【文章內容簡介】 網絡中，因為服務商可以指定不同的標簽具有特定的含義，如表示服務類別。傳統(tǒng)的ATM和FR網絡所實施的服務分類是基于點到點的虛電路，但對于IP網絡而言擴展性不好。把數(shù)據(jù)流在邊緣設備進行分類，使得服務商能夠管理和控制整個網絡的服務分類。如果服務提供商是根據(jù)服務級別來管理網絡，而不是基于點到點的連接，他們可提高有效性并保持功能性。與基于每個電路的管理相比，基于MPLS的CoS有效性更高，復雜性更小。利用MPLS來建立CoS可減少對每條電路的配置。整個網絡更易于應用和控制。在MPLS流中有兩個地方可以標識服務級別。第一處是IP優(yōu)先級，可以提供8個服務級別。這個標識被復制到MPLS數(shù)據(jù)頭的CoS字段，它將在路由核心得到應用。另外，MPLS可以使用不同的標簽來指定服務級別，這樣交換機可自動了解哪種信息流需要分配到優(yōu)先級隊列。這種機制被用于IP+ATM的網絡中，但也可用于路由器網絡。到目前為止，MPLS支持多達8個服務級別，與IP優(yōu)先級數(shù)量相同。既然有更多的標簽可以使用，將來MPLS會有更多的服務級別。使用標簽，服務級別的數(shù)量實際上不受限制。CISCOIOS軟件為服務提供商在IP+ATM網絡中使用IPQoS提供了很多選擇，在這里，我們提出兩個具有代表性的模型。第一個使用了ATM論壇的可用比特率(ABR)，第二個是使用多標簽虛電路。a) 用于IP QoS的ATM ABRABR為相鄰的交換機提供明確的反饋，所以他能夠調整傳輸速率來阻止在ATM核心的信元丟失，這樣擁塞將被推至網絡的邊緣。在LSR邊緣的出口，WRED可根據(jù)IP服務級別來決定隊列。當隊列建好后，WRED丟棄服務級別低的數(shù)據(jù)包，這使得TCP發(fā)送者減少傳送速率來避免擁塞。在邊緣的數(shù)據(jù)包以先進先出的(FIFO)的方式排隊，對每個目的地使用一個單獨的標簽。數(shù)據(jù)包一旦進入ATM接口隊列，ABR可保證數(shù)據(jù)到達目的地，結果是，基于應用級服務級別的策略可保證傳輸數(shù)據(jù)，請注意，這種模式可保證傳輸，但不保證延遲。b) 用于IP QoS服務的多個LVC這種模式更為復雜，因為它以最高級別保證傳輸和延遲。 數(shù)據(jù)包分類、帶寬管理和加權RED是以ABR模式進行應用的。在多LVC模式中，針對每個目的地會使用一個不同的標簽來指定一個服務級別。使用這個標簽，核心LSR應用CBWFQ來分配特定的帶寬，并將每種服務級別放入緩存 。信元是根據(jù)級別來排隊的，并以此來保證延遲。在一個CISCO IP+ATM LSR，對于不同的級別，可有32個分開的隊列。分配給每個服務級別的權值是相對的，而不是絕對的。交換機能夠將一種服務中未用的帶寬分配給另一種服務，這將有利于帶寬的利用。CBWFQ解決方案可確保只要存在未用的帶寬，用戶數(shù)據(jù)包即可傳送，可是普通的ATMVC在擁塞時，即使在其它VC存在可用的帶寬，也要丟棄數(shù)據(jù)。c) MPLS的數(shù)據(jù)傳輸流量管理MPLS實現(xiàn)了一種完美的Traffic Engineering機制。Traffic Engineering能夠控制一個網絡中的路由，減少擁塞并提高有效性。IP網絡中有多條路徑可到達目的地，僅僅依賴路由協(xié)議如OSPF，某些路徑會發(fā)生擁塞，而同時某些路徑沒有得到充分利用。MPLS可以使管理者明確地配置靜態(tài)的LSP，在特定的路徑上傳送數(shù)據(jù)，將來MPLS將自動建立明確路徑來對流量進行均衡傳送?；贛PLS的IP虛擬專用網VPN在21世紀將會被服務提供商廣泛應用。服務提供商受到挑戰(zhàn)：他們的用戶要求建立網絡，可以將專用intranet擴展到分支辦公室。這些基于IP的應用要求保密性、QoS和點到點的連接性。用戶要求易于使用的服務與局域intranet無縫結合。服務提供商提供的VPN服務必須具有高擴展性、性價比高、滿足用戶廣泛的需求，他們必須提供低耗費的、可管理的服務來吸引新的市場，為增值服務奠定基礎。幀中繼和提供多服務的ATM可提供保密性和CoS，而IP可以帶來端到端的連接性。用于CiscoATM交換機中的MPLS，使得網絡供應商能為運作于ATM結構上的IP服務帶來好處。服務供應商能夠利用MPLS來建立一套完全嶄新的級別?；贛PLS的IPVPN是面向非連接的IP網絡，同樣可以象幀中繼和提供IP服務級別一樣具有保密性。因為基于MPLS的VPN使運行更為有效，提供商能夠為用戶提供低耗費、可管理的IP服務。IP VPN具有豐富的特性可以應用，服務提供商需要一些特性來區(qū)分不同類型的IP應用，用以提供保密性和IP QoS，與overlay IP隧道、幀中繼或ATM相比，更為簡單。Overlay VPN要求在幀中繼、ATM或IP網絡上建立隧道或加密，這種方案是建立在點到點連接的基礎上的，需要對每條隧道或VC進行單獨的配置，而且，既然數(shù)據(jù)是放在隧道中傳送，電路不了解自己傳送的是哪種類型的數(shù)據(jù)。這種解決方案是以連接為中心的，而用戶需要購買的是一個網絡。VPN網絡必須能夠通過應用類型得知數(shù)據(jù)類型，如語音、重要的應用或電子郵件。網絡可以很容易地根據(jù)VPN區(qū)分數(shù)據(jù)類型，而不用配置復雜的、點到點的連接。進一步來說，網絡需要具有通曉VPN的能力，使得服務提供商能夠很容易地將用戶和服務分組，提供用戶所需的服務。這是VPN具備的最基本功能。MPLS是一項將VPN通曉性帶入交換式或路由式網絡的技術，它使得服務提供商能夠迅速、有效地在同一個網絡結構中建立各種大小的VPN。與overlay VPN相比，基于MPLS的網絡能夠將數(shù)據(jù)流分開，無需建立隧道或加密即可提供保密性，基于MPLS的網絡以網絡到網絡的方式提供保密性，如同幀中繼以連接到連接的方式提供保密性?；贛PLS的網絡為用戶提供服務，而幀中繼VPN提供數(shù)據(jù)的傳輸，這將支持服務提供商實現(xiàn)從面向傳輸?shù)哪Ｊ降矫嫦蚍盏哪５霓D變。在基于MPLS的VPN中，服務提供商為每個VPN分配了一個標識符，稱作路由標識符(RD)，這個標識符在服務提供商的網絡中是獨一無二的。轉發(fā)表中包括一個獨一無二的地址，叫作VPNIP地址，是由RD和用戶的IP地址連接形成。VPNIP地址在網絡中是獨一無二的，地址表存儲在轉發(fā)表中。BGP是一個路由信息分布協(xié)議，它利用多協(xié)議擴展和共有屬性來定義VPN的連接性。在基于MPLS的VPN中，BGP只對同一個VPN的成員發(fā)布信息，通過流量分離來提供基本的安全性。因為數(shù)據(jù)是通過使用LSPs來轉發(fā)的，LSP定義一條特定的路徑，不可以被改變，這樣對安全性也有保證。這種基于標簽的模式可與幀中繼和ATM一樣提供保密性。服務提供商，而不是用戶，應用VPN時將一個特定的VPN與接口聯(lián)系起來，數(shù)據(jù)包的轉發(fā)是由用于入口的標簽決定的。既然不可能spoof端口，MPLS VPN就不易受到spoof的攻擊。VPN轉發(fā)表中包括與VPNIP地址相對應的標簽。通過這個標簽將數(shù)據(jù)傳送到相應地點(見圖9)。既然標簽代替了IP地址，用戶可以保持他們的專用地址結構，無需進行網絡地址翻譯(NAT)來傳送數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)入口，交換機選擇一特定的轉發(fā)表，該表中只包括在VPN中有效的目的地址。為了創(chuàng)建extranet，服務提供商在VPN之間要明確配置可達性。這種解決方案的優(yōu)勢在于服務提供商可以通過相同的網絡結構來支持許多種VPN，并不需要為每一個用戶建立單獨的網絡。而且，這種方案將IPVPN的能力內置于網絡本身，所以，服務提供商可以為所有租用者配置一個網絡來提供專用的IP網服務，如intranet和extranet，而無需復雜的管理，隧道或VC mesh。QoS可為每個VPN提供特有的業(yè)務政策，QoS服務可與基于MPLS的VPN無縫結合，因為兩者都是基于標記的技術?；贛PLS的IP VPN網絡可以很容易地與基于IP的用戶網絡結合起來。租用者可與供應商提供的服務無縫結合，不必改變intranet應用，因為這些網絡具有應用通曉性、保密性和QoS內置于網絡中。用戶能夠使用他們專有的IP地址而無需NAT(網絡地址翻譯)。這同一種網絡結構目前可支持許多種VPN，可減輕為每一個新網絡實施工程的負擔。這種方案易于進行VPN的添加、移動和改變。如果某個公司需要在自己的VPN中增加一站點，服務提供商只需告訴客戶端設備的路由器如何與網絡連接，并配置LSR來識別來自于CPE的VPN成員。BGP會自動更新VPN成員。與增加一臺設備需要大量操作的overlay VPN相比，這種方案要簡單、迅速和便宜的多。在一個overlay VPN中增加一臺新設備要涉及到更新流量matrix，從新站點建立VC到所有現(xiàn)存的站點，更新每個站點的OSPF設計，針對新的拓撲結構圖重新配置每臺CPE設備。基于MPLS的IP VPN：傳送增值服務的基礎基于MPLS的IP VPN網絡是下一代增值IP服務的基礎，如多媒體/組播應用，VoIP，和intranet content hosting，這些服務都需要特殊的服務質量和保密性。既然QoS和保密性已內置于網絡中，對于每種服務我們就無需單獨實施工程?？蓮哪硞€角度看，我們可設計多個VPN，每個VPN具有不同的服務 。這種靈活的方案可以以更低的耗費提供更快更新的服務。這種將用戶分為組提供特定服務的能力，對于提供增值服務至關重要。這種低耗費、具有管理性的應用吸引了更多的用戶構建一個網絡并對它多次銷售，服務提供商可為更多的用戶提供經濟、可擴展的專用IP服務，增加市場份額和利潤。在過去，由于對花費的限制以及缺少內部的專用技術，小型企業(yè)無法利用廣域網(WAN)的優(yōu)勢。而且，由于網絡服務是基于第二層的結構，這種管理的復雜性不能為用戶提供好的解決方案?；贛PLS的IPVPN網絡降低了運行耗費，使得服務提供商以可擔負的價格，為小型企業(yè)提供可被管理的服務。缺少網絡和路由專門技術的用戶可以選擇被管理的IP服務，將plugandplay的簡易性用于intranet和extranet。大型企業(yè)發(fā)現(xiàn)內部技術人員不能滿足服務需要，將網絡資源交給服務提供商進行管理已成為一種具有吸引力的選擇。結論MPLS是基于Cisco標記交換技術的，它將為傳送增值的IP服務奠定基礎。MPLS這種基于標簽的傳送機制不僅簡化了在一個復雜網絡中IP數(shù)據(jù)的路由，而且提供了頗具擴展性的IP增值業(yè)務。只有Cisco的MPLS，可與CISCOIOS軟件、以及成為公開標準的VSI結合在一起，作為實現(xiàn)商業(yè)IP服務的基礎。服務提供商現(xiàn)在可解決三個最具挑戰(zhàn)性的IP服務。應用面向非連接的IPVPN，與幀中繼具有相同的保密性，無需隧道技術或加密。在一個IPVPN里支持多級別服務，為每個用戶提供專用的業(yè)務策略。通過減少花費來提高市場份額，通過可管理的IP服務來贏得那些需要低耗費、簡單的intranet和extranet的用戶。  QOS,Traffic Engineering QoS介紹Internet/Intranet的快速增長及多服務多種用戶類型的出現(xiàn)對當今的網絡提出了新的要求。城域網的主干層、匯聚層和接入層會應用各種各樣的網絡產品，通常來講，網絡的上行帶寬是從小到大，由接入層的通常不大于10Mbps的上行鏈路，到匯聚層OC3/OC12/OC4FE/GE上行鏈路，再到主干網絡之間OC48/OC19GE/GEC的鏈路。出于對網絡數(shù)據(jù)傳輸流量模型的考慮，以及組網的經濟性和相關性能/價格比方面的考慮，通常我們在設計城域網絡時，不會在每一層的設計中，都會根據(jù)其下一層到本層所有的上行鏈路，按其所需的帶寬總量來設計本層與上一層的上行鏈路帶寬，比如某個匯聚層網絡設備，它可能下接15個100M的接入層交換機，但只提供1條1000M的主干上行鏈路，這就可能導致在某些情況下，多到一的網絡流量分布使其交換端口的Buffer易于填滿，并由此帶來包的丟失。因此，我們需要一種方法，以保證當網絡傳輸發(fā)生或即將發(fā)生擁塞時，可以根據(jù)不同的應用數(shù)據(jù)，對其進行不同優(yōu)先級別的傳輸處理，也即保證關鍵業(yè)務流量的優(yōu)先傳遞，這就是QoS服務質量保證的由來。不同類型的應用數(shù)據(jù)，對網絡傳輸有著不同的要求。IP網絡中的QoS賦予網絡傳輸設備一種智能，使他們能夠在網絡帶寬緊張時，依據(jù)策略優(yōu)先處理某些數(shù)據(jù)，QoS可以讓網絡管理者們控制網絡帶寬、延遲、抖動和數(shù)據(jù)包的丟棄。QoS不只是網絡設備上的功能，也不僅是數(shù)據(jù)鏈接層的功能，QoS是一個端到端的系統(tǒng)體系。一個功能強大的QoS解決方案包括廣泛的技術，并要求在整個網絡范圍提供良好的擴展性，和不依賴于任何介質的服務，并且具有系統(tǒng)監(jiān)測和配置能力。由于QoS需要大量的處理計算所以我們把這些工作分配到網絡邊緣與核心設備，他們可能是交換機或路由器，邊緣設備進行數(shù)據(jù)流的識別和基于用戶策略的數(shù)據(jù)包的分類、提供帶寬管理，核心設備加速QoS數(shù)據(jù)包的轉發(fā)。Cisco對于QoS的支持體現(xiàn)在兩個方面：1） Cisco IOS QoS的支持；2） Cisco 各種網絡設備對QoS的支持。下面我們分別介紹Cisco IOS建立端到端的QoS結構：包括IP優(yōu)先、CAR、WRED、CBWFQ、MPLS等等技術 IP優(yōu)先級：使用IP包頭的三位來標記數(shù)據(jù)包的級別(最多可獲得8個級別)。這個操作是在邊緣設備進行的，核心設備處得到加強，在網絡中，不同的標簽被用來表示不同的優(yōu)先級。 承諾的接入速率(CAR)：兩項功能：數(shù)據(jù)包分類和帶寬管理。CAR分析數(shù)據(jù)包，并根據(jù)數(shù)據(jù)包的信息進行服務分類，由于這是在第三層做的，不同的屬性如源地址、目的地址、協(xié)議類型可被用來分類數(shù)據(jù)包，CAR可為某種特定的數(shù)據(jù)流量做帶寬分配。為了加強用戶網絡策略，管理者可置置多項三層的閾值，例如應用和協(xié)議。如果一個數(shù)據(jù)流超過所定閾值，不同的反應就會出現(xiàn)。例如丟掉多余的數(shù)據(jù)包或以低優(yōu)先級處理。 加權隨機早檢測(WRED)：在擁塞發(fā)生前，進行檢測，通過減小數(shù)據(jù)傳送速度防止擁塞。WRED有選擇的丟掉數(shù)據(jù)包，它會警告TCP發(fā)送者去減緩發(fā)送速度，權值會被分配給不同的服務類別，導致低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)會比高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)有明顯的延遲。 基于分類的加權公平排隊(CBWFQ)：提供在邊緣和核心設備重新對數(shù)據(jù)包排序和控制延遲的能力。通過給不同的服務類別分配不同的權值，交換機可以對每一個服務門類進行緩存和帶寬管理。這個機制限制了對時間敏感的數(shù)據(jù)流如語音和圖像的時延。 MPLS