《现代通信网技术》课件第八章 ISDNIP与ATM融合a

2025/8/29第八章IP&ATM融合技术主要内容IPoverATMCIPOALANEMPOAIP交换标记交换MPLSIPQoS2025/8/291.Internet的发展和问题Internet发展迅猛用户数、主机数和Web服务器数高速增长多媒体应用丰富的WWW成为其主要业务大量拨号用户经PSTN接入ISP，占用时间长，增加了电话网负荷，影响POTS用户为什么要IPoverATM2025/8/29Internet的发展和问题（续）用户业务质量得不到保障现有路由器吞吐量不够，路由表查询时间过长ISP网内和网间经常发生拥塞路由器采用无连接的IP协议，不能让服务质量与商业上的优先级对应起来IPv4协议对实时业务、灵活的路由机制、流量控制和安全性能的支持不够，地址资源短缺2025/8/292.改善Internet性能的途径逐步向IPv6协议过渡，扩展地址空间、保证业务质量和安全性等采用RTP等协议，以支持实时业务研究和开发IPQoS体系结构，包括RSVP和差分业务等采用Gbit/s级或更高速的路由器开发IPoverSDH或IPoverDWDM技术2025/8/29改善Internet性能的途径利用ATM构造Internet骨干传送网，同时引入ATMADSL接入系统、N-ISDN接入等方案ATM面向连接，带宽保证，支持任何业务（不同速率，不同突发性，不同实时性）采用流量控制技术，业务质量有保证ATM与TCP/IP网络互通=ATM支持IP协议2025/8/29ATM支持宽带Internet骨干网的优势网络性能提高，消除Internet带宽瓶颈ATM交换机取代多层的路由器结构，ATM信元交换取代路由器第三层的处理，传输时延降低只有终端路由器才进行第三层协议处理，整个ATM网络相当于一个单跳，即支持Internet网在ATM网上的直接路由，提高了路由效率2025/8/29ATM支持宽带Internet骨干网的优势设备费用降低服务质量得到保障可靠性增强增加了可管理性提高了可扩充性2025/8/29选择IPoverATMEverythingATMSDH/WDMEverythingTCP/IPAnythingEverythingTCP/IPATMSDH/WDMATMViewInternetViewOneCompromise2025/8/29IPoverATM方案叠加模型(overlaymodel)CIPOA(ClassicalIPoverATM)LANE(LANEmulation)MPOA(Multi-ProtocolOverATM)集成模型(integratedmodel)IPswitchingCSR/FANP(FlowAttributeNotificationProtocol)TagswitchingARIS(AggregateRoute-BasedIPSwitching)MPLS(Multi-ProtocolLabelSwitching)ToshibaFANP：流属性通知协议（FlowAttributeNotificationProtocol）

数据流属性通告协议（FlowAttributeNotificationProtocol，FANP），用来在一对CSR之间把不同颗粒度的IP业务流映射为缺省VC。一旦CSR检测到在上游、和下游（相对于数据流的方向）子网中某个IP数据流已经映射为非缺省。2025/8/29IPoverATM方案CIPOA与LANE在带宽和效率方面大有提高，但不同子网之间仍需传统路由器进行通信；MPOA解决了IP在ATM上的直接路由问题，可使IP在ATM上的运行效率进一步提高；IP交换、CSR/FANP、标记交换、ARIS和MPLS把第二层交换和第三层路由结合起来，更加提高了IP在ATM上的运行效率。2025/8/29CIPOA(ClassicalIPOverATM)CIPOA是IP和ARP在ATM网络环境下的最早应用，在ATM网络上支持现存的网络应用----IP协议。继承了TCP/IP协议的基本思想，仅把ATM网络看成另一种异型子网。在IP层协议看来，ATM网络与现存的以太网、令牌环网等子网的地位相同。2025/8/29CIPOA网络结构2025/8/29CIPOA组件LIS（LogicIPSubnetwork）是直接连接到ATM网络的主机、路由器的集合，地理位置不限，它们共享同一IP地址前缀或子网号；在同一LIS内，IP主机可以在点到点的ATMPVC或SVC上直接通信，相当于一跳。(Hop)；不同LIS的主机间的通信需要通过路由器进行；2025/8/29CIPOA组件每个LIS中需要至少一个地址解析服务器ARS，ARS具有统一的ATM地址，负责维护LIS成员的IP—ATM地址映射表或高速缓存；ARS可以通过手工配置、登记或被动检查，包含ATM地址绑定的数据或控制分组来设定；ARS的功能可以驻留于一台工作站、一个路由器或一个连接到LIS的独立设备中，只有支持SVC时才需要ARS。2025/8/29CIPOA体系结构应用TCP/UDPIPAALATM应用TCP/UDPIPAALATMARS查询响应ATM数据PVC或SVCATM交换机2025/8/29CIPOA数据封装（LLC方式）IPIPLLCAALATMPHYVC2025/8/29CIPOA数据封装（VC复用方式）IPAALATMPHYVCVCIP2025/8/29CIPOA工作过程新开IP主机A首先通过自知的地址建立与ARS的连接，ARS将该主机的IP地址和ATM地址在IP－ATM地址映射表中进行登记当A需要与同一LIS中的B建立SVC时，首先需要通过ARS进行地址解析，获得B的ATM地址，然后建立A与B之间的ATM连接2025/8/29叠加技术：CIPOA:ClassicalIPOverATM与LANE相同点：网络层以上隐去ATM网，不同点：LANE建立在MAC层上，再从MAC层接入ATM，CIPOA则IP直接映射到ATM层；R1213126789ATMARP1ABCDR2ATMARP21011LIS1LIS22025/8/29R12326789ATMARP1ABCDR2ATMARP21011LIS1LIS2E1、A自身必须配置本地ATMARP服务器的ATM地址，建立与ARP1的点到点VC连接；主机A欲加入LIS，必须在本地ATM-ARP服务器登记

2、之后，ARP1发送InARP-REQUEST询问A的IP地址；3、A用InARP-REPLY予以响应，ARP1据此建立或更新A的IP-ATM地址对登记条目；2025/8/29叠加技术：CIPOA:ClassicalIPOverATM与LANE相同点：网络层以上隐去ATM网，不同点：LANE建立在MAC层上，再从MAC层接入ATM，CIPOA则IP直接映射到ATM层；R12326789ATMARP1ABCDR2ATMARP21011LIS1LIS2E1、A自身必须配置本地ATMARP服务器的ATM地址，建立与ARP1的点到点VC连接；主机A欲加入LIS，必须在本地ATM-ARP服务器登记

2、之后，ARP1发送InARP-REQUEST询问A的IP地址；3、A用InARP-REPLY予以响应，ARP1据此建立或更新A的IP-ATM地址对登记条目。1qqq2、ARP1将B的ATM地址ATM-B—A；R121.B-ATM36789ATMARP1ABCDR2ATMARP21011LIS1LIS2EA欲发送数据到B，必须知道B的ATM地址

1、A若不知，可询问ARP1，若ARP1处已经登记B的ATM地址，ARP1将B的ATM地址回送给A；若ARP1未登记B，此询问可使ARP1与B进行注册操作，使ARP1获取B的ATM地址；将B—A；3、A建立与B的直接VC连接，然后通信。2025/8/29CIPOA优点解决了IP和ATM地址的直接映射问题替代局域网和互连路由器的IP链路同一LIS内的主机之间能够进行高速通信，改善了时延特性可以利用ATM的可扩展性和业务质量特性2025/8/29CIPOA缺点只适用于支持IP协议不同LIS的主机间的IP连接需要通过一个路由器，存在传输瓶颈和附加传输时延CIPOA不支持广播(Broadcast)和组播(Multicast)2025/8/29IPOA相关标准RFC1577/2225ClassicalIPandARPoverATM的功能和过程RFC1483封装IP分组的标准技术RFC2332下一跳解析协议（NHRP）RFC2022组播地址解析服务器（MARS）2025/8/29IP交换利用第二层交换来加速经过一个网络的IP分组的转发的机制和协议;IP交换利用交换的高带宽和低时延优势，提高网络性能，对于运营者增加容量；开放实时业务意义重大;第三层交换（Layer3Switching）如果仅考虑IP，则称为IP交换。基本概念2025/8/29流驱动的解决方案在一个特定IP流上操作，此IP流定义为具有相同源IP地址，目的IP地址和端口号的一个分组序列；流的前几个分组被路由通过网络，只有重定向过程完成后，流“尾”才在直通路径上通过；不适合在大网的核心运作；2025/8/29IP交换的实现策略原有设备和系统进行升级和改造设计功能完善的高性能IP交换机第三层技术实现原则以软件为主，实现路由器的主要功能完全用ASIC硬件以线速来实现路由器的路由，转发，流控，管理，服务质量等功能2025/8/29IP交换模型叠加模型包括运行在一个独立的ATM层之上的一个IP层由运行IP路由协议、具有IP地址的IP设备和运行ATM信令及路由协议、具有ATM地址的ATM设备（IP主机、IP路由器、ATM交换机等）组成对等模型IP交换机组件维护一个单一的IP地址空间支持一个独立控制协议，用于将IP业务流映射到直通路径上2025/8/29IP交换分类叠加模型流驱动：MPOA地址解析：CIPOA，LANE，NHRP，MARS对等模型流驱动：IFMP/GSMP，CSR/FANP拓扑驱动：TagSwitching，MPLS，ARIS2025/8/29Ipsilon的IP交换模型基于流驱动，把输入数据流分为两种类型对持续期长的用户数据流提供快速直通路径FTP，Telnet，HTTP对持续期短的用户数据流利用缺省路径转发DNS，SMTP，SNMP根据Ipsilon公司的统计，超过80％的IP分组（超过90％的字节流量）属于持续期长、业务量大的用户数据流2025/8/29Ipsilon的IP交换模型Ipsilon首先提出IP交换的概念（1996）定义了IP交换机的新设备，本质上它是连接到ATM交换机上的路由器，去除了所有ATM论坛的协议颁布了两个RFC协议（RFC1953/1987）IFMP（IpsilonFlowManagementProtocol）GSMP（GeneralSwitchManagementProtocol）2025/8/29IFMP和GSMP在统一运行标准IP选路协议的相邻IP交换机网络上，IFMP和GSMP提供了一种附加的功能对数据流进行分类，以判断是否可以交换而不是选路利用ATM交换机所构成的第二层交换式通路进行转发2025/8/29IFMP和GSMPIFMP运行在相邻的IP交换机控制器之间，使得两个相邻的IP交换机能够对同一个数据流的信元进行分类并重新标记VPI/VCI值GSMP运行在IP交换机内部的IP交换机控制器和ATM交换机之间，使得IP交换机的路由实体能够控制ATM交换机内部的资源和连接表2025/8/29IpsilonIP交换机组成IP交换机控制器选路协议GSMP数据流分类器ATM交换机GSMPATMATM2025/8/292025/8/29IpsilonIP交换功能模型数据流1头期数据流1头后路由器路由器交换机交换机IP交换机IP交换机重新标记数据流重新标记数据流重新标记数据流选路通路交换通路2025/8/29IpsilonIP交换的优点对于持续期长、业务量大的用户数据流，由于利用ATM虚通路的传输能力，因此传输时延小、传输容量大对于持续期短、业务量小的用户数据流，由于节省了建立ATM虚电路的开销，效率得到提高控制简单2025/8/29IpsilonIP交换的缺点仅支持网络层的IP协议在沿途的每一个IP交换机中监测流，以建立直通路径，从而导致了高时延效率依赖于用户业务分布对于大多数业务是持续期短的情况下，IP交换机只相当于中等速率的路由器2025/8/29多协议标记交换IETF的MPLS工作组，主要目标是开发一个综合选路和交换的标准，把路由选择功能转移到网络边缘，把效率更高、结构更简单的交换功能放在核心网络中。可以运行不同的链路层技术，如

ATM、FR、PPP、POS、LAN等实际上，网络层协议只限于IPv4和IPv6MPLS(Multi-ProtocolLabelSwitch)2025/8/29MPLS

拓扑驱动的解决方案，基于一个IP交换机的IP路由实体中运行的路由协议所维护的IP网络拓扑结构；与反映一个目的网络的目的IP前缀相关的新标签被产生和分发至路由区域的IP交换机，所有指定到一个特定目的网络的业务流遵循一条基于此新标签的交换路径；性能和可扩展性更强。2025/8/29什么叫POSPOS接口介绍SONET/SDHSONET（SynchronousOpticalNetwork）是ANSI定义的同步传输体制，是一种全球化的标准传输协议，采用光传输，传输速率组成一个序列，包括STM-1（155Mbit/s）、STM-4c（622Mbit/s）和STM-16c/STM-16（2.5Gbit/s），每一级速率都是较低一级的4倍。由于是同步信号，因此SDH可以方便地实现多路信号的复用。SDH（SynchronousDigitalHierarchy）是CCITT（现在的ITU-T）定义的，使用SONET速率的一个子集。POS（PacketOverSONET/SDH）是一种应用在城域网及广域网中的技术，它具有支持分组数据，如IP分组的优点。POS使用SONET作为物理层协议，在HDLC帧中封装分组业务，使用PPP作为数据链路层的链路控制，IP分组运行在网络层。2025/8/29MPLS和传统的IP转发分析头分析FEC映射到下一跳分析头分析FEC映射到下一跳分析头分析FEC映射到下一跳分析头分析FEC添加标签标记交换标记交换入口路由器入口路由器2025/8/29MPLS的核心技术

标记交换路由器（LSR）标记边缘路由器（LER）标记标记分配协议（LDP）标记交换通道（LSP）转发机制，即标记交换1、组件2、标记交换设备LabelEdgeRoutersLabelSwitchingRouters(LSRs)(ATMSwitchorRouter)2025/8/292、LSR具有第三层转发和第二层交换功能运行传统IP选路协议，并执行控制协议以与邻接设备协调FEC/标记的绑定信息FEC(ForwardingEquivalenceClass)，在相同路径上转发，以相同方式处理，被一个LSR映射到一个单一标记的一群IP分组可以是一个传统交换机扩充IP选路；或将一个传统路由器升级支持MPLS2025/8/293、标记边缘路由器LER：（LabelEdgeRouter）进/出一个MPLS域转发分组的传统路由器；与MPLS网络内部LSR通信以交换FEC/标记绑定信息执行第三层增值功能，给分组加标记2025/8/294、标记包含在每个分组中的短固定长度的值，用于标识一个集合流（Stream）在相同路径上转发并以相同方式处理的分组流，一个集合流包含一个或多个流（Flow）局部有效，逐段映射，经逻辑级联就构成LSP，类似于VPI/VCI构成PVC标记的格式依赖于分组封装所在的介质，例如，ATM封装的分组采用VPI和/或VCI2025/8/29标记格式标记:20bits；COS:3bitsS(堆栈指示符):1bit；TTL:8bits数据VPI/VCI数据DLCI数据SHIML3L2标记COSSTTLATM信元FR数据PPPorLAN数据32bit2025/8/29标记信息库（LIB）保存在LSR（LER）中的连接表入口端口入口标记下一跳LSRFEC标识（如地址前缀）标签操作（Replace，Push，Pop）出口标记出口端口出口链路层封装（如ATM）2025/8/29标记分配协议LabelDistributionProtocolLSR用它来交换和协调FEC/标记绑定信息，使得对等LSR就一个特定的数值达成一致；每个LSR关联它们LIB中的标记，形成一个从出口到入口的LSPLSR之间的LDP消息交换在TCP连接上进行2025/8/29LDP消息分类发现（discovery）用于通告和维护网络中LSR的存在；邻接（adjacency）建立、维护和终结LSR对等对之间的邻接关系通告（advertisement）建立、修改和删除LSR对等对之间的FEC/标记映射信息;会话（Session）用于建立，维护和结束LDP对等实体之间的会话连接。2025/8/29LDP消息流LSR#1LSR#2LSR#2LIB：FEC=A流入=…流出=4

LIB：FEC=A流入=4流出=6LIB：FEC=A流入=6流出=…HelloHello初始化初始化FEC=AFEC=A标签=4标签=62025/8/29标记分配触发交换LDP，建立LSP特定数据流（流驱动）预留建立消息（RSVP）选路表更新消息（拓扑驱动）MPLS为特大型IP网络设计，可扩展性要求高，拓扑驱动的方案是最佳选择2025/8/29拓扑驱动的标记分配LSR1LSR2FIBLDPLIB出选路协议FIBLDPLIB入选路协议路由更新FEC/标记2025/8/29标记分配方式下游分配（DownstreamAllocation）也可称为非请求下游分配，由数据流动方向的下游MPLS结点分配标记下游按需分配（DownstreamOn-demandAllocation）在收到上游节点的请求时，才由下游节点分配标记2025/8/29下游标记分配过程

路由:A-B路由:A-Btag4tag3tag2tag1A-Btag1A-Btag4LSR-XLSR-YLSR-ZLER-ALER-B入：tag3出：tag4路由:A-B入：tag2出：tag3入：tag1出：tag22025/8/29标记交换通道LabelSwitchedPath来自于面向虚电路的思想，类似于ATMPVC；允许用户IP分组以标记交换的方式通过事先固定的路径从一个LSR转发到另一个LSR；LSP的建立通过LDP的消息交换进行。2025/8/29一个LSP上的MPLS转发入口MPLS节点中间MPLS节点出口MPLS节点中间MPLS节点中间MPLS节点贴标签产生深度为M的栈处理栈顶标签或网络层头交换标签交换标签弹栈MMM2025/8/29MPLS节点的功能部件ATM-LSR的逻辑结构及其工作流程ATMTCP/IP路由协议路由表LDPLFIB控制流 PVC用户数据流LSP数据包的转发部件控制功能部件标记交换实例171.69128.89.10011

...128.89.1010171.693457...128.89.1011171.69LocalLabelRemote

LabelAddressPrefixInterfacexx34‘Edge’RouterDoesLongestMatch,AddsLabelSubsequentRoutersForwardonLabelOnlyLocalLabelRemoteLabelAddressPrefixInterfacedata4datadata72025/8/29MPLS服务流量工程在独立和缺省的路径上引导业务流量的能力提高网络性能，合理利用资源有效提高用户端到端的服务质量QoS/CoS允许个别用户流从特殊的COS属性得到好处采用ATM建立的LSP可以利用ATM的QoS属性以支持IETF现有的QoS模型（Diffserv和Intserv）为目标。2025/8/29MPLS的问题控制协议面临着CR-LDP与M-RSVP两种方式的取舍，影响到互联互通的实现真正的端到端QoS支持尚难以实现，目前只能支持Diffserv的CoS业务VCMerge技术有待进一步研究面临与已有网络的兼容和改造2025/8/29集成模型的其它解决方案3CoM公司的FastIP（FIP）IBM公司的交换式多协议服务MultiprotocolSwitched

Services（MSS）Cascade公司的IP导航器（IPNavigator）Cabletron公司的虚拟快速安全网络SecureFastVirtualNetworkArchitectureBay公司的IP路由交换机（IPRoutingSwitch）IP网的服务质量2025/8/29IPQos

内容IPQoS问题的提出和研究现状IPQoS机制综合服务（IntegratedServices)区分服务（Differentiatedservices)QoS路由（QoSRouting)多协议标记交换（MPLS）各种机制之间的关系结论和进一步研究课题2025/8/29IP网的问题地址空间支持亿万新设备WAP和GPRS即将耗尽IPv4的地址空间服务质量支持话音和其它多媒体业务安全性移动电子商务，隐私和鉴权的需求不断增加移动管理和计费用户在不同类型的网络之间漫游，需要交叉计费带宽支持大带宽需求，在接入网提供廉价带宽2025/8/29服务质量(QualityofService)用户通过应用来评价所获得的服务质量(QoS)端到端的质量是重点:

QoS取决于网络中瓶颈链路所能提供的质量IPQoS=成功的IP包传输ApplicationIPnetworkUserServer/applicationEnd-to-endQoS2025/8/29IP包传输中的遭遇?2)IPpacketislost1)IPpacketisdelayedIPnetwork服务质量(QoS)=IP网络按照应用的要求成功传输IP数据包的能力端到端的QoS是重点2025/8/29IP网的服务质量指标

IP服务质量的指标主要是：丢包率IP包传送时延IP包传送时延的变化网络提供的带宽2025/8/29Internet提供的QoS:

尽力而为（BestEffort)网络只是尽最大努力发送IP包对包丢失和延时指标没有保障在资源充分的情况下能提供好的服务质量在资源有限的情况下服务质量很差

2025/8/29服务质量对应用的影响TCP应用:

-丢包导致重传

->需要更长的时间传送文件,图象,网页,…

->重传的包进一步加重拥塞UDP应用:

-对延时敏感的应用->长的传输时延使IP包超时而失效

-对丢包敏感的应用->导致应用层的重传或性能降低

-最坏情况下应用无效提高服务质量有益于所有应用某些应用在没有好的服务质量的网络中不可能实现，如视频/音频等多媒体业务需要明确的QoS保障IPTCPUDPApplication2025/8/29IPQoS的研究现状IETF等标准化组织成立了研究组专门研究不同结构及其实现，大学和公司的研究机构都在探索、开发和试验新的机制。研究活跃的机构大学:MIT、UCBEKLEY、STANFORD、TAXAS、COLUMBIACaliforniaetc.公司:Cisco,Nortel,IBM,Bellcoreetc.2025/8/29IPQoS研究机构标准化组织:IETF,ANSI,ITU-T其它组织和研究机构:美国NSF,DAPAR,欧洲EC-ACTSAC310_Project最大的研究项目:

Internet2ProjectQboneStartedinlate1998:170Universities,40Corporations,30otherOrganizations2025/8/29怎样保证服务质量?合理的设计和配置网络.尽量避免瓶颈；用不断提高网络容量的方法来支持QoS是不现实的。

缓解网络拥塞：

1)为每个用户建立端到端的资源预留，当资源不够时，禁止一些用户向网络发送IP包

呼叫抑制

2)所有用户都可以向网络发送IP包,但当网络拥塞时,某些用户的IP包有更好的机会来穿过网络

设定优先权??2025/8/29综合服务网络和区分服务网络IPIPIntServnetworkDiffServnetworkDSCP“呼叫抑制”方法“设定优先权”方法2025/8/29一、综合服务

(IntegratedServices)2025/8/29IETF关于综合服务的建议综合服务（IntServ）/RSVP(最早由MIT93年提出)IETF:Intserv:RFC1633;RSVP:RFC2205,RFC2211,RFC22122025/8/29IETF

的综合服务网络基本思想为用户提供多种服务类型，按照客户的质量要求提供不同的服务,相应地收取费用类似于传统的电路交换,给应用提供QoS保障,除了Best-effort外,还提供两种服务:确保服务(GS):保证带宽和时延可控负载的服务(CLS):提供可靠和改进的Best-effort服务.相当于网络在轻负载下的Best-effort服务质量.2025/8/29确保服务(GuaranteedService)类型IP网络中的“比特流管道”:需要信令,接纳控制和监控

IPnetwork

相当于轻负载网络中尽力而为的服务质量IPnetwork可控负载(ControlledLoad)类型2025/8/29资源预留协议(RSVP)

在Internet中实现QoS的信令协议基于Internet网络结构和路由协议，将业务流的QoS状态传递给通路上的主机或与路由器，协商进行资源预留终端主机:用RSVP协议向网络申请资源，以提供应用数据流所需的服务质量；路由器(网络节点):用RSVP协议建立和保持资源预留状态，并将资源预留请求转发给数据流经过的其它路由器，最终实现传输路径的资源预留支持组播业务2025/8/29RSVP的资源预留建立过程IntServ网络PATH（1）PATH（2）PATH（2）PATH（3）PATH（3）RESV（4/6）RESV（5）RESV（4）RESV（4）RESV（3）接收方1接收方2接收方3发送方2025/8/29资源预留协议(RSVP)RSVP操作在每一个网络节点RSVP都询问:是否有足够的资源支持这类业务质量?(接纳操作)

用户是否有权请求这类业务质量?(监控操作)如果RSVP请求成功:分类器(Classifier)确定路由、提供所需QoS调度器(Scheduler)确定转发策略2025/8/29RSVP的预留方式WF（Wildcard-Filter）方式：所有发送方共享预留的资源，适用于电话会议FF(Fixed-Filter)方式：接收方选择特定发送方独占资源SE(SharedExplicit)方式：接收方可以选择多个发送方共享预留的资源2025/8/29资源预留协议(RSVP)RSVP的特点接收者初始化：由接收端负责向网络发起资源预留请求在组播通信中，不同的接收者可能占有不同的网络容量,允许不同接收方要求不同的QoS；软状态：在分组途经的路由器中建立资源预留“软”状态,在一条通路上的预留状态如果不刷新，就会超时单向预留：只预留从发送者到接收者方向的资源独立于路由协议：QoS的建立与路径建立相独立,RSVP适用于任何路由协议2025/8/29IntServ的优缺点优点提供多种服务类型基于每个流的端到端的服务质量保障缺点控制路径:传送每个流的信令和状态，开销太大，可扩展性不够面向连接的QoS不能适用于所有的IP应用计费:如何对这些服务质量参数计费?管理结果:专家们不再对IntServ在更广范围中的实现感兴趣2025/8/29二、区分服务模型

(DifferentiatedServices)2025/8/29IETF关于区分服务的建议区分服务（DiffServ）体系最早由

Nichols1997底提出IETF成立了DiffServ工作组，提出一系列建议和草案RFC2474，2475（体系结构）RFC2597，2598（PHB定义）RFC2697，2698...（标记算法）2025/8/29区分服务的基本思想不同的用户(或应用)具有不同的需求将用户的业务流汇聚为少数几种业务类型，为不同的业务类型提供相应的优先权只提供相对的质量保障在IP包头设置了比特域（DSCP）,用于标识汇聚流的类型，并对应一定的转发方式（PHB）具有很好的扩展性,因为LSR只需要知道如何转发这些类型的业务流2025/8/29区分服务基本概念ServiceLevelSpecification(SLS)DiffServ

EdgeRouterDiffServ

CoreRouterUserPerHopBehavior(PHB)Class1Class2Class1DiffServ

CoreRouterClass2DiffServCodePoint(DSCP)DSDomain2025/8/29区分服务模型端到端区分服务=Per-Domain服务+Inter-domain的服务等级协定（SLS）Per-Domain服务=边缘复杂的业务流调节(per-flow)+核心简单的区分转发(aggregateflow)QoS策略/资源管理器:QoS请求和带宽的静态或动态分配区分服务结构=策略/资源管理器+边缘业务流调节+核心区分转发

2025/8/29服务等级

ServiceLevelSpecification(SLS)由用户和业务提供者商定服务等级当网络发生拥塞时，按照流量调节规定（TSC:TrafficConditioningSpecification）

来处理用户的业务流区分服务网络执行SLS和TCSIPService

ProviderSLS2025/8/29DSCP:DiffServCodePointIPv4中的ToS域，IPv6中的TrafficClass域CU：currentlyunusedDSCP占6比特，可提供64种PHB方式

DSCPCU05672025/8/29每一跳行为

PerHopBehavior(PHB)用于处理收到的IP分组所有DiffServ路由器必需具有缺省的PHB(=BestEffort)，这个PHB用来对待DSCP值未定义的IP分组PHB可以归并成PHB组PHB组的DSCP分配如下PoolCodepointspaceAssignmentpolicy1xxxxx0Standardaction2xxxx11EXP/LU3xxxx01EXP/LU**EXP/LU---Experimental/localUse2025/8/29IETF定义的PHBs缺省转发DEPHB快速转发EFPHB确保转发AFPHB

DifferentiatedServicesBestEffort低丢失率,低延时转发方式4种独立的AF类型每种类型又包含3种不同的丢失优先级2025/8/29快速转发PHB

ExpeditedForwarding(EF)PHB用于低丢失率、低时延、低抖动、保证带宽的端到端业务,用于实现虚拟租用线、VPNs等业务。称为优质服务EF汇聚流定义了在核心路由器上的最低发送速率如果能够对汇聚流进行调节，使其在任何节点的到达速率总是小于该节点配置的最低发送速率，则保证该汇聚流的低分组丢失和低时延2025/8/29确保转发PHB组

AssuredForwarding(AF)PHBGroup保证转发资源(缓存空间和带宽)及低丢失的转发行为共有4类AF业务，每一类又包括3个丢失优先级用不同的排队方法使不同的类得到不同的网络资源AF类之间的关系尚未确定应用举例

根据应用分类Class1Class2Class3Class4VideoVoiceInteractiveOthers(BE)Operator12025/8/29DSCP与PHB的对应2025/8/29DiffServ的边缘和内部路由器ClassifierMarkerPolicerMeterDiffServ边缘路由器ExtractDSCPLocalconditionsPHBPHBPHBPHBSelectPHBPackettreatmentDiffServ

内部路由器2025/8/29边缘路由器功能分类器计量器标记器整形器丢包器策略器业务流调节器2025/8/29分类器分类器功能：判断业务类型，确定采用哪种类型的流量规范进行调节分类方式：汇聚的转发方式分类器(BehaviorAggregateClassifier)多域分类器(Multi-FieldClassifier)2025/8/29计量器和标记器计量器：根据流量规范计量业务流的流量特性，判断是否一致标记器：为数据包设置相应于其服务类型的DSCP值2025/8/29DiffServ标记器IN/OUT(两色)标记三色标记标记器=（计量+标记）按颜色分类按实现机制分类基于令牌桶基于速率基于策略2025/8/29IETF建议的标记算法

--基于令牌桶公平标记器(FM)In/Out三色标记器(TCM)单速率三色标记器(srTCM)RFC2697双速率三色标记器(trTCM)RFC2698多媒体彩色标记器(mmCM)（三色+直接丢弃）2025/8/29基于令牌桶标记器举例

单速率三色标记（srTCM）srTCM用令牌桶计量每类业务IP流的速率并标记包为红、黄、绿三色令牌桶有三个参数：承诺信息速率(CIR)，承诺的突发尺寸(CBS)和超过的突发尺寸(EBS)用两个令牌桶:C和E，大小分别为CBS和EBS，但共享同一个令牌增加速率CIR

2025/8/29

srTCM令牌桶工作机制2025/8/29标记器的标记过程标记器将计量结果转换成相应的DSCP值填入IP包头的DS域中特别在标记AF类PHB时绿色标记成AFx1黄色标记成AFx2红色标记成AFx32025/8/29基于令牌桶的优缺点不要求记录每个流的状态不要求测量流的平均速率，这项指标较难测量算法本身比较复杂2025/8/29DiffServ整形器目前有两种整形器建议TCP友好整形器(byFerozAzeem)速率调节整形器(RateAdaptiveShaper)

2025/8/29丢包器丢包器：流量超过了缓冲区容量时，按照一定策略丢弃数据包2025/8/29DiffServ的优缺点优点:没有基于流的额外开销实现简单，可扩展性好与其它服务质量保障技术相互兼容不足:很难提供基于流的端到端的质量保障2025/8/29IntServ和DiffServ的比较

严格质量保证网络的核心复杂需要路由器之间的信令扩展性差面向连接的QoS相对质量保证网络的边缘复杂不需要信令扩展性好面向分组的QoS

IntServ

DiffServ三、QoS选路(QoSR)2025/8/29QoS路由问题的提出尽力而为传送是无连接的，性能受到当前网络共享资源状态的影响。如：现在的Internet路由协议(OSPF,RIP)是采用单个测度(如跳数、货币成本)计算最短路由，而没有考虑多个QoS参数的要求QoS路由一般是面向连接的，通过资源预留，提供某种确保的服务。它的目标是要尽量满足每个连接的QoS请求，同时优化网络资源利用率。标准：RFC2386（框架建议）2025/8/29QoS路由的特点支持多种服务类型要求不同的路由度量参数，如带宽、成本、每一跳开销、时延、可靠性等支持可选路由（不一定是最优的或最短的路由）避免路由抖动，防止业务流从一条路由跳转到另一条“更好”的路由2025/8/29QoS路由的功能组成QoSR由三个核心功能组成：

链路状态信息的发布:路由器需要拓扑和资源信息以计算路由.何时更新?更新的内容?路由计算路由表存储2025/8/29QoS路由策略源端路由-源端节点根据全局信息计算可行路径分布式路由-每个节点通过距离矢量计算每一跳路由层次路由-网络中的节点形成一个多级的层次结构，分层递归选路2025/8/29QoS路由的优缺点优点满足各类业务的QoS要求提高的网络的利用率缺点增加开销:计算的开销和协议的开销实现复杂四、多协议标签