​1.引言

全國性金融行業各地分支機構通過租用廣域網專線連接總部數據中心，承載著如聯機交易類生產系統、智能櫃員、客服語音、協同辦公、即時通訊、文件傳輸等種類繁多的業務，而不同業務對網絡性能的要求有所不同。默認的網絡轉發規則是先進先出、盡力而為，如果不加以區分的對所有業務同等處理，就容易導致在業務高峰期因網絡擁塞，重要生產業務得不到端到端的網絡性能保障，對用戶體驗產生不良影響。所以在廣域網部署區分服務的QoS技術，是十分必要的。

QoS是Quality of Service（服務質量）的簡稱，其目的是針對各種不同業務需求，為其提供端到端的服務質量保證。

2.QoS基本概念

QoS採用如下參數（網絡特性）作為度量，為關鍵業務提供服務質量保證，使其獲得可預期的服務水平。

• 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（1s），從網絡一端到另一端的傳輸的最大數據位數，也可以理解為網絡的兩個節點之間特定數據流的平均速率。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，水就好比是網絡傳輸的數據，管道的直徑越大也就擁有更大的給排水能力，即帶寬越大傳輸數據的能力越大。

 圖1

隨著金融業的快速發展，業務流量也隨之激增，對網絡傳輸能力的要求也越來越高。適應業務發展的最好辦法當然是增加網絡線路的帶寬。但由於跨地域長途廣域網帶寬資費昂貴，從運營、維護的成本考慮，不可能無限擴充網絡帶寬。所以這就要求網絡維護人員充分利用有限的廣域網帶寬線路資源，確保各項業務流量都能得到正常高效網絡轉發。

2.2時延

時延（Latency）也叫延遲，是指一個報文或分組從網絡的一端發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。

通常途徑網絡上各個節點都會引發延遲，有些點引發的延遲非常少，因此在實際環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。網絡中的延遲主要有以下幾類：

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

 隊列延遲：隊列延遲是指發生在路由器設備內部，數據包在等待設備優先發送隊列中的其它數據包的時間。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生排隊的現象，所以隊列延遲可以理解為在做核酸檢測的時候，由於人多導致排隊等待的時間長，那麼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到上百毫秒或更長。

串行化延遲：指設備的物理接口對數據包中的比特進行編碼的時間。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，相對於較大的數據包，將較小數據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據包的串行化延遲：發送的比特/鏈路速度。

傳輸延遲：指數據包在線纜上從一端到達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，常見的局域網鏈路傳輸延遲可以忽略不計，而達到幾百公里甚至幾千公里的廣域網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，是指同一業務流中不同分組所經歷的不同延遲。在數據包網絡中，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重到降低應用的服務質量。

通常來說，數據應用都會遇到一些抖動，但並不會降低服務質量。而某些業務類型，特別是音視頻等實時業務對抖動的容忍度是很低的，分組到達時間的差異將在語音中造成斷續。

2.4丟包率

丟包（Loss）是指數據包丟失，造成丟包的因素有多種，如設備硬件故障、線路故障、網絡擁塞、幀校驗序列（FCS）失敗等等。

少量的丟包對業務的影響並不大，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。使用傳輸控制協議（TCP）傳送數據也能處理少量的丟包，因為TCP允許丟失的信息重發。但大量的丟包會影響傳輸效率。所以，QoS需要關注丟包的統計數據--丟包率。

丟包率是指在網絡傳輸過程中丟失報文佔傳輸報文的百分比。

3.QoS應用部署

由於不同的終端用戶（業務）流量對網絡性能的要求有所不同，且金融行業對不同業務有自己的關注級別，所以參考以上兩方面，可以在廣域網進行如下QoS部署：

首先將所有業務流量進行分類，主要分為客服語音（audio）、關鍵生產（critical）、一般生產（product）、視頻（video）、辦公（office）、其他業務（other）等。

然後對每一類業務流量進行相應的QoS處理。​

3.1客服語音業務

由於語音業務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務的重要性等級序列中，也是屬於最高的級別。於是將客服語音業務流量（audio）的隊列調度優先級設置為最優先。這樣就能保證客服語音流量總是優先得到轉發，受帶寬的影響降到最小，在可控制的範圍內將時延和抖動始終保持在最低水平。

雖然客服語音業務非常重要，其隊列調度優先級設置為最優先，如果在特殊情況下該業務流量非常大，佔據全部帶寬資源，就會導致其他業務因分配不到帶寬資源而出現集體中斷，顯然這也是不合理的。於是還需要對客服語音業務流量進行一定的限速。

所以對客服語音業務可以進行如下的QoS處理：隊列調度使用PQ（Priority Queue，優先級隊列），並根據正常需要的速率，進行最大帶寬限速。

3.2關鍵生產和一般生產業務

聯機交易類生產屬於關鍵生產業務，對帶寬和丟包率有較高要求。於是將關鍵生產業務流量（critical）進行重點QoS帶寬保障，確保關鍵生產業務流量始終都能享有足夠的帶寬來進行轉發，不至於因網絡擁塞而產生大量丟包。在實際部署時，我們還可以將關鍵生產業務細分成具體的幾類重要業務。

一般生產業務是重要性僅低於關鍵生產的業務，所以也要進行一定QoS帶寬保障，其保障的帶寬比例略低於關鍵生產。

3.3視頻業務

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

3.4辦公業務

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

3.5其他業務

其他業務是指未明確分類的剩餘業務流量（other），業務重要性等級相對較低，為保證所有種類的業務流量都有被轉發的機會，仍然對其他業務流量（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，我們可以對金融業務進行如下QoS應用部署。

表1

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圖3

4.小結

隨著業務的發展，QoS策略也需要動態優化。傳統網絡基於分佈式的協議實現，配置過程採用逐跳配置的形式，必然導致QoS策略部署及優化調整操作複雜，且容易出現差錯。基於SDN技術的廣域網，能夠借助SDN自動化網絡配置的特性，使QoS策略部署更加靈活敏捷；能夠收集更加精確的全局網絡流量狀態信息，例如傳輸延遲，帶寬，丟包率，使QoS網絡流量調度更加精確；能夠從全局網絡視圖對所有網絡設備以及全網流量集中管控，保障全網QoS策略的一致性。總之，在金融行業的廣域網中通過配置QoS策略，對網絡流量進行調控，避免並管理網絡擁塞，減少報文的丟失率，為不同的業務（語音、視頻、數據等）提供差分服務，保障重要生產業務穩定運行。

網絡並非生來如此，隨著技術發展和應用場景變化，網絡架構也在迭代演進，最終構成可靠穩健的數字經濟網絡基礎設施底座。在此其中，我們通過剖析各類網絡場景，為大家展現網絡原來如此。