【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單位提供 QoS，是一種單純、自然的服務(wù)模式。流是以單播或多播方式在發(fā)送端和接收端間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼流，它為不同服務(wù)提供類似連接的邏輯通道。 IntServ 的基本原理是對(duì)于每一個(gè)需要進(jìn)行 7 QoS 處理的數(shù)據(jù)流，通過一定的信令機(jī)制，在其經(jīng)由的每一個(gè)路由器上進(jìn)行資源預(yù)留，以便實(shí)現(xiàn)端到端的 QoS 業(yè)務(wù)。 為了使 IP 網(wǎng)絡(luò)能夠提供具有 QoS 的傳輸，并支持對(duì) QoS 要求較為嚴(yán)格的語(yǔ)音、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)， 為各種應(yīng)用提供端到端的保證， IntServ 模型定義了一個(gè)作用于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制服務(wù)質(zhì)量的機(jī)制，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)元素都必須有能力實(shí)現(xiàn)這一機(jī)制。隨后，通過一定的信令機(jī)制，將特定應(yīng)用的服務(wù)等級(jí)要求通知其傳輸路徑上的所有網(wǎng)絡(luò)元素，并在應(yīng)用服務(wù)與各個(gè)網(wǎng)絡(luò)元素之間進(jìn)行管理信息交換 ，網(wǎng)絡(luò)元素將為該應(yīng)用進(jìn)行各種資源預(yù)留與處理策略的設(shè)置。當(dāng)整條路徑建立起來(lái)之后，這一路徑上的所有網(wǎng)絡(luò)元素都已經(jīng)做好了為相應(yīng)的數(shù)據(jù)流提供 QoS 服務(wù)的準(zhǔn)備。 IntServ 模 型所采用的主要技術(shù)包括 :流分類、準(zhǔn)入控制、調(diào)度、擁塞控制和資源預(yù)留等。流分類根據(jù) QoS 需求決定數(shù)據(jù)分組所屬的服務(wù)等級(jí)。調(diào)度技術(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)分組的不同服務(wù)等級(jí)進(jìn)行不同的處理。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)元素都對(duì)進(jìn)入的數(shù)據(jù)流進(jìn)行準(zhǔn)入控制，并判斷是否有足夠的資源滿足數(shù)據(jù)流的 QoS 要求，以及數(shù)據(jù)流是否有權(quán)獲得要求的服務(wù)等級(jí)。 IntServ 通過資源預(yù)留機(jī)制逐個(gè)節(jié)點(diǎn)的建 立或解除每個(gè)流的資源預(yù)留狀況，通過接入控制機(jī)制判斷網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是否能滿足 QoS 請(qǐng)求并接受或拒絕請(qǐng)求，模型中所有的路由器都要支持 RSVP 機(jī)制，即都要有在控制路徑上處理每個(gè)流的信令消息并維護(hù)每個(gè)流的路徑狀態(tài)和資源預(yù)留狀態(tài)，執(zhí)行流的分類、調(diào)度和緩沖區(qū)的管理的能力。 IntServ ( Integrated Services ) 由 IETF 的 IntServ 工作組于 1994 年在 RFC1633 中提出。 IntServ 定義了三種服務(wù)類型 : (1) Guaranteed 可以提供虛擬專線業(yè)務(wù)。對(duì)寬帶、時(shí)延、分組丟失率提供端到 端定量的 QoS 保證。 8 圖 IntServ 的參考模型 (2) Contronlled Load 給用戶提供一種類似在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、無(wú)阻塞情況下 Best – Effort 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。它是一種定性的指標(biāo)。 (3) Best – Effort 類似于目前互聯(lián)網(wǎng)上提供的服務(wù)，是一種盡力而為的工作方式，基本上無(wú)任何質(zhì)量保證。 為了實(shí)現(xiàn)上面的三種服務(wù) , IntServ 定義了一個(gè)簡(jiǎn)化模型 , 包含 4 個(gè)功能部件 , 由支持該體系的路由器實(shí)現(xiàn)。其參考模型如圖 所示。 (1) RSVP (ReSerVation Protocol , RFC2205) RSVP 即資源預(yù)留協(xié)議。它是 Interne上的信令協(xié)議。通過 RSVP , 用戶可以給每個(gè)業(yè)務(wù)流 (或聯(lián)接 ) 申請(qǐng)資源預(yù)留 , 要預(yù)留的資源可能包括緩沖區(qū)及帶寬的大小。這種預(yù)留需要在路徑上的每一跳都要進(jìn)行 , 這樣才能提供端到端的 QoS 保證。 RSVP是單向的預(yù)留 , 適用于點(diǎn)到點(diǎn)以及點(diǎn)到多點(diǎn)的通信環(huán)境。 (2) 訪問控制 (Admission Control) 它基于用戶和網(wǎng)絡(luò)達(dá)成的服務(wù)合同 , 對(duì)用戶的訪問進(jìn)行一定的監(jiān)視和控制 , 有利于保證雙方的共同利益。 (3) 分類器 (Classification) 根據(jù)預(yù)置的一些規(guī)則 , 它對(duì)進(jìn)入路由器的每一個(gè)分組進(jìn)行分類。這可能需要查看 IP 分組里的RSVP 訪問控制資源預(yù)留 路由 分類 + 隊(duì)列調(diào)度器 有預(yù)留的IP 分組 沒有預(yù)留的 IP 分組 消息 IP 分組 路由協(xié)議 IP 分組 RSVP 9 某些域 ( IP 源地址、 IP 目的地址、上層協(xié)議類型、源端口號(hào)、目的端口號(hào) ) , 還可以查看第 4 層以上協(xié)議 , 比如 URL 、SMTP、 NNTP 等協(xié)議中的明文信息。分組經(jīng)過分類以后被放到不同的隊(duì)列中等待接收服務(wù)。 (4) 隊(duì)列調(diào)度器 (Mapping amp。 Scheduler) 它主要是基于一定的調(diào)度算法對(duì)分類后的分組隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度服務(wù)。常見的調(diào)度算法有 WFQ、 SFQ、 PBQ、 VC、 WRR 等。 IntServ 盡管能提供 QoS 保證 , 但擴(kuò)展性較差。 因?yàn)槠涔ぷ鞣绞绞腔诿總€(gè)流的 , 這就需要保存大量的與分組隊(duì)列數(shù)成正比的狀態(tài)信息 。 此外 ,RSVP 的有效實(shí)施必須依賴于分組所經(jīng)過的路徑上的每個(gè)路由器。在骨干網(wǎng)上 , 業(yè)務(wù)流的數(shù)目可能會(huì)很大 , 同時(shí)它還要求路由器的轉(zhuǎn)發(fā)速率很高 , 這使得 IntServ 難于在骨干網(wǎng)上得到實(shí)施。目前 , 比較一致的看法是在網(wǎng)絡(luò)的邊緣實(shí)施IntServ , 或者對(duì)流 (Flow) 的定義更加粗糙以使業(yè)務(wù)流的數(shù)目降低到可以承受的地步。 IntServ 集成業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu) 為了了解 IntServ 的一些缺點(diǎn) , IETF 在 RFC2475 中提出DiffServ (Differentiated Services)體系結(jié)構(gòu) , 旨在定義一種實(shí)施 IP QoS 且更容易擴(kuò)展的方式 , 以解決 IntServ 擴(kuò)展性差的缺點(diǎn)。 DiffServ 簡(jiǎn)化了信令 , 對(duì)業(yè)務(wù)流的分類顆粒度更粗。它通過匯聚 (aggregate) 和 PHB ( Per Hop Behavior ,每跳行為 ) 的方式來(lái)提供一定程度上的 QoS 保證。匯聚的含義在于路由器可以把 QoS 需求相近的各業(yè)務(wù)流看成一個(gè)大類 , 以減少調(diào)度算法所處理的隊(duì)列數(shù) 。 PHB 的含義在于逐跳的轉(zhuǎn)發(fā)方式 , 每個(gè) PHB 對(duì)應(yīng)一種轉(zhuǎn)發(fā)方式或 QoS 要求。 在 DiffServ 里 , 引入了 DiffServ 域 (Domain)的概念 , 一 10 圖 DiffServ 網(wǎng)絡(luò)模型 個(gè) DiffServ 域可以認(rèn)為是一個(gè)能提供 DiffServ 業(yè)務(wù)的子網(wǎng) , DiffServ 網(wǎng)絡(luò)模型如圖 所示。 DiffServ 域主要由一些路由器組成 , 并對(duì)這些路由器進(jìn)行了區(qū)分 , 把位于 DiffServ 域邊界的稱為邊界路由器 ( Edge Router) , 而把 DiffServ 域內(nèi)部的稱為內(nèi)部路由器 (Core Router) 。邊界路由器需要具有的功能有 : 對(duì)業(yè)務(wù)流的 分類 (基于 IP 分組中一些字段 , 與 IntServ 類似的較細(xì)分類或者為基于匯聚的較粗分類 ) 、整形 ( Shaping ) 、標(biāo)記 (Marking) 和調(diào)度 ( Sheduling) 。內(nèi)部路由器需要具有的功能有分類 (為基于匯聚的較粗的分類 ) 和調(diào)度。 DiffServ 力圖通過對(duì)業(yè)務(wù)流的分類、整形、標(biāo)記、調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù) QoS 一定程度上的保證。 目前 DiffServ 定義了三種 PHB 來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù) : (1) EF ( Expedited Forwarding)提供類似于專線或租用線的服務(wù)。 EF 只定義了一個(gè) DiffServ 編碼點(diǎn) , 實(shí)現(xiàn)最小化時(shí)延和抖動(dòng) , 為數(shù)據(jù)流提供最高的傳送級(jí)別。超出預(yù)置合同的分組將被丟棄 (2) AF (Assured Forwarding) 提供不同級(jí)別的 Best Effort 服務(wù)。包含 4 個(gè)類和 3 個(gè)丟棄優(yōu)先級(jí) (共有 12 個(gè)編碼點(diǎn) ) , 當(dāng)發(fā)生擁塞時(shí) , 高丟棄優(yōu)先級(jí)的分組先被丟棄。 (3) CS (Class Selector) 提供 8 個(gè)編碼點(diǎn)來(lái)重定義 TOS 順序段( Precedence Bits) , 主要用來(lái)兼容 TOS 協(xié)議。 DiffServ 利用了 IPv4 分組頭的 TOS 字段 (或 IPv6 的 COS 11 字段 ) , 作為 DSCP (DiffServ 編碼點(diǎn) )使用。每一種 DSCP 對(duì)應(yīng)一種 PHB 方式。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)只需查看每個(gè)分組的 DSCP 值 , 從而對(duì)此分組提供相應(yīng)的 PHB 轉(zhuǎn)發(fā)方式。目前已定義的 DSCP 值有 : 000000 為缺省 (Best Effort ) 、 101110 為 EF、 xxx000 為 CS 的 8 個(gè) DSCP、 12 個(gè) AFDSCP。 DiffServ 的擴(kuò)展性是通過匯聚實(shí)現(xiàn)的 : 匯聚發(fā)生在邊界路由器 , 多個(gè)流被歸并為一個(gè)類別 (通過 DSCP 標(biāo)記 ) , 核心 路由器僅需要較粗的分類以及實(shí)現(xiàn)調(diào)度和丟棄 , 與 MPLS 的匯聚模型明顯相符合 , 所以 IETF 在 20xx 年 2 月推出了 “ draft ietf mpls diff ext – ” , 在 MPLS 上支持 DiffServ。 Intserv 與 DiffServ 的比較 IntServ 模 型是基于流的體系結(jié)構(gòu)，以通信過程中的最低粒度提供多等級(jí) QoS 服務(wù)，即使在網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重?fù)砣麜r(shí)，也能夠向用戶提供確定的 QoS 服務(wù)，使用戶獲得很高的服務(wù)級(jí)別保證。DiffServ 是介于 Intserv 模型和傳統(tǒng)加 Inter 之間的一種體系結(jié)構(gòu)，提供類別有限的區(qū)分服務(wù)，無(wú)法獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)確保 QoS 服務(wù)。 IntServ 模 型具有面向連接的特性，在網(wǎng)絡(luò)中以每個(gè)連接為對(duì)象，預(yù)留和分配網(wǎng)絡(luò)資源，與 IP 術(shù)本身無(wú)連接的特性相沖突，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜化。 IntServ 模型以連接為對(duì)象區(qū)分 QoS，服務(wù)區(qū)分粒度過細(xì)，產(chǎn)生了巨大的開銷，還需要進(jìn)行復(fù)雜的資源預(yù)留、接入控制、 QoS 路由和調(diào)度機(jī)制等，因此即 IntServ 模型能夠面向連接提供非常細(xì)致的 QoS 服務(wù)，并確保延時(shí)上限、吞吐量等 QoS 參數(shù)，單純的 IntServ 模型在實(shí)際 應(yīng)用中還是有很大的局限性。 12 DiffServ 模型通過業(yè)務(wù)流分類并向?qū)儆诓煌?wù)類別的分組提供不同的 QoS。它提供的是一類有相對(duì)的 QoS 差別、但沒有絕對(duì)的 QoS 保證的服務(wù)。 DiffServ 模型具有良好的簡(jiǎn)單性和可擴(kuò)展性，降低了對(duì)多級(jí) QoS 服務(wù)的要求，將復(fù)雜性推到網(wǎng)絡(luò)邊緣，通過使用 DS 域標(biāo)志服務(wù)和在網(wǎng)絡(luò)邊界的通信量聚合，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部?jī)H進(jìn)行簡(jiǎn)單的面向少量數(shù)據(jù)流聚集的調(diào)度算法，使得網(wǎng)絡(luò)中狀態(tài)信息的數(shù)目不與連接的數(shù)目成正比，而是與通信的分類成比例，較好地解決了 IntServ 幾模型中出現(xiàn)的規(guī)模危機(jī)。 第三章 基于策略的 QoS 網(wǎng)絡(luò)管理 基于策略的思想 基于策略的網(wǎng)絡(luò)是近年來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) ,是網(wǎng)絡(luò)操作和管理的保證。策略就是一組管理規(guī)則的集合 , IETF 從兩方面對(duì) 13 策略進(jìn)行了定義 :策略是用來(lái)指導(dǎo)和制定用于現(xiàn)在和未來(lái)決策的動(dòng)作的具體目標(biāo)或方法 ,它在一個(gè)特定的環(huán)境中被實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行 。策略是對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源訪問進(jìn)行管理、控制的一系列規(guī)則。 策略具有如下屬性 : (1) 策略是相對(duì)靜止的。持久性執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作的一次性的命令不是策略 ,而且同被管系統(tǒng)的狀態(tài)相比 ,策略具有相對(duì)靜止的特征。 (2) 策略以條件的形式定義 系統(tǒng)行為的選擇。調(diào)用的是預(yù)先定義的操作或動(dòng)作 ,而不是去改變操作自身的功能 ,如指定執(zhí)行什么動(dòng)作 ,而不是要維持某種狀態(tài)。 (3) 策略不是獨(dú)立存在的。策略并不是互相獨(dú)立 ,沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系的。策略之間存在著組合和包含等關(guān)系。復(fù)雜的策略可以通過簡(jiǎn)單策略的組合得到 ,多個(gè)策略可以組成策略組 ,多個(gè)策略