IPV6中匯聚數(shù)據(jù)流的IntServ實(shí)現(xiàn)機(jī)制

王留芳 郅芬香

The convergence data flow implementation mechanism of IntServ in IPV6

Hebi Automotive Engineering Career Academy，Department of Electronic Engineering ?Wang Liu-fang ?Zhi Fen-xiang

【摘要】本文介紹了IntServ模型的基本原理，對(duì)IntServ模型進(jìn)行了改進(jìn)，在Intserv/RSVP的基礎(chǔ)上，將同一子網(wǎng)發(fā)向同一目的子網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)流聚集成一個(gè)RSVP預(yù)留要求。當(dāng)申請(qǐng)的資源滿足要求時(shí)，發(fā)送聚集的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流到達(dá)目的子網(wǎng)后，把單個(gè)數(shù)據(jù)流從匯聚的流中分離出來(lái)。

【關(guān)鍵詞】匯聚;流標(biāo)簽;資源預(yù)留協(xié)議;IPV6QoS

Abstract：This article has introduced the basal principle of IntServ，and it has improved the IntServ model. On the basis of Intserv/RSVP，All data flows that from the same subnet to the same destination subnet will be gathered into a RSVP reservation request，When the resources satisfy the requirements，it sends aggregated dataflow，data flowreach the destination subnet，the individual data flow ?was separated from the aggregated dataflow.

Key words：the convergence; FlowLabel; RSVP; IPV6QoS

一、引言

集成服務(wù)（Integrated Service，IntServ）是IETF針對(duì)服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）提出的一種模型。該模型在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，要按照路徑進(jìn)行資源預(yù)留，只有資源預(yù)留成功才能發(fā)送數(shù)據(jù)流，該模型能提供嚴(yán)格的端到端的服務(wù)質(zhì)量，可靠性比較高。

該模型資源預(yù)留是針對(duì)每個(gè)流進(jìn)行的。發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，按照選定的路徑發(fā)送PATH消息和業(yè)務(wù)流特性給接收端，并在經(jīng)過(guò)鏈路節(jié)點(diǎn)上搜索延遲和帶寬信息。接收端接收到PATH消息后，計(jì)算鏈路的帶寬和延遲。向原路返回發(fā)送RESV消息。接收端接收到RESV消息，就發(fā)送數(shù)據(jù)流，如果沒有接收到RESV消息就無(wú)法發(fā)送數(shù)據(jù)流。

中間路由器安裝每個(gè)流的資源預(yù)留軟狀態(tài)（soft state），發(fā)送完后，并定時(shí)釋放路徑。

集成服務(wù)模型的主要缺點(diǎn)是，中間的路由器必須是RSVP路由器，只要一個(gè)路由器不是RSVP路由器，資源預(yù)留無(wú)法實(shí)現(xiàn)，對(duì)中間路由器要求高。面對(duì)單流進(jìn)行資源預(yù)留，使路由器計(jì)算處理和內(nèi)存消耗大大增加，所以此模型不適合用在大型網(wǎng)絡(luò)中。

鑒于IntServ可擴(kuò)展性差，本文提出一種解決可擴(kuò)展性的方法，即在Intserv/RSVP的基礎(chǔ)上，將同一子網(wǎng)發(fā)向同一目的子網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)流聚集成一個(gè)RSVP預(yù)留要求，用減少資源申請(qǐng)的次數(shù)，來(lái)緩解路由器的壓力。

二、匯聚IntServ的實(shí)現(xiàn)

將原IntServ域的路由器分為邊界路由器（入口路由器和出口路由器）、內(nèi)部路由器。內(nèi)部路由器是RSVP路由器，外部路由器除了是RSVP路由器，還具有分類、選擇從源子網(wǎng)到目的子網(wǎng)的路徑的功能。

1.入口路由器（或邊界路由器）對(duì)數(shù)據(jù)流分類（匯聚單個(gè)數(shù)據(jù)流）

在IntServ域入口路由器對(duì)接收到數(shù)據(jù)流進(jìn)行分類。分類根據(jù)Ipv6分組里的源地址和目的地址。入口路由器接收到一個(gè)未知的Ipv6分組時(shí)，首先要判斷一下源地址所屬的子網(wǎng)，把從Ipv6分組源地址中提取子網(wǎng)號(hào)和一個(gè)路由器賦予的編號(hào)（比如用編號(hào)A、B、C…….表示）對(duì)應(yīng)起來(lái)。然后再判斷一下目的地址所屬的子網(wǎng)，把從Ipv6分組目的地址中提取子網(wǎng)號(hào)和一個(gè)路由器賦予的編號(hào)（比如用編號(hào)1、2、3......表示）對(duì)應(yīng)起來(lái)，把兩次生成的編號(hào)組合起來(lái)（A1、A2…，B1、B2…）。A1、A2…，B1、B2就各表示同一子網(wǎng)發(fā)向同一目的子網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)流。然后把編號(hào)為A1、A2…，B1、B2的所表示數(shù)據(jù)流分到相應(yīng)的隊(duì)列中。如圖1所示：

圖1 入口路由器的工作原理

邊界路由器把源地址子網(wǎng)號(hào)，編號(hào)，目的地址子網(wǎng)號(hào)，編號(hào)，生成一個(gè)表存儲(chǔ)到高速緩存中，通常路由器收到一個(gè)Ipv6分組時(shí)，會(huì)查緩存表，如果源地址子網(wǎng)號(hào)，目的地址子網(wǎng)號(hào)已在緩存表中，直接找到最終編號(hào)，按照該最終編號(hào)把分組分到相應(yīng)的隊(duì)列里，如果在緩存表中找不到子網(wǎng)號(hào)，則要把按照?qǐng)D1所示的過(guò)程對(duì)源子網(wǎng)和目的子網(wǎng)編號(hào)。

入口路由器不斷的將子網(wǎng)編號(hào)表的信息發(fā)向其他的邊界路由器，其他邊界路由器對(duì)自己的子網(wǎng)編號(hào)表進(jìn)行更新。這樣所有邊界路由器中存儲(chǔ)的源子網(wǎng)號(hào)，目的子網(wǎng)號(hào)和最終編號(hào)都是一致的。

2.RSVP的使用

入口路由器根據(jù)源子網(wǎng)地址和目的子網(wǎng)地址，選擇一條從源子網(wǎng)到目的子網(wǎng)的路徑。RSVP將隊(duì)列中發(fā)送端生成的每個(gè)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)特性沿入口路由器選擇的路徑朝所在目的子網(wǎng)的路由器（出口路由器）發(fā)送。沿途收集所經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)元素的信息（這些信息封裝在path消息中），包括最小可用帶寬和最小路徑延遲。當(dāng)出口路由器接收到path消息后，出口路由器按照整個(gè)隊(duì)列中所有應(yīng)用的平均延遲和平均帶寬的要求，計(jì)算機(jī)沿途允許的排隊(duì)延遲和帶寬。出口路由器發(fā)送RESV消息沿原路返回入口路由器，并完成途中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的預(yù)留。當(dāng)入口路由器收到RESV消息時(shí)，按照一定的調(diào)度算法調(diào)度隊(duì)列中的Ipv6分組進(jìn)行發(fā)送。

入口路由器中，同一個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)分組，對(duì)應(yīng)一條路徑資源申請(qǐng)的路徑，該隊(duì)列中的所有數(shù)據(jù)分組都沿該路徑進(jìn)行發(fā)送。

當(dāng)發(fā)送方要傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)流時(shí)，發(fā)送方把源地址和目的地址以及QoS要求，發(fā)送給入口路由器，入口路由器查找緩存中子網(wǎng)編號(hào)表，根據(jù)子網(wǎng)編號(hào)表，找到該數(shù)據(jù)流應(yīng)對(duì)應(yīng)的路徑狀態(tài)信息（包括路徑預(yù)留狀態(tài)和發(fā)送狀態(tài)），如路徑信息滿足要求，入口路由器就給發(fā)送方發(fā)一個(gè)發(fā)送命令的信息，發(fā)送方就開始沿著預(yù)定好的路徑發(fā)送數(shù)據(jù)流。如果路徑信息不滿足要求，發(fā)送方就無(wú)法發(fā)送信息。

3.出口路由器分離單個(gè)數(shù)據(jù)流

當(dāng)數(shù)據(jù)流到達(dá)出口路由器時(shí)，出口路由器把流標(biāo)號(hào)相同、源地址和目的地址相同的IPV6分組（這些分組是QoS要求相同的一個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)用），從匯聚的流中分離出來(lái)。發(fā)往目的地址。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了用IntServ的基本原理，以及數(shù)據(jù)流匯聚實(shí)現(xiàn)QoS的機(jī)制，用減少數(shù)據(jù)資源申請(qǐng)的次數(shù)來(lái)緩解路由器的壓力。但本文對(duì)該系統(tǒng)的研究，只是個(gè)框架，還需要進(jìn)一步細(xì)化，有待研究更詳細(xì)的實(shí)施方法。

參考文獻(xiàn)

[1]顧軍，夏士雄，張瑾.IPv6環(huán)境下端到端QoS模型[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007.5.2037-2040.

[2]徐迎曉，張根度.MPLS和區(qū)分服務(wù)的集成[J].計(jì)算機(jī)工程，2002，28（4）：154-156.

[3]謝銳，顧一眾，汪為農(nóng).基于IPV6源路由的一種QoS系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件.2006，23（2），84-133.

[4]王海濤.Internet區(qū)分服務(wù)模型及其實(shí)現(xiàn)策略[J].現(xiàn)代有線傳輸，2002（1）：47-50.

[5]王曉武，黨小超.對(duì)于IPv6網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)質(zhì)量的研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2006（16）：70-74.

[6]王曉武，黨小超.對(duì)于IPv6網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)質(zhì)量的研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006（16）：70-74.

[7]申利民，陳真，李峰.一種考慮QoS數(shù)據(jù)不確定性的服務(wù)選取方法[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng).2013，10（19）.2652-2663.

[8]劉念伯，劉明，吳磊，曾家智.一種在MPLS網(wǎng)絡(luò)中提供單流QoS保障的區(qū)分服務(wù)標(biāo)記方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，4（27）：1422-1426.

[9]戴慧珺，曲樺，趙季紅.一種覆蓋網(wǎng)多QoS約束均衡的路由算法[J].計(jì)算機(jī)工程2013，12（39）：65-69.

[10] Liu K，Lee V C.RSU-based Real-time Data Access in.Dynamic Vehicular Systems[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology，2010，56（6）：3337-3347.

[11]葛連升，江林，秦豐林.QoS組播路由算法研究綜述[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2010（45）：55-65.

[12]劉麗，方金云.一種考慮QoS的Web服務(wù)組合Petri網(wǎng)建模方法[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013，6（40）：37-39.

[13]肖芳雄，等.Web服務(wù)組合功能與QoS的形式化統(tǒng)一建模和分析[J].軟件學(xué)報(bào)，2011，22（11）：2698-2715.

[14]劉志忠，王勇等.服務(wù)組合中面向端到端用戶QoS需求的QoS聚合機(jī)制研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013，6A（40）：18-21.

[15]李英壯，孫夢(mèng)等.基于OpenFlow技術(shù)的QoS管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，1：42-46.