新一代互联网技术课程设计(新一代网络QoS的研究).doc

新一代网络 QoS 的研究姓名:学号: 1. QoS 体系结构 IntServ 体系结构是 IETF 1994 年提出的 QoS 保证模式[1]. 它是在传统 IP 网络尽力而为服务模式的基础上定义了一组服务扩充, 通过 RSVP 提供端到端的 QoS 虽然能够提供较好 QoS 保证, 但其基于面向连接模式, 而IP网络本身是非连接的,因此高速网络核心路由器常常被迫去维护、调度数以千计的连接. 随着连接数量的增加, 连接建立和连接释放阶段的额外开销也会增大, 每个连接的状态信息需要保存在路径通过的每个节点上, 即需要保存每流状态, 其可扩展性差. 而且在具体实施中, 如何与现有 IP 网络互连也是一个困难。针对 IntServ 在发展中遇到的困难,IETF在RFC2475 中提出了 Dif fServ 体系结构[2].DiffSe rv 提出了核心路由器 QoS 区分服务的体系结构,它由 DS 域边缘和核心联合操作, 针对网络流的不同 QoS 要求( 如延迟、丢失率等) fServ 面向QoS 参数而不区分应用,相比IntServ 简化了信令, 将网络上传输的业务分成不同的业务流, 每种业务类定义一组单向的分组传输特征,由区分服务码(DSCP) 标识 Dif fServ 通过汇聚和逐点行为(PHB) 方式提供一定程度上的 最大的特点是实现简单、扩展性好,但由于 Dif fServ 结构中网络和端系统之间缺乏信令通信, 不能提供端到端的 QoS 保证,而端到端的 QoS 保证一直是 IPQoS 研究的基本目标。多协议标签交换模型(MPLS)[ 3] 是基于标签的交换方式, 允许路由器在作转发决定的时候仅仅以简单的标签为基础, 而不是基于目标 IP 在网络中建立具有某种特性的传输通道, 采用分类标记的方法确定数据报的传输路由, 使用标记交换技术实现数据报的高速转发, 将数据的转发与控制行为有效分开, 因而对网络系统升级提供有效支持. 网络负载严重时, 综合服务与区分服务的 QoS 的最主要功能是流量工程, 即在多条可能的转发路径中进行负载平衡. 目前已提出的网络流量工程方案 IPMPLS , 只是解决了流量在整个网络中均匀分布的问题。网络 QoS 难以保证在体系结构上存在深层次的原因, 仅仅依靠更加先进的网络管理工具不能从根本上解决问题. 一方面, 互联网“边缘论”和面向非连接的设计思想保障了高效的互通, 但控制手段薄弱, 难以满足解决 QoS 保证的需要. 另一方面, 互联网发展至今, 已成为一个庞大的非线性复杂系统, 各种中间件的加入以及网络协议体系的庞杂导致互联网的“腰部”不断变粗,分布式控制平面中由于各种协议的决策逻辑交织在一起而产生的非线性作用使网络行为呈现出相当的复杂性并且难以预测. 如何构建能够提供 QoS 保证的新一代网络体系结构面临下列挑战:(1) 应该在网络的关键部分增加 QoS 控制结构使网络更可管; 应该在网络中维护一定的状态信息, 施加必要的控制, 使网络具有某种程度面向连接的特性; 应该在不同层次上可以对它进行监管. (2) 允许为每个网络配置对其性能、可靠性和策略的高层需求和目标;网络管理控制系统应该具有数据平面当前全局状态的准确信息; 网络管理控制系统应该能够直接对数据平面进行控制,而将决策逻辑与分布式系统分离. IP QoS 与过量配置 IntSe rv与DiffServ 作为 IP 网络的两种 QoS 标准目前并没有完全成功商用. 这除了两者自身存在的局限性之外, 一个重要的原因在于目前核心网由于高速传输和交换技术的发展而产生“带宽过剩”的现状. 在这种情况下, 许多骨干网运营商都通过为“尽力而为”的互联网配置大量过剩容量以保证用户的 QoS , 而不愿对已经大量部署的路由器等设备进行升级从而采用复杂的 QoS 控制机制[4].据统计,目前大部分骨干网的负载大约只占总容量的 5%~15%,而核心互联网运营商通常提前配置容量以满足 3~6个月后增长的用户需求. 这种过量配置的方式虽然能够暂时满足目前部分用户的 QoS 需求, 然而从历史发展的角度看, 却存在着潜在的威胁. 在网络的发展历史上, 由于新接入网和新核心网技术的交错出现, 核心网的容量周期性地被人们认为从“带宽无穷大”到“几乎拥塞崩溃”[5].QoS ,QoS 控制机制必须作为网络体系结构的一个有机组成部分才能最有效地实现目标. 如果只有当面临迫切需求时才向一