通信网络_11：IP_OoS

2008Copyright SCUTDT PLabs 1 通信网络 11IPQoS 2008Copyright SCUTDT PLabs 2 第十一章IPQoS 1 IPQoS问题的提出传统的通信业务模拟语音广播 电视广播业务频带宽度固定 用户只能被动地接受传输的服务质量 传统的电话通信 8kHz采样 8bits量化 64kbps的传输带宽固定 服务质量的控制相对简单 传统的数据 计算机通信业务FTP Email Telnet SNMP和WWW的数据传输业务 传输带宽需求具有突发性 通信系统采用统计复用和 尽力而为 的服务策略 这类业务用户具有较高的时延及其变化的忍受能力 网络没有带宽分配和调节的控制机制 用户无法提出服务需求 2008Copyright SCUTDT PLabs 3 第十一章IPQoS 1 IPQoS问题的提出多媒体业务兴起技术发展 计算机的普及应用计算机的处理能力加强信号处理技术的提高实时业务传输的应用需求网络电话网络电视广播 组播 点播网络会议电视系统网络的视频监控网络的其它多媒体业务应用 2008Copyright SCUTDT PLabs 4 第十一章IPQoS 1 IPQoS问题的提出传统数据业务的特点对传输的误比特率有很高的要求容忍一定的延时和延时抖动 可用带宽的变化 实时业务的特点对传输的实时性 延时和延时抖动 有较高的要求容忍一定的误码或者丢包率需要有较为稳定的可用 可预测 的带宽 2008Copyright SCUTDT PLabs 5 第十一章IPQoS 1 IPQoS问题的提出IP网络的原设计思想统计复用 非面向连接 网络本身无服务质量控制机制主要支持数据业务的传输原有的各种具有服务质量控制的网络系统均系采用面向连接的工作方式的系统IPQoS QualityofService 问题如何把一个非面向连接的系统 改造成一个具有一定服务质量控制功能的系统 2008Copyright SCUTDT PLabs 6 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义OSI参考模型中的QoS参数ITU CCITT QoS参数ATM网络QoS定义IETFQoS模型及定义用户角度QoS描述 2008Copyright SCUTDT PLabs 7 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义OSI参考模型中的QoS参数吞吐量传输延时出错率连接失败的概率传输失败的概率重置率 在给定的时间内服务提供者释放连接或重置连接的概率 释放延迟 从释放请求开始到释放确认为止的时间延迟 释放失败概率 其它 访问权限 优先级 成本 2008Copyright SCUTDT PLabs 8 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义ITU CCITT QoS参数传输级参数 分组的峰值到达率 峰值持续时间 分组平均到达率 分组丢失率 分组插入率和比特出错率呼叫级控制级参数 呼叫次数 失败率连接级参数 连接延迟 连接失败率 释放延迟 释放失败率 2008Copyright SCUTDT PLabs 9 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义ATM网络QoS定义服务类别恒定位速率服务 CBR 实时可变位速率服务 rt VBR 非实时可变位速率服务 nrt VBR 可用位速率服务 ABR 未指定位速率服务 UBR 2008Copyright SCUTDT PLabs 10 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义ATM网络QoS定义QoS参数峰值信元速率 PCR 持续信元速率 SCR 最小信元速率 MCR 信元丢失率 CLR 信元传输延时 CTD 信元传输时延方差 CDV 突发容许长度 BT 2008Copyright SCUTDT PLabs 11 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义IETFQoS模型及定义综合服务模型 IntegrateService IntServ 保证型服务可控负载型服务区分服务模型 DifferentiatedService DiffServ 奖赏服务确保服务尽力而为服务 2008Copyright SCUTDT PLabs 12 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义用户角度QoS描述信息流特征 用户 网络间的承诺 信息流的峰值速率和平均速率 突发长度等 信息流性能要求 网络侧的承诺 网络的吞吐量 传输的延迟 抖动和丢失率等 信息流的同步要求多个相关信息流之间的同步关系 如会议系统各个会场的视频信号的同步播放 图像信息与声音信息的同步等 2008Copyright SCUTDT PLabs 13 第十一章IPQoS 2 QoS的有关定义网络提供者角度QoS描述服务层次 端到端QoS的保证程度 如 可控负载型服务 保证型服务 区分服务和尽力而为型服务等 接入控制和QoS管理策略用户 网络间接入协商机制 带宽 延时 抖动和丢失率等状况的通知等 服务成本 避免网络资源的滥用 不同类别与层次的服务与服务成本的关系 2008Copyright SCUTDT PLabs 14 第十一章IPQoS 3 有关QoS的主要术语吞吐量 Throughput 在不丢包 或一定的误码率 的情况下 网络 系统 发送分组所能够达到的速率 通常用平均速率来表示 带宽 Bandwidth 给定传输媒质 链路 通道 协议的额定吞吐量 分组传输时延 Latancy Delay 数据分组在传输过程中时延的总和 包括打包 传播 转发和排队等环节引入的时延 分组传输抖动 Jitter 分组传输时延的最大差值 用于描述传输时延的变化程度 分组丢失率 丢包率 LossRate 丢失分组占总的传输分组的比例 统计平均值 业务可用性 用户到Internet业务之间连接的可靠性 2008Copyright SCUTDT PLabs 15 第十一章IPQoS 4 QoS设计的原则集成原则端到端的QoS控制在网络的所有层次上都应是可以配置 预测和维护的 理想情况 分离原则区分控制信令和媒体数据的传输 通常两者的传输服务要求不同 透明原则基于友好的QoS的API函数为用户提供服务 屏蔽网络底层的复杂服务细节 2008Copyright SCUTDT PLabs 16 第十一章IPQoS 4 QoS设计的原则异步资源管理原则资源管理 调度 流控 路由和QoS管理 在各种资源之间定期 周期性 地交换信息 异步 管理和控制的发生在时间上可能是不同的 性能原则既要保证QoS的实现 又要使网络的资源有高的利用率 资源分配的效率 控制信息传输的代价 2008Copyright SCUTDT PLabs 17 第十一章IPQoS 5 QoS的控制与管理资源的管理的实现过程静态阶段 处理信息流的建立和端到端的QoS的协商 使系统接受用户接入所需QoS的过程 动态阶段 在接入控制之后 通过特定算法实现资源调度和流控 实现用户所需QoS的过程 2008Copyright SCUTDT PLabs 18 第十一章IPQoS 5 QoS的控制与管理预留和分配机制悲观方式 根据应用可能出现的最大需求来预留资源例如 按应用的峰值速率来预留带宽 优点 可靠性最高 缺点 网络的资源利用率一般较低 乐观方式 根据平均负载预留资源 例如根据平均速率预留带宽 优点 资源利用率 理论上 最高 缺点 难以保证高的服务质量 实际方式 介于上述两种方式之间 2008Copyright SCUTDT PLabs 19 第十一章IPQoS 5 QoS的控制与管理QoS的控制机制信息流整型 在网络边缘进行信息流整型 改变进入网络的业务流量的特性 信息流调度 根据应用的QoS要求和服务优先级别 采用合理的 隔离度好的调度策略 信息流监控 监控用户是否按照流量的特性要求发送信息 监控网络是否能够提供承诺的服务 对违约信息分组采用某种处理方式 2008Copyright SCUTDT PLabs 20 第十一章IPQoS 5 QoS的控制与管理QoS的控制机制 续 信息流同步 控制事件顺序和多媒体交互行为的精确同步 如所谓的 嘴唇 声音 同步 2008Copyright SCUTDT PLabs 21 第十一章IPQoS 6 IPQoS的主要解决方案综合服务 IntegratedServices IntServ 区分服务 DifferentiatedServices DiffServ 多协议标签交换 Multi ProtocolLabelSwitch MPLS QoS路由策略上述的每种体系结构有不同的QoS保证机制 2008Copyright SCUTDT PLabs 22 第十一章IPQoS 7 综合服务 IntServ 概述IntServ体系最早由MIT于1993年提出IETF有关IntServ的有关建议 RFC1633 定义有关的体系结构RFC2211 RFC2212定义服务类型RFC2205 RFC2210资源预留协议 RSVP 基本思想在IP网中引入某种类似面向连接的接入控制机制提供带宽可预测的资源预留服务 2008Copyright SCUTDT PLabs 23 第十一章IPQoS 7 综合服务 IntServ 概述流的概念在基于IntServ服务中 流通常是由源 目的IP地址和端口号确定的一个通信进程发出的数据序列 IntServ的服务控制机制在路由器的控制信息路径上处理每个独立的流的消息 维护每个独立流的路径和资源预留状态 在路由器的数据路径上执行基于流的分类 调度和缓冲区管理 控制信息与数据采用同一 物理 虚 路径传输 2008Copyright SCUTDT PLabs 24 第十一章IPQoS 7 综合服务 IntServ 概述综合服务的工作过程依据IETF的资源预留协议 RSVP 的QoS协商机制 逐点地建立或拆除每个数据流的路径状态和资源预留状态 依靠接纳控制来决定各节点是否有足够的资源满足用户的特定请求 依靠传输路径上各节点 路由器 的分类 调度算法和监控机制来保证用户的QoS 2008Copyright SCUTDT PLabs 25 第十一章IPQoS 7 综合服务 IntServ 的服务类别尽力而为型 Besteffort 传统IP网上基本服务类型 可控负载型 Controlled loadservice 服务不保证严格确定的服务质量 如准确的时延 丢包率 为用户提供相当于网络处在轻载条件下的 尽力而为 的服务 在可控负载型下 分组以很高的成功率被传输到接收端 分组的时延和可丢包率被控制在很小的 一般的用户业务都能够接受的范围内 可控负载型是一种较为容易实现的 能够满足绝大多数业务传输要求的服务类别 可控负载型服务本质上是一种半定性半定量的服务 2008Copyright SCUTDT PLabs 26 第十一章IPQoS 7 综合服务 IntServ 的服务类别 续 质量保证型 Guaranteedservice 服务保证严格意义上的服务质量参数如 带宽延时和延时抖动丢包率等等 质量保证型要求传输路径上的每个节点都支持质量保证型的服务 质量保证型服务通常有很大的实现难度 或实现起来需要很高的复杂度和很大的代价 2008Copyright SCUTDT PLabs 27 第十一章IPQoS 8 综合服务的模型主机与路由器之间 Application RSVPProcess PolicyControl Classifier PacketScheduler AdmissionControl RSVPProcess RoutingProcess AdmissionControl PolicyControl Classifier PacketScheduler Host Router RSVP Data 2008Copyright SCUTDT PLabs 28 第十一章IPQoS 8 综合服务的模型路由器与路由器之间 RSVPProcess PolicyControl Classifier PacketScheduler AdmissionControl RSVPProcess RoutingProcess AdmissionControl PolicyControl Classifier PacketScheduler Router RSVP Data Router RoutingProcess 2008Copyright SCUTDT PLabs 29 第十一章IPQoS 8 综合服务的模型包调度器 PacketScheduler 用于在主机和路由器中根据不同类别的业务的服务要求 采用一定的队列管理和输出控制策略 转发数据分组 转发分组必须满足特定的服务指标要求 包调度器具有一定的业务成形和不同流之间相互影响的 隔离 作用 包分类器 PacketClassifier 用于在主机和路由器的IP数据分组中识别不同服务要求的数据流 并将其送入不同的队列中 流的识别可根据IP报文中源和目的的IP地址 端口号和 或协议号等参数来分辨 服务类别与上述参数间的对应关系在主机向路由器申请资源预留时建立 一次服务完成后对应关系随之撤销 2008Copyright SCUTDT PLabs 30 第十一章IPQoS OSPF EGP TCP UDP ICMP IGMP IP RARP ARP RIP BGP Ethernet TokenRing PPP andsoon Telnet FTP TFTP HTTP SNMP SMTP andsoon PortNumber ProtocolNumber Typecode ApplicationLayer DataLinkLayer InternetLayer TransportLayer IPaddress 8 综合服务的模型流分类可采用的参数 源与目的的IP地址 协议号 端口号 2008Copyright SCUTDT PLabs 31 第十一章IPQoS Scheduler QueueforSession1 QueueforSession2 QueueforSession3 QueueforSession4 QueueforSessionN QueueForBestEffortT Classifier PacketsOut PacketsIn 8 综合服务的模型包调度器的一种基本的实现方案不同服务要求的数据流进入不同的队列 调度器根据特定的算法将不同队列缓冲器中的数据分组送到输出端口 2008Copyright SCUTDT PLabs 32 第十一章IPQoS 8 综合服务的模型接入控制模块 AdmissionControl 用于在主机和路由器中判断是否有足够的资源 在不影响原有正在传输的流的服务质量的前提下 接受新的资源预留的申请 根据可用资源的情况 作出接受或者拒绝服务请求的决定 业务流监管模块 PolicyControl 检查申请资源预留的用户是否已经获得相应的 登记 注册 授权 监管正在接受服务的业务流是否按约定的资源预留参数进行传输 对超出的用户流量做必要的处理 如丢弃 转为其他的服务类别 2008Copyright SCUTDT PLabs 33 第十一章IPQoS 9 加权公平调度算法加权公平调度算法 WeightedFairQueuingSchedulingAlgorithm WFQ WFQ是一种对多个连接共享一个链路时公平分配可用带宽资源的一种基本策略 假定链路的容量为Cb s 共有N个不同的用户申请服务 根据其带宽申请的需求 每个用户获得一个使用带宽的权重参数 j用户j所获得的保证带宽 实际可获带宽 2008Copyright SCUTDT PLabs 34 第十一章IPQoS 9 加权公平调度算法加权公平调度算法 WeightedFairQueuingSchedulingAlgorithm WFQ 资源分配时保证系统稳定的条件 2008Copyright SCUTDT PLabs 35 第十一章IPQoS 9 加权公平调度算法假定在 t1 t2 业务流j接收的服务量为Sj t2 t1 在N个流中维持公平服务的条件是 保证当某个流接受的服务量不满足上述条件时 在各个缓冲队列中优先调度该流的数据分组输出 从而确保每个流按比例地获得公平的服务 若任一流j输入网络的业务量受漏桶模型的制约 即在任何时间段 t1 t2 内 输入的数据量满足 2008Copyright SCUTDT PLabs 36 第十一章IPQoS 9 加权公平调度算法其中分别是描述流的突发性和平均速率的参数 如果有则可以保证流j的队列长度 在节点中的缓冲调度的时延 2008Copyright SCUTDT PLabs 37 第十一章IPQoS 9 加权公平调度算法进一步 若流j的最大分组长度为则可以证明 经过总的节点数为m时 流j的端到端的最大延时为其中Ck是第k段链路的链路的容量 传输速率 WFQ是一种理想的公平调度策略 其主要问题是调度时计算的复杂度较高 通常作为其它简化算法性能的比较基准 2008Copyright SCUTDT PLabs 38 第十一章IPQoS 10 资源预留协议 RSVP 的基本概念资源预留协议 ResourceReSerVationProtocol RSVP RSVP由IETF的RFC2205定义 RSVP本身仅仅是一个控制协议 它需要现有的IP网上的路由协议支持传输路径的选路功能 RSVP一般运行在传输层的UDP协议之上 也可以直接运行在IP层上 RSVP可以为单播或者组播提供资源预留服务 RSVP本身并不涉及如何利用流的参数在路由器中进行具体的调度控制 它仅仅维护一种控制信息的传输机制 具体在路由器中的包调度控制如何实现由设备生产商制定 2008Copyright SCUTDT PLabs 39 第十一章IPQoS 10 资源预留协议 RSVP 的基本概念RSVP维护资源预留的机制是单方向的 如果要维护一个双向的资源预留 需要分别在每个方向分别建立RSVP的机制 RSVP的资源预留机制的建立是接收端发起的 接收端通常是根据源端发出的有关流的特征和传输的需求来决定所需预留的网络传输资源的大小 2008Copyright SCUTDT PLabs 40 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程RSVP的三个工作阶段为某个流的传输建立一条保证特定QoS的路径 在传输过程中维护该传输路径 在传输结束后释放路径资源 2008Copyright SCUTDT PLabs 41 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程RSVP的控制消息路径消息 PathMessage 为资源预留提供建立和维护传输路径的有关信息 预留请求消息 ResvMessage 用于传递发起和维护传输路径所需的信息 拆除消息 TearMessage 用于删除资源预留的路径 释放相应的资源 PathTearMessage 源端发出的路径删除消息ResvTearMessage 接收端发出的路径删除消息 2008Copyright SCUTDT PLabs 42 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程RSVP的控制消息 续 差错消息 ErrorMessage 用于报告和处理RSVP中产生的错误 PathErrMessage 报告路径错误ResvErrMessage 报告预留申请被拒绝的原因确认消息 ResvConfMessage 选项 用于提供资源预留被特定路由器接受的反馈消息 2008Copyright SCUTDT PLabs 43 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程PathMessage消息的发布过程源端 Sender 定期发送有关其特定数据流的PathMessage PathMessage包含有关描述该业务流特征和QoS需求的信息 Sender Receiver Router1 Router2 Router3 Router4 Router5 Pathmes Pathmes Pathmes Pathmes 2008Copyright SCUTDT PLabs 44 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程路径节点 路由器 收到PathMessage消息后的动作 1 在PathMessage报文中的 lasthopfield 域获得路径上一跳的IP地址 2 在PathMessage的 lasthopfield 域的IP地址替换为自己的IP地址 然后将该消息送往下一跳的路由器 3 上述过程在传输路径上的路由器不断重复 一直到特定的接收端 4 接收端需要发起资源预留申请时 路径上每个路由器都知道该特定的PathMessage上一跳的IP地址 因此可实现路径的 回溯 5 路径上的每个路由器都会根据收到的PathMessage的消息 做资源预留的准备 2008Copyright SCUTDT PLabs 45 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程当目的节点收到PathMessage后 若想为接收该流申请资源预留服务 则向路径上的最后一跳的路由器发送请求信息 ResvMessage 其中包含有关QoS的参数 路由器启动RSVPProcess模块进行有关用户权限检查和接入控制的操作 若通过本级的路由器权限检查 同时判明有足够的资源支持接入 把服务请求送往上一级 如此循环一直到源端 Sender Receiver Router1 Router2 Router3 Router4 Router5 Resv mes Resv mes Resv mes Resv mes 2008Copyright SCUTDT PLabs 46 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程在组播的应用情形 对于相同流ResvMessage 在上传过程中遇到多个相同的ResvMessage会合时 路由器中的RSVP模块会作适当的合并处理 以节省传输的资源 各种信息的传输过程 PathMessage Packetflow Resv Message Sender Receiver1 Receiver2 Router1 Router2 Router3 2008Copyright SCUTDT PLabs 47 第十一章IPQoS 11 RSVP的操作过程资源预留状态的维护一旦资源预留状态建立 在路由器和主机中都会维护一个 软状态 Softstate 当处于所谓 软状态 时 节点应定期地收到和转发有关源端和目的节点发出的PathMessage和ResvMessage的刷新消息 若没有收到上述的消息超过一定的次数 则路由器认为资源预留状态已经结束 自动释放有关的资源 当源端或接收端希望结束资源预留的状态 可通过发送删除消息PathTearMessage ResvTearMessage实现资源的释放 2008Copyright SCUTDT PLabs 48 第十一章IPQoS 12 数据流的描述令牌桶系统模型令牌桶系统 tokenbucketsystem 可用下图描述 r表示允许发送的平均速率 b表示允许的最大突发性 用户j在任一时间段 t1 t2 内可发送的数据量可被限定为 b r 2008Copyright SCUTDT PLabs 49 第十一章IPQoS 12 数据流的描述数据流的特性可由参数和描述 在服务请求的参数中 除有关流的特性参数外 还可包括其它有关QoS参数 如最大可容忍的延时和最大可容忍的丢失率等 2008Copyright SCUTDT PLabs 50 第十一章IPQoS 13 RSVP消息的数据结构 AnRSVPmessageconsistsofacommonheaderfollowedbyabodyconsistingofavariablenumberofobjects Themessageobjectscontaintheinformationthatisnecessarytorealizeresourcereservation e g theflowdescriptororreservationstyle RSVPCommonHeader Version Flags Send TTL MessageType Reserved RSVPChecksum RSVPLength 2008Copyright SCUTDT PLabs 51 第十一章IPQoS RSVPCommonHeaderRSVPChecksum itcanbeusedbyreceiversofanRSVPmessagetodetecterrorsinthetransmissionofthismessage Send TTL itcontainstheIPTTLvaluethemessagewassentwith RSVPLength itcontainsthetotallength countedinbytes oftheRSVPmessage includingthecommonheaderandallobjectsthatfollow 13 RSVP消息的数据结构 2008Copyright SCUTDT PLabs 52 第十一章IPQoS RSVPCommonHeaderVersion 4 bitRSVPprotocolnumber currentversion 1 Flags thefieldisreservedforflags Noflagsaredefinedyet MessageType a Path b Resv c PathErr d ResvErr e PathTear f ResvTear g ResvConf 13 RSVP消息的数据结构 2008Copyright SCUTDT PLabs 53 第十一章IPQoS RSVPObjectsRSVPObjectheader Class Number ObjectContents Length Bytes C Type Length theobjectlength Class Number Identifiestheobjectclass Thefollowingclassesaredefined NULL thecontentisignoredbythereceiver Session required itcontainstheIPdestinationaddress theIPprotocolID andthedestinationporttodefineaspecificsessionfortheotherobjectsthatfollow 13 RSVP消息的数据结构 2008Copyright SCUTDT PLabs 54 第十一章IPQoS RSVPObjectHeaderClass Number continued RSVP HOP thisobjectcontainstheIPaddressofthenodethatsentthismessage Fordownstreammessages theRSVP HOPobjectrepresentsprevioushopobject Forupstreammessages itrepresentsannexthopobject Time Values itcontainstherefreshperiodforpathandreservationmessages Style itdefinesthereservationstyleandsomestylespecificinformationthatisnotinflowspecorfilterspec Flowspec thisobjectspecifiestherequiredQoSinreservationmessagesFilterspec itdefineswhichdatapacketsreceivetheQoSspecifiedintheflowspec 13 RSVP消息的数据结构 2008Copyright SCUTDT PLabs 55 第十一章IPQoS RSVPObjectheaderClass Number continued Sender Template theobjectcontainsthesenderIPaddressandadditionaldemultiplexinginformationusedtoidentifyasender Sender Tspec itdefinesthetrafficcharacteristicsofadataflowfromasender Adspec thisobjectisusedtoprovidedadvertisinginformationtothetrafficcontrolmodulesintheRSVPnodesalongthepath Policy Data itcontainstheinformationthatallowsapolicymodulestodecidewhetheranassociatedreservationisadministrativelypermitedornot Resv Confirm thisobjectcontainstheIPaddressofareceiverthatrequestsconfirmationforitsreservation 13 RSVP消息的数据结构 2008Copyright SCUTDT PLabs 56 第十一章IPQoS RSVPObjectHeaderClass Number continued Integrity itcontainscryptographicdatatoauthenticatetheoriginatingnodeandtoverifythecontentsofanRSVPmessage Scope theobjectcontainsanexplicitlistofsenderhoststowhichtheinformationinthemessageissent C Type itspecifiestheobjecttypewithintheclassnumber DifferentobjecttypeareusedforIPv4andIPv6 Objectcontentsdependontheobjecttypeandhaveamaximumlengthof65 528bytes 13 RSVP消息的数据结构 2008Copyright SCUTDT PLabs 57 第十一章IPQoS 13 RSVP消息的数据结构 Example1 anRSVPpathmessageformat CommonHeader Integrity Session RSVP HOP Time Value Policy Data Sender Template Sender Tspec Adspec 2008Copyright SCUTDT PLabs 58 第十一章IPQoS 13 RSVP消息的数据结构 Example2 anRSVPResvmessageformat CommonHeader Integrity Session RSVP HOP Time Values Policy Data Sender Template Sender Tspec Adspec Resv Confirm Scope 2008Copyright SCUTDT PLabs 59 第十一章IPQoS LinkBandwidth 4Mbps Network2 Router VideoServer VideoClients Network1 Host Host Host Host Host Host Host Host Host Router RSVPRouter RSVPRouter Link 14 RSVP的应用示例 2008Copyright SCUTDT PLabs 60 第十一章IPQoS 15 RSVP的特点在非面向连接的IP网上建立某种 信令 机制 在网络层提供类似面向连接的服务 能够为每个流提供端到端的服务质量保证 对路由器的处理能力有很高的要求 难以在骨干网上实现对大量的独立数据流的资源预留服务的支持 在广域网上尚无有效的计费管理方法 2008Copyright SCUTDT PLabs 61 第十一章IPQoS 16 区分服务 DiffServ 概述DiffServ概念最早由Nichols在1997年低提出IETF有关DiffServ的有关建议 RFC2474 2465 定义有关的体系结构RFC2597 2598定义PHBRFC2697 2698定义有关标记方法基本思想针对IntServ复杂 扩展性难的问题提出力求QoS的控制机制简单服务对象主要面对汇聚流而非单个流 2008Copyright SCUTDT PLabs 62 第十一章IPQoS 16 区分服务 DiffServ 机制将用户业务流按照其业务特征进行分类标识 在路由器上同类的业务汇聚为同类的流接受相同QoS的服务 单个流状态的信息保存与监控等只在边界节点上进行 网络边界作单流分类聚合 网络内部对聚集流提供特定质量的调度转发服务 为不同的类别的数据流提供不同优先级的服务 只提供相对的质量保证 2008Copyright SCUTDT PLabs 63 第十一章IPQoS 17 区分服务业务类型标记区分服务的业务类别通过一个称为 区分服务码点 DiffServCodePoint DSCP 的参数定义 区分服务码点 DSCP 使用了原来IP包同中的TOS TypeOfService 域来标记 DSCP使用了原来TOS参数域中的6比特 有两个比特尚无定义 DSCP CU 01234567 CU CurrentlyUnused 2008Copyright SCUTDT PLabs 64 第十一章IPQoS 17 逐跳行为 Per HopBehavior PHB 逐跳行为PHB是一个DS节点调度转发特定流聚集的外部特性描述 说明单个节点为特定流聚集分配资源的方式 PHB可以用调度转发流聚集时的流特性参数 如延时 丢失率 来描述 PHB针对具体的流聚集 流聚集用IP包头的DSCP标识 多个PHB共存于一个节点时 不同的PHB有不同的相对优先等级 2008Copyright SCUTDT PLabs 65 第十一章IPQoS 18 PHB的类型IETF定义的PHB 2008Copyright SCUTDT PLabs 66 第十一章IPQoS 18 PHB的类型缺省型PHB BE BestEffort 相当与传统的 尽力而为 调度转发行为 属于BE的IP包仅在带宽空闲未被其它流聚集使用时发送 加速 快速转发 型PHB EF Expeditedforwarding 保证在任何时候接受此服务的流离开速率大于等于设定速率 优先级最高 不受其它传输流的影响 类选择型PHB CS ClassSelector CS是为使DiffServ向后兼容原IPv4TOS字节的前3位作为优先级队列调度的选择标志 2008Copyright SCUTDT PLabs 67 第十一章IPQoS 18 PHB的类型确保型PHB AS AssuredService AF AssuredForwading 无论是否拥塞 保证为用户提供预约时的最低限量的带宽 其特点是确保一定的带宽和丢失率 但一般不涉及延迟和抖动