IPv4 的 TOS 字段详解-酒店常州论坛

IPv4 的 TOS 字段详解

一、TOS 字段在 IPv4 头部中的位置与大小

IPv4 报文头中，Type of Service（TOS）字段长度为8 位（1 字节），位于 IPv4 头部的第 2 个字节。

0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |Version| IHL |Type of Service| Total Length | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

二、原始定义（RFC 791）

在 RFC 791 中，TOS 字段被划分为两部分：

0 1 2 3 4 5 6 7 +---+---+---+---+---+---+---+---+ | PRECEDENCE | D | T | R | 0 | 0 | +---+---+---+---+---+---+---+---+

2.1 前 3 位：Precedence（优先级）

表示数据包的优先级，取值范围 0～7，数值越大优先级越高。

取值	名称	说明
000	Routine	普通
001	Priority	优先
010	Immediate	立即
011	Flash	闪速
100	Flash Override	闪速覆盖
101	Critical	关键
110	Internetwork Control	网间控制
111	Network Control	网络控制

2.2 后 5 位：D、T、R 及保留位

D (Delay)：低延迟（1 = 要求低延迟）
T (Throughput)：高吞吐量（1 = 要求高吞吐）
R (Reliability)：高可靠性（1 = 要求高可靠）
最后两位：保留，必须设置为 0

这种定义允许发送方对不同业务表达不同的服务质量要求（如实时语音设 D=1，大文件传输设 T=1）。由于历史上很多路由器忽略此字段，实际应用效果有限。

三、DSCP 的定义（RFC 2474）——现代用法

RFC 2474 将这 8 位重新定义为DS（Differentiated Services，差分服务）字段，用于实现QoS（Quality of Service）。

0 1 2 3 4 5 6 7 +---+---+---+---+---+---+---+---+ | DSCP | CU | +---+---+---+---+---+---+---+---+

3.1 DSCP（前 6 位）

用于标识数据包所属的转发行为或Per-Hop Behavior (PHB)。

类型	说明
CS0～CS7	Class Selector PHBs，兼容老的 IP Precedence（前 3 位与 Precedence 对应，后 3 位为 0）
EF（Expedited Forwarding）	推荐用于低丢失、低延迟、低抖动业务（如 VoIP），DSCP 值 46
AFxy（Assured Forwarding）	提供不同等级的服务保证，x 为等级，y 为丢弃优先级

3.2 CU（后 2 位，Currently Unused）

当前未使用，保留供将来使用；在支持 ECN 的网络中，这 2 位被用作ECN（见下节）。

四、ECN 的使用（RFC 3168）

在支持ECN（Explicit Congestion Notification，显式拥塞通知）的网络中，TOS 字段的最后 2 位用作 ECN：

0 1 2 3 4 5 6 7 +---+---+---+---+---+---+---+---+ | DSCP | ECN | +---+---+---+---+---+---+---+---+

ECN 取值（最后 2 位）

值	含义
00	不支持 ECN
01 / 10	支持 ECN 的终端可标记该包（ECN-Capable）
11	发生拥塞（CE），路由器可将此位设为 11，接收端通知发送端减速

五、总结表

项目	内容说明
字段名称	Type of Service（TOS）/ DS Field
字段长度	8 bits
初始用途（RFC 791）	指定延迟、吞吐量、可靠性等处理偏好，含优先级（Precedence + D/T/R）
现代用途（RFC 2474）	用作 DSCP，实现差分服务 QoS
后向兼容性	DSCP 前 3 位对应 IP Precedence（CS0～CS7）
与 ECN 的关系	最低 2 位可用于显式拥塞通知（RFC 3168）

六、实际应用

虽然 TOS/DSCP 提供了丰富的 QoS 机制，但实际网络中支持程度不一：

企业网或运营商网络：常根据 DSCP 值对不同业务流做差异化调度（队列、丢弃策略等）。
公共互联网：多数路由器默认不处理TOS 字段，端到端 QoS 难以保证。
要实现有效 QoS，往往还需结合MPLS、IntServ、SDN等技术。

七、查看与设置 TOS/DSCP 的方法

Linux：可使用iptables、tc等工具设置或匹配 DSCP 值。
ping：可用-Q设置 ToS，例如：ping -Q 184 <目标IP>（184 对应某 DSCP/Precedence 组合）。
Wireshark：抓包时可解析并显示 IPv4 头中的 ToS/DSCP 字段。

八、参考文档

RFC 791– Internet Protocol
RFC 2474– Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers
RFC 3168– The Addition of Explicit Congestion Notification (ECN) to IP

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