（通信与信息系统专业论文）基于mpls的qos应用研究.pdf

点模式，i n t s e r v 结构必须支持广大不同类型的“网络元素”。 在以上研究的基础上，提出了一个比较合理的基于m p l s 网络的 d i f f s e r v 网络区支持端到端i n t s e r v 的实现框架。提出使用r s v p 协议在 d i f f f s e r v 网络区中实现显式接纳控制和有效、动态的资源的机制。在业务分 类的基础上，我们给出了i s 域与d s 域之间的映射关系，并设计了一个合适 的协作体系使三者结合起来提供可扩展的端到端q o s 服务。这些映射允许 被适当设计和配置过的d i f f s e r v 网络作为i n t s e r v 网络结构中的“网络元素” 存在，并作为整个点到点q o s 网络的组成部分。定义了d i f f s e r v 网络区内使 用聚集传输控制的网络元素在支持r s v p 信令时所需的功能 第五章，对提出的方法应用网络仿真软件n s 进行仿真。s 是一个基于 i p 的仿真器，是由u cb e r k e l e y 在1 9 9 8 年开发出的对不同的真实网络进行 仿真的一个平台。通过对n s 功能的扩展设计实现在n s 中r s v p 信令及r s v p 服务类型映射到d i f f s e r v 网络的实现方法，并嵌入n s 中扩展n s 功能。仿真 结果验证了所提方法的可行性。 关键词：q o j ：多协议标记交换( m i ，i 。s ) ：d i f f s e r v ：r s v p ：e n d t 。一e n d ：i p 流量工程：一 _ a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o np r e s e n t saf r a m e w o r kf o rp r o v i d i n ge n d - t o e n dq u a l i t yo f s e r v i c e ( q o s ) i nt h em p l sn e t w o r k s m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ( m p l s ) i s t h ec o n v e r g e n c eo fc o n n e c t i o n - o r i e n t e df o r w a r d i n gt e c h n i q u e sa n dt h ei n t e r n e t r o u t i n gp r o t o c 0 1 o o si sas e to ft e c h n o l o g i e st h a te n a b l e sn e t w o r ka d m i n i s t r a t o r st om a n a g e t h ee f f e c t so fc o n g e s t i o no na p p l i c a t i o nt r a f f i c b yu s i n gn e t w o r kr e s o u r c e s o p t i m a l l y , r a t h e r t h a nb yc o n t i n u a l l ya d d i n g c a p a c i t y w i t ht h eg r o w t ho ft h ei n t e m e ta n di n t r a n e t s ，q o st e c h n o l o g yt h a th a sb e e n d e v e l o p e do v e ras p a no f s e v e r a ly e a r si sq u i c k l yb e c o m i n gm o r er e l e v a n t t h e e v o l u t i o no fs e v e r a lm a j o rq o sm e c h a n i s m si sd e s c r i b e dw i t l ias p e c i a lf o c u so n i n t e g r a t e ds e r v i c e sa n d d i f i r e r e n t i a t e ds e r v i c e s s p e c i a la t t e n t i o ni sp a i dt ot h er o l e o f t h ei e t fi nd e v e l o p i n gq o sm e c h a n i s m s f i r s ti n c h a p t e r1 m a i n l yp r e s e n t st h eb a c k g r o u n do fm p l st e c h n o l o g y , a n di t sc o n c e p t ，d e v e l o p m e n ts t a g ea n dc h a r a c t e r i s t i e c h a p t e r2 ，p r e s e n t sc o n c e p t sa n d t h ea r c h i t e c t u r eo f m p l s ，m p l si sa l a b e l b a s e dm e s s a g ef o r w a r d i n gm e c h a n i s m b y u s i n gl a b e l s ，i tc a n s e tu p e x p l i c i tr o u t e sw i t l i i na nm p l s d o r a a i n a p a c k e t sf o r w a r d i n gp a t hi s c o m p l e t e l yd e t e r m i n e db v i t sm p l sl a b e l m p l sa l s oa l s ot or o u t em u l t i p l e n e t w o r kl a y e rp r o t o c o l sw i t h i nt h es a m en e t w o r ka n dc a nb eu s e da sa ne f f i c i e n t t u n n e l i n g m e c h a n i s mt oi m p l e m e n tt 陬f f i ce n g i n e e r i n g c h a p t e r3 ，p r e s e n t sa no v e r v i e w f o r p r o v i d i n gq u a l i t yo f s e r v i c e ( q o s ) i n t h e i n t e r n e t q o sg u a r a n t e ei sag r e a tc h a l l e n g ef o ri pn e t w o r k sd e v e l o p m e n t o u a l i t yo f s e r v i c eh a sb e e no n eo f t h ep r i n c i p a lt o p i c so f r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ti n p a c k e tn e t w o r k sf o rm a n yv e a 体f o rs o l v i n g t h ep r o b l e mi nr e a s o n 。 c o n n e c t i o n b a s e dm p l s t e c h n o l o g i e sp r o v i d ef e a s i b l es o l u t i o n s t h i s i st l l e p r i n c i p l e sa n dc h a r a c t e r i s t i c s o f i n t e g r a t e d s e r v i c e s ( i n t s e r v ) a n dd i f f e r e n t i a t e d s e r v i c e s ( d i i t s c r y lm o d e l s t h e m e t h o d sf o r l p l si m p l e m e n t i n gt h et w om o d e l s a r ea l s od i s c u s s e d t h ec u r r e n ta c t u a l i t yo f m p l sa n dq o si sa n a l y z e d i t sf u t u r e d e v e l o p m e n t i sa l s of o r e c a s t e d i f a p a c k e t c r o s s e sa l lm p l sd o m a i n s ，a ne n d t o e n de x p l i c i tp a t hc a nb e e s t a b l i s h e df u rt h ep a c k e t l a b e la l s os e r v e sa saf a s t o ra n de f f i c i e n tm e t h o df o r p a c k e tc l a s s i f i c a t i o na n df o r w a r d i n g c h a p t e r 4 w ed i s c u s st h e d e s i g no f e n d - t o e n dq o ss y s t e mt h r o u g hh 心l s n e t w o r k s w ed e s c r i b eaq o sn e t w o r kt h a tc o m b i n e sr s v pa n dd i f f e r e n t i a t e d s e r v i c e si nam a n n e rt h a tr e a l i z e st h eb e n e f i t so fe a c h w jp r o p o s eam e t h o df o r m a p p i n gq o sg u a r a n t e e sb e t w e e ni n t e g r a t e ds e r v i c e sa n d d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e s i nt h em p l sn e t w o r k s t h ei n t e g r a t e ds e r v i c e s ( i n t s e r v ) a r c h i t e c h u r ep r o v i d e sam e a n sf o rt h e d e l i v e r yo f e n d t o - - e n dq u a l i t yo fs e r v i c et oa p p l i c a t i o n so v e r h e t e r o g e n e o u s n e t w o r k s t os u p p o r tt h i se n d - t o e n dm o d e l ，t h ei n t s e r va r c h i t e c t u r em u s tb e s u p p o r t sd i f f e r vm a y b ev i e w e da sa “n e t w o r ke l e m e n t ”i nt l l et o t a le n d t o e n d p a t h b a s e do nt h ee x i s t i n gc l a s s i f i c a t i o n ，w eg i v e st h em a p p i n gr u l e sa n dr e l a t i o n s b e t w e e n1 sa n dd s t h e s e m a p p i n g s a l l o w a p p r o p r i a t e l ye n g i n e e r e d a n d c o n f i g u r e dd i f f e r e n t i a t e ds e r v i c en e t w o r kc l o u d st op l a yt h er o l e o f n e t w o r k e l e m e n t s ”i nt h e i n t e g r a t e d s e r v i c e sf r a m e w o r k a n dt h u st ob eu s e da s c o m p o n e n t s o fa no v e r a l le n d - t o e n di n t e g r a t e ds e r v i c e sq o ss o l u t i o n c h a p t e r5 ，d e s c r i b e st h ep u r p o s es i m u l a t o rw h i c hh a sb e e ni m p l e m e n t e db y e x t e n d i n gn s n si sa ni pb a s e ds i m u l a t o r , b e g a na sav a r i a n to f t h er e a ln e t w o r k s i m u l a t o ri m p l e m e n t e db yu c b e r k e l e yi n19 9 8 n o w , n sv e r s i o n2i sa v a i l a b l e a sr e s u l to f t h ev i n t p r o i e c t k e yw o r d s ：q o s ，m p l s ，d i f f s e r v ，r s v p ，e n d t o e n d ，i p s w i t c h 6 符号说明 a f ：a s s u r e df o r w a r d i n g确保转发 a t m ：a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e 异步传输模式 b a ：b e h a v i o ra g g r e g a t e行为聚合 b i s d n ：b r o a d b a n di n t e g r a t e ds e r v i e e sd i g i t a ln e t w o r k 宽带综合业务数字网 b g p ：b o r d e rg a t e w a yp r o t o c o l边界网关协议 c a c ：c o n n e c t i o na d m i s s i o nc o n t r o l连接接纳控制 c a r ：c o m m i t t e da c c e s sr a t e保证接入速率 c b q ：c l a s sb a s e dq u e u i n g 基于分类队列 c b r ：c o n s t r a i n t b a s e dr o u t i n g约束路由 c b s ：c o m m i t t e db u r s ts i z e提交组量大小 c i r ：c o m m i t t e di n f o r m a t i o nr a t e保证信息速率 c o s ：c l a s s i f i c a t i o no nf l o w s服务类型 c r l d p ：c o n s t r a i n t b a s e dl d p基于约束路由是标签分发协议 d i f f s e l - v ：d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e s区分服务 d s c p ：d i f f e r e n t i a t e ds e r v i c e sc o d ep o i n t区分服务代码点 e f ：e x p e d i t e df o r w a r d i n g 加速转发 e g p ：e x t e r i o rg a t e w a yp r o t o c o l外部网关路由协议 e r p ：e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g 企业资源计划 f e c ：f o r w a r d i n ge q u i v a l e n t c l a s s转发等价类 f t n ：f e ct on h l f em a pf e c 到n h l f e 映射 f t p ：f i l et r a n s f e rp r o t o c o l文件传输协议 g m p l s ：g e n e r a l i z e dm p l s通用多协议标签交换 i e t f ：i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c el l a t e r n e t i 程任务组 i g p ：i n t e r i o rg a t e w a yr o u t i n gp r o t o c o l内部网关路由协议 i n t s e r v ：i n t e g r a t e d s e r v i c e s综合服务 i t u t ：i n t e r n a t i o n a lu n i o nf o rt e l e c o m m u n i c a t i o n s , t e l e e o m m u n i c a t i o m l d p ：l a b e ld i s t r i b u t ep r o t o c o l 7 国际电信联盟 标签分发协议 l e r ：l a b e le d g er o u t e r l s r ：l a b e ls w i t c hr o u t e r m i b ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a g e m p l s ：m u l t ip r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g o s p f ：o p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t 0 x c ：o p t i c a lc r o s s c o n n e c t p h b ：p e rh o pb e h a v i o r p s c ：p h bs c h e d u l i n ：gc l a s s q o s ：q u a l i t yo fs e r v i c e r e d ：r a n d o me a r l yd e t e c t i o n r s v p ：r e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l r t p ，r t c p ：r e a lt i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 s d h ：s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y s l a ：s e r v j c el e v e la g r e e m e n t s r l 、c m ：s i n g l er a t et h r e ec o l o rm a r k e r s v c ：s w i t c h e dv i r t u a lc i r c u i t t c p ：t r a n s f e rc o n t r o lp r o t o c o l t e ：t r a 硒ce n g i n e e r i n g t l v ：t y p el e n g t hv a l u e t o s ：t y p eo fs e r v i c e * t c m ：t w or a t et l l r e ec o l o rm a r k e r u d p ：u s e td a t a g r a np r o t o c o l v o 口：v o i e eo v e ri p v p n ：v i r t u a lp r i v a t en e t w o r k w f q ：w e i g h t e df a i rq u e u e w r e d ：w e i g h t e dr a n d o m l ye a r l yd e t e c t e d 8 标签边界路由器 标签交换路由器 管理信息库 多协议标签交换 开放式最短路径优先协议 光交叉连接 每一跳行为 p h b 调度类型 服务质量 随机早期丢弃 资源预留协议 实时传输协议 同步数字序列 服务水平约定 单速率三色标记 交换虚电路 传输控制协议 流量工程 类型长度值 服务类型 双速率三色标记 用户数据报协议 i p 语音传输 虚拟专用网 加权公平排队 加权随机早期丢弃 第一章引言 随着信息技术的高速发展，i n t e r n e t 已经成为一个巨大的公众数据网， 快速增加的用户数使得i n t e r n e t 主干网的数据量扶摇直上。i n t e r n e t 的发 展对宽带化、多媒体化提出了越来越高的要求，i p 网络的建设迫切需要一 种更为高效的技术。 i n t e r n e t 的迅速发展使i p 成为计算机网络的应用环境的“既成事实” 的标准和开放系统平台。标签交换的想法来自于对i p 网络中两种基本设备 的考察，它们便是我们再熟悉不过的交换机与路由器。可以看到，若仅就交 换速度，流量控制性能与性能价格比而言，交换机无疑要远远高于路由器， 然而路由器却具有交换机所不能比拟的丰富而灵活的路由功能。这样，我们 不禁要想，能不能让一部设备既有交换机的高速度与流量控制能力，又具备 路由器灵活的功能呢? 这实际上是标签交换技术产生的一个关键动机。 可以预见，i p 网络发展的转折点将是i p 网络对于服务质量问题的解决 以及对各种新兴的增值业务的支持。m p l s 一方面是目前唯一能够保证i p 网 络服务质量的网络技术，另一方面，使用m p l s 将可以十分高效地实现各种 增值业务，如v p n 等。m p l s 技术成为下一代i p 网络的基础技术。 标签交换( l a b e ls w i t c h ) 技术，是对现有的各种标签交换技术的统称， 而这些技术，正是m p l s 技术产生的基础。多协议标签交换，即m p l s ( m u i t i p r o t o c o l l a b e ls w i t c h i n g ) ，是i p 通信领域中的项技术，是对 传统i p 网络传输技术( 如i po v e ra t m ，i po v e rs d h ) 的改进。它采用集 成模型，将第三层i p 技术与第二层的硬件交换技术结合在起，并且使用 一个定长的标签作为分组在m p l s 网络传输时所需处理的唯一标志。这种技 术兼具了i p 的灵活性、可扩展性与a t m 等硬件交换技术的高速性能、q o s 性能、流量控制性能。使用这一技术，将不仅能解决当前网络中存在的大量 问题( 如n 平方问题、带宽瓶颈、q o s 保证、组播以及v p n 支持等问题) ， 而且能够实现许多崭新的功能( 如流量工程、显示路由等) ，是一种理想的 i p 骨干网络技术。 当前，m p l s 技术是当前网络传输研究的热点，也是各大通信设备提供 商力推的重点。国际上关于m p l s 的研究十分活跃，i e t f 这两年出台了一些 9 山东大学顶士学位论文 m p l s 的协议和协议草案，而i t u t 的各个工作组也在积极进行相关的研究 以及标准的制定工作。 1 1m p l s 的发展过程及技术优势i , l l m p l s 是在一系列技术的发展和推动下不断发展起来的。其中主要有： a t m 论坛推出的i p o a 、l a n e 和肝o a ： t o s h i b a 的信元交换路由器技术c s r ( c e l ls w i t c h i n gr o u t e r ) 技术； i p s il o n 公司的i ps w i t c h i n g ； c i s e o 公司的t a gs w i t e h i n g ：该方案与前两种技术有很大的差别例 如，它不是使用流驱动而是控制( 拓扑) 驱动方式来建立交换机中的转发表， 而且该技术将不仅限于在a t i i 交换机之上使用。 i b m 公司的a r i s 与n o r t e l 公司的u s ：在c i s c o 公司宣布其技术之后， 很快i b m 公司也推出了它们的标签交换技术a r i s ( a g g r e g a t er o u t e b a s e d i ps w it c h i n g ) ，并且也形成了r f e 文件。 国际标准组织认为m p l s 作为最佳技术，主要有以下原因： 多协议标签交换技术为解决i p 网络上流量规划方面的局限性提供 了一种新的可能性。尽管m p l s 是一种非常简单的协议，但它为在i p 网络 上实现流量规划引入一套完整的控制手段。咿l s 通过显式的标签交换路径， 能够有效的支持源端对连接的控制，通过与区分服务( d i f f e r e n t i a l s e r v i c e s ) 及基于约束的寻找路由协议( c o n s t r a i n t b a s e dr o u t i n g ) 相 结合，m p l s 能够在i p 网络上支持o o s ： 适应于较大规模的网络众所周知，m p o a 非常适用于小规模的网 络，然而在较大规模的网络中应用受到限制。而n p l s 正是为满足大规模网 络的各种要求( 如灵活性、可扩充性与可管理性等要求) 而设计的 适应于多种承载网络大规模的网络可以使用包括a t n 在内的多 种承载技术。从一个较宽的范围来讲，应该选取一种对于i p o a 是最优，而 且对于其它的链路层技术也是最优的技术而n p l s 则可能正是能够覆盖这 一范围的唯一技术 路由控制的灵活性从选路的角度来讲，肝l s 技术允许我们可以 选择使用固定寻路方式或者是动态寻路方式，具体使用种方式可以取决于 网络操作者的选择 山东大学顶士学位论文 m p l s 的协议和协议草案，而i t u t 的各个工作组也在积极进行相关的研究 以及标准的制定工作。 1 1m p l s 的发展过程及技术优势i , l l m p l s 是在一系列技术的发展和推动下不断发展起来的。其中主要有： a t m 论坛推出的i p o a 、l a n e 和肝o a ： t o s h i b a 的信元交换路由器技术c s r ( c e l ls w i t c h i n gr o u t e r ) 技术； i p s il o n 公司的i ps w i t c h i n g ； c i s e o 公司的t a gs w i t e h i n g ：该方案与前两种技术有很大的差别例 如，它不是使用流驱动而是控制( 拓扑) 驱动方式来建立交换机中的转发表， 而且该技术将不仅限于在a t i i 交换机之上使用。 i b m 公司的a r i s 与n o r t e l 公司的u s ：在c i s c o 公司宣布其技术之后， 很快i b m 公司也推出了它们的标签交换技术a r i s ( a g g r e g a t er o u t e b a s e d i ps w it c h i n g ) ，并且也形成了r f e 文件。 国际标准组织认为m p l s 作为最佳技术，主要有以下原因： 多协议标签交换技术为解决i p 网络上流量规划方面的局限性提供 了一种新的可能性。尽管m p l s 是一种非常简单的协议，但它为在i p 网络 上实现流量规划引入一套完整的控制手段。咿l s 通过显式的标签交换路径， 能够有效的支持源端对连接的控制，通过与区分服务( d i f f e r e n t i a l s e r v i c e s ) 及基于约束的寻找路由协议( c o n s t r a i n t b a s e dr o u t i n g ) 相 结合，m p l s 能够在i p 网络上支持o o s ： 适应于较大规模的网络众所周知，m p o a 非常适用于小规模的网 络，然而在较大规模的网络中应用受到限制。而n p l s 正是为满足大规模网 络的各种要求( 如灵活性、可扩充性与可管理性等要求) 而设计的 适应于多种承载网络大规模的网络可以使用包括a t n 在内的多 种承载技术。从一个较宽的范围来讲，应该选取一种对于i p o a 是最优，而 且对于其它的链路层技术也是最优的技术而n p l s 则可能正是能够覆盖这 一范围的唯一技术 路由控制的灵活性从选路的角度来讲，肝l s 技术允许我们可以 选择使用固定寻路方式或者是动态寻路方式，具体使用种方式可以取决于 网络操作者的选择 ；。；塑鎏塞型耋垒垒坠；。；卑一 i p 业务的业务量工程。目前，a t m 拥有最完整的业务量工程能力。 然而，i p o a 的重迭模型无法高效地利用a t m 的所有能力，而且在使用全连 通的p v c 方式时，其应用的可扩充性将受到“n 平方”问题的限制。m p l s 借 用了一些a t m 技术如o o s 、选路、资源管理等方面的特性，而且引入了显式 路由( e x p l i c i tr o u t i n g ) 的概念，它有助于将业务量的要求映射到网络拓 扑之上。这样，使用m p l s 可以获得新的、更多的业务量管理性能。 支持v p n 业务。m p l s 的主要优势是能够以无连接方式或者显式路 由方式提供面向连接的业务，这种特点使得肝l s 尤其适用于动态隧道技术。 而动态隧道技术是目前支持v p n 业务的有效传送手段。但目前由于提供基于 m p l s 的v p n 的方式不是唯一的，这使得将它同其它i p o a 技术进行比较较为 困难。 q o s 方面。i pd i f f s e r v 与m p l s 具有明显的默契，因为它们在设 计中都考虑了满足业务的需求。由于标签的扩展语义可以携带d i f f s e r v 信 息，借助于标签与端到端的标签交换路径及一定的资源预留机制，可以保证 0 0 s 机制在特定m p l s 域中的一致性。 1 2 本论文工作 目前，i e t f 在解决i po o s 有两种基本模型，即综合服务模型( i n t s e r v ) 及其相应的信令协议r s v p 和区分服务模型( d i f f s e r v ) 。但这两种i p 网络的 o o s 控制都不能完全满足需要，它们各有自己是长处和局限。”“1 i n t s e r v 存在许多缺点，首先，可扩展性是i n t s e r v 的最严重的问题。 由于使用了“软状态”的工作方式，同时r s v p 进行资源预留需要对大量的 状态信息进行刷新与储存，当网络规模扩大时，这一模型将无法实现。目前， 对于i n t s e r v 模型，业界已经有了比较一致的意见这一模型应当应用于网 络规模较小，业务质量要求较高的边缘网络，如企业网、园区网等。对于骨 干网络的o o s 技术，则应当使用d i f f s e r v 模型 d i f f s e r v 本身也还不完善。首先它并不提供全网端到端的服务质量保证。 另外有关的许多技术细节i e t f 都还未给出具体明确的规定，例如业务类别 的具体划分、每类业务性能的量化描述、坤的业务类别等等。现在i e t f 的 m p l s 和d i f f s c r v 工作组都在研究r s v p 与d i f f s c r v 框架的结合阀题以进一 步扩大d i f f s e r v 的与现有系统的可兼容性 ；。；塑鎏塞型耋垒垒坠；。；卑一 i p 业务的业务量工程。目前，a t m 拥有最完整的业务量工程能力。 然而，i p o a 的重迭模型无法高效地利用a t m 的所有能力，而且在使用全连 通的p v c 方式时，其应用的可扩充性将受到“n 平方”问题的限制。m p l s 借 用了一些a t m 技术如o o s 、选路、资源管理等方面的特性，而且引入了显式 路由( e x p l i c i tr o u t i n g ) 的概念，它有助于将业务量的要求映射到网络拓 扑之上。这样，使用m p l s 可以获得新的、更多的业务量管理性能。 支持v p n 业务。m p l s 的主要优势是能够以无连接方式或者显式路 由方式提供面向连接的业务，这种特点使得肝l s 尤其适用于动态隧道技术。 而动态隧道技术是目前支持v p n 业务的有效传送手段。但目前由于提供基于 m p l s 的v p n 的方式不是唯一的，这使得将它同其它i p o a 技术进行比较较为 困难。 q o s 方面。i pd i f f s e r v 与m p l s 具有明显的默契，因为它们在设 计中都考虑了满足业务的需求。由于标签的扩展语义可以携带d i f f s e r v 信 息，借助于标签与端到端的标签交换路径及一定的资源预留机制，可以保证 0 0 s 机制在特定m p l s 域中的一致性。 1 2 本论文工作 目前，i e t f 在解决i po o s 有两种基本模型，即综合服务模型( i n t s e r v ) 及其相应的信令协议r s v p 和区分服务模型( d i f f s e r v ) 。但这两种i p 网络的 o o s 控制都不能完全满足需要，它们各有自己是长处和局限。”“1 i n t s e r v 存在许多缺点，首先，可扩展性是i n t s e r v 的最严重的问题。 由于使用了“软状态”的工作方式，同时r s v p 进行资源预留需要对大量的 状态信息进行刷新与储存，当网络规模扩大时，这一模型将无法实现。目前， 对于i n t s e r v 模型，业界已经有了比较一致的意见这一模型应当应用于网 络规模较小，业务质量要求较高的边缘网络，如企业网、园区网等。对于骨 干网络的o o s 技术，则应当使用d i f f s e r v 模型 d i f f s e r v 本身也还不完善。首先它并不提供全网端到端的服务质量保证。 另外有关的许多技术细节i e t f 都还未给出具体明确的规定，例如业务类别 的具体划分、每类业务性能的量化描述、坤的业务类别等等。现在i e t f 的 m p l s 和d i f f s c r v 工作组都在研究r s v p 与d i f f s c r v 框架的结合阀题以进一 步扩大d i f f s e r v 的与现有系统的可兼容性 r s v p 、d i f f s e r v 、m p l s 等协议都是在q o s 管理的粒度和网络可扩展性 这两个考虑因素之间寻求不同程度的折衷，r s v p 提供更细的q o s 保障的粒 度，而d i f f s c r v 和m p l s 具有很好的可扩展性因而可以将r s v p 与 d i f f s e r v 协议进行结合。r s v p 与d i f f s c r v 协议的有机结合和相互补充对口 网络q o s 管理有着重要意义。 为此i e t f 的研究人员提出，可在i n t s e r v 体系结构上提供一种在异构网 络元素之上提供端到端q o s 的方法。一般来讲，网络元素可以是单独的节 点或链路，更复杂的实体( 如a t m 云或8 0 2 3 网络) 也可以视为网络元素 在这种意义下，d i f f s e r v 网络也可以视为更大的i n t e r a c t 网络中的一种网络元 素。1 2 l l 在该框架中，端到端的、定量的q o s 是通过在含有一个或多个d i f f s c r v 区的端到端网络中应用i u t c r s c v 模型来提供的。为了优化资源的分配和支持 接纳控制，d i f f s c r v 区可以( 并不绝对要求) 参加端到端的r s v p 信令过程 从i n t s c r v 的角度看，网络中的d i f f s c r v 区被视为连接i n t s c r v 路由器和主机 的虚电路。把d i f f s c r v 中的域当作r s v p 中的预留节点，同r s v p 原型的区 别在于，域中的节点不必承担流的状态信息，而使r s v p 只做建立连接和接 纳控制方面的工作，减少了复杂性，同时又提高了灵活性。这一模型同时体 现了两种思想的优点，是d i f f s c r v i n t s c r v 相结合的思路之一但总的看来， 目前已有的工作在研究这种方法具体实现的方面还不够深入。 因此为了在整个网络中实现端到端的0 0 s 例如要解决一个d i f f s e r v 域的入口路由器( b r i ) 可以配置为从边缘网络( 刚1 ) 只接受l o _ 的o s c p 标记为e f 的低延时、低丢包率服务的数据流量当矾l 中产生20 个l i 的m p e g - 1 视频流时，b r i 将丢弃一半的输入数据流量，很可能每一个视频 流均有被丢弃的数据包。这是因为d i f f s e r v 是对数据包的聚集进行流量控 制。而不是针对一个应用流在这种情况下，即使i l i f f s e r v 域有足够的资 源可以为1 0 个视频流服务，但由于没有显式的接入控制，这2 0 个视频流没 有一个可以得到满意的服务。如果加入显式信令机制。可以拒绝其中1 0 个 视频流的接入请求，或通知其可选其它d s c p 对应的服务。 如果应用资源预约机制( r s v p ) i l l 求资源，网络可根据当前可用资源情 况作出是否提供服务的决定并通知应用程序这种动态资源分配方式对资源 的利用率较高而在d i 妇融网络中按入控镧是以服务水平约定( s l a ) 这 种半静态的方式进行，只有对数据包的聚集进行流量控制的能力，而没有信 1 2 令的传递。为了实现资源预约机制与d i f f s e r v 相协作的体系从而在整个网络 端到端的服务，以上两点的解决是必须的，这也是本文第四章所主要研究的 问题。 基于以上的分析，我的硕士学位论文选题定为：基于m p l s 的q o s 应 用研究。作为硕士学位论文，本文含有以下的创新性工作： 1 提出了一个较合理的应用于m p l s 网络的d i f f s e r v 域支持端到端 q o s 的实现框架。 2 提出了r s v p 协议在d i f f f s e r v 域中实现显式接纳控制和有效、动态 的资源调度机制。 3 提出了i n t e s e v 服务类型到d i f f s e r v 网络提供的服务之间的映射关系。 定义了d i f f s e r v 域内使用聚集传输控制的网络元素在支持r s v p 信 令时所需的功能。提出了在m p l s 环境下，使用聚集r s v p 将d i f f s e r v 区内的资源可用性信息传递到边界路由器的方法。 4 对当前的主流开放式网络仿真平台r l s 进行了细致的探索，在璐平 台上，设计、引入和实现了r s v p 信令，以及把r s v p 服务类型映 射到d i f f s e r v 网络的功能模块，扩充了n s 功能。仿真结果验证了所 提方法的可行性和有效性。 第二章m p l s 基本原理 2 1m p l s 网络结构 m p l s 工作组的基本目的是将标签交换的传递算法和网络层寻路结合起 来，把基础技术标准化。标签交换技术可以提高网络层寻路的性能价格比， 提高网络层的可扩展性，提供更多的灵活性，无须改变传递算法可以允许传 送新的业务。 起初的肝l s 集中处理i p v 4 和i p v 6 ，但核心技术可扩展到多种网络层 协议( 如i p x ， p p i e t a l k ，d e c n e t ，c l n p ) 。通常，所有节点利用第三层寻 路来决定路由咿乙s 可在网络层的任何介质上传递包。通过简化包的传递， 可以降低高速传递的费用，提高传递的效率。 m p l s 是属于第三层交换技术，引入了基于标记的机制，它把选路和转 发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径。i i p l s 网络由核心部分的 标签交换路由器( l s r ) 、边缘部分的标签边缘路由器( l e r ) 组成。l s r 的 作用可以看作是a t i i 交换机与传统路由器的结合，由控制单元和交换单元组 成：l e r 的作用是分析i p 包头，用于决定相应的传送级别和标签交换路径 一i - 岱一承 ( l s p ) ，m p l s 网络如图1 所示 l s r 就是实现了m p l s 功能的 t m 交换机：l e r 可以是具有u p l s 功能的 t m 交换机，也可以是