网络流量管理初探
摘 要：通过分析流量组成，辅以方法，找出流量管理策略，以适应业务应用对网络带宽的需求。
关键词：网络；流量；ip；管理
近几年来，随着财税业务的实际需求和应用的不断扩展，网络流量管理和服务质量QoS变得越来越重要。目前基于传统IP服务，无法提供应用所需的服务质量参数，如带宽、时延、时延变化、差错和丢失率等，而实际应用所增加的网络流量和需求带宽又远远超过网络升级速度，为此进行流量管理势在必行，为业务应用提供所需的服务质量也将是未来一段时间内最具挑战性的工作之一。
当前，业界有多种关于流量管理的解决方案，比如：增加网络带宽、构造新的通讯模型和体系结构，扩展自适应媒体编码和表征机制等，本文针对财税IP网络，结合综合业务模型、区分业务模型、多协议标识交换等业务模型，初步探讨在不增加带宽的基础上进行网络流量和服务质量管理的方法
一、流量分类
目前，天津财税业务应用已达到100余个，从不同角度进行分类后，通过部署流量监控设备，可清晰地看到流量分配的现状。
首先从管理上，按照业务类型可分为财政、地税和综合办公业务；从服务级别可分为核心业务和非核心业务；从办公特征可分为工作日工作时、工作日非工作时和非工作日；从运行时间可分为征收期和非征收期；从服务对象可分为机关、基层局、预算单位和社会公众。通过多维度的回填，找到占用流量资源的应用、流量和忙时。
其次从技术上，可根据数据包头特征、数据特征码和数据包行为，从协议类型，端口号、IP、特征码库等进行划分，辅以管理维度图表，找到定义策略的内容和量度，其中通过数据包标记是最有效和最易实现的方法。
二、数据包标记
对数据包进行标记是实现网络流量管理的前提和依据，标记用来区分数据或数据流是否是关键业务和非关键业务的类别标识，为有效减轻网络主干节点压力，可在基层单位网络接入层对数据或数据流进行标记。对数据包进行标记可以在IP报头的ToS位进行标记，常用ip优先级和dscp字段来进行。在路由器中，也可通过标记分组的内部数据结构中的QOS组字段来描述分组，考虑目前网络设备型号配置，建议采用ip优先级字段标记。
IP报头中的ip优先级字段用来指示分组处理的相对优先权，由ip分组报头中的服务类型字节中的3位组成，ToS位用来指示在网络中应该如何处理分组的值。通过设置ip优先级字段来描述分组的工作可以由发出通信的应用程序完成，也可以由网络中的节点来完成。支持这项功能的特性包括承诺的接入速率、基于策略的路由以及使用边界网关控制的QoS策略传播。通常，分组在到达网络边界时，其ip优先级已经设置好，所以，要在分组进入网络之前，根据分组所属的类及应用提供的服务等级，在网络边界强制进行适当的标记。
如：下列路由表tasman 用来将所有来自215.215.215.0/24 的通信的ip优先级设为5,其他所有通信的IP 优先级设为4，以cisco路由器为例，其配置如下:
interface Hssi 0/0 /1
ip policy route- map tasman
route-map tasman permi t 10
match ip address 1
set ip precedence 5
route-map tasman permit 20
set precedence 4
access-group 1 permit 215.215.215.0 0.0.0.255
三、策略定制
财税业务涉及网络节点超过70个，应用超过100个，采用各种策略就进行流量控制,可以让优先级别高的先转发，让优先级别低的后转发，先保证优先级别高的业务。常用方法为队列管理机制，而在队列管理机制中WFQ是较理想的一种队列机制，其有两种算法：
1.基于序列号计算的WFQ
基于序列号计算的WFQ模拟了一个每次传输一个字节的GPS服务器，对于可变分组，WFQ 能很好地工作，因为它不需要预先知道流中分组的平均长度。FQ 则是一种WFQ技术，它平等对待所有的流，即它们的权重相同。
FQ 通过为每一个到来的分组计算序列号来模拟GPS。这些指定的序列号实质上是服务记号，它们定义了分组获得服务的相对次序。分组的服务顺序使用序列号计算来与GPS 调度器的服务次序竞争。
2.基于流的WFQ
在WFQ 中，权重是根据IP 分组报头的优先级来指定的，计算方法是：权重= 4096 / (IP 优先级+ 1)。WFQ 使用两个分组参数来决定它的序列号，和FQ 一样，WFQ 也使用分组的字节数，但WFQ 使用的是指定给分组的权重，序列号为分组的权重乘以其字节数，这是FQ和WFQ之间的唯一区别。在基于流的WFQ 实现中，权重严格地基于优先级，不能改变。尽管FQ 本身并不可用，但当到达调度器的所有通信的优先级值相同时，WFO 实际上便变成了FQ。在基于流的WFQ 中，同一个流中IP 优先级不同的分组将顺序地被调度。从这一点上说流是作为一个哈希表实现的，该哈希表是由源和目标IP地址、IP协议、Tcp/Udp端口号以及ToS 字节中的5位定义的。由于这种流的描述，同一个流中优先级值不同的分组将被分到同一队列中，同一个流队列中的分组将按FIFO的顺序在得服务。一般来说，WFQ只丢弃最活跃的流中的分组，而FIFO 则可能丢弃任何流中的分组。因此WFQ 应该促使最活跃的流减少流量，同时不影响最小的流。
基于流的WFQ还可以与WRED 一起工作，后者是一种用来避免拥塞的提前激活的分组丢弃策略。基于流的WFQ 是通过表排序来实现的，在带宽链路上，表排序的成本可能非常高，这种链路上的流可能非常多，因此每秒钟等待服务的分组非常多。
以上策略可结合应用调研及流量现状，在现有网络设备基础上进行定义，通过统一平台下发，达到集中管理、实时生效的目的。总之，网络流量管理是基于网络的流量现状和流量管控策略，对数据流进行识别分类，并实施流量控制、优化和对关键业务类型进行保障的相关技术。它的实现主要靠边界标记，主干节点启动策略合理干扰数据在转发过程中是否可以丢弃以及转发的优先权，它是实现和保障网络中关键业务数据正常到达目的地的主要技术手段。
随着财税业务应用的迅速发展，网络带宽需求会越来越大，为此对现有网络进行升级，进行流量管控尝试都是适应业务要求的方法，其中流量管理作为管理手段执行能极大地缓解网络升级改造压力，是运行维护体系建设的重要组成部分，对该技术的研究还必须要不断地深入，特别是在加强动态管理，以适应不断变化的需求。