3.4 QoSR与RSVP、DiffServ与MPLS在线视频

第四节

QoSR与资源预留技术

网络中不同的层次都会涉及到服务质量QoS问题

在网络层引入QoS保障机制的目的是

通过协商为某种网络服务提供所需的网络资源

防止个别的网络应用独占共享的网络资源

因此QoS保障机制实际上是一种网络资源分配机制

这一节介绍服务质量路由(QoSR)和资源预留技术

还有一个是流量工程TE(Traffic Engineering)

它研究的目的是更合理地利用网络资源

提高服务质量

通过平衡负荷来降低网络拥塞

QoSR是流量工程用于平衡负荷的一个重要手段

同时通过平衡负荷来提高网络吞吐率也是QoSR研究的一个重要内容

两者相辅相成

IP协议是“尽最大努力交付”

也即它不区分用户业务

将网络带宽、路由器CPU、队列资源等公平地分配给各种类型的应用

在分组传输延时、丢失、出错等方面一视同仁

提供“尽力而为”的服务

所以它就无法满足在带宽、分组丢失概率、端到端的传输延时与

延时抖动、花费等方面有特殊要求的应用

即不能保证服务质量。

那么什么是服务质量路由(QoSR)呢？

它是一种基于数据流QoS请求与网络可用资源进行路由的动态路由协议

在路由选择时可依据的参数包括可用带宽、链路与

端-端路径的利用率、跳数、延时与延时抖动、花费等

研究QoSR的目标就是要为每个接收的QoS业务流提供服务质量保证

使网络的全局资源得到最佳利用

QoSR内容

服务质量路由的研究内容包含三个方面

一个是. 用于网络节点之间交换信息和

收集网络状态信息的QoSR协议

第二个内容是 用于根据已知的网络状态信息

计算满足QoS要求的QoSR算法

第三个方面是实现QoSR的支撑技术

如资源预留协议(RSVP)、区分服务(DiffServ)与

多协议标记交换(MPLS)服务等

具体来看 为了在网络层提供QoS保证

数据分组在传输之前需要按照资源预留协议的思路

找出能够满足QoS的可行路径

然后沿着计算好的路径发送一个消息

通知路径上所有节点保留相应的带宽和缓存资源

这样后续的数据分组就可以沿着这条已经预留了资源的路径传输

从这个角度看QoSR具有面向连接的特性

目前QoSR研究的问题主要集中在网络模型与QoS 度量、QoSR 算法与

有效性分析等方面

QoSR问题研究的难点在哪些方面？

一个是寻找同时满足两个以上路径约束的可行路径算法的

时间计算复杂度

第二个是提高可扩展性所使用的层次化模型的参数聚集问题

第三个是网络状态信息的陈旧极大的影响了QoSR算法的性能

第四个是 将QoSR融入到当前这种“尽力而为”的传统IP路由体系结构中

原有的IP业务将受到很大的冲击

资源预留技术

资源预留技术包括

资源预留协议RSVP、区分服务DiffServ、多协议标签交换MPLS技术

分别来看

先看RSVP协议

RSVP的核心是对一个应用会话的数据流提供服务质量保证

即源/目的主机在会话之前找出一条可行的路径

沿着这条路径预留资源

如带宽与缓冲区资源

这里的流定义为具有相同的源/目的地址、端口、协议与

QoS的分组序列

由于RSVP是基于单个数据流的端-端资源预留、调度处理、缓冲区管理、状态维护机制

需要对现有的路由器、主机、应用程序做相应的调整

太复杂

开销太大

实现难度也很大

因此单纯的RSVP结构实际上让业界难以接受

也无法在互联网上得到广泛应用

DiffServ服务

RSVP应用的受阻促进了区分服务DiffServ 技术的研究与发展

针对RSVP存在的问题

DiffServ的设计者注意解决协议的简单、有效和可扩展性问题

使它成为适用于骨干网的多种业务服务需求的技术

DiffServ协议与RSVP的主要区别

RSVP是基于某个会话流

而DiffServ是基于某类应用；

RSVP要求所有路由器支持

DiffServ仅需一组路由器支持；

当然DiffServ协议简单、有效与可扩展性

MPLS协议

在IETF完成了RSVP和DiffServ协议的研究后

有路由器厂商又提出了更好的改善IP分组传输质量的方案

那就是多协议标识交换MPLS技术

这是一种快速交换的路由方案

对QoSR有着重要的实用价值

从设计思想上看

它是将数据链路层的第二层交换技术引入到网络层

实现快速IP分组交换

提供以下4种服务功能

第一是提供面向连接与保证QoS的服务

第二是合理利用网络资源

第三个是 支持虚拟专网(VPN)服务

第四个是支持多协议

支持MPLS的路由器可以与普通IP路由器、ATM路由器、帧中继RF交换机共存

参见MPLS工作原理示意图

标记交换的意义在于

LSR不是使用IP地址在路由器上查找下一跳的地址

而是简单地根据IP分组标记

通过交换机的硬件在第二层实现快速转发

这样就省去了分组到达每个主机时要通过软件去查找路由的费时过程

MPLS VPN

虚拟专用网(VPN)是指在公共传输网络中建立虚拟的专用数据传输通道

将分布在不同地理位置的网络或主机连接起来

提供安全的端-端数据传输服务的技术核心

VPN概念的核心是“虚拟” 和“专用”

表示VPN是在公共传输网络中通过建立隧道或虚电路的方式

建立一种逻辑覆盖网 专用

表示VPN可以为接入的网络与主机提供保障服务质量与安全的传输服务

MPLS将面向连接的标记路由机制与VPN的建设需求结合起来

可以为所有连入MPLS网络的用户方便的建立第三层VPN

由服务提供商为每个VPN分配一个唯一的路由标识符（RD）

标记交换路由器LSR的标记转发表中

记录了该VPN中用户IP地址与RD的对应关系

只有属于同一个VPN的用户之间才能通信

MPLS VPN技术可以满足用户关于保证数据通信安全性

QoS的要求

操作方便具有很好的可扩展性