視頻業(yè)務(wù)流量的廣域網(wǎng)專線主選線路設(shè)置為第三條線路（生產(chǎn)主線和辦公主線的備份線路），與生產(chǎn)、辦公業(yè)務(wù)流量分流，能充分利用多條廣域網(wǎng)專線的帶寬資源。

3.4辦公業(yè)務(wù)

辦公業(yè)務(wù)種類較多，總體分配一定QoS帶寬保障，同時借助路由選路策略，將辦公業(yè)務(wù)流量（office）的廣域網(wǎng)專線主選線路設(shè)置為第二條線路（生產(chǎn)主線和視頻主線的備份線路），與生產(chǎn)、視頻業(yè)務(wù)流量分流，能充分利用多條廣域網(wǎng)專線的帶寬資源。

3.5其他業(yè)務(wù)

其他業(yè)務(wù)是指未明確分類的剩余業(yè)務(wù)流量（other），業(yè)務(wù)重要性等級相對較低，為保證所有種類的業(yè)務(wù)流量都有被轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)會，仍然對其他業(yè)務(wù)流量（other）給予相對較低比例的QoS帶寬保障。

3.6QoS部署匯總

綜上所述，我們可以對金融業(yè)務(wù)進(jìn)行如下QoS應(yīng)用部署。

表1

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圖3

4.小結(jié)

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，QoS策略也需要動態(tài)優(yōu)化。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基于分布式的協(xié)議實現(xiàn)，配置過程采用逐跳配置的形式，必然導(dǎo)致QoS策略部署及優(yōu)化調(diào)整操作復(fù)雜，且容易出現(xiàn)差錯。基于SDN技術(shù)的廣域網(wǎng)，能夠借助SDN自動化網(wǎng)絡(luò)配置的特性，使QoS策略部署更加靈活敏捷；能夠收集更加精確的全局網(wǎng)絡(luò)流量狀態(tài)信息，例如傳輸延遲，帶寬，丟包率，使QoS網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)度更加精確；能夠從全局網(wǎng)絡(luò)視圖對所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及全網(wǎng)流量集中管控，保障全網(wǎng)QoS策略的一致性。總之，在金融行業(yè)的廣域網(wǎng)中通過配置QoS策略，對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行調(diào)控，避免并管理網(wǎng)絡(luò)擁塞，減少報文的丟失率，為不同的業(yè)務(wù)（語音、視頻、數(shù)據(jù)等）提供差分服務(wù)，保障重要生產(chǎn)業(yè)務(wù)穩(wěn)定運行。

網(wǎng)絡(luò)并非生來如此，隨著技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用場景變化，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也在迭代演進(jìn)，最終構(gòu)成可靠穩(wěn)健的數(shù)字經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施底座。在此其中，我們通過剖析各類網(wǎng)絡(luò)場景，為大家展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)原來如此。?

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