因特网提供尽力而为(Bes卜Effort)的服务，这是它取得巨大成功的主要原因之一。但是由于因特网对服务质量不做任何承诺，所以对于各种多媒体应用不能提供必要的支持，这些新业务要求IP网络提供新的服务方式。

    IETF成立了专门的工作组，一直从事IP Qos标准的开发，首先是在1994年提出了集成服务体系结构(Integrated Service ArChiteeture，ISA)(RFC 1633)，继而又在1998年定义了区分服务(Differentiated Serviee，Diffserv)技术规范(RFC 2475)。另外，前一小节讲到的MPLS

技术提供了显式路由功能，因而增强了在IP网络中实施流量工程的能力，这也是骨干网业务中最容易实现的一种QOS机制。

5. 9.，集成服务

    IETF集成服务(Intsery)工作组根据服务质量的不同，把玩temat服务分成了三种类型。

    保证质量的服务(Guranteed services):对带宽、时延、抖动和丢包率提供定量的保证。

    控制负载的服务(Controlled一load services):提供一种类似于网络欠载情况下的服务，这是一种定性的指标。

    尽力而为的服务(Best-Effort):这是Intemet提供的一般服务，基本上无任何质量保证。

    Intsery主要解决的问题是在发生拥塞时如何共享可用的网络带宽，为保证质量的服务提供必要的支持。在基于少的因特网中，可用的拥塞控制和QOS工具是很有限的，路由器只能采用两种机制:路由选择算法和分组丢弃策略，但这些手段并不足以支持保证质量的服务。Intsery提议通过4种手段来提供QoS传输机制。

    (l)准入控制。顶6ery对一个新的Qos通信流要进行资源预约。如果网络中的路由器确定没有足够的资源来保证所请求的QoS，则这个通信流就不会进入网络。

    (2)路由选择算法。可以基于许多不同的QoS参数(而不仅仅是最小时延)来进行路由选择。

    (3)排队规则。考虑不同通信流的不同需求而采用有效的排队规则。

    (4)丢弃策略。在缓冲区耗尽而新的分组来到时要决定丢弃哪些分组以支持Qos传输。

    为了实现QOS传输，必须对现有的路由器进行改造，使其在传统的存储一转发功能之外，还能够提供资源预约、准入控制、队列管理以及分组调度等高级功能。图5一38所示为IsA路由器的基本框图，对其主要部件解释如下。

    资源预约协议(Resource Reservation protocol，RSVp):按照通信流的Qos需求在网络中传送资源预约信令。RSVP要把带宽、时延、抖动和丢包率等参数通知通路上的所有转发设备，以便建立端到端的QoS保障。如果通信流的QoS请求得到满足，则RSVP还要更新路由器中的数据库，以便及时反映网络通信资源的分配情况。RSVP是从源到目标单向预约的，适用于点到点以及点到多点的通信环境。

    准入控制(Admission ContrOI):当一个新的通信流成功地实现资源预约后就进入通信阶段，这时路由器要监视通信流的行为是否违反了网络与用户达成的合约，以决定是否允许新的分组进入网络。

管理代理:其作用是修改通信控制数据库，以改变准入控制的策略。

    分类器(aassifier):根据预置的规则对进入路由器的分组进行分类。分类的标准可能是源地址、目标地址、上层协议类型、源端口号和目标端口号等。分组经过分类以后进入不同的队列等待调度器的转发服务。

分组调度器(scheduler):其作用是根据预订的调度算法对分类后的分组进行排队，可以使用先来先服务的算法，或者更复杂的“公平”算法.例如，wFQ(weighted Fair Queueing)算法考虑了每个通信流的分组数量，越忙的队列分配越多的容量，而又不完全关闭流量偏少的队列(如图5一39所示)。调度器根据分组的类别、通信控制数据库的内容以及输出端口的活动历史选择被丢弃的分组，决定分组被转发的优先顺序。

尽管Intsery能提供Qos保证，但经过几年的研究和发展，其中的问题也逐步显现。RSvP和Intsery在Intemet应用中还存在着下面的缺陷。

    (1) Intsery要维护大量的状态信息，状态信息数量与通信流的数量成正比，这需要在路由器中占用很大的存储空间，因而这种模型不具有扩展性。

    (2)对路由器的要求很高，所有的路由器必须实现RSVP、准入控制、通信流分类和分组调度等功能。

    (3) Intsery服务不适合于生存期短的数据流，因为对生存期短的数据流来说，资源预约所占的开销太大，降低了网络利用率。

    (4)许多应用需要某种形式的Qos，但是无法使用Intsery模型来表达Qos请求。

    (5)必要的控制和价格机制(如访问控制、认证和计费等)正处于研发阶段，目前还无法付诸实用。

5.9.2区分服务

    区分服务(Diffsery)放弃了在通信流沿路节点上进行资源预约的机制，它将具有相同特

性的若干业务流汇聚起来，为整个汇聚流提供服务，而不是面向单个业务流来提供服务。

Diffsery的关键技术介绍如下。

    (l)每个IP分组都要根据其Qos需求打上一个标记，这种标记称为Ds码点(Ds Code Pnint，DScP)，可以利用IPv4协议头中的服务类型(介pe of service)字段，或者卿6协议头中的通信类别(‘rraffic aass)字段来实现，这样就维持了现有的护分组格式不变。

    (2)在使用Diffsery服务之前，服务提供者与用户之间先要建立一个服务等级约定(s ervice Level Agreement，sLA)。这样，在各个应用中就不再需要类似的机制，从而可以保持现有的应用不变。

    (3) Intemet中能实现区分服务的连续区域被称为DS域(DSDolnain)，在一个DS域中，服务提供策略(Serviee Provisioning助licies)和逐跳行为(Per.H叩Behavior，pHB)都是一致

的。PHB是(外部观察到的)DS节点对一个分组的转发行为。

(4)具有相同DSCP的分组的集合称为行为聚集〔BehaviorA它吮雌te.BA)。一个BA中的所有分组都按照同一PHB进行转发。

    (5)通信调节协议(Traffic Conditioning Agreement，TCA)说明了分组分类和通信调节的规则。分类器用这些规则对分组进行筛选和分类。

    (6) Diffsery提供了内在的通信流汇聚机制，DS域的边缘路由器对输入流进行分类，并为每一类指定一个相同的DSCP，同一类别的通信流在DS域内将按照相同的PHB进行转发。

    (7)DS域的内部路由器根据DSCP的值和设定的逐跳行为对分组进行调度和转发。

DS工作组定义了DSCP与PHB的映射关系(如表5·8所示)，同时也允许因特网服务提供商(IsP)自行定义具有本地意义的映射关系。

    DSCP的值占用IP头中ToS字段的前6位(两位未用)，3位用于定义转发优先级，3位用于定义丢弃优先级。如果6位全O，则表示Best一Effort服务，不提供任何QoS保障，如表5一8的第l行所示。

表5一8的第2~5行都是保证转发(Assured Forwarding，AF)的服务。这类服务为护分组提供4种不同的转发特征，对应4种不同数量的转发资源(如缓冲区和带宽等)，并且为每个分组指派不同的丢弃优先级(如表5一9所示)。AF类逐跳行为的共同特点是允许在总流量不超过预设速率的前提下以更大的可能性来转发分组。

    表5一8的第6行表示加速转发(Expedited Fop刃arding，EF)服务，其nsCP值为10一1 10。EF提供DS域内端到端的QoS保证，其特点是低延迟、低抖动、低丢包率，并且保证带宽不受其他PHB流量的影响，与传统的租用专线类似。

    图540表示因特网划分为DS域的情况，DS域的边缘路由器包含了PHB转发机制，也包含了更复杂的通信调节功能，这样就简化了内部路由器的负担。边缘节点的功能也可以由连接DS域的主机来提供，以管理本地系统中的应用。

    图5一l所示为通信调节功能的操作原理，其中的分类子功能的作用是根据DSCP把分组划分为不同的行为聚集BA，也可以根据护头中的其他字段进行更复杂的分类;度量子功能是对提交的通信流进行测量，以确定其是否遵循预置的服务等级约定SLA:标记子功能是对通信流打上需要的标记，特别对超过预置特征(Profile)的分组要给予优先丢弃的标记;整形子功能可以对某些分组进行必要的延迟，以确保给定类的通信流不会超过其预置特征说明的速率:丢弃子功能是对超流量的分组选择性地丢弃。

    与Intsery相比，Diffsery定义了一个相对简单而粒度较粗的控制系统，’Diffsery为整个汇聚流提供服务，具有可扩展性，能够在大型网络上提供QOS保障。

5. 9.3流量工程

    流量工程(Traffic Engineering，TE)是优化网络资源配置的技术，是利用网络基础设施提

供最佳服务的工具和方法，无论网络设备和传输线路处于正常或是部分失效状态，利用流量工程技术都可以提供最佳的网络服务。流量工程是对网络规划和网络工程的补充措施，使得现有的网络资源可以充分发挥它的效益。

    在早期的核心网络中，流量工程是通过路由量度实现的，即对每条链路指定一个量度值，

两点之间的路由是按照预订策略计算量度值后确定的。随着网络规模的扩大，网络结构越来越复杂，路由量度越来越难于实现了。利用MPLS可以把面向连接技术与IP路由结合起来，提供更多的手段对网络资源进行优化配置，提供更好的QOS保障和更多的业务类型，这样就形成了基于MPLS的流量工程。

    基于MPLS的流量工程(MPLS TE)由下面4种机制实现。

    (1)信息分发。流量工程需要关于网络拓扑的详细信息以及网络负载的动态信息，这可以通过扩展现有的IGP来实现。在路由协议发布的网络公告中，应该包含链路的属性(链路带宽、带宽利用率和带宽预约值等)，并且通过泛洪算法把链路状态信息发布到ISP路由域中的所有路由器。每一个标记交换路由器LSR都要维护一个专用的流量工程数据库(TED)，记载网络链路属性和拓扑结构信息。

    (2)通路选择.LSR通过TED和用户配置的管理信息可以建立显式路由。MPLS传输域入口处的标记边缘路由器(LER)可以列出LSP中的所有LSR来建立严格的显式路由，也可以只列出部分LSR来建立松散的显式路由。

    (3)信令协议。LSP的建立依赖于新的信令控制协议，其作用是在通路建立过程中传递和发布标记与LSP状态的绑定信息.

    (4)分组转发。一旦通路建立，LSR就通过标记转发机制来传送分组.

    通过以上功能，可以实现许多以前难于实现的新业务。显式路由(Explicit Route, ER)可

以把网络流量引导到特定的通路上，以实现网络负载的均衡分布。如果网络中有VoIP，也有数据通路，则两者会竟争资源，所以VoIP要给予较高的优先级。优先级分为两种:建立优先级和保持优先级。当一个通路建立时，以其建立优先级与己建立的通路的保持优先级进行比较，如果建立优先级大于保持优先级，则已建立的通路的网络资源将被后来者抢占。在链路失效情况下，现有的内部网关协议需要几十秒时间才能恢复。快速重路由功能在通路建立过程中通过信令系统建立了备份路由，在链路发生故障时能够及时进行切换，所以可以对重要业务的连续性进行保护。这种保护分为端到端的通路保护和本地保护，后者又进一步分为链路保护和节点保护。这些都需要新的信令控制协议来提供支持。

    MPLS原来定义的标记分发协议(LDP)是MPLS网络的信令控制协议，用于LSR之间交

换标记与FEC绑定信息，以便建立和维护LSPO LDP是将网络层路由信息直接映射到数据链路层的交换路径，从而建立和维护LSP的一系列消息和过程。对等的LSR实体之间通过LDP消息发现邻居、建立会话、分发标记，并报告链路状态和检测异常李件的发生。但是，LDP只能根据路由表来建立虚连接，并没有平衡流量的功能，这是它的局限性。

    为了支持流量工程，MPLS引入了新的标记分发协议。基于约束的路由标记分发协议(Cons-traint-based Routing LDP, CR-LDP)是LDP的扩展，仍然采用标准的LDP消息格式，与LDP共享TCP连接。但是，CR-LDP可以在标记请求信息中包含节点列表，从而在MPLS网络中建立一条显式路由。CR-LDP也允许在标记请求消息中设置流量参数(峰值速率、承诺速率和突发特性等)，从而为LSP提供QoS支持。CR-LDP还能携带路由着色等约束参数，用来标识一个链路的性能，例如是否支持VoIP等。

    集成服务中定义的资源预约协议(RSVP)用于为通信流请求QoS资源，并且建立和维护通路状态。RSVP-TE是RSVP协议的扩展，能够实现流量工程所需要的各种功能。在RSVP-TE实现中将RSVP的作用对象从通信流转变为FEC，从而降低了控制的粒度，同时也提高了网络的可扩展性。RSVP-TE能够支持建立和维护LSP的附加功能，如按下游标记分发、显式路由、带宽预约、资源抢占、LSP隧道的跟踪、诊断和重路由等功能。

    MPLS支持的DiffServ

    IETF提出了用MPLS支持DiffServ的方法(RFC 3270)，能够把DiffServ的一个或多个BA映射到MPLS的一条LSP上，然后根据BA的PHB来转发LSP上的流量。

    要将BA映射到LSP，就要在MPLS包头中携带BA信息(即DSCP)。可以把一类具有相同队列处理要求和调度行为，但丢弃优先级不同的PHB定义为一个PHB调度类(PHB Scheduling Class, PSC )，这样就可以在MPLS包头中表示分组所属的PSC以及分组的丢弃优先级。

    IETF将LSP分为如下两类。

    (1) E-LSP (EXP-Inferred-PSC LSP )。用MPLS包头的EXP字段把多个BA指派到一条LSP上，例如AF1有三种不同的丢弃优先级，属于三个不同的BA，则可以把这三种AF1指派到同一条LSP上。

    由于EXP只有3位，所以最多只能表示8种不同的BA。当超过8种BA时，要联合使用MPLS包头的标记字段和EXP字段，这就是L-LSP.

    (2) L-LSP (Label-Only-Inferred-PSC LSP ).把一条LSP指派给一个BA，但是划分成多个

不同的丢弃优先级，用MPLS包头中的标记字段来区分不同的调度策略，用EXP字段表示不同的丢弃优先级。

    由于MPLS设备要在每一跳中交换标记值，因此管理标记与DSCP的映射比较困难。E-LSP比L-LSP更容易控制，因为可以预先确定每个分组的EXP与DSCP之间的映射关系。

Tags：郑州市中牟县北大青鸟就业,开封市龙亭区北大青鸟计算机学校,开封市鼓楼区北大青鸟培训机构,开封市禹王台区北大青鸟计算机培训,开封市顺河区北大青鸟it学校,开封市祥符区北大青鸟培训开封市兰考县北大