寬帶通信bn13 ip網(wǎng)絡(luò)的qos技術(shù)

1、IP網(wǎng)絡(luò)的QoS技術(shù)n QoS技術(shù)概述n IP的QOS技術(shù)n IP的業(yè)務(wù)模型n IP的QOS技術(shù)實(shí)施n QOS路由1QoS的定義n 在通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)質(zhì)量簡(jiǎn)稱QoS(Quality of Service)；n 目前學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為QoS有廣義和狹義之分：n 狹義QoS：指技術(shù)指標(biāo)，例如傳輸延遲、抖動(dòng)、丟失率、帶寬要求、吞吐量等；n 廣義QoS：指資源調(diào)配與利用、層與層之間的協(xié)商， 從而涉及不同層次的QoS。n 目前主要研究狹義QoS。2QoS標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用層次n 目前涉及QoS控制和管理的標(biāo)準(zhǔn)有：n 應(yīng)用層：ISO/OSI提出了基于ODP分布式環(huán)境的QoS控制；n 網(wǎng)絡(luò)層：ATM論壇提出了Q

2、oS控制的策略和實(shí)現(xiàn)；n IETF的綜合業(yè)務(wù)模型和差分業(yè)務(wù)模型用于解決因特網(wǎng)的QoS控制和管理；n 數(shù)據(jù)鏈路層：以太網(wǎng)絡(luò)中提出的802.1p、802.1q以及SBM（Subnet Bandwidth Management）.3QoS標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用層次從上到下的服務(wù)質(zhì)量技術(shù)支持服務(wù)質(zhì)量的高層應(yīng)用(ODP）網(wǎng)絡(luò)QoS APIRSVPDiffServ/ATMSBMDiffServ/ATM802 SBMRSVP802 SBMRSVP端到端的服務(wù)質(zhì)量4應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層QoS標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用層次n 不同企業(yè)使用的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)不同，導(dǎo)致各層次

3、上的參數(shù)的語法、語義和語用不一致，使得提出的種種QoS技術(shù)難以協(xié)同地為建立復(fù)雜的分布式系統(tǒng)而服務(wù)。n 系統(tǒng)中高層應(yīng)用程序與下層不同層次中單元的QoS參數(shù)含義、表示和度量不同，需要的QoS轉(zhuǎn)換太多，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜低效。5目前主要的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)及映射n 以下標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)服務(wù)質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行了定義：n ITU-Tn ETSI的TIPHONn 3GPP6目前主要的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)及映射n ITU-T：Y.1541只將IP業(yè)務(wù)QoS分為6類：主要根據(jù)IPTD（傳輸時(shí)延）、IPDV（時(shí)延變化）、IPLR（丟包率）、IPER（錯(cuò)誤率）四個(gè)方面綜合劃分QoS類別；各級(jí)與延遲敏感性、丟包率之間有按照等級(jí)的映射；（話音最大

4、400ms，抖動(dòng)50ms，丟失率為10-3）;H.323 Annex N定義的業(yè)務(wù)類別分為兩大類，即GSC（對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)敏感）和CSC（無要求），各自又分別分為4類，從錯(cuò)誤率（有/無）和帶寬（CBR/VBR等） 的角度進(jìn)行映射。F.700基于業(yè)務(wù)流的方向?qū)I(yè)務(wù)劃分為會(huì)議業(yè)務(wù)、談話業(yè)務(wù)、分發(fā)業(yè)務(wù)、檢索業(yè)務(wù)、采集業(yè)務(wù)和消息業(yè)務(wù)等六類；7目前主要的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)及映射n ETSI的TIPHONn 基于VoIP將QoS業(yè)務(wù)分為三大類，即寬帶、窄帶和BE，其依據(jù)是端到端延遲；n 三類業(yè)務(wù)的時(shí)延限值依次遞增，對(duì)應(yīng)于用戶感知的語音質(zhì)量的滿意度則是依次遞減；n 窄帶業(yè)務(wù)又根據(jù)時(shí)延大小細(xì)分為三類：即高、中和可以接

5、受，分別對(duì)應(yīng)于不同等級(jí)的應(yīng)用。8目前主要的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)及映射n 3GPPn 主要針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，將QoS類別分為conversational、streaming、interactive和background四類，分類依據(jù)是業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的敏感程度。n 前兩類主要用于實(shí)時(shí)流量業(yè)務(wù)，區(qū)別在于對(duì)時(shí)延的容許程度；n 后兩類主要用于傳統(tǒng)的IP應(yīng)用，都有誤碼率要求，前者多用于交互式場(chǎng)合，后者主要用于業(yè)務(wù)。9IP的QoS概述n IP QoS的提出n IP QoS等級(jí)n IP QoS的演進(jìn)n IP QoS的定義和性能參數(shù)n IP的QoS實(shí)施10IP的QoS概述n IP QoS的提出n 未來的網(wǎng)絡(luò)由原先不同網(wǎng)絡(luò)支持不

6、同業(yè)務(wù)趨向于單一的基于分組的IP網(wǎng)絡(luò)；n Internet需要支持包括VoIP、視頻會(huì)議在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)需求；n IP分組通常使用報(bào)頭的5個(gè)流字段（源IP地址、目標(biāo)IP 地址、IP協(xié)議、源及目標(biāo)端口）對(duì)流進(jìn)行區(qū)分，盡力而為的服務(wù)方式對(duì)流不提供任何服務(wù)保證；n IP網(wǎng)絡(luò)無法運(yùn)載對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)有特定要求的通信。11IP的QoS概述n IP 網(wǎng)絡(luò)中的QoS等級(jí)n 盡力而為的服務(wù)（只提供基本連接，路由器輸入/輸出隊(duì)列用盡才丟棄分組），不屬于QoS范疇；n 區(qū)分服務(wù)（通常稱為CoS，區(qū)分服務(wù)本身不提供QoS保證，只是優(yōu)先處理某些通信，也稱為軟QoS，適合于帶寬密集型應(yīng)用）n 保證服務(wù)（需要預(yù)留資源，滿足

7、特定的通信要求，也稱為硬QoS，可以基于單個(gè)流預(yù)留/聚合預(yù)留，VoIP是一個(gè)典型應(yīng)用）12IP的QoS概述n IP QoS的演進(jìn)n IPv4報(bào)頭；n 最初是針對(duì)主機(jī)的QoS，Nagle的擁塞QoS的開始；（TCP）是IPn 1986年，Van Jacobson的TCP終端的擁塞避免機(jī)制（慢啟動(dòng)）；n 快速重傳（快速恢復(fù)）機(jī)制（1990年）n 端到端的QoS（路由器上的FIFO/WFQ/WRED）n IP QoS的業(yè)務(wù)模型（RSVP協(xié)議和差分服務(wù)）n 移動(dòng)環(huán)境中對(duì)IP QoS的支持（業(yè)務(wù)模型、移動(dòng)IPv6）。13IP的QoS概述n IP QoS的定義n IP網(wǎng)絡(luò)的QoS是指IP數(shù)據(jù)包流過一個(gè)或多

8、個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)表現(xiàn)的性能屬性，通常以一組可以測(cè)量的參數(shù)來表征。14IP的QoS概述n IP QoS的性能參數(shù)n 帶寬：用來描繪給定介質(zhì)、協(xié)議或連接的額定吞吐量， 實(shí)際上是指應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上通信所需要的管道大小。n 分組延遲：在兩個(gè)參考點(diǎn)之間，發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)包的時(shí)間間隔，包括串行化延遲、傳播延遲和交換延遲。n 串行化延遲：輸出速率一定時(shí)，設(shè)備同步一個(gè)分組所需要的時(shí) 間，它取決于鏈路的帶寬以及分組的大小，也稱為傳輸延遲。（3Mb/s同步64字節(jié)的分組需要171us傳輸。）n 傳播延遲：一個(gè)數(shù)據(jù)從發(fā)送方到達(dá)接收方所需要的時(shí)間，通常 取決于距離和介質(zhì)，與帶寬無關(guān)，以ms計(jì)；n 交換延遲：設(shè)備從收到分組到

9、開始傳播的時(shí)間，通常小于10us。15IP的QoS概述n IP QoS的性能參數(shù)n 抖動(dòng)：分組延遲的變化程度，從抖動(dòng)可以估算接收方分組的最大延遲，以便調(diào)整緩存區(qū)補(bǔ)償延遲。n 丟失率：通常是指在特定時(shí)間段內(nèi)丟失的分組占傳輸?shù)姆纸M總數(shù)的比例；網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)丟失分組是分組丟失的主要原因。16IP網(wǎng)絡(luò)的QoS技術(shù)實(shí)施n IP的業(yè)務(wù)模型n IP的QoS機(jī)制n 網(wǎng)絡(luò)邊界流量控制器（分組分類/標(biāo)記、速率管理）n 每一跳行為（PHB）n 資源分配（分組調(diào)度機(jī)制）n 擁塞避免和分組丟棄（TCP慢啟動(dòng)和擁塞避免、隨機(jī)早期偵n 第二層QoS和MPLS QoS與IP QoS的互聯(lián)n ATM、FR、LAN等二層的QoS及其

10、與IP的互聯(lián)n MPLS的QoSn QoS信令n 交換n 基于策略的路由17IP網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模型n 綜合業(yè)務(wù)模型（IntServ）n 差分業(yè)務(wù)模型（DiffServ）18綜合業(yè)務(wù)模型（IntServ）n 概述n 服務(wù)類型n RSVP操作n RSVP的適用范圍n RSVP的擴(kuò)展性n 小結(jié)19概述IETF于1994年啟動(dòng)了綜合業(yè)務(wù)模型的研究；RSVP定位為綜合業(yè)務(wù)模型的信令協(xié)議，可以通過服務(wù)參數(shù) 對(duì)應(yīng)用程序的QoS進(jìn)行需求的滿足；RSVP最初針對(duì)的是多媒體通信（音頻/視頻會(huì)議和廣播）， 但對(duì)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)、VPN等單播業(yè)務(wù)也可以使用；RSVP沿著網(wǎng)絡(luò)中可用的路徑傳達(dá)資源預(yù)留要求，其數(shù)據(jù)通信和控制通信的

11、路徑是由底層的路由協(xié)議決定的；模塊化設(shè)計(jì)方式：當(dāng)路由協(xié)議隨著網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓M(jìn)行調(diào)整時(shí)，RSVP預(yù)留將在新的路徑上傳輸；資源預(yù)留基于流，從接收端向發(fā)送端方向進(jìn)行。20服務(wù)類型n 控制負(fù)載服務(wù)：n 網(wǎng)絡(luò)保證預(yù)留的流到達(dá)目的地，受盡力而為通信的影響最?。籲 主要針對(duì)當(dāng)前Internet上運(yùn)行的許多對(duì)過載敏感的應(yīng)用程序，它們 在未滿載時(shí)工作很好，在過載情形下，性能急劇降低（FTP）；n 保證比特率服務(wù)：n 在網(wǎng)絡(luò)部件無故障、路由沒有變化時(shí)，能為順從數(shù)據(jù)報(bào)提供沒有排 隊(duì)丟失的限定延遲服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)可以確保盡力而為的干擾最小，預(yù)留 通信之間的隔離和量化的最差狀況延遲；n 最差狀況延遲是指最大排隊(duì)累積延遲，而不是

12、最大端到端延遲。（取決于通信路徑）n 適合于重放和實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，重放采用抖動(dòng)緩沖區(qū)彌補(bǔ)分組的延遲 變化，通過排隊(duì)延遲，可以估算所需要的抖動(dòng)緩沖區(qū)大小。n 盡力而為服務(wù)：無服務(wù)質(zhì)量保證的服務(wù)。21RSVP消息n RSVP的消息集RSVP在操作中使用了七個(gè)消息，其中2個(gè)是必需的消息，5個(gè)是可選的：n 必選消息：PATH和RESV;n 可選消息：PATH ERROR、PATH TEARDOWN、RESV ERROR、RESV CONFIRM和RESV TEARDOWN。RSVP通常直接運(yùn)行于IP之上，RSVP路由器和客戶使用它們來創(chuàng)建和維護(hù)預(yù)留狀態(tài)（軟狀態(tài)），需要定期刷新；22RSVP操作n RSV

13、P的預(yù)留建立過程接收方1RESV發(fā)送方1RESVDATARESVPATH路由器1路由器2PATHDATAPATHDATADATAPATHRESVRESV接收方2發(fā)送方223RSVP的適用范圍n 適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)介質(zhì)（串行線路），不太適合共享介質(zhì)環(huán)境。n 共享介質(zhì)環(huán)境下，無法確保網(wǎng)段內(nèi)其它人不發(fā)送過量負(fù)載，當(dāng)網(wǎng)段上負(fù)載很小或源數(shù)量很少時(shí)，也可以很好地工作；為此開發(fā)了基于IEEE802網(wǎng)絡(luò)上的擴(kuò)展SBM；n 在ATM上支持RSVP，可以采用RSVP為ATM網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)預(yù)留都創(chuàng)建一個(gè)可變比特率（VBR）的SVC，然后將預(yù)留通信都重定向到SVC。24RSVP的適用范圍n RSVP的狀態(tài)信息量隨著流預(yù)留數(shù)目

14、的增加而增長，而流粒度的狀態(tài)信息不易擴(kuò)展。n 中等企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（小于或等于DS3）的RSVP擴(kuò)展性能良好；n 大型內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或ISP主干網(wǎng)，可以通過在網(wǎng)絡(luò)邊界使用大型多播組、 大型靜態(tài)類或流聚集（不是單流預(yù)留）來擴(kuò)展；RSVP的預(yù)留聚集是指將多個(gè)入口和出口路由器相同的端到端預(yù)留聚集成一個(gè)大型的端到端預(yù)留；n 在網(wǎng)絡(luò)邊界使用RSVP，在網(wǎng)絡(luò)主干使用差分業(yè)務(wù)模型；n 一個(gè)路由器上既可以支持差分業(yè)務(wù)，也可以同時(shí)支持綜合業(yè)務(wù)。n 充裕帶寬解決擴(kuò)展問題，不用為每個(gè)呼叫分配資源，只是占總?cè)萘康囊徊糠帧?5移動(dòng)環(huán)境下的IntServ和RSVPn 目前的RSVP不適合移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)，主要原因是它無法感知主機(jī)的移動(dòng)

15、， 因此無法在移動(dòng)主機(jī)即將訪問的位置上提前預(yù)留資源，為了克服RSVP 的缺陷，提出了以下四個(gè)方案：MRSVP：本協(xié)議要求預(yù)測(cè)主機(jī)未來可能到達(dá)的位置，并在這些位置 上提前預(yù)留資源，包括主動(dòng)/被動(dòng)兩種資源預(yù)留方式。支持隧道的RSVP：本協(xié)議在隧道的兩個(gè)端點(diǎn)之間為通過隧道的總業(yè) 務(wù)量預(yù)留資源?；诮M播的RSVP：在本協(xié)議中，每個(gè)移動(dòng)主機(jī)用一個(gè)組播地址來標(biāo)識(shí)，所有移動(dòng)主機(jī)在發(fā)送、接收RSVP消息和IP數(shù)據(jù)包時(shí)都進(jìn)行組播， 主機(jī)的移動(dòng)可視為組播組成員的變動(dòng)，還采用了運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)機(jī)制，另 一方面，用剪枝的方法將主機(jī)已經(jīng)離開的位置從樹上刪除。DRSVP：是一種支持可變服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)資源預(yù)留協(xié)議，用戶能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資

16、源的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整服務(wù)質(zhì)量要求，在RESV消息中增加描述業(yè)務(wù)流的適應(yīng)范圍，報(bào)告上下游的資源瓶頸，引入新的帶寬分配算 法，允許預(yù)留的資源有一個(gè)波動(dòng)范圍，提高服務(wù)質(zhì)量和資源利用率?；赗SVP的移動(dòng)IPv6服務(wù)質(zhì)量體系：將RSVP隧道和移動(dòng)IPv6協(xié)議結(jié)合，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)主機(jī)在當(dāng)前位置的路徑上建立和維持預(yù)留資源。26綜合業(yè)務(wù)模型（小結(jié)）要求端到端的信令支持，沿途的每個(gè)路由器為每個(gè)請(qǐng)求預(yù)留資源。路由器的數(shù)據(jù)軟狀態(tài)增大了路由器的負(fù)擔(dān),網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性不好，如果業(yè)務(wù)流增加，路由器的負(fù)擔(dān)會(huì)增大。有些終端支持端到端的RSVP，有些則不支持RSVP。必須在發(fā)送者和接收者之間的所有路由器都支持RSVP， 中間有不支持的路由器

17、，就會(huì)使網(wǎng)絡(luò)失去真正意義的資源預(yù)留。支持端到端行為，是復(fù)雜的全程端到端信令過程。用戶認(rèn)證、優(yōu)先權(quán)管理需要煩瑣的上層策略機(jī)制來管理。27差分業(yè)務(wù)模型n 概述n 差分業(yè)務(wù)模型的體系結(jié)構(gòu)n DS編碼與業(yè)務(wù)類別n 差分業(yè)務(wù)模型(小結(jié)）28差分業(yè)務(wù)模型n 概述n 在IP報(bào)頭中定義區(qū)分服務(wù)字段和服務(wù)類型；n 分組在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以得到特定的轉(zhuǎn)發(fā)處理或每一跳行為（PHB）；n 不支持端到端的QoS。29差分業(yè)務(wù)模型的體系結(jié)構(gòu)n 域的概念：差分域（Differentiated ServicesDomain）是指Internet的一部分，在本部分中具有一致的業(yè)務(wù)分類策略和管理機(jī)制。30DiffServ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

18、圖31差分業(yè)務(wù)模型的體系結(jié)構(gòu)服務(wù)提供商可以為客戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，客戶只需將分組的區(qū)分編碼點(diǎn)（DSCP）標(biāo)記為特定值,即可以定義分組在服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)中的每一跳行為（PHB）；服務(wù)提供商和客戶可以共同協(xié)商一個(gè)配置文件（Profile），用來描述各種服務(wù)等級(jí)通信的提交速率，如果提交速率超過了規(guī)定，則無法提供規(guī)定的服務(wù)等級(jí)。業(yè)務(wù)網(wǎng)接口處對(duì)用戶分級(jí)，分級(jí)基于數(shù)據(jù)包的不同標(biāo)識(shí)，同一級(jí)別的業(yè)務(wù)在該網(wǎng)絡(luò)域中匯聚統(tǒng)一傳送，還負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)進(jìn)入域的通信量（輸入接口實(shí)現(xiàn)分組分類和流量控制）差分業(yè)務(wù)模型基于業(yè)務(wù)流分級(jí)，包括流的聚合以及適于不同業(yè)務(wù)類別的PHB，即定義一些重要的分組傳輸特征（一條路徑某個(gè)方向上的吞吐量、延遲

19、、抖動(dòng)以及分組丟失率、訪問網(wǎng)絡(luò)資源的相對(duì)優(yōu)先級(jí)等）， 網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都按照PHB提供網(wǎng)絡(luò)性能。32差分業(yè)務(wù)模型的體系結(jié)構(gòu)n 在域之間，對(duì)不同類別業(yè)務(wù),其QoS都有一定的約定和包標(biāo)識(shí)的翻譯機(jī)制。n 差分業(yè)務(wù)模型不提供從發(fā)送者到接收者的端到端的QoS，只在域的范圍內(nèi)保證與業(yè)務(wù)分類相對(duì)應(yīng)的QoS。33DS編碼與業(yè)務(wù)類別n 差分業(yè)務(wù)模型的DS字段含義n 采用IPv4頭中的服務(wù)類型（ToS）字段（8bits）n 采用IPV6頭中的業(yè)務(wù)類型（Traffic Class）（8bits）DSCP：區(qū)分服務(wù)的編碼點(diǎn)（DS5-DS0） CU：未用（2位）34DS5DS4DS3DS2DS1DS0CUCUDiffS

20、erv Code Point（DSCP）5670n IPv4中的ToS域，IPv6中的Traffic Class域n CU：currently unusedn DSCP占6比特，可提供64種PHB方式35D S C PC U每一跳行為Per Hop Behavior (PHB)n 用于處理收到的IP分組n 所有DiffServ 路由器必需具有缺省的PHB (=Best Effort)， 這個(gè)PHB用來對(duì)待DSCP值未定義的IP分組n PHB可以歸并成PHB組n PHB組的 DSCP分配如下*EXP/LU-Experimental / local Usen 區(qū)分服務(wù)的DSCP占6比特，可提供64

21、種可用狀態(tài)，多種狀態(tài)可以對(duì)應(yīng)于一種PHB方式，一種PHB唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)DSCP36PoolCodepoint spaceAssignment policy1xxxxx0Standard action2xxxx11EXP/LU3xxxx01EXP/LU*IETF 定義的PHBs374種獨(dú)立的AF類型每種類型又包含3種不同的丟失優(yōu)先級(jí)低丟失率,低延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)方式Best Effort確保轉(zhuǎn)發(fā)AF PHB快速轉(zhuǎn)發(fā)EF PHB缺省轉(zhuǎn)發(fā)DE PHBDifferentiatedServices快速轉(zhuǎn)發(fā)PHBExpedited Forwarding (EF) PHB 用于低丟失率、低時(shí)延、低抖動(dòng)、保證帶寬的端到端

22、業(yè)務(wù), 用于實(shí)現(xiàn)虛擬租用線、VPNs等業(yè)務(wù)。稱為優(yōu)質(zhì)服務(wù) EF 匯聚流定義了在核心路由器上的最低發(fā)送速率 如果能夠?qū)R聚流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在任何節(jié)點(diǎn)的到達(dá)速率總是小于該節(jié)點(diǎn)配置的最低發(fā)送速率，則保證該匯聚流的低分組丟失和低時(shí)延38確保轉(zhuǎn)發(fā)PHB組Assured Forwarding (AF) PHB Groupn 保證轉(zhuǎn)發(fā)資源(緩存空間和帶寬)及低丟失的轉(zhuǎn)發(fā)行為n 共有4類AF業(yè)務(wù)，每一類又包括3個(gè)丟失優(yōu)先級(jí)n 用不同的排隊(duì)方法使不同的類得到不同的網(wǎng)絡(luò)資源n AF類之間的關(guān)系尚未確定n 應(yīng)用舉例根據(jù)應(yīng)用分類Operator 1根據(jù)用戶分類Operator 239Budget usersExper

23、t residentialBusinessPremiumVideoVoiceInteractiveOthers (BE)Class 1Class 2Class 3Class 4DSCP與PHB的對(duì)應(yīng)PHBDE EFDSCPPHBAF11 AF12 AF13 AF21 AF22AF23DSCP001010001100001110010010010100010110PHBDSCP011010011100011110100010100100100110000000101110AF31AF32 AF33 AF41 AF42 AF4340PHBPHBPHBDiffServ 的邊緣和內(nèi)部路由器DiffSe

24、rv邊緣路由器Select PHBDiffServ內(nèi) 部 路由器41Packet treatmentExtract DSCPLocalconditionsPHBPolicerMarkerMeterClassifier邊緣路由器功能 分類器 計(jì)量器 標(biāo)記器 整形器 丟包器業(yè)務(wù)流調(diào)節(jié)器策略器42分類器n 分類器功能：判斷業(yè)務(wù)類型，確定采用哪種類型的流量規(guī)范進(jìn)行調(diào)節(jié)n 分類方式：n 匯聚的轉(zhuǎn)發(fā)方式分類器(Behavior Aggregate Classifier)(內(nèi)部路由器）n 多域分類器(Multi-Field Classifier)43 計(jì)量器和標(biāo)記器n 計(jì)量器：根據(jù)流量規(guī)范計(jì)量業(yè)務(wù)流的流量特

25、性， 判斷是否一致n 標(biāo)記器：為數(shù)據(jù)包設(shè)置相應(yīng)于其服務(wù)類型的DSCP值4445DiffServ標(biāo)記器46三色標(biāo)記基于策略基于速率基于令牌桶IN/OUT(兩色)標(biāo)記按實(shí)現(xiàn)機(jī)制分類按顏色分類標(biāo)記器 =（計(jì)量 + 標(biāo)記）IETF建議的標(biāo)記算法- 基于令牌桶n 公平標(biāo)記器(FM)In/Outn 三色標(biāo)記器(TCM)n 單速率三色標(biāo)記器(srTCM) RFC2697n 雙速率三色標(biāo)記器(trTCM) RFC2698n 多媒體彩色標(biāo)記器(mmCM) （三色+直接丟棄）47基于令牌桶標(biāo)記器舉例單速率三色標(biāo)記（srTCM）n srTCM 用令牌桶計(jì)量每類業(yè)務(wù)IP流的速率并標(biāo)記包為紅、黃、綠三色n 令牌桶有三個(gè)

26、參數(shù)：承諾信息速率(CIR)，承諾的突發(fā)尺寸(CBS) 和超過的突發(fā)尺寸(EBS)n 用兩個(gè)令牌桶: C 和E ，大小分別為CBS 和EBS ，但共享同一個(gè)令牌增加速率CIR48srTCM令牌桶工作機(jī)制49標(biāo)記器的標(biāo)記過程n 標(biāo)記器將計(jì)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的DSCP值填入IP 包頭的DS域中n 特別在標(biāo)記AF類PHB時(shí)n 綠色標(biāo)記成AFx1n 黃色標(biāo)記成AFx2n 紅色標(biāo)記成AFx350基于令牌桶的優(yōu)缺點(diǎn)n 不要求記錄每個(gè)流的狀態(tài)n 不要求測(cè)量流的平均速率，這項(xiàng)指標(biāo)較難測(cè)量n 算法本身比較復(fù)雜51IETF建議的標(biāo)記算法 - 基于速率n 時(shí)間滑動(dòng)窗口三色標(biāo)記器(TSWTCM)n 可調(diào)的包標(biāo)記器 (I

27、n/Out)52基于速率標(biāo)記器舉例TSWTCMn 利用時(shí)間滑動(dòng)窗口計(jì)量流的速率avgn 利用測(cè)量速率（avg）與承諾速率（PTR，CTR） 間的關(guān)系函數(shù)確定包標(biāo)記為紅、黃或綠的概率n 利用概率P1標(biāo)記紅包，P2標(biāo)記黃包，（1-P1-P2）標(biāo)記綠包53P2=(PTR-CTR)/avgP1 =(avg-PTR)/avg基于速率標(biāo)記的優(yōu)缺點(diǎn)n 算法本身比較簡(jiǎn)單，只需要利用幾個(gè)速率確定標(biāo)記概率n 基于概率的標(biāo)記減少了業(yè)務(wù)流的突發(fā)標(biāo)記程度n 但目前的速率計(jì)量算法不能很精確地計(jì)量出業(yè)務(wù)流的速率，使標(biāo)記概率存在一定誤差n 解決方案：改進(jìn)速率計(jì)量算法54IETF建議的標(biāo)記算法- 基于策略TCP友好業(yè)務(wù)標(biāo)記器(

28、TFTM)(by Feroz Azeem)55TFTM的策略n 保障不同流的包交叉?zhèn)魉蚽 保護(hù)小窗口流，減少其丟包n 將會(huì)聚的突發(fā)丟包轉(zhuǎn)換成非突發(fā)的，每個(gè)業(yè)務(wù)流均分的丟包n 減少TCP流的突發(fā)業(yè)務(wù)流56標(biāo)記機(jī)制57基于策略的優(yōu)缺點(diǎn)n 交叉標(biāo)記IN和OUT包，比其它標(biāo)記方法更友好， 更公平n 需要記錄每個(gè)流的狀態(tài)，要求標(biāo)記器有很大的存儲(chǔ)空間n 對(duì)于不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商要求的策略不盡相同，難以確定58 整形器整形器：延時(shí)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)包來調(diào)整應(yīng)用流，使之與流量規(guī)范一致59DiffServ整形器n 目前有兩種整形器建議n TCP友好整形器( by Feroz Azeem )n 速率調(diào)節(jié)整形器( Rate

29、Adaptive Shaper )60速率調(diào)節(jié)整形器（RAS）(Rate Adaptive Shaper)n 速率調(diào)節(jié)整形器 (RAS) 在業(yè)務(wù)流被計(jì)量之前進(jìn)行調(diào)整計(jì)量結(jié)果整形器RAS標(biāo)記器計(jì)量器61數(shù)據(jù)包RAS的流量特性 Shap 整形后的速率由以下兩種因素確定:n 輸入業(yè)務(wù)流的長期平均速率: EAR(t)n 整形器緩沖區(qū)(FIFO)的占用量62 丟包器丟包器：流量超過了緩沖區(qū)容量時(shí)，按照一定策略丟棄數(shù)據(jù)包63丟包器- RED及其改進(jìn)n 隨機(jī)早期丟包機(jī)制(RED)是目前應(yīng)用最廣泛的丟包器算法，它的許多改進(jìn)版本也用于DiffServ網(wǎng)絡(luò)中的丟包n 適用于兩色標(biāo)記器的丟包器為RED In/Out

30、 (RIO)n 適用于三色或多色標(biāo)記器的是加權(quán)RED（WRED)64RED的改進(jìn)版本65RIO和WREDn WRED和RIO是DiffServ中核心路由器中廣泛采用的實(shí)現(xiàn)AF PHB的兩種機(jī)制：n WRED是單個(gè)平均隊(duì)長，多個(gè)閾值n RIO是多個(gè)平均隊(duì)長，多個(gè)閾值66RED，RIO及WRED算法111navg_inlavgminthREDmaxthmin_inmax_inmin_outmax_outRIO1vgmin1 max1 min2 max2 min3 max3 min4 max4WRED67LowhighaP(drop Out)Pmaxavg_totaP(drop In)pmax_iP(drop)pmaxDiffServ的其它相關(guān)機(jī)制n 實(shí)現(xiàn)PHB轉(zhuǎn)發(fā)的各種隊(duì)列調(diào)度機(jī)制，資源分配和管理機(jī)制n 網(wǎng)絡(luò)邊緣和內(nèi)部路由器的擁塞控制n 端到端質(zhì)量保障的方案68DiffServ的優(yōu)缺點(diǎn)n 優(yōu)點(diǎn):n 沒有基于流的額外開銷n 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性好n 與其它服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)相互兼容n 不足:n 很難提供基于流的