09網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制

1、2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文1 中科院計算所網(wǎng)絡(luò)課程中科院計算所網(wǎng)絡(luò)課程 09- -網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制 intranetintranetethernetinternetinternet2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文2第九單元第九單元 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制 9.19.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求 9.29.2 實現(xiàn)實現(xiàn)qosqos的途徑和技術(shù)進展的途徑和技術(shù)進展.1 過度建設(shè)過度建設(shè).2 優(yōu)先級優(yōu)先級 .3 隊列隊列 .4 擁塞控制與避免

2、擁塞控制與避免 .5 傳輸整形傳輸整形 .6 mpls mpls對對qosqos的支持的支持.7 qosqos路由（路由（qosrqosr）技術(shù)）技術(shù) .8 ipv6 ipv6對對qosqos的支持的支持 2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文3第第九九單元單元 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制 9.39.3 支持支持qosqos的現(xiàn)有方法類型的現(xiàn)有方法類型9.49.4 擁塞控制擁塞控制 .1 開環(huán)控制開環(huán)控制.2 閉環(huán)控制閉環(huán)控制9.59.5 無線無線tcptcp及其

3、擁塞問題及其擁塞問題9.69.6 用于千兆位網(wǎng)絡(luò)的運輸協(xié)議用于千兆位網(wǎng)絡(luò)的運輸協(xié)議2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文4第十二單元第十二單元 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制n多年來，人們一直在致力于讓分組交換網(wǎng)絡(luò)支持多年來，人們一直在致力于讓分組交換網(wǎng)絡(luò)支持多多媒體應(yīng)用媒體應(yīng)用的工作，希望在一旦數(shù)字化以后，話音和的工作，希望在一旦數(shù)字化以后，話音和視頻信息也能夠跟其它任何類型的數(shù)據(jù)一樣以位流視頻信息也能夠跟其它任何類型的數(shù)據(jù)一樣以位流的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。實現(xiàn)這一目標(biāo)的一個障礙是的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。實現(xiàn)這一目標(biāo)的一個障礙是需要需要高帶寬高帶寬的鏈路。近來在鏈路速

4、率已有較大增加的鏈路。近來在鏈路速率已有較大增加的同時，由于的同時，由于編碼技術(shù)的改善編碼技術(shù)的改善減少了對音視頻應(yīng)用減少了對音視頻應(yīng)用的帶寬需求，使得這個障礙已經(jīng)可以被克服。的帶寬需求，使得這個障礙已經(jīng)可以被克服。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文5第十二單元第十二單元 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制n然而，在網(wǎng)絡(luò)上傳送話音和視頻圖像需要有然而，在網(wǎng)絡(luò)上傳送話音和視頻圖像需要有比帶寬更多的參比帶寬更多的參數(shù)指標(biāo)數(shù)指標(biāo)。以電話為例，對話任一方都要求能夠?qū)α硪环剿v。以電話為例，對話任一方都要求能夠?qū)α硪环剿v的內(nèi)容立即作出響應(yīng)，并且能夠立即被對方聽到。因此，

5、投的內(nèi)容立即作出響應(yīng)，并且能夠立即被對方聽到。因此，投遞的遞的實時性實時性是非常重要的。我們把對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延敏感的是非常重要的。我們把對數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延敏感的應(yīng)用稱作應(yīng)用稱作實時應(yīng)用實時應(yīng)用。話音和視頻是典型的實時應(yīng)用，但也有。話音和視頻是典型的實時應(yīng)用，但也有其它的例子，比如說工業(yè)控制，我們總是在機器人的手臂可其它的例子，比如說工業(yè)控制，我們總是在機器人的手臂可能會做出錯誤的動作之前就要給它發(fā)命令并讓其及時到達和能會做出錯誤的動作之前就要給它發(fā)命令并讓其及時到達和執(zhí)行。即使是對于文件傳送這樣的應(yīng)用也有可能有時間上的執(zhí)行。即使是對于文件傳送這樣的應(yīng)用也有可能有時間上的限制條件，例如要求網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

6、庫更新必須在夜間完成，以便限制條件，例如要求網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫更新必須在夜間完成，以便能夠在第二天繼續(xù)進行常規(guī)的事務(wù)處理。能夠在第二天繼續(xù)進行常規(guī)的事務(wù)處理。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文6第十二單元第十二單元 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制n實時應(yīng)用的顯著特征是它們需要從網(wǎng)絡(luò)得到某種保證，使得數(shù)據(jù)可以按時到實時應(yīng)用的顯著特征是它們需要從網(wǎng)絡(luò)得到某種保證，使得數(shù)據(jù)可以按時到達目的地。雖然非實時應(yīng)用可以使用端到端的重傳策略，保證數(shù)據(jù)正確到達，達目的地。雖然非實時應(yīng)用可以使用端到端的重傳策略，保證數(shù)據(jù)正確到達，但這樣的策略不能提供但這樣的策略不能提供及時性及時性；相

7、反，如果數(shù)據(jù)晚到了，重傳只能增加網(wǎng)絡(luò)相反，如果數(shù)據(jù)晚到了，重傳只能增加網(wǎng)絡(luò)的總體延遲。的總體延遲。按時到達的性能按時到達的性能必須由網(wǎng)絡(luò)本身（路由器）提供，而不是僅由必須由網(wǎng)絡(luò)本身（路由器）提供，而不是僅由網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備（主機）來支持。因此，傳統(tǒng)的盡力而為網(wǎng)絡(luò)模型不適合實時網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備（主機）來支持。因此，傳統(tǒng)的盡力而為網(wǎng)絡(luò)模型不適合實時應(yīng)用。我們需要的是一種應(yīng)用。我們需要的是一種新的服務(wù)模型新的服務(wù)模型，在這種模型中，具有較高的實時性，在這種模型中，具有較高的實時性需求的應(yīng)用可以要求網(wǎng)絡(luò)提供相應(yīng)的保證。網(wǎng)絡(luò)對此要求的應(yīng)答可以是答應(yīng)需求的應(yīng)用可以要求網(wǎng)絡(luò)提供相應(yīng)的保證。網(wǎng)絡(luò)對此要求的應(yīng)答可以是答

8、應(yīng)提供保證的承諾，也可以是暫時不能滿足請求的拒絕。值得注意的是，這種提供保證的承諾，也可以是暫時不能滿足請求的拒絕。值得注意的是，這種服務(wù)模型可以覆蓋當(dāng)前的模型。對盡力而為服務(wù)滿意的應(yīng)用也可以使用新的服務(wù)模型可以覆蓋當(dāng)前的模型。對盡力而為服務(wù)滿意的應(yīng)用也可以使用新的服務(wù)模型，只是它們的要求條件較低。這就意味著服務(wù)模型，只是它們的要求條件較低。這就意味著網(wǎng)絡(luò)對不同應(yīng)用的分組有網(wǎng)絡(luò)對不同應(yīng)用的分組有不同的處理方式不同的處理方式。人們把可以提供這些不同級別的服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)稱作是。人們把可以提供這些不同級別的服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)稱作是支持支持qosqos（服務(wù)質(zhì)量）的網(wǎng)絡(luò)（服務(wù)質(zhì)量）的網(wǎng)絡(luò)。2006.1.11中科院

9、計算所 授課教師：魯士文7第十二單元第十二單元 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和擁塞控制機制n顯然，在網(wǎng)絡(luò)資源有限的條件下，對不同的應(yīng)用顯然，在網(wǎng)絡(luò)資源有限的條件下，對不同的應(yīng)用區(qū)別對待區(qū)別對待和進行和進行劃分優(yōu)先劃分優(yōu)先級級的實時處理是非常重要的。的實時處理是非常重要的。ietf綜合服務(wù)工作組提出了一個增強型的綜合服務(wù)工作組提出了一個增強型的internet服務(wù)模型，該模型包含服務(wù)模型，該模型包含盡力而為服務(wù)和實時服務(wù)盡力而為服務(wù)和實時服務(wù)（通過實時傳（通過實時傳輸協(xié)議輸協(xié)議rtp和實時控制協(xié)議和實時控制協(xié)議rtcp）；這個模型與資源預(yù)留協(xié)議（）；這個模型與資源預(yù)留協(xié)議（rsvp）相

10、結(jié)合，實現(xiàn)了在相結(jié)合，實現(xiàn)了在internet上實時應(yīng)用的一個綜合解決方案。上實時應(yīng)用的一個綜合解決方案。n隨著隨著ip電話的迅速發(fā)展，電話的迅速發(fā)展，tcp/ip網(wǎng)絡(luò)上的各種多媒體應(yīng)用越來越多，為網(wǎng)絡(luò)上的各種多媒體應(yīng)用越來越多，為了實現(xiàn)不同制造廠商所生產(chǎn)的設(shè)備之間的互通，完成多媒體通信的標(biāo)準(zhǔn)化，了實現(xiàn)不同制造廠商所生產(chǎn)的設(shè)備之間的互通，完成多媒體通信的標(biāo)準(zhǔn)化，國際電信聯(lián)盟（國際電信聯(lián)盟（itu）也于）也于1996年年5月發(fā)布了月發(fā)布了h.323協(xié)議。協(xié)議。h.323提供了提供了基于分組網(wǎng)絡(luò)的語音、視頻的控制等協(xié)議，作為一個框架，提供了對系統(tǒng)基于分組網(wǎng)絡(luò)的語音、視頻的控制等協(xié)議，作為一個框架，

11、提供了對系統(tǒng)及組成部件的描述、對呼叫方式的描述以及呼叫信令過程的規(guī)范。及組成部件的描述、對呼叫方式的描述以及呼叫信令過程的規(guī)范。 nip網(wǎng)絡(luò)上開展多媒體應(yīng)用涉及網(wǎng)絡(luò)上開展多媒體應(yīng)用涉及qos、資源預(yù)留協(xié)議、實時協(xié)議以及其它、資源預(yù)留協(xié)議、實時協(xié)議以及其它實現(xiàn)實現(xiàn)qos的標(biāo)準(zhǔn)和機制中的一系列原理和關(guān)鍵技術(shù)問題。的標(biāo)準(zhǔn)和機制中的一系列原理和關(guān)鍵技術(shù)問題。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文89.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n在具體考察可以用來為應(yīng)用提供服務(wù)質(zhì)量保證的各種協(xié)議和機制之前，我在具體考察可以用來為應(yīng)用提供服務(wù)質(zhì)量保證的各種協(xié)議和機制之前，我們不妨先看一看這些們不妨先看一看這些應(yīng)用的需

12、求應(yīng)用的需求是什么。首先，我們可以把應(yīng)用劃分為兩是什么。首先，我們可以把應(yīng)用劃分為兩種類型：種類型：實時和非實時實時和非實時。后者有時也稱作。后者有時也稱作“傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)”應(yīng)用，因為到目前應(yīng)用，因為到目前為止，它們一直是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的主要應(yīng)用。它們包括諸如為止，它們一直是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的主要應(yīng)用。它們包括諸如telnettelnet、ftpftp、電子郵件和電子郵件和webweb瀏覽等最流行的應(yīng)用。所有這些應(yīng)用都可以在數(shù)據(jù)沒有及瀏覽等最流行的應(yīng)用。所有這些應(yīng)用都可以在數(shù)據(jù)沒有及時投遞保證的條件下工作。用于這些非實時類應(yīng)用的另一個術(shù)語是時投遞保證的條件下工作。用于這些非實時類應(yīng)用的另一個術(shù)語是彈性

13、彈性，因為它們遇到延遲增大的情況能夠從容應(yīng)對，在處理時間上可以伸縮。值因為它們遇到延遲增大的情況能夠從容應(yīng)對，在處理時間上可以伸縮。值得注意的是，這些應(yīng)用可以從短的延遲條件得到益處，但當(dāng)延遲增大時也得注意的是，這些應(yīng)用可以從短的延遲條件得到益處，但當(dāng)延遲增大時也不會變得不能使用。而且，它們對延遲條件的需求差別很大，從交互式應(yīng)不會變得不能使用。而且，它們對延遲條件的需求差別很大，從交互式應(yīng)用（例如用（例如telnettelnet）到異步接收（例如電子郵件），像）到異步接收（例如電子郵件），像ftpftp那樣的交互式大那樣的交互式大塊傳送則屬于中間類型的應(yīng)用。塊傳送則屬于中間類型的應(yīng)用。2006.

14、1.11中科院計算所 授課教師：魯士文99.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n作為實時應(yīng)用的一個具體示例，我們考慮一個作為實時應(yīng)用的一個具體示例，我們考慮一個音頻應(yīng)用的過程音頻應(yīng)用的過程。在話音輸。在話音輸入端，使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（入端，使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（a-da-d）從）從拾音器拾音器收集采樣，數(shù)字化后產(chǎn)生源數(shù)據(jù)。收集采樣，數(shù)字化后產(chǎn)生源數(shù)據(jù)。該數(shù)字采樣被放進分組，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送，在另一端被接收。在接收端該數(shù)字采樣被放進分組，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送，在另一端被接收。在接收端主機上，數(shù)據(jù)必須以某個適當(dāng)?shù)乃俾手鳈C上，數(shù)據(jù)必須以某個適當(dāng)?shù)乃俾手胤胖胤?。例如話音采樣是以每。例如話音采樣是以?25125微秒微秒1 1個采

15、樣的速率收集的，它們就應(yīng)該以同樣的速率重放。因此，我們可以認(rèn)個采樣的速率收集的，它們就應(yīng)該以同樣的速率重放。因此，我們可以認(rèn)為每一個采樣都有一個特別的回放時間，即需要在此之前到達接收主機的為每一個采樣都有一個特別的回放時間，即需要在此之前到達接收主機的一個一個時間點時間點。在這個話音示例中，每一個采樣都有一個比相繼的前一個采。在這個話音示例中，每一個采樣都有一個比相繼的前一個采樣晚樣晚125125微秒的微秒的重放時間重放時間。如果數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中被過度延遲了，或者由于被丟。如果數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中被過度延遲了，或者由于被丟棄隨后又重發(fā)，那么遲到的數(shù)據(jù)基本上是無用的。這種棄隨后又重發(fā)，那么遲到的數(shù)據(jù)基本上是

16、無用的。這種遲到數(shù)據(jù)全無價值遲到數(shù)據(jù)全無價值的屬性是實時應(yīng)用的主要特征的屬性是實時應(yīng)用的主要特征。在彈性應(yīng)用中，數(shù)據(jù)及時到達是好現(xiàn)象，。在彈性應(yīng)用中，數(shù)據(jù)及時到達是好現(xiàn)象，但即使不能按時到達我們也仍然可以使用它們。但即使不能按時到達我們也仍然可以使用它們。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文109.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n使得話音應(yīng)用能夠正常運行的一個方法是使得話音應(yīng)用能夠正常運行的一個方法是保證所有的采樣都以準(zhǔn)確的相同時保證所有的采樣都以準(zhǔn)確的相同時間跨越網(wǎng)絡(luò)間跨越網(wǎng)絡(luò)。然后，由于采樣是以每。然后，由于采樣是以每125125微秒微秒1 1個的速率進入網(wǎng)絡(luò)的，它們將個的速率進入網(wǎng)絡(luò)的

17、，它們將以同樣的速率在接收端出現(xiàn)，因而可以立即重放。然而一般說來，保證所有以同樣的速率在接收端出現(xiàn)，因而可以立即重放。然而一般說來，保證所有的數(shù)據(jù)都以嚴(yán)格的相同延遲通過一個分組交換的網(wǎng)絡(luò)是很困難的。分組必須的數(shù)據(jù)都以嚴(yán)格的相同延遲通過一個分組交換的網(wǎng)絡(luò)是很困難的。分組必須進出交換機或路由器的隊列，這些進出交換機或路由器的隊列，這些隊列的長度隨時間變化隊列的長度隨時間變化，導(dǎo)致延遲也隨時，導(dǎo)致延遲也隨時間變化，結(jié)果使得音頻流中每個分組的延遲都可能不同。在接收端解決這一間變化，結(jié)果使得音頻流中每個分組的延遲都可能不同。在接收端解決這一問題的一條途徑是問題的一條途徑是緩存一定量的數(shù)據(jù)緩存一定量的數(shù)據(jù)

18、，因此總是提供一個分組儲庫，等待在，因此總是提供一個分組儲庫，等待在合適的時間重放。如果一個分組延遲的時間短，它就進入緩沖區(qū)，等待重放合適的時間重放。如果一個分組延遲的時間短，它就進入緩沖區(qū)，等待重放時間的到來。如果分組被延遲的時間較長，那么在被重放之前它將不必在接時間的到來。如果分組被延遲的時間較長，那么在被重放之前它將不必在接收端的緩沖區(qū)中呆很長的時間。這樣作為一種保險形式，我們就收端的緩沖區(qū)中呆很長的時間。這樣作為一種保險形式，我們就對所有分組對所有分組的重放時間有效地加上了一個恒定的偏置值的重放時間有效地加上了一個恒定的偏置值。我們把這個偏置值稱為重放點。我們把這個偏置值稱為重放點?，F(xiàn)

19、在僅當(dāng)分組在網(wǎng)絡(luò)中延遲太長的時間，以至于在它們的回放時間之后才到現(xiàn)在僅當(dāng)分組在網(wǎng)絡(luò)中延遲太長的時間，以至于在它們的回放時間之后才到達的情況下才會有麻煩的問題，此時，重放緩沖區(qū)可能會出現(xiàn)達的情況下才會有麻煩的問題，此時，重放緩沖區(qū)可能會出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象枯竭現(xiàn)象。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文119.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n就就音頻應(yīng)用音頻應(yīng)用而言，對于可以把再放數(shù)據(jù)延遲多長時間有一個限制。如果在而言，對于可以把再放數(shù)據(jù)延遲多長時間有一個限制。如果在你講話和被對方聽到之間的時間長于你講話和被對方聽到之間的時間長于300毫秒毫秒，那么對話就很難進行。因，那么對話就很難進行。因此在這種情況

20、下我們對網(wǎng)絡(luò)的要求是所有的數(shù)據(jù)都必須在此在這種情況下我們對網(wǎng)絡(luò)的要求是所有的數(shù)據(jù)都必須在300毫秒時間內(nèi)毫秒時間內(nèi)到達目的地。如果數(shù)據(jù)早到了，我們把它緩存到正確的再放時間為止。如到達目的地。如果數(shù)據(jù)早到了，我們把它緩存到正確的再放時間為止。如果數(shù)據(jù)晚到了，我們將因為它們已無用而必須把它們丟棄。在果數(shù)據(jù)晚到了，我們將因為它們已無用而必須把它們丟棄。在internet上上針對一個典型的通路在針對一個典型的通路在1天時間內(nèi)的測量統(tǒng)計表明，有天時間內(nèi)的測量統(tǒng)計表明，有97%的分組具有小的分組具有小于或等于于或等于100毫秒的延遲。這就意味著在我們的音頻應(yīng)用示例中，如果把毫秒的延遲。這就意味著在我們的音

21、頻應(yīng)用示例中，如果把再放點設(shè)置成再放點設(shè)置成100毫秒，那么平均地講，每毫秒，那么平均地講，每100個分組中將有個分組中將有3個分組會因個分組會因遲到而變得無用。另外，延遲分布曲線的尾部較長，為了保證所有的分組遲到而變得無用。另外，延遲分布曲線的尾部較長，為了保證所有的分組都及時到達，我們不得不都及時到達，我們不得不把再放點設(shè)置在把再放點設(shè)置在200毫秒以上毫秒以上。 2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文129.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n我們可以用以把應(yīng)用分類的第我們可以用以把應(yīng)用分類的第1 1個特征是它們個特征是它們對丟失數(shù)據(jù)的容忍對丟失數(shù)據(jù)的容忍度度。這里的。這里的“丟失丟失”可能

22、是因為分組到得太晚以致不能再放所引可能是因為分組到得太晚以致不能再放所引起，也可能是由于網(wǎng)絡(luò)的異常狀況而發(fā)生。一方面一個丟失的音起，也可能是由于網(wǎng)絡(luò)的異常狀況而發(fā)生。一方面一個丟失的音頻采樣可以頻采樣可以用與其相鄰的采樣替代插入用與其相鄰的采樣替代插入，結(jié)果對感受到的話音不，結(jié)果對感受到的話音不會有多大影響。僅當(dāng)越來越多的采樣丟失的時候，話音質(zhì)量才會會有多大影響。僅當(dāng)越來越多的采樣丟失的時候，話音質(zhì)量才會降低到不可理解的程度。另一方面，機器人控制程序也許就是一降低到不可理解的程度。另一方面，機器人控制程序也許就是一個個不允許分組丟失的實時應(yīng)用不允許分組丟失的實時應(yīng)用的例子，在這里，丟失包含指揮

23、機的例子，在這里，丟失包含指揮機械臂停止的命令的分組是不可接受的。因此，根據(jù)它們是否容忍械臂停止的命令的分組是不可接受的。因此，根據(jù)它們是否容忍偶發(fā)的分組丟失，我們可以偶發(fā)的分組丟失，我們可以把實時應(yīng)用劃分為容忍的或不容忍的把實時應(yīng)用劃分為容忍的或不容忍的不同類別不同類別。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文139.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n特征化實時應(yīng)用的第二個方法是依據(jù)它們的特征化實時應(yīng)用的第二個方法是依據(jù)它們的適應(yīng)性適應(yīng)性。例如，音頻。例如，音頻應(yīng)用也許能夠適應(yīng)分組通過網(wǎng)絡(luò)所經(jīng)歷的不同延遲量。如果我們應(yīng)用也許能夠適應(yīng)分組通過網(wǎng)絡(luò)所經(jīng)歷的不同延遲量。如果我們觀察到分組幾乎總是在發(fā)出

24、后觀察到分組幾乎總是在發(fā)出后300毫秒時間內(nèi)到達，那么我們就毫秒時間內(nèi)到達，那么我們就可以相應(yīng)地設(shè)置再放點以緩沖任何在不到可以相應(yīng)地設(shè)置再放點以緩沖任何在不到300毫秒時間內(nèi)到達的毫秒時間內(nèi)到達的分組。假如我們隨后又觀察到所有的分組都在發(fā)出分組。假如我們隨后又觀察到所有的分組都在發(fā)出100毫秒的時毫秒的時間內(nèi)到達。如果此時我們把再放點移到間內(nèi)到達。如果此時我們把再放點移到100毫秒，那么該應(yīng)用的毫秒，那么該應(yīng)用的用戶就有可能感受到服務(wù)質(zhì)量的改善。這種用戶就有可能感受到服務(wù)質(zhì)量的改善。這種移動再放點移動再放點的過程實的過程實際上會需要我們在某一段時間內(nèi)以增加到比較高的速度再放采樣。際上會需要我們

25、在某一段時間內(nèi)以增加到比較高的速度再放采樣。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文149.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n在話音應(yīng)用的情況下，這種在話音應(yīng)用的情況下，這種適應(yīng)性處理可以用幾乎讓人感受不適應(yīng)性處理可以用幾乎讓人感受不出的方式進行出的方式進行，只要簡單地縮短在詞語之間的無音間隔就行了。，只要簡單地縮短在詞語之間的無音間隔就行了。事實上，在諸如音頻遠程會議程序（稱為事實上，在諸如音頻遠程會議程序（稱為vatvat）等話音應(yīng)用中）等話音應(yīng)用中已經(jīng)有效地實現(xiàn)了這種機制。值得注意的是，再放點調(diào)節(jié)在兩已經(jīng)有效地實現(xiàn)了這種機制。值得注意的是，再放點調(diào)節(jié)在兩個方向上都可以進行，但個方向上都可以進

26、行，但在調(diào)節(jié)期間實際上會引起再放信號的在調(diào)節(jié)期間實際上會引起再放信號的失真失真。這種失真的影響在很大程度上將依賴于用戶使用該數(shù)據(jù)。這種失真的影響在很大程度上將依賴于用戶使用該數(shù)據(jù)的方式。一般說來，的方式。一般說來，非容忍類應(yīng)用在不能容忍丟失的同時也不非容忍類應(yīng)用在不能容忍丟失的同時也不能容忍這種失真能容忍這種失真。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文159.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n如果我們先假定所有的分組都會在如果我們先假定所有的分組都會在100100毫秒時間內(nèi)到達，后來毫秒時間內(nèi)到達，后來發(fā)現(xiàn)某些分組稍晚一點才能到達，我們不得不把它們拋棄。可發(fā)現(xiàn)某些分組稍晚一點才能到達，我們不得不

27、把它們拋棄?？墒侨绻覀儺?dāng)初讓再放點一直保持在是如果我們當(dāng)初讓再放點一直保持在300300毫秒，我們就不會把毫秒，我們就不會把這部分分組丟棄。因此僅當(dāng)可以提供能夠感受得到的性能改善，這部分分組丟棄。因此僅當(dāng)可以提供能夠感受得到的性能改善，或者我們有證據(jù)表明，遲到的分組將會相當(dāng)少時，我們才應(yīng)該或者我們有證據(jù)表明，遲到的分組將會相當(dāng)少時，我們才應(yīng)該把再放點往小值的方向移動。一般來說，我們是從最近觀察到把再放點往小值的方向移動。一般來說，我們是從最近觀察到的歷史記錄或者是從網(wǎng)絡(luò)得到的某種保證作出調(diào)整再放點的決的歷史記錄或者是從網(wǎng)絡(luò)得到的某種保證作出調(diào)整再放點的決定。定。我們把可以調(diào)節(jié)再放點的應(yīng)用稱作

28、延遲自適應(yīng)的應(yīng)用我們把可以調(diào)節(jié)再放點的應(yīng)用稱作延遲自適應(yīng)的應(yīng)用。 2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文169.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n另一類自適應(yīng)應(yīng)用是另一類自適應(yīng)應(yīng)用是速率自適應(yīng)速率自適應(yīng)。例如，許多視。例如，許多視頻編碼算法可以在位速率和質(zhì)量之間折中。因此，頻編碼算法可以在位速率和質(zhì)量之間折中。因此，如果我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以支持某個數(shù)量的帶寬，可如果我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以支持某個數(shù)量的帶寬，可以以此設(shè)置相應(yīng)的以以此設(shè)置相應(yīng)的編碼參數(shù)編碼參數(shù)。如果后來有更多的。如果后來有更多的帶寬帶寬可提供，我們還可以改變參數(shù)以提高質(zhì)量。可提供，我們還可以改變參數(shù)以提高質(zhì)量。雖然非容忍的應(yīng)用不能容忍延遲自適

29、應(yīng)的失真，雖然非容忍的應(yīng)用不能容忍延遲自適應(yīng)的失真，但它們有可能利用速率自適應(yīng)的優(yōu)點。但它們有可能利用速率自適應(yīng)的優(yōu)點。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文179.1 應(yīng)用需求應(yīng)用需求n總之，我們有總之，我們有彈性的和實時彈性的和實時的類別。在彈性應(yīng)用范圍內(nèi)也有相當(dāng)不同的目的類別。在彈性應(yīng)用范圍內(nèi)也有相當(dāng)不同的目標(biāo)延遲值。在實時應(yīng)用中，我們又有標(biāo)延遲值。在實時應(yīng)用中，我們又有非容忍的應(yīng)用和可容忍的應(yīng)用非容忍的應(yīng)用和可容忍的應(yīng)用的區(qū)別，的區(qū)別，前者不能接受數(shù)據(jù)的丟失或晚到，后者則比較容忍。同時，實時應(yīng)用有還前者不能接受數(shù)據(jù)的丟失或晚到，后者則比較容忍。同時，實時應(yīng)用有還自適應(yīng)和非自適

30、應(yīng)自適應(yīng)和非自適應(yīng)兩種情況，前者又可以是速率自適應(yīng)或延遲自適應(yīng)。今兩種情況，前者又可以是速率自適應(yīng)或延遲自適應(yīng)。今天的天的internet和大多數(shù)其它網(wǎng)絡(luò)所提供的是僅能滿足彈性應(yīng)用需求的服務(wù)和大多數(shù)其它網(wǎng)絡(luò)所提供的是僅能滿足彈性應(yīng)用需求的服務(wù)模型。我們所需要的是一個更為豐富的服務(wù)模型，它能滿足上述所有類別模型。我們所需要的是一個更為豐富的服務(wù)模型，它能滿足上述所有類別中任何應(yīng)用的需求。這就把我們引向中任何應(yīng)用的需求。這就把我們引向一個新的服務(wù)模型一個新的服務(wù)模型，該模型不只具有該模型不只具有盡力而為一個類別，而是具有若干個類別，每一個類別都可以滿足一組應(yīng)盡力而為一個類別，而是具有若干個類別，每

31、一個類別都可以滿足一組應(yīng)用的需求。用的需求。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文189.2 實現(xiàn)實現(xiàn)qos的途徑和技術(shù)進展的途徑和技術(shù)進展n一個高質(zhì)量的實時應(yīng)用解決方案應(yīng)該從一個高質(zhì)量的實時應(yīng)用解決方案應(yīng)該從3 3個方面進行努力，個方面進行努力，即即 （1 1）保證帶寬保證帶寬 （2 2）使使時延最小時延最小 （3 3）使使時延變化最小時延變化最小。n現(xiàn)在，一個網(wǎng)絡(luò)提供現(xiàn)在，一個網(wǎng)絡(luò)提供qosqos保證的途徑主要有：保證的途徑主要有： 過度建設(shè)、優(yōu)先級、隊列、擁塞控制與避免、傳輸整形等。過度建設(shè)、優(yōu)先級、隊列、擁塞控制與避免、傳輸整形等。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯

32、士文199.2.1 過度建設(shè)過度建設(shè)n過度建設(shè)是過度建設(shè)是在局域網(wǎng)上在局域網(wǎng)上比較流行的一種比較流行的一種qosqos方案，也是最簡單的方案，也是最簡單的qosqos途徑，它是靠提供途徑，它是靠提供大量帶寬大量帶寬來滿足用戶的服務(wù)質(zhì)量需求。來滿足用戶的服務(wù)質(zhì)量需求。n現(xiàn)在，現(xiàn)在，lanlan設(shè)備制造商把產(chǎn)品的越來越多的功能集成到專用集成設(shè)備制造商把產(chǎn)品的越來越多的功能集成到專用集成電路（電路（asicasic）中，芯片制造新工藝以及新的生產(chǎn)效率都使得）中，芯片制造新工藝以及新的生產(chǎn)效率都使得lanlan交換機產(chǎn)品的價格下降而速度更快。因此，在局域網(wǎng)中，以相對交換機產(chǎn)品的價格下降而速度更快。因此

33、，在局域網(wǎng)中，以相對較低的成本提供高的帶寬是可能的。較低的成本提供高的帶寬是可能的。n但是，但是，在廣域網(wǎng)環(huán)境在廣域網(wǎng)環(huán)境中，過度建設(shè)是不切合實際的。當(dāng)前的廣域中，過度建設(shè)是不切合實際的。當(dāng)前的廣域網(wǎng)帶寬價格對于多數(shù)用戶來說，仍然是一種昂貴的開支。關(guān)于廣網(wǎng)帶寬價格對于多數(shù)用戶來說，仍然是一種昂貴的開支。關(guān)于廣域網(wǎng)，比較合理的選擇是域網(wǎng)，比較合理的選擇是把過度建設(shè)與實現(xiàn)把過度建設(shè)與實現(xiàn)qosqos的其它途徑相結(jié)的其它途徑相結(jié)合合作為一種解決方案。作為一種解決方案。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文209.2.2 優(yōu)先級優(yōu)先級n優(yōu)先級是指優(yōu)先級是指對對ipip分組劃分級別分組劃分級別

34、，不同級別的分組在網(wǎng)絡(luò)上接受不同的待遇不同級別的分組在網(wǎng)絡(luò)上接受不同的待遇和處理和處理，這樣可以確保像語音、圖像等對實時性要求高的數(shù)據(jù)分組享受高，這樣可以確保像語音、圖像等對實時性要求高的數(shù)據(jù)分組享受高的級別，從而提高其傳輸質(zhì)量。的級別，從而提高其傳輸質(zhì)量。n數(shù)據(jù)的優(yōu)先級按照特征可分為數(shù)據(jù)的優(yōu)先級按照特征可分為隱式隱式和和顯式顯式兩種。當(dāng)具有隱式兩種。當(dāng)具有隱式qosqos時，路由時，路由器或交換機根據(jù)管理員制定的規(guī)則器或交換機根據(jù)管理員制定的規(guī)則自動分配服務(wù)等級自動分配服務(wù)等級，規(guī)則要察看的條件，規(guī)則要察看的條件包括包括應(yīng)用類型、協(xié)議、源地址應(yīng)用類型、協(xié)議、源地址等，路由器或交換機對每個接收

35、到的等，路由器或交換機對每個接收到的ipip分組分組進行檢查或過濾，判斷它是否滿足特定優(yōu)先級的要求。顯式進行檢查或過濾，判斷它是否滿足特定優(yōu)先級的要求。顯式qosqos是讓用戶是讓用戶或應(yīng)用程序或應(yīng)用程序通過請求得到特定優(yōu)先級通過請求得到特定優(yōu)先級的服務(wù)，而路由器和交換機努力滿足的服務(wù)，而路由器和交換機努力滿足所請求級別的服務(wù)。所請求級別的服務(wù)。ipip優(yōu)先級，即優(yōu)先級，即ipip分組頭中的服務(wù)類型分組頭中的服務(wù)類型（tostos）段，可）段，可能成為最廣泛使用的顯式能成為最廣泛使用的顯式qosqos技術(shù)。技術(shù)。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文219.2.2 優(yōu)先級優(yōu)先級nip

36、v4協(xié)議在協(xié)議在ip分組格式的頭中預(yù)留了一個分組格式的頭中預(yù)留了一個tos段段，用戶可以，用戶可以在該域里在該域里指定時延、吞吐量以及可靠性等優(yōu)先級屬性指定時延、吞吐量以及可靠性等優(yōu)先級屬性，可以讓，可以讓傳統(tǒng)傳統(tǒng)ip協(xié)議的路由器支持這種優(yōu)先級處理。協(xié)議的路由器支持這種優(yōu)先級處理。n資源預(yù)留協(xié)議資源預(yù)留協(xié)議（rsvp）比）比ip tos復(fù)雜，它規(guī)定了特有的信復(fù)雜，它規(guī)定了特有的信令機制，該機制允許令機制，該機制允許應(yīng)用向路由器傳輸應(yīng)用向路由器傳輸qos請求請求。由于。由于rsvp將大量的處理負(fù)擔(dān)分配給路由器，可能造成系統(tǒng)性能下降，所將大量的處理負(fù)擔(dān)分配給路由器，可能造成系統(tǒng)性能下降，所以以rs

37、vp協(xié)議廣泛使用的時機尚不成熟。協(xié)議廣泛使用的時機尚不成熟。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文229.2.3 隊列隊列n隊列和隊列算法隊列和隊列算法是是在設(shè)置優(yōu)先級的前提下在設(shè)置優(yōu)先級的前提下采采用的一種用的一種qosqos方案方案。隊列實際上是路由器或交。隊列實際上是路由器或交換機內(nèi)部的一塊換機內(nèi)部的一塊緩存區(qū)緩存區(qū)，用來存放帶有優(yōu)先，用來存放帶有優(yōu)先級別的級別的ipip分組。隊列算法是一種特定的計算分組。隊列算法是一種特定的計算方法，用來確定存儲在隊列中的數(shù)據(jù)分組的方法，用來確定存儲在隊列中的數(shù)據(jù)分組的發(fā)送次序發(fā)送次序，該算法的思路是，該算法的思路是，對優(yōu)先級高的對優(yōu)先級高的

38、分組提供優(yōu)先的更及時更好的服務(wù)分組提供優(yōu)先的更及時更好的服務(wù)。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文239.2.4 擁塞控制與避免擁塞控制與避免 n擁塞控制與避免機制是擁塞控制與避免機制是qosqos技術(shù)的另一個重要方面。技術(shù)的另一個重要方面。擁塞控制擁塞控制使端點站在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁擠丟棄信息分組時降低發(fā)送信息的速使端點站在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁擠丟棄信息分組時降低發(fā)送信息的速度度。許多年前，。許多年前，tcp/iptcp/ip和和snasna（ibmibm的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)）網(wǎng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)）網(wǎng)絡(luò)就開始支持擁塞控制，但是，擁塞控制本身并不能保證絡(luò)就開始支持擁塞控制，但是，擁塞控制本身并不能保證

39、qosqos。然而，然而，當(dāng)擁塞控制與擁塞避免功能同時存在時，就會對保證當(dāng)擁塞控制與擁塞避免功能同時存在時，就會對保證和提高和提高qosqos起很大的作用起很大的作用。tcp/iptcp/ip的擁塞避免是一項相對新的的擁塞避免是一項相對新的技術(shù)，它目前已成為技術(shù)，它目前已成為ipip路由器的一個標(biāo)準(zhǔn)特性。路由器的一個標(biāo)準(zhǔn)特性。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文249.2.4 擁塞控制與避免擁塞控制與避免 n隨機早期檢測隨機早期檢測（red）技術(shù)是）技術(shù)是擁塞避免采用的標(biāo)準(zhǔn)方法擁塞避免采用的標(biāo)準(zhǔn)方法，它不是明確地，它不是明確地向源發(fā)送擁擠通告報文，而是通過丟棄它的一個分組隱含地通告

40、擁擠的向源發(fā)送擁擠通告報文，而是通過丟棄它的一個分組隱含地通告擁擠的狀態(tài)。狀態(tài)。red認(rèn)為路由器緩沖區(qū)隊列長度超過認(rèn)為路由器緩沖區(qū)隊列長度超過 一定的閾值，是擁塞即將出一定的閾值，是擁塞即將出現(xiàn)的征兆。源從路由器丟棄其分組后發(fā)生的超時或重復(fù)現(xiàn)的征兆。源從路由器丟棄其分組后發(fā)生的超時或重復(fù)ack事件中有效事件中有效地感知擁擠的存在。具體地講，地感知擁擠的存在。具體地講，使用使用red，路由器可比較早地丟棄分組，路由器可比較早地丟棄分組，以此通知源發(fā)方應(yīng)該盡早減少它的擁擠窗口以此通知源發(fā)方應(yīng)該盡早減少它的擁擠窗口。換句話說，路由器在它完。換句話說，路由器在它完全用盡緩沖區(qū)之前就丟棄幾個分組，引起源

41、減慢速度，使隊列不致溢出，全用盡緩沖區(qū)之前就丟棄幾個分組，引起源減慢速度，使隊列不致溢出，從而使得不至于在后來必須丟棄大量的分組。加權(quán)從而使得不至于在后來必須丟棄大量的分組。加權(quán)red（wred）又在）又在red的基礎(chǔ)上進行了改進，它根據(jù)的基礎(chǔ)上進行了改進，它根據(jù)ip tos丟棄分組。丟棄分組。cisco 7000 和和12000系列骨干路由器和系列骨干路由器和bay 公司的公司的backbone node路由器都支持路由器都支持red和和wred。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文259.2.5 傳輸整形傳輸整形n傳輸整形傳輸整形是一種通過是一種通過處理和改造信息流處理和改造信

42、息流的形式以保證的形式以保證qosqos的技的技術(shù)。它的一種做法是術(shù)。它的一種做法是將信息分組分段將信息分組分段。我們知道，。我們知道，atmatm網(wǎng)絡(luò)提網(wǎng)絡(luò)提高高qosqos的原因之一是短的信元產(chǎn)生低的時延。的原因之一是短的信元產(chǎn)生低的時延。借鑒借鑒atmatm技術(shù)的技術(shù)的思想思想，路由器和交換機廠商在他們的產(chǎn)品中增加了分段功能。，路由器和交換機廠商在他們的產(chǎn)品中增加了分段功能。例如，例如，ciscocisco公司的公司的1200012000系列路由器把在骨干網(wǎng)上傳輸?shù)姆窒盗新酚善靼言诠歉删W(wǎng)上傳輸?shù)姆纸M分割成組分割成6464字節(jié)長的較小分組，這樣有助于路由器提供持續(xù)字節(jié)長的較小分組，這樣有助

43、于路由器提供持續(xù)的的qosqos。一些幀中繼設(shè)備廠商在廣域網(wǎng)鏈路上也對傳輸?shù)姆纸M。一些幀中繼設(shè)備廠商在廣域網(wǎng)鏈路上也對傳輸?shù)姆纸M進行分割，以此保證信息分組能夠在可預(yù)先確定的時間范圍進行分割，以此保證信息分組能夠在可預(yù)先確定的時間范圍內(nèi)遞交和達到承諾的服務(wù)質(zhì)量。內(nèi)遞交和達到承諾的服務(wù)質(zhì)量。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文269.2.5 傳輸整形傳輸整形n傳輸流測控傳輸流測控是傳輸整形的另一種做法。它把用戶提是傳輸整形的另一種做法。它把用戶提交的發(fā)送信息分組序列存儲在緩沖區(qū)內(nèi)，在傳送每交的發(fā)送信息分組序列存儲在緩沖區(qū)內(nèi)，在傳送每個分組前留出一定的空閑時間，通過這樣的個分組前留出一定

44、的空閑時間，通過這樣的緩存控緩存控制減少網(wǎng)絡(luò)過載的可能性和提高傳輸流中制減少網(wǎng)絡(luò)過載的可能性和提高傳輸流中分組間隔分組間隔的均勻性的均勻性。傳輸流測控另一個典型的功用是。傳輸流測控另一個典型的功用是在網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)邊緣減少負(fù)荷的突發(fā)性邊緣減少負(fù)荷的突發(fā)性，令牌漏桶就是這方面一個，令牌漏桶就是這方面一個典型的實現(xiàn)和控制機制。典型的實現(xiàn)和控制機制。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文279.2 實現(xiàn)實現(xiàn)qos的途徑和技術(shù)進展的途徑和技術(shù)進展n未來的未來的qosqos機制應(yīng)該是將上述各種途徑集成在一起，形機制應(yīng)該是將上述各種途徑集成在一起，形成一個成一個基于策略的管理系統(tǒng)基于策略的管理系統(tǒng)，

45、稱為策略服務(wù)器。策略，稱為策略服務(wù)器。策略服務(wù)器和現(xiàn)有的網(wǎng)管軟件相結(jié)合，通過對網(wǎng)絡(luò)進行實服務(wù)器和現(xiàn)有的網(wǎng)管軟件相結(jié)合，通過對網(wǎng)絡(luò)進行實時監(jiān)控，動態(tài)配置路由器和交換機，最終達到保證端時監(jiān)控，動態(tài)配置路由器和交換機，最終達到保證端到端到端qosqos的目的。的目的。n隨著隨著internetinternet和和ipip技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展，qosqos越來越成為人們關(guān)越來越成為人們關(guān)注的焦點。目前，與注的焦點。目前，與qosqos相關(guān)的技術(shù)在繼續(xù)發(fā)展著，下相關(guān)的技術(shù)在繼續(xù)發(fā)展著，下面介紹其中具有代表性的幾個方面的進展。面介紹其中具有代表性的幾個方面的進展。2006.1.11中科院計算所 授課教師

46、：魯士文289.2.6 mpls對對qos的支持的支持nmplsmpls（多協(xié)議標(biāo)記交換）是（多協(xié)議標(biāo)記交換）是ietfietf為提高為提高iternetiternet網(wǎng)絡(luò)的擴展性、增強網(wǎng)絡(luò)的擴展性、增強internetinternet的路由器交換處理能力而提出的基于第二層的路由器交換處理能力而提出的基于第二層/ /第三層相結(jié)合的數(shù)據(jù)分組交換協(xié)第三層相結(jié)合的數(shù)據(jù)分組交換協(xié)議。議。mplsmpls在網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)分組頭和數(shù)據(jù)鏈路層的幀頭之間插入固定長度的標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)分組頭和數(shù)據(jù)鏈路層的幀頭之間插入固定長度的標(biāo)簽，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)這種固定長度的標(biāo)簽來選擇路由和進行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣就簽，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)這種固定長度的標(biāo)

47、簽來選擇路由和進行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣就免除了搜免除了搜索可變長度的路由表做路由決定所耗費的時間，并且把網(wǎng)絡(luò)層的交換功能下索可變長度的路由表做路由決定所耗費的時間，并且把網(wǎng)絡(luò)層的交換功能下放到鏈路層實現(xiàn)，提高了協(xié)議的運行效率放到鏈路層實現(xiàn)，提高了協(xié)議的運行效率。也就是說，。也就是說，mplsmpls實現(xiàn)了從第三層實現(xiàn)了從第三層到第二層的映射，因而可以到第二層的映射，因而可以利用利用mplsmpls來提高服務(wù)質(zhì)量來提高服務(wù)質(zhì)量。在應(yīng)用。在應(yīng)用mplsmpls的網(wǎng)絡(luò)中，的網(wǎng)絡(luò)中，可以可以把具有高優(yōu)先級別的把具有高優(yōu)先級別的ipip分組映射到特殊的鏈路層標(biāo)簽分組映射到特殊的鏈路層標(biāo)簽。對于這些特殊標(biāo)。對于這些

48、特殊標(biāo)記的信息分組，鏈路層提供特殊的傳輸通道以滿足它們對時延及帶寬的需求。記的信息分組，鏈路層提供特殊的傳輸通道以滿足它們對時延及帶寬的需求。這樣，這樣，通過鏈路層定義的特殊標(biāo)簽來滿足對網(wǎng)絡(luò)的不同通過鏈路層定義的特殊標(biāo)簽來滿足對網(wǎng)絡(luò)的不同qosqos需求需求。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文299.2.7 qos路由（路由（qosr）技術(shù)）技術(shù) nqosrqosr是是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資源狀況來決定信息流路徑根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資源狀況來決定信息流路徑的協(xié)議，的協(xié)議，它被認(rèn)為是在數(shù)據(jù)網(wǎng)上提供真正它被認(rèn)為是在數(shù)據(jù)網(wǎng)上提供真正qosqos的一種較好的技術(shù)。的一種較好的技術(shù)。ietfietf成立了

49、成立了qosrqosr工作組來研究如何在工作組來研究如何在internetinternet網(wǎng)上建立網(wǎng)上建立qosrqosr的路由機制。的路由機制。nqosrqosr根據(jù)一些測量值計算和選擇最佳路由根據(jù)一些測量值計算和選擇最佳路由。決定測量值。決定測量值的信息包括在所有節(jié)點的帶寬資源情況、端到端的延遲、的信息包括在所有節(jié)點的帶寬資源情況、端到端的延遲、資源的可用性及每一節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)機制等。資源的可用性及每一節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)機制等。 2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文309.2.7 qos路由（路由（qosr）技術(shù)）技術(shù) nqosrqosr能能根據(jù)用戶特定的需求來定義路由選擇機制根據(jù)用戶特定

50、的需求來定義路由選擇機制，網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)管理員能很方便地根據(jù)業(yè)務(wù)類別來作網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的調(diào)整與管理員能很方便地根據(jù)業(yè)務(wù)類別來作網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的調(diào)整與配置、資源的分配和網(wǎng)絡(luò)帶寬的控制。比如對一些低時配置、資源的分配和網(wǎng)絡(luò)帶寬的控制。比如對一些低時延的應(yīng)用，延的應(yīng)用，qosrqosr能盡量選擇光纖線路，避開衛(wèi)星傳輸鏈能盡量選擇光纖線路，避開衛(wèi)星傳輸鏈路，以保證選擇最低時延的路由。路，以保證選擇最低時延的路由。qosrqosr在計算路由時考在計算路由時考慮的因素較多，因而其路由協(xié)議同傳統(tǒng)的因特網(wǎng)的路由慮的因素較多，因而其路由協(xié)議同傳統(tǒng)的因特網(wǎng)的路由協(xié)議相比要復(fù)雜得多。協(xié)議相比要復(fù)雜得多。qosrqosr在路由選擇上

51、能區(qū)別不同的在路由選擇上能區(qū)別不同的服務(wù)類型服務(wù)類型，因而它對，因而它對qosqos具有很好的支持。具有很好的支持。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文319.2.8 ipv6對對qos的支持的支持nipv6ipv6不僅能夠解決不僅能夠解決internetinternet網(wǎng)絡(luò)地址的危機，而且也在提高網(wǎng)絡(luò)地址的危機，而且也在提高internetinternet性能性能方面會有很大的突破。在方面會有很大的突破。在ipv6ipv6中提供了對中提供了對qosqos的支持。在的支持。在ipv6ipv6中定義了兩個中定義了兩個重要參數(shù)：重要參數(shù)：優(yōu)先級和流標(biāo)志優(yōu)先級和流標(biāo)志。優(yōu)先級段把。優(yōu)先級

52、段把ipip分組的優(yōu)先級分為分組的優(yōu)先級分為1616級。優(yōu)先級。優(yōu)先級分為兩類：級分為兩類：0-70-7用于在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時通過減少信息分組的發(fā)送速度來實用于在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時通過減少信息分組的發(fā)送速度來實現(xiàn)擁塞控制的業(yè)務(wù)現(xiàn)擁塞控制的業(yè)務(wù)；8-158-15用于一些實時性很強的業(yè)務(wù)，它在網(wǎng)絡(luò)擁塞時不用于一些實時性很強的業(yè)務(wù)，它在網(wǎng)絡(luò)擁塞時不減少提交給網(wǎng)絡(luò)的信息流速率減少提交給網(wǎng)絡(luò)的信息流速率。對于那些需要高。對于那些需要高qosqos的業(yè)務(wù)，可在的業(yè)務(wù)，可在ipip分組中分組中設(shè)置相應(yīng)的優(yōu)先級，路由器根據(jù)設(shè)置相應(yīng)的優(yōu)先級，路由器根據(jù)ipip分組的優(yōu)先級區(qū)別對待這些分組。分組的優(yōu)先級區(qū)別對待這些分組

53、。流標(biāo)流標(biāo)志允許用戶標(biāo)記請求在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由器對其作特別處理的那些志允許用戶標(biāo)記請求在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由器對其作特別處理的那些ipip分組，以分組，以便網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點能識別該分組，并給予特別的待遇（走同一路徑等）便網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點能識別該分組，并給予特別的待遇（走同一路徑等）。到目前為止，除了到目前為止，除了rsvprsvp協(xié)議會使用這個流標(biāo)志協(xié)議會使用這個流標(biāo)志外，外，ipv6ipv6尚未對流標(biāo)志的使尚未對流標(biāo)志的使用作詳細的說明。但有了流標(biāo)志段，就可以讓路由器有區(qū)別地處理一些具用作詳細的說明。但有了流標(biāo)志段，就可以讓路由器有區(qū)別地處理一些具有特殊有特殊qosqos要求的數(shù)據(jù)分組。要求的數(shù)據(jù)分組。

54、2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文329.3 支持支持qos的現(xiàn)有方法類型的現(xiàn)有方法類型n現(xiàn)有的提供現(xiàn)有的提供qosqos的方法可以分成兩個廣泛的的方法可以分成兩個廣泛的 類型類型 * *精細方法精細方法。可為具體的應(yīng)用或信息流提供?？蔀榫唧w的應(yīng)用或信息流提供 qosqos * *粗曠方法粗曠方法。為大類數(shù)據(jù)或聚合交通提供。為大類數(shù)據(jù)或聚合交通提供 qosqos。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文339.3 支持支持qos的現(xiàn)有方法類型的現(xiàn)有方法類型n在第一個類別中有在第一個類別中有集成服務(wù)集成服務(wù)，它是由，它是由ietfietf提出的一提出的一個個qosqos體系

55、結(jié)構(gòu)，通常體系結(jié)構(gòu)，通常跟跟rsvprsvp（資源預(yù)留協(xié)議）相關(guān)（資源預(yù)留協(xié)議）相關(guān)聯(lián)聯(lián)。在第二個類別中有。在第二個類別中有“區(qū)分服務(wù)區(qū)分服務(wù)”，也是由，也是由ietfietf提出的標(biāo)準(zhǔn)。提出的標(biāo)準(zhǔn)。集成服務(wù)主要針對單個流集成服務(wù)主要針對單個流的特征類型的特征類型來描述來描述qosqos，后者則通過聚集流的特征類型后者則通過聚集流的特征類型來描述來描述qosqos。由此可以看出，一個是要求端系統(tǒng)和中間節(jié)點。由此可以看出，一個是要求端系統(tǒng)和中間節(jié)點共同參與的控制，另一個則將改進集中在核心網(wǎng)絡(luò)。共同參與的控制，另一個則將改進集中在核心網(wǎng)絡(luò)。 2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文349.

56、3 支持支持qos的現(xiàn)有方法類型的現(xiàn)有方法類型nrsvprsvp相對于區(qū)分服務(wù)來說，顆粒度更細、更相對于區(qū)分服務(wù)來說，顆粒度更細、更復(fù)雜，要求也更高復(fù)雜，要求也更高，通常不易在核心網(wǎng)上實，通常不易在核心網(wǎng)上實現(xiàn)。端系統(tǒng)可以用現(xiàn)。端系統(tǒng)可以用rsvprsvp請求較細粒度的請求較細粒度的qosqos控控制參數(shù)，在骨干網(wǎng)邊界路由器的進入點將這制參數(shù)，在骨干網(wǎng)邊界路由器的進入點將這些預(yù)留請求影射成由些預(yù)留請求影射成由dsds（區(qū)分服務(wù)）字段指（區(qū)分服務(wù)）字段指示的服務(wù)級別，在骨干網(wǎng)的出口，再將示的服務(wù)級別，在骨干網(wǎng)的出口，再將rsvprsvp參數(shù)還原給最終目的地。參數(shù)還原給最終目的地。2006.1.1

57、1中科院計算所 授課教師：魯士文359.3 支持支持qos的現(xiàn)有方法類型的現(xiàn)有方法類型n當(dāng)當(dāng)ietfietf致力于致力于集成服務(wù)集成服務(wù)和和區(qū)分服務(wù)區(qū)分服務(wù)的時候，許多廠商已在尋的時候，許多廠商已在尋求更好的轉(zhuǎn)發(fā)方法。這個工作的焦點是在每個分組的前面加求更好的轉(zhuǎn)發(fā)方法。這個工作的焦點是在每個分組的前面加上一個標(biāo)記，并且基于上一個標(biāo)記，并且基于標(biāo)記標(biāo)記而不是目標(biāo)地址做路由選擇。把而不是目標(biāo)地址做路由選擇。把標(biāo)記作為查詢內(nèi)部表格的索引，使得尋找正確的輸出線路變標(biāo)記作為查詢內(nèi)部表格的索引，使得尋找正確的輸出線路變成只是一個表查詢的事情。使用這種技術(shù)，可以很快地完成成只是一個表查詢的事情。使用這種技術(shù)

58、，可以很快地完成路由選擇，并且可以沿著通路預(yù)留需要的資源。路由選擇，并且可以沿著通路預(yù)留需要的資源。這一工作的這一工作的結(jié)果導(dǎo)致了標(biāo)記交換技術(shù)的誕生。結(jié)果導(dǎo)致了標(biāo)記交換技術(shù)的誕生。mplsmpls是其典型的代表。是其典型的代表。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文369.4 擁塞控制擁塞控制n擁塞控制是一個非常難以解決的問題。典型地，解決方案依賴于應(yīng)用需擁塞控制是一個非常難以解決的問題。典型地，解決方案依賴于應(yīng)用需求，例如對服務(wù)質(zhì)量的需求。人們已經(jīng)提出了多種多樣的擁塞控制算法。求，例如對服務(wù)質(zhì)量的需求。人們已經(jīng)提出了多種多樣的擁塞控制算法。我們可以用多種方法對這些擁塞控制算法分類。

59、最具邏輯性的方法是把我們可以用多種方法對這些擁塞控制算法分類。最具邏輯性的方法是把它們劃分成它們劃分成兩大類：開環(huán)和閉環(huán)兩大類：開環(huán)和閉環(huán)。通過保證由源產(chǎn)生的交通流不會把網(wǎng)。通過保證由源產(chǎn)生的交通流不會把網(wǎng)絡(luò)性能降低到指定的絡(luò)性能降低到指定的qosqos值之下，值之下，開環(huán)算法阻止擁塞的發(fā)生開環(huán)算法阻止擁塞的發(fā)生。如果。如果qosqos不不能夠被保證，那么網(wǎng)絡(luò)不得不能夠被保證，那么網(wǎng)絡(luò)不得不拒絕交通流拒絕交通流。決定接受或拒絕交通流的功。決定接受或拒絕交通流的功能稱作能稱作準(zhǔn)入控制準(zhǔn)入控制。因此。因此開環(huán)開環(huán)算法包含某種類型的算法包含某種類型的資源預(yù)留資源預(yù)留。在另一方面，。在另一方面，閉環(huán)閉

60、環(huán)算法是算法是在擁塞已經(jīng)發(fā)生或即將發(fā)生時對它作出反應(yīng)在擁塞已經(jīng)發(fā)生或即將發(fā)生時對它作出反應(yīng)，典型地是，典型地是根據(jù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)調(diào)節(jié)交通流網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)調(diào)節(jié)交通流。因為必須把網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)反饋到調(diào)節(jié)交通的場點。因為必須把網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)反饋到調(diào)節(jié)交通的場點（通常是源），所以人們把這些算法稱作閉環(huán)。閉環(huán)算法在一般情況下（通常是源），所以人們把這些算法稱作閉環(huán)。閉環(huán)算法在一般情況下都不使用預(yù)留。都不使用預(yù)留。2006.1.11中科院計算所 授課教師：魯士文379.4 擁塞控制擁塞控制n需要指出的是，需要指出的是，擁塞控制算法擁塞控制算法是減少在網(wǎng)絡(luò)中暫時是減少在網(wǎng)絡(luò)中暫時過載（典型地是在幾毫秒的數(shù)量級）的一種行