ToS、CoS和DSCP介绍

0x01 ToS（Type of Service）

IP Precedence 和 ToS（Type of Service）都位于IP头中，共占一个字节，8bits。

关于这几个字节的作用被不同的标准定义过，分别是RFC791，RFC1122，RFC1349。RFC1349废除了之前两个RFC的定义，现在大多设备都使用RFC1349中的定义，所以对于tos，有如下版本，分别说明如下；

下面是RFC1349中的原话：

在过去，对ToS领域的规模存在一些混淆。RFC791将其定义为三位字段，包括上图中的位3-5。它包括MBZ字段中的第6位。 RFC1122在ToS字段中添加了第6位和第7位，消除了MBZ字段。 本备忘录将ToS字段重新定义为上图中显示的四位。

1.1 RFC1349中的ToS

RFC1349中定义的ToS格式如下：

Bits	Meaning
7-5	IP Precedence:
4	1 = Low Delay; 0 = Normal Delay
3	1 = High Throughput; 0 = Normal Throughput
2	1 = High Reliability; 0 = Normal Reliability
1	1 = Minimise monetary cost (RFC 1349)
0	Must be 0

其中，IP Precedence:

client view	value
111	Network Control
110	Internetwork Control
101	Critic/ECP
100	Flash Override
011	Flash
010	Immediate
001	Priority
000	Routine

1.2 RFC791中的IP Precedence和ToS

RFC791中定义的ToS格式如下：

Bits	Meaning
0-2	IP Precedence
3	Delay (0 = Normal Delay, 1 = Low Delay)
4	Throughput (0 = Normal Throughput, 1 = High Throughput)
5	Reliability (0 = Normal Reliability, 1 = High Reliability)
6-7	Reserved for Future Use.

其中，IP Precedence值同RFC1349。

1.3 RFC1122中的IP Precedence和ToS

“IP PRECEDENCE 为前3bits（0-2），ToS为后5bits（3-7），无保留位MBZ。”

IP报头中的“服务类型”字节分为两部分：优先级字段（前3位），以及通常称为“服务类型”或“TOS”的字段（后5位）。

0x02 DSCP

DSCP差分服务代码点（Differentiated Services Code Point），IETF于1998年12月发布了Diff-Serv（Differentiated Service）的QoS分类标准。它在每个数据包IP头部的服务类别ToS标识字节中，利用已使用的6比特和未使用的2比特，通过编码值来区分优先级。

2.1 RFC2474中的DSCP

DSCP使用6比特，最后2位备用，它重新命名了IPv4报头中ToS使用的那1字节和IPv6报头中数据类（Traffic Class）那1字节，新的名字称为DS字段（Differentiated Services Field）。该字段的作用没有变，仍然被QoS工具用来标记数据。不同的是IPv4使用3比特，而DSCP使用6比特。

RFC2474定义最高3比特为级别/类别选择代码（Class Selector Codepoints，CS），其意义和IPv4报头中IP优先级的定义是相同的，CS0-CS7的级别相等于IP优先级是我0-7。但它并没有定义第3到第5比特的具体含义以及使用规则。DSCP使用6比特，可以定义64个优先级（0-63）。

2.2 转发分类

PC、路由器都有标记、识别DSCP值并做相应处理的能力。在实施DiffServ的网络中，每一个转发设备都会根据报文的DSCP字段执行相应的转发行为。

主要包括以下三类转发行为：

2.2.1 EF（Expedited Forwarding，无阻碍转发）

EF（Expedited Forwarding，无阻碍转发）由RFC2598定义，DSCP值为46(101110)。EF服务适用于低丢包率，低延迟，低抖动及保证带宽的业务，这类业务一般运行一个相对稳定的速率，需要在转发设备中进行快速转发，如VOIP。

2.2.2 AF（Assured Forwarding，保证转发

AF（Assured Forwarding，保证转发）由RFC2597对CS1~CS4进行进一步定义。采用此转发行为的业务在没有超过最大允许带宽时能够确保转发，一旦超出最大允许带宽，则将转发行为分为4类，每类又可划分为3个不同的丢弃优先级，其中每一个确保转发类都被分配了不同的带宽资源。

它使用第3和第4比特做丢弃优先级标志。01－低丢弃优先级；10－中丢弃优先级；11－高丢弃优先级。这样，在同一类数据中，又根据被丢弃的可能性划分出3档。

AF的定义为数据分类提供了方便，比如，运营商可以向用户提供4中服务协约（SLA）：白金，金，银，铜，并为每一种服务的数据分配一定的带宽。当然，不同服务的收费标准也是不同的。

0x03 CoS（IEEE802.1p优先级）

它是位于二层带标签的以太网帧的CoS字段，和VLAN ID在一起使用，在字节中的位置如下：

P2	P1	P0	CU	V11	V10	V9	V8	V7	V6	V5	V4	V3	v2	V2	V1

其中：

IEEE802.1p优先级（P2-P0）：3bit	未用（CU）：1bit	VLAN ID（V11-V0）：12bit

IEEE802.1p优先级值有8个（0-7），0优先级最低，7优先级最高。

报文分为三种情况：

• 带优先级和VLAN ID的标签报文，其优先级值是自身带的值；
• 只带优先级的标签报文，此时VLAN ID为0，其优先级值是自身带的值；
• 未带标签的报文，一般默认的优先级值为0，也可以进行更改指定新的优先级。

0x04 总结

QoS范围太大，涉及到入口数据流的标记和分类及速率限制，网络骨干的拥塞避免和拥塞管理，网络出口的队列调度机制等等。严格的说，Cos与Tos只是QoS的一种标记机制。

Cos是二层ISL或者802.1Q数据帧的优先级标记，3个bit，范围0-7。

Tos是三层数据包的服务类型标记，也是3个bit，范围0-7，同样可当作优先级标记。另外5个实际指示Delay，Throughput，Reliability等特性的bit位一般没有使用。

现在为了更好的控制数据流分类，使用DSCP（Differential Services Code Point），扩展了Tos的后三个bit，因此，范围从0-63。

在实施QoS策略时，Cos与ToS或DSCP之间通常要做映射机制。

参考

• 802.1P和IP Precedence及DSCP优先级的分类和对应
• QoS/ToS/CoS/DSCP介绍

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