【正文】 區(qū)分服務的基本概念 ? 由于 綜合服務 IntServ 和資源預留協(xié)議 RSVP 都較復雜，很難在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)，因此 IETF 提出了新的策略，即區(qū)分服務 DiffServ 。 ? 區(qū)分服務有時也簡寫為 DS。因此，具有區(qū)分服務功能的結(jié)點就稱為 DS 結(jié)點。 ? 區(qū)分服務 DiffServ 的要點 (1) DiffServ 在路由器中增加區(qū)分服務的功能。 ? DiffServ 將 IPv4 協(xié)議中原有的服務類型字段和 IPv6 的通信量類字段定義為區(qū)分服務字段 DS。路由器根據(jù) DS 字段的值來轉(zhuǎn)發(fā)分組。利用 DS 字段可提供不同等級的服務質(zhì)量。 ? DS 字段現(xiàn)只使用前 6 bit，即 區(qū)分服務碼點 DSCP (Differentiated Services CodePoint)。 CU DSCP 比特 0 5 6 7 暫不使用 ? 服務等級協(xié)定 SLA (Service Level Agreement) ? 在使用 DS 字段之前，因特網(wǎng)的 ISP 要和用戶商定一個 服務等級協(xié)定 SLA 。在 SLA 中指明了被支持的服務類別（可包括吞吐量、分組丟失率、時延和時延抖動、網(wǎng)絡(luò)的可用性等）和每一類所容許的通信量。 ? DS 域 (DS Domain) 網(wǎng)絡(luò)被劃分為許多個 DS 域 ? DiffServ 將所有的復雜性放在 DS 域的 邊界結(jié)點(boundary node)中，而使 DS 域內(nèi)部路由器工作得盡可能地簡單。 內(nèi)部路由器 邊界路由器 內(nèi)部路由器 B B B B DS 域 DS 域 ? 邊界路由器中的功能 邊界路由器中的功能較多，可分為： ? 分類器 (classifier) ? 通信量調(diào)節(jié)器 (conditioner)兩大部分。調(diào)節(jié)器的組成： –標記器 (marker) –整形器 (shaper) –測定器 (meter) ? 邊界路由器中的各功能塊的關(guān)系 內(nèi)部路由器 邊界路由器 （入口） 邊界路由器 （出口） 分類器 標記器 整形器 測定器 根據(jù) DS 值 進行轉(zhuǎn)發(fā) 調(diào)節(jié)器 分組入 分組出 丟棄 ? 聚合 (aggregation) ? DiffServ 提供了一種 聚合 功能。 ? DiffServ 不是為網(wǎng)絡(luò)中的每一個流維持供轉(zhuǎn)發(fā)時使用的狀態(tài)信息，而是將若干個流根據(jù)其 DS 值聚合成少量的流。 ? 路由器對相同 DS 值的流都按相同的優(yōu)先級進行轉(zhuǎn)發(fā)。這就大大簡化了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的路由器的轉(zhuǎn)發(fā)機制。 ? 區(qū)分服務 DiffServ 不需要使用 RSVP 信令。 ? 每跳行為 PHB (PerHop Behavior) ? “ 行為 ”就是指在轉(zhuǎn)發(fā)分組時路由器對分組是怎樣處理的。 ? “ 每跳 ”是強調(diào)這里所說的行為只涉及到本路由器轉(zhuǎn)發(fā)的這一跳的行為，而下一個路由器再怎樣處理則與本路由器的處理無關(guān)。 ? 這和 IntServ/RSVP 考慮的服務質(zhì)量是“端到端”的很不一樣。 ? DiffServ 定義的兩種 PHB ? 迅速轉(zhuǎn)發(fā) PBH 即 EF PHB，或 EF。 ? EF 指明離開一個路由器的通信量的數(shù)據(jù)率必須等于或大于某一數(shù)值。因此 EF PHB 用來構(gòu)造通過 DS 域的低丟失率、低時延、低時延抖動、確保帶寬的端到端服務。像點對點連接或“虛擬租用線”，又稱為 Premium 服務。 ? 確保轉(zhuǎn)發(fā) PHB 即 AF PHB，或 AF。 ? AF 用 DSCP 的比特 0~2 將通信量劃分為四個等級，并給每一種等級提供最低數(shù)量的帶寬和緩存空間。 ? 對于其中的每一個等級再用 DSCP 的比特 3~5劃分出三個“丟棄優(yōu)先級”。 ? 當發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時，對于每個等級的 AF，路由器首先把“丟棄優(yōu)先級”較高的分組丟棄。 ? 多協(xié)議標記交換 MPLS MPLS 的產(chǎn)生背景 ? 在 20 世紀 90 年代問世的面向連接的 ATM 技術(shù)在傳送實時數(shù)據(jù)時能夠保證服務質(zhì)量 QoS。 ? 但 ATM 網(wǎng)絡(luò)未能取代現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)。這不僅是因為 ATM 網(wǎng)絡(luò)價格昂貴，而且還因為 ATM 網(wǎng)絡(luò)和上層的應用結(jié)合得很不好。 ? 相反，基于 IP 的因特網(wǎng)與各種應用已經(jīng)結(jié)合得很好。因此 ATM 網(wǎng)絡(luò)必須與 IP網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合才有出路。 ? 在 90 年代中期 ATM 交換機已廣泛地使用在寬帶因特網(wǎng)的主干網(wǎng)中。 ? ATM 用作主干網(wǎng) PoP PoP PoP ATM 交換機 ATM 主干網(wǎng) PoP 匯接點 主干路由器 PoP 接入路由器 PoP PoP PoP PoP PoP ATM 主干網(wǎng) PVC ATM 的永久虛通路 PVC 相當于路由器間的直通鏈路 ? 匯接點 PoP (Point of Presence) ? 由于 ATM 主干網(wǎng)的速率很高，因此大量的低速路由器需要通過一些匯接點 PoP 進行匯接后才能和 ATM 主干網(wǎng)相連接。 ? 匯接點 PoP 包含有兩種路由器。 – 接入路由器或邊沿路由器，這類路由器數(shù)量較多且速率較低。 – 主干路由器或核心路由器，這類路由器在一個匯接點中一般只有一個，且速率較高。 – 在匯接點中這兩種路由器常通過 ATM 交換機相連。 ? 覆蓋模型很難協(xié)調(diào) IP 和 ATM 網(wǎng)絡(luò)的巨大差異 ? IP 是無連接的，而 ATM 是面向連接的； IP 只提供盡最大努力交付的服務，而 ATM 能確保服務質(zhì)量 QoS。 ? 隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，和 ATM 主干網(wǎng)連接的主干路由器的數(shù)目就大大增多，以致需要建立非常多的永久虛通路，導致難以維持龐大的 ATM 地址到 VCI 的映射表。 ? 從分組轉(zhuǎn)換為信元時每一個信元的 5 字節(jié)首部開銷相當大，這常稱為 信元稅 (cell tax)。 ? 同時維護兩種體系結(jié)構(gòu)完全不同的網(wǎng)絡(luò)也很不方便 。 ? 多協(xié)議標記交換 MPLS (MultiProtocol Label Switching) ? IETF 于 1997 年成立了 MPLS 工作組。 ? MPLS 使用綜合模型，它把第三層的路由選擇功能與面向連接的第二層的交換功能綜合在一起。 (1) 支持面向連接的服務質(zhì)量。 (2) 支持流量工程，平衡網(wǎng)絡(luò)負載。 (3) 有效地支持虛擬專用網(wǎng) VPN。 (4) 支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 MPLS 的特殊功能 ? MPLS 的工作原理 1. 基本工作過程 ? MPLS 對打上固定長度“ 標記 ”的分組用硬件進行轉(zhuǎn)發(fā)，使分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中省去了每到達一個結(jié)點都要查找路由表的過程，因而分組轉(zhuǎn)發(fā)的速率大大加快。 ? 采用硬件技術(shù)對打上標記的分組進行轉(zhuǎn)發(fā)稱為標記交換 ?！?交換 ”也表示在轉(zhuǎn)發(fā)分組時不再上升到第三層用軟件分析 IP 首部和查找轉(zhuǎn)發(fā)表，而是根據(jù)第二層的標記用硬件進行轉(zhuǎn)發(fā)。 ? MPLS 協(xié)議的基本原理 MPLS 域 普通 IP 分組 MPLS 入口結(jié)點 打上標記 去除標記 MPLS 出口結(jié)點 標記交換 A B C D 普通路由器 標記交換路由器 LSR 打上標記的分組 ? MPLS 的基本工作過程 (1) MPLS 域中的各 LSR 使用專門的標記分配協(xié)議 LDP 交換報文，并找出標記交換路徑 LSP。各 LSR 根據(jù)這些路徑構(gòu)造出分組轉(zhuǎn)發(fā)表。 (2) 分組進入到 MPLS 域時， MPLS 入口結(jié)點把分組打上標記，并按照轉(zhuǎn)發(fā)表將分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個 LSR。 (3) 以后的所有 LSR都按照標記進行轉(zhuǎn)發(fā)。每經(jīng)過一個 LSR，要換一個新的標記。 (4) 當分組離開 MPLS 域時， MPLS 出口結(jié)點把分組的標記去除。再以后就按照一般分組的轉(zhuǎn)發(fā)方法進行轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 2. 轉(zhuǎn)發(fā)等價類 FEC (Forwarding Equivalence Class) ? “ 轉(zhuǎn)發(fā)等價類 ”就是路由器按照同樣方式對待的分組的集合。 ? 劃分 FEC 的方法不受什么限制，這都由網(wǎng)絡(luò)管理員來控制，因此非常靈活。 ? 入口結(jié)點并不是給每一個分組指派一個不同的標記，而是將屬于同樣 FEC 的分組都指派同樣的標記。 FEC 和標記是一一對應的關(guān)系。 ? FEC 用于負載平衡 C B A H1 E D H2 H3 H4 (a) 傳統(tǒng)路由選擇協(xié)議使最短路徑 A→B→C 過載 C B A H1 H2 H3 H4 D E (b) 利用 FEC 使通信量分散 ? 棧底 3. 標記棧 (label stack) ? MPLS 的一個重要功能就可以構(gòu)成標記棧。 ? MPLS 標記的格式以及標記棧： 棧頂 鏈路層首部 MPLS標記 MPLS標記 IP 首部 數(shù) 據(jù) 部 分 鏈路層尾部 標 記 值 生存時間 TTL 試 驗 S 比特 20 3 1 8 MPLS 標記棧 MPLS 幀 … IP 數(shù)據(jù)報 ? MPLS 標記一旦產(chǎn)生就壓入到標記棧中，而整個 標記棧 放在數(shù)據(jù)鏈路層首部和 IP首部之間。 ? 棧 是一種后進先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 MPLS 協(xié)議規(guī)定，標記棧的棧頂（最后進入棧的標記）最靠近數(shù)據(jù)鏈路層首部，而棧底最靠近 IP 首部。 ? 在最簡單的情況下，標記棧中只有一個標記。 ? MPLS 標記棧的使用 MPLS 域 2 MPLS 域 1 A B C D E F G 壓入 壓入 彈出 彈出 分組入 分組出 ? 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 4 4. 標記對換 (label swapping) FEC 輸出 輸出 接口 標記 a 1 4 b 1 5 … … … 輸入 輸入 輸出 輸出 接口 標記 標記 端口 2 4 8 1 2 5 6 3 … … … … 1 2 1 3 1 2 數(shù)據(jù) 入口結(jié)點 LSR1 LSR2 LSR3 出口結(jié)點 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 5 8 6 LSR4 輸入 輸入 輸出 輸出 接口 標記 標記 端口 2 8 — 1 2 3 — 1 … … … … ? 小結(jié) ?IntServ：可預測性好，適合于局域網(wǎng) ?DiffServ：可預測性差，適合于主干網(wǎng) ?MPLS+DiffServ：比較現(xiàn)實的支持主干網(wǎng) QoS的方案 ? 組播 (Multicast)技術(shù) 一對多通信 : ? 有許多的應用需要由一個源點發(fā)送到許多個終點，即一對多的通信。例如，實時信息的交付（如新聞、股市行情等），軟件更新，交互式會議等。 ? 可能的實現(xiàn)方式 – 單播 – 廣播 – 多播 ? 單播（ Unicast） ? 單播：將源端數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的某個特定主機的傳播方式。單播使用特定主機地址。 ? 一個信息包到一個單獨的目標 ? 廣播（ Broadcast） ? 廣播：將源端數(shù)據(jù)發(fā)送到一個網(wǎng)絡(luò)中的所有主機的傳播方式。廣播使用廣播地址。 ? 多播（ Multicast） 組播：將源端數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的一組主機（但不是全體）的傳播方式。組播使用組地址。 組播服務： 一種有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬的傳輸方式。 ? ? 多播（ Multicast）也叫組播，它不同于廣播， 其傳送方式是把相同的數(shù)據(jù)送到一組選擇的目的站點，而廣播是把相同數(shù)據(jù)傳送到其它所有站點。 ? 多播技術(shù)可以廣泛應用于因特網(wǎng)電臺、因特網(wǎng)電視、視頻會議、股市報價、分布式多媒體游戲等多媒體網(wǎng)絡(luò)應用中。 廣泛應用于一對多（ onetomany）的傳送需要