QoS在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的解決辦法

薛永寧

重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 408000

QoS在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的解決辦法

薛永寧

重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 408000

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，多元化的數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膿砣默F(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。Internet中現(xiàn)有的“盡力傳送”服務(wù)的這種先天不足，對(duì)于所有業(yè)務(wù)流公平的競(jìng)爭網(wǎng)絡(luò)資源，很難保證各類業(yè)務(wù)的通信要求。筆者在此分析一下有關(guān)“盡力傳送”服務(wù)的不足、Intserv與DiffServ的結(jié)合以及MPLS對(duì)QoS的作用。

盡力傳輸；QoS；Intserv；DiffServ；MPLS

1 “盡力傳輸”在QoS上的不足

基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的Internet只為用戶提供了“盡力而為”的服務(wù)，不能保證數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、完整性、順序性。各類用戶對(duì)于在網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)質(zhì)量的需求越來越大，對(duì)不同的數(shù)據(jù)傳輸有著不同的服務(wù)質(zhì)量要求，這就要求網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能根據(jù)用戶的要求分配和調(diào)度資源，而IP網(wǎng)絡(luò)都支持所謂的盡力而為的包傳送，但不同類型的業(yè)務(wù)沒有被區(qū)別對(duì)待，也無法確定信息包是否按序到達(dá)或準(zhǔn)確的到達(dá)，并且在網(wǎng)絡(luò)層，信息包總是逐跳傳送的。大多數(shù)路由器采用先進(jìn)先出的排隊(duì)機(jī)制，所有數(shù)據(jù)包公平的競(jìng)爭網(wǎng)絡(luò)資源，很難保證不同類業(yè)務(wù)的通信要求，因此，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，已經(jīng)不能滿足用戶的要求。

2 Intserv的概念及分析

2.1 什么是IntServ

IntServ是一種端到端基于流的QoS技術(shù)。在傳送數(shù)據(jù)之前，根據(jù)業(yè)務(wù)的QoS需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行預(yù)留，從而為該數(shù)據(jù)流提供端到端的QoS保證。通過帶外的RSVP信令建立端到端的通信路徑，在流傳輸路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)為流預(yù)留并維護(hù)資源, 維護(hù)每流的數(shù)據(jù)向前及控制路徑中的QoS狀態(tài)、以及每流分類和調(diào)度等，確保該業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

2.2 Intserv的局限性

RSVP和Intserv在整個(gè)Internet網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用存在如下根本的局限：

1）Intserv只面向單個(gè)微流，因此使得節(jié)點(diǎn)中要保留每個(gè)流的狀態(tài)信息，使系統(tǒng)開銷過高，導(dǎo)致核心路由器負(fù)擔(dān)太重，可擴(kuò)展性差；

2）就目前而言，只有少量的主機(jī)產(chǎn)生RSVP信令，雖然其數(shù)量預(yù)計(jì)會(huì)大幅度增長，但許多應(yīng)用卻從不產(chǎn)生RSVP信令，因而修改應(yīng)用程序的工作量大；

3）網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要維護(hù)各類數(shù)據(jù)庫，并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能模塊，這種完全分布式的控制造成了極大的復(fù)雜性。

3 DiffServ的概念及分析

3.1 什么是DiffServ

DiffServ是一種基于類的QoS技術(shù)，主要用于骨干網(wǎng)，DiffServ區(qū)分服務(wù)體系構(gòu)，解決了IntServ擴(kuò)展性問題。DiffServ為不同QoS要求的應(yīng)用分配不同的服務(wù)優(yōu)先級(jí)，從而滿足不同業(yè)務(wù)的QoS要求。

3.2 DiffServ的特點(diǎn)

路由器無須維護(hù)每個(gè)連接的信息，對(duì)系統(tǒng)資源要求低；簡化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的服務(wù)機(jī)制。在內(nèi)部節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行簡單的調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，而流狀態(tài)信息的保存與流監(jiān)控機(jī)制的實(shí)現(xiàn)等只在邊界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)是狀態(tài)無關(guān)的。

簡化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的服務(wù)對(duì)象。其服務(wù)對(duì)象是流聚集，DiffServ 體系結(jié)構(gòu)由許多在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)的功能要素組成，包括每一跳轉(zhuǎn)發(fā)小集合，數(shù)據(jù)包歸類功能，和交通調(diào)節(jié)功能。在本體系結(jié)構(gòu)中，只在網(wǎng)絡(luò)的邊界節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的分類和調(diào)節(jié)功能，且通過在IPv4和IPv6包頭的DS段做適當(dāng)?shù)臉?biāo)記 [DSFIELD]，聚合流量，然后根據(jù)所做的標(biāo)記，采取不同的每一跳轉(zhuǎn)發(fā)策略?！懊恳惶袨椤北ＷC了在互相競(jìng)爭資源的數(shù)據(jù)流中為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配緩沖區(qū)和帶寬資源時(shí)，有一個(gè)合理的處理力度。在核心網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，無需維護(hù)每個(gè)應(yīng)用程序流或每個(gè)用戶轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。因此，本體系結(jié)構(gòu)具備可擴(kuò)展性。

DiffServ良好的伸縮性和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)使其成為網(wǎng)絡(luò)核心處的首選機(jī)制。但是，由于IETF 僅僅提出了DiffServ在一個(gè)子網(wǎng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)QoS的框架，對(duì)于大多數(shù)的交互式實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)來說將無法保證絕對(duì)的端到端的QoS。

4 Intserv與DiffServ的結(jié)合的QoS解決方案

IntServ和DiffServ各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但很難兼顧兩種優(yōu)點(diǎn)。SCORE是一種在某種具體情況下近似在擁有兩種優(yōu)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模型，它和DiffServ結(jié)構(gòu)有些類似，在SCORE結(jié)構(gòu)中僅由邊界路由器執(zhí)行每流管理，而核心路由器并不執(zhí)行每流管理。在SCORE中每個(gè)結(jié)點(diǎn)執(zhí)行公平隊(duì)列算法，從而使SCORE網(wǎng)絡(luò)可以完成公平的帶寬分配。

DPS（動(dòng)態(tài)分組狀態(tài)算法）是SCORE網(wǎng)絡(luò)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。在DPS算法中，每個(gè)分組都攜帶一些狀態(tài)信息，這些狀態(tài)都由入口路由器初始化，核心路由器來處理這些數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)包傳到下一跳之前更新其內(nèi)部狀態(tài)和包頭狀態(tài)信息。由于DPS中分組可以提供每流信息，因此PDS可以提供類似于集成服務(wù)的每流的端到端服務(wù)質(zhì)量保證。

為了最大限度地利用兩種機(jī)制的互補(bǔ)特性，IETF 提出了IntServ over DiffServ機(jī)制，試圖解決DiffServ的端到端QoS支持。該模型在網(wǎng)絡(luò)的邊緣處采用IntServ/RSVP機(jī)制，而在網(wǎng)絡(luò)的核心處采用DiffServ機(jī)制。

5 MPLS流量控制對(duì)QoS的作用

多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS是一種利用定長標(biāo)簽引導(dǎo)數(shù)據(jù)高速傳輸和交換的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，是一種用于快速數(shù)據(jù)包交換和路由的體系，具有管理各種不同形式通信流的機(jī)制，與傳統(tǒng)IP路由方式相比，它減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，兼容了現(xiàn)有各種主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，大幅降低了組網(wǎng)成本；并向用戶提供IP業(yè)務(wù)時(shí)能夠確保QoS和安全性。

MPLS主要特點(diǎn)一是能夠?qū)P分組路由到一條標(biāo)簽交換路徑LSP上。源目的地址之間可以建立多條不同的LSP，使每條LSP的路由可以獨(dú)立指定；二是MPLS可以把整體的數(shù)據(jù)流分割為不同的路由子集（FECs），讓每一FEC都可以路由到多條路徑上，從而達(dá)到優(yōu)化的目的。由此可見，MPLS可以通過明確的路由得到資源預(yù)留信息來實(shí)現(xiàn)QoS保證。

6 結(jié)論

QoS取得了初步的成功，但用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)有不同類型的新要求，且網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對(duì)QoS的研究也提出了越來越多的新問題和難點(diǎn)，且現(xiàn)有的QoS機(jī)制也還不是十分的理想，因而對(duì)QoS的研究還有很長的路要走。

[1]林闖，吳建平.因特網(wǎng)區(qū)分服務(wù)及其幾個(gè)熱點(diǎn)問題的研究(QoS)，2009-08-12.

[2][美]斯齊格蒂|(zhì)譯者:田敏//宋輝院.端到端的QOS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì).人民郵電出版社.

[3]ROSEN E，VISWANATHANA，ALLONR.RFC3031，Multiprotocol label swiching zrchitecture[A]，2001.

TP392

A

1674-6708（2011）53-0166-02