基于DynamipsGUI的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

王亞文

（西安工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710032）

隨著Internet網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的飛速發(fā)展，新型業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，例如VoIP、IPTV和視頻會(huì)議等非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，這些通信業(yè)務(wù)需要占用大量的帶寬資源。網(wǎng)絡(luò)帶寬的發(fā)展永遠(yuǎn)跟不上需求，這就帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)堵塞時(shí)如何保證網(wǎng)絡(luò)的正常工作成為一個(gè)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QOS）就是一個(gè)解決方法，QOS的基本思想就是把數(shù)據(jù)分類(lèi)，放在不同的隊(duì)列中。QOS有3種模型：盡最大努力服務(wù)、綜合服務(wù)、區(qū)分服務(wù)。區(qū)分服務(wù)是比較現(xiàn)實(shí)的模型，該服務(wù)包含了一系列分類(lèi)工具和排隊(duì)機(jī)制，為某些數(shù)據(jù)流提供比其他數(shù)據(jù)流優(yōu)先級(jí)更高的服務(wù)。優(yōu)先級(jí)隊(duì)列（PQ，Priority Queue）采用的就是區(qū)分服務(wù)，有高、中、普通、低優(yōu)先級(jí)四個(gè)隊(duì)列。數(shù)據(jù)包根據(jù)事先的定義放在不同的隊(duì)列中，路由器按照高、中、普通、低順序服務(wù)，只有高優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列為空后才為中優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列服務(wù)，依次類(lèi)推。這樣能保證高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包一定是優(yōu)先服務(wù)，然而如果高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列長(zhǎng)期不空，則低優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列永遠(yuǎn)不會(huì)被服務(wù)。我們可以為每個(gè)隊(duì)列設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度，隊(duì)列滿后，數(shù)據(jù)包將被丟棄。

1 DynamipsGUI簡(jiǎn)介

Dynamips網(wǎng)絡(luò)模擬軟件模擬了Cisco路由的硬件環(huán)境，加載相應(yīng)的IOS（Internet Operate System）鏡像文件，通過(guò)真正運(yùn)行IOS實(shí)現(xiàn)對(duì)Cisco路由器的模擬，同時(shí)加載NM-16ESW模塊還可以做交換的部分實(shí)驗(yàn)，得到一個(gè)模擬的Cisco實(shí)驗(yàn)環(huán)境[1-2]。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

此網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量實(shí)驗(yàn)的拓?fù)鋱D如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)采用3臺(tái)路由器。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：在路由器R-C7200-B的接口serial 2/0上應(yīng)用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，使得telnet流量通過(guò)“高”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列傳輸，數(shù)據(jù)包大小大于500字節(jié)的流量通過(guò)“中”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列傳輸，從gigabitEthernet 1/0接口接收到流量通過(guò)“普通”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列傳輸，其它流量通過(guò)“低”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列傳輸。

圖1 實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱DFig.1 Experiment topology figure

圖中所涉及的實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況表Tab.1 Experiment devices situations table

3 實(shí)驗(yàn)步驟及配置分析

3.1 搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

啟動(dòng)DynamipsGUI2.8，在“設(shè)備參數(shù)配置”中選擇3個(gè)路由器，路由器的設(shè)備類(lèi)型選擇7200，加載路由器IOSc7200-is-mz.124-19b.bin，生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

按照?qǐng)D1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連線。

啟動(dòng) Router1.bat、Router2.bat和 Router3.bat，讓路由器運(yùn)行起來(lái)，接著啟動(dòng)SecureCRT-v6.58H，用Telnet的方式登錄到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。

3.2 對(duì)各路由器進(jìn)行基本配置

對(duì)路由器R-C7200-B進(jìn)行如下配置。

Router＞enable

Router#configure terminal

Router(config)#hostname R-C7200-B

R-C7200-B(config)#interface gigabitEthernet 1/0

R-C7200-B(config-if)#ip address 192.168.12.1 255.255.255.0

R-C7200-B(config-if)#no shutdown

R-C7200-B(config-if)#exit

R-C7200-B(config)#interface serial 2/0

R-C7200-B(config-if)#ip address 192.168.23.1 255.255.255.0

R-C7200-B(config-if)#clock rate 64000

R-C7200-B(config-if)#no shutdown

R-C7200-B(config-if)#end

R-C7200-B#write

路由器 R-C7200-A、R-C7200-C的基本配置與 RC7200-B相似，這里省略。

3.3 在各路由器上配置動(dòng)態(tài)路由協(xié)議

對(duì)路由器R-C7200-B進(jìn)行如下配置。

R-C7200-B＞enable

R-C7200-B#configure terminal

R-C7200-B(config)#router rip

R-C7200-B(config-router)#network 192.168.12.0

R-C7200-B(config-router)#network 192.168.23.0

R-C7200-B(config-router)#end

R-C7200-B#write

路由器 R-C7200-A、R-C7200-C的基本配置與 RC7200-B相似，這里省略。

3.4 在路由器R-C7200-B上配置PQ

對(duì)路由器R-C7200-B進(jìn)行如下配置。

R-C7200-B＞enable

R-C7200-B#configure terminal

R-C7200-B(config)#priority-list 10 protocol ip high tcp telnet

//創(chuàng)建1個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，標(biāo)號(hào)為10，把telnet流量放在“高”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 protocol ip medium gt 500/

/以上把數(shù)據(jù)包大小大于500字節(jié)的流量放在“中”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 interface gigabitEthernet 1/0 normal

//以上把從gigabitEthernet 1/0接口接收到流量放在 “普通”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 default low

//以上把其他的流量放在“低”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中

R-C7200-B(config)#priority-list 10 queue-limit 10 20 40 60

//以上定義優(yōu)先級(jí)隊(duì)列高、中、普通、低隊(duì)列中的長(zhǎng)度，如果

隊(duì)列超過(guò)這些長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)包將被丟棄

R-C7200-B(config)#interface serial 2/0

R-C7200-B(config-if)#priority-group 10

//以上把定義好的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列應(yīng)用在serial 2/0接口上

3.5 實(shí)驗(yàn)調(diào)試

1）檢查R-C7200-B的接口serial 2/0上的隊(duì)列

在R-C7200-B上檢查接口serial 2/0上的隊(duì)列情況，如圖2（a）、圖 2（b）所示。

由圖 2（a）、圖 2（b）可知，接口 serial 2/0 上的隊(duì)列策略是優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，標(biāo)號(hào)為10，其分為高、中、普通、低四種，長(zhǎng)度分別是 10、20、40、60。

2）在R-C7200-B上開(kāi)啟優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的調(diào)試功能

在R-C7200-B上開(kāi)啟優(yōu)先級(jí)隊(duì)列調(diào)試功能的過(guò)程如圖3所示。

3）在R-C7200-A上遠(yuǎn)程登錄R-C7200-C（R-C7200-A#telnet 192.168.2.1），觀察在R-C7200-B上的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列情況，如圖4所示。

由圖4可知，telnet時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)“高”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列傳輸。

4）在R-C7200-A上向R-C7200-C傳送數(shù)據(jù)包大小大于500字節(jié)的數(shù)據(jù)，這里為15000字節(jié)，其過(guò)程如圖5（a）、圖5（b）所示。

圖2 R-C7200-B的接口serial 2/0上的隊(duì)列情況Fig.2 PQ situation of interface serial 2/0 on R-C7200-B

圖3 啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列調(diào)試功能過(guò)程Fig.3 Process of booting PQ debugging

圖4 telnet時(shí)R-C7200-B上的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列情況Fig.4 PQsituation on R-C7200-B when telnet

圖5 從R-C7200-A到R-C7200-C的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程Fig.5 Process of data transmission from R-C7200-A to R-C7200-C

由圖5可知，當(dāng)數(shù)據(jù)大于500字節(jié)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)“中”優(yōu)先級(jí)隊(duì)列傳輸。

4 結(jié)論

文中在路由器R-C7200-B的接口serial 2/0上應(yīng)用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了telnet、大小為15 000的數(shù)據(jù)通過(guò)R-C7200-B時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸情況。

優(yōu)先級(jí)隊(duì)列根據(jù)接口上根據(jù)協(xié)議類(lèi)型、報(bào)文大小、協(xié)議端口號(hào)等，劃分不同優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中有報(bào)文時(shí)，低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列得不到調(diào)度。所以優(yōu)先級(jí)隊(duì)列適用于應(yīng)用簡(jiǎn)單，對(duì)某些應(yīng)用服務(wù)要求很高，而其他業(yè)務(wù)相對(duì)不高的應(yīng)用。它的優(yōu)勢(shì)是配置簡(jiǎn)單，絕對(duì)保證高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用的帶寬；缺點(diǎn)是不能保證高優(yōu)先級(jí)外的服務(wù)得到合理帶寬，從而不能公平地保證各種應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。

運(yùn)用DynamipsGUI很好地完成了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)模擬軟件的使用，有效地解決了大多數(shù)工科院校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題[2-6]，提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的效率。

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