QoS在網絡傳輸中的解決辦法

薛永寧

重慶工貿職業技術學院，重慶 408000

QoS在網絡傳輸中的解決辦法

薛永寧

重慶工貿職業技術學院，重慶 408000

隨著網絡的普及，多元化的數據的出現，使網絡傳輸的擁塞的現象時有發生。Internet中現有的“盡力傳送”服務的這種先天不足，對于所有業務流公平的競爭網絡資源，很難保證各類業務的通信要求。筆者在此分析一下有關“盡力傳送”服務的不足、Intserv與DiffServ的結合以及MPLS對QoS的作用。

盡力傳輸；QoS；Intserv；DiffServ；MPLS

1 “盡力傳輸”在QoS上的不足

基于存儲轉發機制的Internet只為用戶提供了“盡力而為”的服務，不能保證數據包傳輸的實時性、完整性、順序性。各類用戶對于在網上傳輸數據質量的需求越來越大，對不同的數據傳輸有著不同的服務質量要求，這就要求網絡應能根據用戶的要求分配和調度資源，而IP網絡都支持所謂的盡力而為的包傳送，但不同類型的業務沒有被區別對待，也無法確定信息包是否按序到達或準確的到達，并且在網絡層，信息包總是逐跳傳送的。大多數路由器采用先進先出的排隊機制，所有數據包公平的競爭網絡資源，很難保證不同類業務的通信要求，因此，傳統的轉發機制，已經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。在傳送數據之前，根據業務的QoS需求對網絡資源進行預留，從而為該數據流提供端到端的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節點為流預留并維護資源, 維護每流的數據向前及控制路徑中的QoS狀態、以及每流分類和調度等，確保該業務的服務質量。

2.2 Intserv的局限性

RSVP和Intserv在整個Internet網絡應用存在如下根本的局限：

1）Intserv只面向單個微流，因此使得節點中要保留每個流的狀態信息，使系統開銷過高，導致核心路由器負擔太重，可擴展性差；

2）就目前而言，只有少量的主機產生RSVP信令，雖然其數量預計會大幅度增長，但許多應用卻從不產生RSVP信令，因而修改應用程序的工作量大；

3）網絡中每個節點都要維護各類數據庫，并實現復雜的功能模塊，這種完全分布式的控制造成了極大的復雜性。

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，主要用于骨干網，DiffServ區分服務體系構，解決了IntServ擴展性問題。DiffServ為不同QoS要求的應用分配不同的服務優先級，從而滿足不同業務的QoS要求。

3.2 DiffServ的特點

路由器無須維護每個連接的信息，對系統資源要求低；簡化網絡內部節點的服務機制。在內部節點只進行簡單的調度轉發，而流狀態信息的保存與流監控機制的實現等只在邊界節點進行，內部節點是狀態無關的。

簡化網絡內部節點的服務對象。其服務對象是流聚集，DiffServ 體系結構由許多在網絡節點上實現的功能要素組成，包括每一跳轉發小集合，數據包歸類功能，和交通調節功能。在本體系結構中，只在網絡的邊界節點上實現復雜的分類和調節功能，且通過在IPv4和IPv6包頭的DS段做適當的標記 [DSFIELD]，聚合流量，然后根據所做的標記，采取不同的每一跳轉發策略。“每一跳行為”保證了在互相競爭資源的數據流中為每個網絡節點分配緩沖區和帶寬資源時，有一個合理的處理力度。在核心網絡節點上，無需維護每個應用程序流或每個用戶轉發狀態。因此，本體系結構具備可擴展性。

DiffServ良好的伸縮性和易于實現的特點使其成為網絡核心處的首選機制。但是，由于IETF 僅僅提出了DiffServ在一個子網域內實現QoS的框架，對于大多數的交互式實時業務來說將無法保證絕對的端到端的QoS。

4 Intserv與DiffServ的結合的QoS解決方案

IntServ和DiffServ各有其優缺點，但很難兼顧兩種優點。SCORE是一種在某種具體情況下近似在擁有兩種優點的網絡模型，它和DiffServ結構有些類似，在SCORE結構中僅由邊界路由器執行每流管理，而核心路由器并不執行每流管理。在SCORE中每個結點執行公平隊列算法，從而使SCORE網絡可以完成公平的帶寬分配。

DPS（動態分組狀態算法）是SCORE網絡得以實現的關鍵技術。在DPS算法中，每個分組都攜帶一些狀態信息，這些狀態都由入口路由器初始化，核心路由器來處理這些數據包，在數據包傳到下一跳之前更新其內部狀態和包頭狀態信息。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的每流的端到端服務質量保證。

為了最大限度地利用兩種機制的互補特性，IETF 提出了IntServ over DiffServ機制，試圖解決DiffServ的端到端QoS支持。該模型在網絡的邊緣處采用IntServ/RSVP機制，而在網絡的核心處采用DiffServ機制。

5 MPLS流量控制對QoS的作用

多協議標簽交換MPLS是一種利用定長標簽引導數據高速傳輸和交換的網絡新技術，是一種用于快速數據包交換和路由的體系，具有管理各種不同形式通信流的機制，與傳統IP路由方式相比，它減少了網絡的復雜度，兼容了現有各種主流網絡技術，大幅降低了組網成本；并向用戶提供IP業務時能夠確保QoS和安全性。

MPLS主要特點一是能夠將IP分組路由到一條標簽交換路徑LSP上。源目的地址之間可以建立多條不同的LSP，使每條LSP的路由可以獨立指定；二是MPLS可以把整體的數據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，從而達到優化的目的。由此可見，MPLS可以通過明確的路由得到資源預留信息來實現QoS保證。

6 結論

QoS取得了初步的成功，但用戶對網絡業務有不同類型的新要求，且網絡規模不斷擴大，網絡結構越來越復雜，對QoS的研究也提出了越來越多的新問題和難點，且現有的QoS機制也還不是十分的理想，因而對QoS的研究還有很長的路要走。

[1]林闖，吳建平.因特網區分服務及其幾個熱點問題的研究(QoS)，2009-08-12.

[2][美]斯齊格蒂|譯者:田敏//宋輝院.端到端的QOS網絡設計.人民郵電出版社.

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

TP392

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1674-6708（2011）53-0166-02