《现代交换技术(机工社)》教学课件-第3章-分组交换技术-5宽带IP网络

第3章分组交换技术

现代交换技术

ModernSwitchingTechnology《现代交换技术》1第3章分组交换技术3.2局域网交换技术3.3IP路由与交换技术3.1分组交换原理3.4ATM交换技术3.5宽带IP网络3.6MPLS《现代交换技术》23.5宽带IP网络技术3.5.1宽带IP网络Qos3.5.2综合业务模型3.5.3区分服务模型《现代交换技术》31.宽带IP网络的关键问题‘83’94美国Bell’ATM交概念‘91ATM论坛成立CCITTBISDN‘90’69’77’95’97‘86X.25TCP/IPOSI/RMARPANET10Base-T100Base-TSDHG比特’0210GIPonEverythingEverythingOverIP问题：宽带通信网为什么选用IP技术？ServicesTechnologyMarketing服务商客户IP设备商ATM《现代交换技术》4基于IP的业务综合Internet应用广泛、业务丰富如VOIP、VoLTE、在线游戏、音乐下载、视频点播等。IP简单、开放的特点，冲击以商业为目的的电信网。迫使电信界引入IP技术，并将电信业务加载到IP网。TCP/IP协议标准成熟，深入人心《现代交换技术》5宽带IP网络高端路由器一般是指支持2.5Gbit/s以上端口速率、交换能力大于40Gbit/s、吞吐量20Mpps的路由器。典型产品：CISCO12000系列、Juniper公司的M系列、华为公司的NE80、NE2000等。通常交换容量在40Gbps到320Gbps已出现交换能力超过1000Gbps的T比特路由器。高端路由器的发展使线速交换成为可能《现代交换技术》6华为路由交换设备NE40-41.28T/单框5T10TNE80ENE40E-8NE40E-4NE40-2NE40-8NE80NE20-2NE20-4NE20-8NE16ENE08ENE05R3680E/3640ER2630E/2631E/2620/2621R1760R1603/1604R2501E/2509E/2511E/4001EAR4680AR4640AR4620VRPinside2.56T/双框QuidwayNE5000ENE40E-3>40G2.5G<=1GAR150&200ARG3《现代交换技术》7问题是否仅仅通过提高传输线路带宽、增加路由器转发速度就一定能够实现基于IP网络的业务综合？不是线路带宽、路由器速度总有上限。IP网络是无连接网络，每个路由器独立选路，有可能出现网络拥塞。实时业务对网络传输时延、时延抖动等特性较为敏感。客户购买服务有服务质量要求。如何在IP上向其用户提供保证某一等级的服务质量？《现代交换技术》8讨论1：如何保证用户服务质量主机H1和H2分别向主机H3和H4发送数据1.5Mb/s链路H1H2H3H4R2R1H1H21.5Mb/s链路输出队列1Mb/s的实时音频数据FTP文件数据《现代交换技术》9讨论2：如何保证用户服务质量主机H1和H2分别向主机H3和H4发送数据1.5Mb/s链路H1H2H3H4R2R1H1H21.5Mb/s链路输出队列1Mb/s的实时音频数据1Mb/s的实时音频数据《现代交换技术》10宽带IP网络的QoS:QualityofService：是指用户业务流穿越网络时的传输性能。QoS的常用指标参数：可用性（Availability）时延（DelayorLatency

）抖动（JitterofDelay）吞吐量（Throughput）丢包率（PacketLossRate）差错率（PacketErrorRate）业务性能《现代交换技术》11宽带IP网络的QoS：业务差别业务类型带宽要求丢失率要求时延要求实时语音<64k容忍丢失100ms实时视频1.5M~130M容忍丢失200ms文件数据传输等弹性不能丢失不敏感交互式游戏<1M容忍丢失100ms公路与铁路业务差别《现代交换技术》12宽带IP承载网的发展趋势向高速网络发展提升IP网自身的Qos？尽力而为是无QoS保障的服务借鉴ATM技术融合发展IPOAInterServ/DiffServ/MPLS/新一代网络架构IPv4向IPv6过渡软件定义网络SDN：数据转发与路由控制分离NewIP：变长网络编址…….《现代交换技术》13宽带IP网络的QoS解决方案综合服务模型区分服务模型多协议标记交换(MPLS)ITU-T和IETF建议的QoS解决方案《现代交换技术》142.

综合服务模型综合服务(IntServ/RSVP)模型在IETFRFC1633中进行了定义模型的基本思想：资源预留每一个数据流向其所经过的每个节点（IP路由器）发出请求，要求路由器根据用户的需要和网络资源可用性为每条业务流保留所需的带宽“流”是在多媒体通信中的一个常用的名词，一般定义为“具有同样的源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号、协议标识符以及服务质量需求的一连串分组”。这些分组源于某一用户，具有相同的QoS要求。资源：缓存资源和输出带宽资源《现代交换技术》15RSVP协议及其TCP/IP协议栈中的位置何为综合？全网共同配合模型中用到的主要信令协议资源预留协议RSVP（ResourcereSerVationProtocol）RSVP类似于电路交换系统的信令协议《现代交换技术》16RSVP的一般原理（1）（2）（3）《现代交换技术》17RSVP的基本工作过程

我要预留2Mbps带宽OK！我要预留2Mbps带宽我要预留2Mbps带宽我要预留2Mbps带宽OK！OK！OK！开始通信IntServ用RSVP作为每个流的信令。RSVP信息跨越整个网络，从接收方到发送方之间沿途的每个路由器都要为每个要求QoS的数据流预留资源。沿途的各个路由器必须为RSVP数据流维护状态。《现代交换技术》18(1)资源预留协议RSVP，IntServ的信令协议通过RSVP，用户可以给每个业务流（或者连接）申请预留资源，要预留的资源可能包括缓冲区及带宽的大小。资源预留需要在路径上的每一跳都要进行。(2)接纳控制(admissioncontrol)，用来决定是否同意对某一资源的请求。(3)分类器(classifier)，用来将进入路由器的分组进行分类，并根据分类的结果将不同类别的分组放入特定的队列。(4)调度器(scheduler)，根据服务质量要求决定分组发送的前后顺序。IntServ由四个组成部分：2.综合业务模型《现代交换技术》19按优先级排队的例子高优先级队列低优先级队列分组到达路由器调度分组离开路由器分类器（服务员）路由器低低低低高高高高高高t分组到达路由器分组离开路由器路由器高

高

高高低

低

低

低《现代交换技术》20加权公平排队WFQ(WeightedFairQueuing)

分组到达路由器调度分组离开路由器分类器w1w2w3123路由器《现代交换技术》21综合服务的特点优点通过资源预留机制可以保证端到端的服务质量缺点结构复杂，与Internet尽可能简化网络的设计原则背道而驰IntServ/RSVP模型可扩展性差，维护流状态的开销大综合服务主要限用于企业网和小型ISP网络。《现代交换技术》22233区分服务模型宽带IP网络中必须要解决QoS问题；综合服务模型复杂，很难在大规模的网络中实现；因此IETF提出了新的策略，即区分服务模型DiffServ(DifferentiatedService，简称为DS)。区分业务的目标：简单有效，便于扩展。1、产生背景《现代交换技术》23243区分服务模型如何改进城市公共交通的服务质量？

讨论《现代交换技术》24253区分服务模型综合业务模型中有区分的概念吗？流：粒度太细区分服务模型如何区分不同的业务？吞吐率分组丢失率时延和时延抖动差错率2、“区分”的含义聚合流《现代交换技术》25263区分服务模型在路由器中增加区分业务的功能。路由器对不同业务的分组进行分类，标记，转发。IP分组分类标记转发线路接口VolPHTTPFTPVolPHTTPFTP边界路由器核心路由器区分业务实现的完整过程《现代交换技术》2627区分服务模型的体系结构包括边缘路由器，核心路由器。设计思想：区分业务将所有的复杂性放在边缘路由器，而使核心路由器工作得尽可能地简单。核心路由器边缘路由器（入口）边缘路由器（出口）《现代交换技术》27区分服务的体系结构包括边缘路由器，核心路由器。设计思想：区分业务将所有的复杂性放在边界路由器，而使核心路由器工作得尽可能地简单。《现代交换技术》28293区分服务模型核心路由器边缘路由器（入口）边缘路由器（出口）分类器标记器整形/调度器测定器根据DS值进行转发调节器分组入分组出丢弃边缘路由器中的各功能块的关系《现代交换技术》29303区分服务模型因特网业务提供商要和用户商定一个服务等级协定SLASLA：ServiceLevelAgreement在SLA中指明了被支持的服务类别（可包括吞吐量、分组丢失率、时延和时延抖动等）和每类业务流的数量。业务流调节合约TCA：TrafficConditionAgreementTCA规范了ISP之间的数据流应该满足的一些约定。1、分类《现代交换技术》30

签订双方：客户（XX公司）运营商（中国电信）时间： 2011/1/1~2011/12/30POP位置北京（XX大厦）——深圳（YY大厦）带宽： 10Mbps

时延： 小于70毫秒时延抖动：小于20毫秒丢失率： 小于0.1%

可用性：大于99.9%

判断标准：源IP地址-0

目的IP地址-0

费用： 20000元/月，按月付费

SLA（ServiceLevelAgreement）示例《现代交换技术》31323区分服务模型区分业务将IPv4协议中原有的服务类型ToS字段定义为区分业务字段DS。路由器根据DS字段的值来转发分组。2、标记《现代交换技术》323区分服务模型区分服务标记域：IPv4头部的TOS字节或IPv6头部的TrafficClass字节DSCP与PHB的映射关系DSCPPHB说明101110EF绝对Qos001XXXAF1介于EF和BE之间，每一种AF又可以分为三个优先级，共12种010XXXAF2011XXXAF3100AF4000000BE尽力而为《现代交换技术》3334二、区分业务的实现(1)每跳行为PHB(Per-HopBehavior)

“行为”就是指在转发分组时路由器对分组是怎样处理的。“