IPV6中匯聚數據流的IntServ實現機制

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IntServ模型進行了改進，在Intserv/RSVP的基礎上，將同一子網發向同一目的子網的所有數據流聚集成一個RSVP預留要求。當申請的資源滿足要求時，發送聚集的數據流，數據流到達目的子網后，把單個數據流從匯聚的流中分離出來。

【關鍵詞】匯聚;流標簽;資源預留協議;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（Integrated Service，IntServ）是IETF針對服務質量（Quality of Service，QoS）提出的一種模型。該模型在發送數據之前，要按照路徑進行資源預留，只有資源預留成功才能發送數據流，該模型能提供嚴格的端到端的服務質量，可靠性比較高。

該模型資源預留是針對每個流進行的。發送端在發送數據之前，按照選定的路徑發送PATH消息和業務流特性給接收端，并在經過鏈路節點上搜索延遲和帶寬信息。接收端接收到PATH消息后，計算鏈路的帶寬和延遲。向原路返回發送RESV消息。接收端接收到RESV消息，就發送數據流，如果沒有接收到RESV消息就無法發送數據流。

中間路由器安裝每個流的資源預留軟狀態（soft state），發送完后，并定時釋放路徑。

集成服務模型的主要缺點是，中間的路由器必須是RSVP路由器，只要一個路由器不是RSVP路由器，資源預留無法實現，對中間路由器要求高。面對單流進行資源預留，使路由器計算處理和內存消耗大大增加，所以此模型不適合用在大型網絡中。

鑒于IntServ可擴展性差，本文提出一種解決可擴展性的方法，即在Intserv/RSVP的基礎上，將同一子網發向同一目的子網的所有數據流聚集成一個RSVP預留要求，用減少資源申請的次數，來緩解路由器的壓力。

二、匯聚IntServ的實現

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）、內部路由器。內部路由器是RSVP路由器，外部路由器除了是RSVP路由器，還具有分類、選擇從源子網到目的子網的路徑的功能。

1.入口路由器（或邊界路由器）對數據流分類（匯聚單個數據流）

在IntServ域入口路由器對接收到數據流進行分類。分類根據Ipv6分組里的源地址和目的地址。入口路由器接收到一個未知的Ipv6分組時，首先要判斷一下源地址所屬的子網，把從Ipv6分組源地址中提取子網號和一個路由器賦予的編號（比如用編號A、B、C…….表示）對應起來。然后再判斷一下目的地址所屬的子網，把從Ipv6分組目的地址中提取子網號和一個路由器賦予的編號（比如用編號1、2、3......表示）對應起來，把兩次生成的編號組合起來（A1、A2…，B1、B2…）。A1、A2…，B1、B2就各表示同一子網發向同一目的子網的所有數據流。然后把編號為A1、A2…，B1、B2的所表示數據流分到相應的隊列中。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號，編號，目的地址子網號，編號，生成一個表存儲到高速緩存中，通常路由器收到一個Ipv6分組時，會查緩存表，如果源地址子網號，目的地址子網號已在緩存表中，直接找到最終編號，按照該最終編號把分組分到相應的隊列里，如果在緩存表中找不到子網號，則要把按照圖1所示的過程對源子網和目的子網編號。

入口路由器不斷的將子網編號表的信息發向其他的邊界路由器，其他邊界路由器對自己的子網編號表進行更新。這樣所有邊界路由器中存儲的源子網號，目的子網號和最終編號都是一致的。

2.RSVP的使用

入口路由器根據源子網地址和目的子網地址，選擇一條從源子網到目的子網的路徑。RSVP將隊列中發送端生成的每個應用程序的業務特性沿入口路由器選擇的路徑朝所在目的子網的路由器（出口路由器）發送。沿途收集所經過網絡元素的信息（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。當出口路由器接收到path消息后，出口路由器按照整個隊列中所有應用的平均延遲和平均帶寬的要求，計算機沿途允許的排隊延遲和帶寬。出口路由器發送RESV消息沿原路返回入口路由器，并完成途中每個節點的預留。當入口路由器收到RESV消息時，按照一定的調度算法調度隊列中的Ipv6分組進行發送。

入口路由器中，同一個隊列中的數據分組，對應一條路徑資源申請的路徑，該隊列中的所有數據分組都沿該路徑進行發送。

當發送方要傳輸一個數據流時，發送方把源地址和目的地址以及QoS要求，發送給入口路由器，入口路由器查找緩存中子網編號表，根據子網編號表，找到該數據流應對應的路徑狀態信息（包括路徑預留狀態和發送狀態），如路徑信息滿足要求，入口路由器就給發送方發一個發送命令的信息，發送方就開始沿著預定好的路徑發送數據流。如果路徑信息不滿足要求，發送方就無法發送信息。

3.出口路由器分離單個數據流

當數據流到達出口路由器時，出口路由器把流標號相同、源地址和目的地址相同的IPV6分組（這些分組是QoS要求相同的一個實時應用），從匯聚的流中分離出來。發往目的地址。

三、結束語

本文介紹了用IntServ的基本原理，以及數據流匯聚實現QoS的機制，用減少數據資源申請的次數來緩解路由器的壓力。但本文對該系統的研究，只是個框架，還需要進一步細化，有待研究更詳細的實施方法。

參考文獻

[1]顧軍，夏士雄，張瑾.IPv6環境下端到端QoS模型[J].計算機工程與設計，2007.5.2037-2040.

[2]徐迎曉，張根度.MPLS和區分服務的集成[J].計算機工程，2002，28（4）：154-156.

[3]謝銳，顧一眾，汪為農.基于IPV6源路由的一種QoS系統的研究與設計[J].計算機應用與軟件.2006，23（2），84-133.

[4]王海濤.Internet區分服務模型及其實現策略[J].現代有線傳輸，2002（1）：47-50.

[5]王曉武，黨小超.對于IPv6網絡中服務質量的研究[J].現代電子技術.2006（16）：70-74.

[6]王曉武，黨小超.對于IPv6網絡中服務質量的研究[J].現代電子技術，2006（16）：70-74.

[7]申利民，陳真，李峰.一種考慮QoS數據不確定性的服務選取方法[J].計算機集成制造系統.2013，10（19）.2652-2663.

[8]劉念伯，劉明，吳磊，曾家智.一種在MPLS網絡中提供單流QoS保障的區分服務標記方法[J].計算機應用研究，2010，4（27）：1422-1426.

[9]戴慧珺，曲樺，趙季紅.一種覆蓋網多QoS約束均衡的路由算法[J].計算機工程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].山東大學學報（理學版），2010（45）：55-65.

[12]劉麗，方金云.一種考慮QoS的Web服務組合Petri網建模方法[J].計算機科學，2013，6（40）：37-39.

[13]肖芳雄，等.Web服務組合功能與QoS的形式化統一建模和分析[J].軟件學報，2011，22（11）：2698-2715.

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

[15]李英壯，孫夢等.基于OpenFlow技術的QoS管理系統的設計與實現[J].廣西大學學報：自然科學版，2011，1：42-46.