基于策略的ip网络的qos研究毕业设计(编辑修改稿)

基于策略的ip网络的qos研究毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

单位提供 QoS，是一种单纯、自然的服务模式。 流是以单播或多播方式在发送端和接收端间传输的数据码流，它为不同服务提供类似连接的逻辑通道。 IntServ 的基本原理是对于每一个需要进行 7 QoS 处理的数据流，通过一定的信令机制，在其经由的每一个路由器上进行资源预留，以便实现端到端的 QoS 业务。 为了使 IP 网络能够提供具有 QoS 的传输，并支持对 QoS 要求较为严格的语音、视频等实时业务， 为各种应用提供端到端的保证， IntServ 模型定义了一个作用于整个网络的控制服务质量的机制，整个网络中的每一个网络元素都必须有能力实现这一机制。 随后，通过一定的信令机制，将特定应用的服务等级要求通知其传输路径上的所有网络元素，并在应用服务与各个网络元素之间进行管理信息交换 ，网络元素将为该应用进行各种资源预留与处理策略的设置。 当整条路径建立起来之后，这一路径上的所有网络元素都已经做好了为相应的数据流提供 QoS 服务的准备。 IntServ 模 型所采用的主要技术包括 :流分类、准入控制、调度、拥塞控制和资源预留等。 流分类根据 QoS 需求决定数据分组所属的服务等级。 调度技术根据数据分组的不同服务等级进行不同的处理。 每个网络元素都对进入的数据流进行准入控制，并判断是否有足够的资源满足数据流的 QoS 要求，以及数据流是否有权获得要求的服务等级。 IntServ 通过资源预留机制逐个节点的建 立或解除每个流的资源预留状况，通过接入控制机制判断网络节点是否能满足 QoS 请求并接受或拒绝请求，模型中所有的路由器都要支持 RSVP 机制，即都要有在控制路径上处理每个流的信令消息并维护每个流的路径状态和资源预留状态，执行流的分类、调度和缓冲区的管理的能力。 IntServ ( Integrated Services ) 由 IETF 的 IntServ 工作组于 1994 年在 RFC1633 中提出。 IntServ 定义了三种服务类型 : (1) Guaranteed 可以提供虚拟专线业务。 对宽带、时延、分组丢失率提供端到 端定量的 QoS 保证。 8 图 IntServ 的参考模型 (2) Contronlled Load 给用户提供一种类似在网络负载、无阻塞情况下 Best – Effort 的网络服务。 它是一种定性的指标。 (3) Best – Effort 类似于目前互联网上提供的服务，是一种尽力而为的工作方式，基本上无任何质量保证。 为了实现上面的三种服务 , IntServ 定义了一个简化模型 , 包含 4 个功能部件 , 由支持该体系的路由器实现。 其参考模型如图 所示。 (1) RSVP (ReSerVation Protocol , RFC2205) RSVP 即资源预留协议。 它是 Interne上的信令协议。 通过 RSVP , 用户可以给每个业务流 (或联接 ) 申请资源预留 , 要预留的资源可能包括缓冲区及带宽的大小。 这种预留需要在路径上的每一跳都要进行 , 这样才能提供端到端的 QoS 保证。 RSVP是单向的预留 , 适用于点到点以及点到多点的通信环境。 (2) 访问控制 (Admission Control) 它基于用户和网络达成的服务合同 , 对用户的访问进行一定的监视和控制 , 有利于保证双方的共同利益。 (3) 分类器 (Classification) 根据预置的一些规则 , 它对进入路由器的每一个分组进行分类。 这可能需要查看 IP 分组里的RSVP 访问控制资源预留 路由 分类 + 队列调度器 有预留的IP 分组 没有预留的 IP 分组 消息 IP 分组 路由协议 IP 分组 RSVP 9 某些域 ( IP 源地址、 IP 目的地址、上层协议类型、源端口号、目的端口号 ) , 还可以查看第 4 层以上协议 , 比如 URL 、SMTP、 NNTP 等协议中的明文信息。 分组经过分类以后被放到不同的队列中等待接收服务。 (4) 队列调度器 (Mapping amp。 Scheduler) 它主要是基于一定的调度算法对分类后的分组队列进行调度服务。 常见的调度算法有 WFQ、 SFQ、 PBQ、 VC、 WRR 等。 IntServ 尽管能提供 QoS 保证 , 但扩展性较差。 因为其工作方式是基于每个流的 , 这就需要保存大量的与分组队列数成正比的状态信息。 此外 ,RSVP 的有效实施必须依赖于分组所经过的路径上的每个路由器。 在骨干网上 , 业务流的数目可能会很大 , 同时它还要求路由器的转发速率很高 , 这使得 IntServ 难于在骨干网上得到实施。 目前 , 比较一致的看法是在网络的边缘实施IntServ , 或者对流 (Flow) 的定义更加粗糙以使业务流的数目降低到可以承受的地步。 IntServ 集成业务体系结构 为了了解 IntServ 的一些缺点 , IETF 在 RFC2475 中提出DiffServ (Differentiated Services)体系结构 , 旨在定义一种实施 IP QoS 且更容易扩展的方式 , 以解决 IntServ 扩展性差的缺点。 DiffServ 简化了信令 , 对业务流的分类颗粒度更粗。 它通过汇聚 (aggregate) 和 PHB ( Per Hop Behavior ,每跳行为 ) 的方式来提供一定程度上的 QoS 保证。 汇聚的含义在于路由器可以把 QoS 需求相近的各业务流看成一个大类 , 以减少调度算法所处理的队列数。 PHB 的含义在于逐跳的转发方式 , 每个 PHB 对应一种转发方式或 QoS 要求。 在 DiffServ 里 , 引入了 DiffServ 域 (Domain)的概念 , 一 10 图 DiffServ 网络模型 个 DiffServ 域可以认为是一个能提供 DiffServ 业务的子网 , DiffServ 网络模型如图 所示。 DiffServ 域主要由一些路由器组成 , 并对这些路由器进行了区分 , 把位于 DiffServ 域边界的称为边界路由器 ( Edge Router) , 而把 DiffServ 域内部的称为内部路由器 (Core Router)。 边界路由器需要具有的功能有 : 对业务流的 分类 (基于 IP 分组中一些字段 , 与 IntServ 类似的较细分类或者为基于汇聚的较粗分类 ) 、整形 ( Shaping ) 、标记 (Marking) 和调度 ( Sheduling)。 内部路由器需要具有的功能有分类 (为基于汇聚的较粗的分类 ) 和调度。 DiffServ 力图通过对业务流的分类、整形、标记、调度来实现对业务 QoS 一定程度上的保证。 目前 DiffServ 定义了三种 PHB 来实现业务 : (1) EF ( Expedited Forwarding)提供类似于专线或租用线的服务。 EF 只定义了一个 DiffServ 编码点 , 实现最小化时延和抖动 , 为数据流提供最高的传送级别。 超出预置合同的分组将被丢弃 (2) AF (Assured Forwarding) 提供不同级别的 Best Effort 服务。 包含 4 个类和 3 个丢弃优先级 (共有 12 个编码点 ) , 当发生拥塞时 , 高丢弃优先级的分组先被丢弃。 (3) CS (Class Selector) 提供 8 个编码点来重定义 TOS 顺序段( Precedence Bits) , 主要用来兼容 TOS 协议。 DiffServ 利用了 IPv4 分组头的 TOS 字段 (或 IPv6 的 COS 11 字段 ) , 作为 DSCP (DiffServ 编码点 )使用。 每一种 DSCP 对应一种 PHB 方式。 路由器在转发分组时只需查看每个分组的 DSCP 值 , 从而对此分组提供相应的 PHB 转发方式。 目前已定义的 DSCP 值有 : 000000 为缺省 (Best Effort ) 、 101110 为 EF、 xxx000 为 CS 的 8 个 DSCP、 12 个 AFDSCP。 DiffServ 的扩展性是通过汇聚实现的 : 汇聚发生在边界路由器 , 多个流被归并为一个类别 (通过 DSCP 标记 ) , 核心 路由器仅需要较粗的分类以及实现调度和丢弃 , 与 MPLS 的汇聚模型明显相符合 , 所以 IETF 在 20xx 年 2 月推出了 “ draft ietf mpls diff ext – ” , 在 MPLS 上支持 DiffServ。 Intserv 与 DiffServ 的比较 IntServ 模 型是基于流的体系结构，以通信过程中的最低粒度提供多等级 QoS 服务，即使在网络严重拥塞时，也能够向用户提供确定的 QoS 服务，使用户获得很高的服务级别保证。 DiffServ 是介于 Intserv 模型和传统加 Inter 之间的一种体系结构，提供类别有限的区分服务，无法独立地实现确保 QoS 服务。 IntServ 模 型具有面向连接的特性，在网络中以每个连接为对象，预留和分配网络资源，与 IP 术本身无连接的特性相冲突，容易导致网络复杂化。 IntServ 模型以连接为对象区分 QoS，服务区分粒度过细，产生了巨大的开销，还需要进行复杂的资源预留、接入控制、 QoS 路由和调度机制等，因此即 IntServ 模型能够面向连接提供非常细致的 QoS 服务，并确保延时上限、吞吐量等 QoS 参数，单纯的 IntServ 模型在实际 应用中还是有很大的局限性。 12 DiffServ 模型通过业务流分类并向属于不同服务类别的分组提供不同的 QoS。 它提供的是一类有相对的 QoS 差别、但没有绝对的 QoS 保证的服务。 DiffServ 模型具有良好的简单性和可扩展性，降低了对多级 QoS 服务的要求，将复杂性推到网络边缘，通过使用 DS 域标志服务和在网络边界的通信量聚合，在网络节点内部仅进行简单的面向少量数据流聚集的调度算法，使得网络中状态信息的数目不与连接的数目成正比，而是与通信的分类成比例，较好地解决了 IntServ 几模型中出现的规模危机。 第三章 基于策略的 QoS 网络管理 基于策略的思想 基于策略的网络是近年来发展的一项关键技术 ,是网络操作和管理的保证。 策略就是一组管理规则的集合 , IETF 从两方面对 13 策略进行了定义 :策略是用来指导和制定用于现在和未来决策的动作的具体目标或方法 ,它在一个特定的环境中被实现和执行。 策略是对网络资源访问进行管理、控制的一系列规则。 策略具有如下属性 : (1) 策略是相对静止的。 持久性执行一个动作的一次性的命令不是策略 ,而且同被管系统的状态相比 ,策略具有相对静止的特征。 (2) 策略以条件的形式定义 系统行为的选择。 调用的是预先定义的操作或动作 ,而不是去改变操作自身的功能 ,如指定执行什么动作 ,而不是要维持某种状态。 (3) 策略不是独立存在的。 策略并不是互相独立 ,没有关联关系的。 策略之间存在着组合和包含等关系。 复杂的策略可以通过简单策略的组合得到 ,多个策略可以组成策略组 ,多个策略。