af路由是什么？有何优势？

af路由

在现代网络架构中，服务质量（QoS）是保障关键业务流畅运行的核心技术之一，而基于DiffServ（区分服务）模型的AF（Assured Forwarding，确保转发）队列机制，是实现QoS的重要手段，结合路由器的数据转发能力，AF路由技术能够在复杂的网络环境中为不同优先级的流量提供差异化的服务保障，确保高优先级业务获得足够的带宽和较低的延迟，同时避免低优先级业务完全被阻塞，本文将深入探讨AF路由的工作原理、实现机制、应用场景及配置要点,帮助读者全面理解这一关键技术。

AF路由的核心概念与工作原理

AF路由并非一种独立的路由协议，而是在传统路由技术基础上，结合DiffServ模型中的AF PHB（Per-Hop Behavior，逐跳行为）实现的流量管理机制，其核心思想是将网络流量分为不同的AF类别，每个类别被赋予不同的转发优先级和带宽保证，当网络发生拥塞时，路由器会根据AF队列的优先级和丢弃策略，有选择地丢弃数据包,从而确保高优先级流量的传输质量。

AF模型定义了四个等级（AF1-AF4），每个等级又包含三个丢弃优先级（低、中、高），共12个AF类，这种分级机制允许网络管理员根据业务需求精细划分流量类型，可将语音流量划入AF41（最高优先级、最低丢弃优先级），视频会议流量划入AF31，而普通网页浏览流量则可归入AF11，当网络拥塞时，路由器会优先丢弃高丢弃优先级的数据包，如AF13的数据包会在AF11之前被丢弃，而AF41的数据包几乎不会被丢弃,除非所有AF队列均溢出。

AF队列的实现机制与调度算法

AF路由的实现依赖于路由器队列管理和调度算法的组合，典型的工作流程包括流量分类、队列管理、带宽分配和数据包调度四个步骤。

1. 流量分类：路由器通过访问控制列表（ACL）、DSCP（Differentiated Services Code Point）标记或端口号等方式识别流量类型，并将其映射到相应的AF队列，将DSCP值为34（AF41）的流量分配到最高优先级队列。

2. 队列管理：采用加权随机早期检测（WRED）算法管理队列长度，WRED通过设定队列的最低阈值（min-threshold）和最高阈值（max-threshold），当队列长度超过min-threshold时，开始以一定概率丢弃数据包；超过max-threshold时，则100%丢弃，不同AF队列的WRED参数可独立配置,从而实现差异化的丢弃策略。

3. 带宽分配：通过加权公平队列（WFQ）或低延迟队列（LLQ）等算法为各AF队列分配带宽，可配置AF41队列占用总带宽的20%，AF31占用15%,剩余带宽由其他队列按权重分配。

4. 数据包调度：采用优先级队列（PQ）或自定义队列（CBWFQ）确保高优先级队列优先获得调度，PQ会严格按优先级从高到低调度队列，只有高优先队列为空时才会调度低优先队列,从而保障关键业务的实时性。

   

以下为典型AF队列配置参数示例：

AF路由的应用场景与优势

AF路由技术广泛应用于对服务质量有较高要求的网络环境,尤其适用于以下场景：

1. 企业网络：在企业分支机构互联中，可通过AF路由保障语音、视频会议等实时业务的带宽需求，同时限制P2P下载、在线视频等非关键业务的带宽占用,避免其拥塞网络。

2. 数据中心：在跨数据中心的备份流量与生产流量共链路的情况下，可将备份流量划入低优先级AF队列（如AF11），确保生产流量（如数据库同步）获得优先转发。

3. 广域网优化：在MPLS VPN或SD-WAN网络中，AF路由可与DSCP标记结合，为不同客户或业务提供差异化的SLA（服务等级协议）保障，如金、银、铜级服务。

4. 无线网络：在Wi-Fi网络中，支持QoS的AP（接入点）可通过AF队列管理，优先处理VoIP流量的数据包,减少语音延迟和丢包。

AF路由的核心优势在于其灵活性和可扩展性，相比传统FIFO（先进先出）队列，AF路由能够充分利用网络带宽资源，避免“饿死”高优先级流量；相比IntServ（集成服务）模型，AF路由无需信令协议，开销小,适合大规模网络部署。

AF路由的配置与优化要点

在实际部署AF路由时,需注意以下配置与优化要点：

1. DSCP标记一致性：确保网络设备（终端、交换机、路由器）的DSCP标记策略一致，避免因标记错误导致流量分类错误，IP电话机应将语音流量标记为DSCP EF（46）,而路由器需将其映射到AF41。

2. 队列参数调优：根据实际带宽和流量模型调整WRED阈值和带宽占比，若AF41流量突发性较高，可适当提高其WRED最高阈值,避免不必要的丢包。

3. 监控与排错：通过NetFlow、IP SLA等工具监控各AF队列的带宽利用率、延迟和丢包率，若发现某队列频繁溢出，需检查其带宽配置是否合理,或考虑升级链路带宽。

4. 避免过度配置：AF队列的带宽总和不应超过物理接口的带宽，否则可能导致队列间竞争加剧，反而降低整体性能，建议预留10%-20%的带宽作为尽力而为（BE）流量的缓冲。

相关问答FAQs

Q1：AF路由与EF（Expedited Forwarding，加速转发）有何区别？
A1：EF是DiffServ模型中用于最低延迟、最低丢包业务的PHB，通常用于VoIP等实时流量，要求严格保证带宽和延迟，相当于“专线级”服务，而AF是“确保转发”服务，提供相对优先级和带宽保证，但不排除拥塞时的丢包，EF是“零容忍”优先级，AF是“有保障”优先级。

Q2：如何在Cisco路由器上配置AF队列？
A2：以Cisco IOS为例，配置AF队列需进入接口配置模式，使用priority-map定义队列策略，class-map匹配流量，并通过service-policy应用策略。

(config)# class-map match-all VOICE  
(config-cm)# match ip dscp ef  
(config)# policy-map QOS_POLICY  
(config-pm)# class VOICE  
(config-pmc)# priority percent 20  
(config)# interface GigabitEthernet0/0  
(config-if)# service-policy output QOS_POLICY  

此配置将DSCP EF的流量划入优先级队列，并分配20%的带宽。