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摘要：盡管增加帶寬能夠改善因特網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量，但簡(jiǎn)單地增加帶寬無(wú)法滿(mǎn)足新應(yīng)用的特點(diǎn)與需求，因此需要為目前“盡力而為”的IP網(wǎng)引入服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)。IETF目前看好兩個(gè)IP
QoS標(biāo)準(zhǔn)：區(qū)分服務(wù)（DiffServ）和MPLS。文章研究了它們的特點(diǎn)、區(qū)別以及MPLS支持DiffServ的技術(shù)。
關(guān)鍵詞：Diffserv MPLSQoS盡力而為業(yè)務(wù)
因特網(wǎng)取得巨大成功的一個(gè)原因是它所使用的IP協(xié)議的簡(jiǎn)單性。因特網(wǎng)提供的是一種盡力而為的服務(wù)：IP網(wǎng)盡量把數(shù)據(jù)包從源端轉(zhuǎn)發(fā)到目的端，但對(duì)所能夠提供的包轉(zhuǎn)發(fā)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）不做任何承諾。因此，IP網(wǎng)提供的服務(wù)質(zhì)量是無(wú)法預(yù)知的。
很多新出現(xiàn)的因特網(wǎng)業(yè)務(wù)是多媒體應(yīng)用，要么要求巨大的帶寬，要么需要嚴(yán)格的延遲保證，要么要求一點(diǎn)到多點(diǎn)或多點(diǎn)到多點(diǎn)的通信能力。這些新業(yè)務(wù)要求IP網(wǎng)除了提供簡(jiǎn)單的盡力而為服務(wù)以外，還需要新的服務(wù)方式，需要現(xiàn)在的“啞”IP網(wǎng)具有一定的智能。
IETF目前看好兩個(gè)IP QoS標(biāo)準(zhǔn)：區(qū)分服務(wù)（DiffServ）和MPLS。DiffServ取代了IP服務(wù)類(lèi)型（TOS）字段改名為DS字段，并用它承載IP包服務(wù)所要求的信息，是嚴(yán)格意義上的三層技術(shù)，不涉及低層的傳輸技術(shù)。另一方面，MPLS規(guī)定了一種把三層流量映射到面向連接的二層傳輸技術(shù)（如ATM，幀中繼）上的方法，它給每個(gè)IP包增加一個(gè)特定的選路信息，允許路由器為不同類(lèi)型的流量指派不同的顯式路由，提供與QoS沒(méi)有直接聯(lián)系的路由能力，如流量工程（TE），以改善IP路由的效率。
一、區(qū)分服務(wù)
DiffServ 起源于IntServ。DiffServ的目的是在因特網(wǎng)上為流量提供有區(qū)別的業(yè)務(wù)級(jí)別。與IntServ相比，DiffServ定義的是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單而粒度粗一些的控制系統(tǒng)。另外，DiffServ針對(duì)的是流聚合后的每一類(lèi)QoS控制，而不是像IntServ那樣針對(duì)每個(gè)流。因此，DiffServ具有可擴(kuò)展性，能夠在大型網(wǎng)絡(luò)上提供QoS服務(wù)。
DiffServ在其域的邊緣對(duì)進(jìn)入流進(jìn)行分類(lèi)，并為每一類(lèi)型指定一個(gè)類(lèi)型標(biāo)志DiffServ代碼點(diǎn)（DSCP）。域內(nèi)的核心路由器查看DSCP值，并根據(jù)每一類(lèi)的特定逐跳行為（PHB）調(diào)度包的轉(zhuǎn)發(fā)。DiffServ把基于相同的PHB轉(zhuǎn)發(fā)的一組包稱(chēng)為行為聚集（BA）。
DiffServ工作組已經(jīng)定義了DSCP與 PHB的映射關(guān)系（表１），但同時(shí)也允許ISP自行定義具有本地意義的映射關(guān)系。
表1 推薦的DSCP值
DSCP
PHB
說(shuō)明
101110
EF
絕對(duì)QoS
001XXX
AF1
QoS介于EF和BE之間。每一種AF可以劃分為三種優(yōu)先級(jí)，共12種
010XXX
AF2
011XXX
AF3
100
AF4
000000
BE
盡力而為業(yè)務(wù)
�。�.加速轉(zhuǎn)發(fā)（EF）
EF PHB（或EF）的流量不受其它PHB流量的影響，確保包的離開(kāi)速率高于所規(guī)定的值。與傳統(tǒng)的租用線類(lèi)似，EF
PHB能夠提供低丟包率、低延遲、低抖動(dòng)和有保證的帶寬服務(wù)。EF
PHB轉(zhuǎn)發(fā)只提供對(duì)已接受的固定流量以及對(duì)流進(jìn)行最小程度的排隊(duì)，并在邊緣路由器丟棄掉任何超過(guò)EF指定數(shù)量的流。
�。玻ＷC轉(zhuǎn)發(fā)（AF）
AF為IP包提供不同級(jí)別的轉(zhuǎn)發(fā)特征，為四個(gè)級(jí)別AF中的每個(gè)都分配特定數(shù)量的轉(zhuǎn)發(fā)資源（比如緩沖區(qū)和帶寬），并且為每個(gè)包指派三種不同丟棄優(yōu)先級(jí)中的一種。AF
PHB允許在整個(gè)流量不超過(guò)預(yù)先設(shè)定速率的前提下以更高的可能性轉(zhuǎn)發(fā)包。
二、MPLS
MPLS起源于IP交換和標(biāo)記交換技術(shù)。因?yàn)镸PLS定義了用新的路由協(xié)議封裝IP流量的體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議，而DiffServ只關(guān)注與現(xiàn)有路由協(xié)議獨(dú)立的IP包字段，所以它對(duì)傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的改變比DiffServ深刻得多。
IP是無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)，每臺(tái)路由器根據(jù)所收到的每個(gè)包的地址查找匹配的下一跳，并做相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)。但路由器使用的是最長(zhǎng)前綴匹配地址搜索（即搜索匹配前綴最長(zhǎng)的一個(gè)作為入口），無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)發(fā)。MPLS在網(wǎng)絡(luò)的入口邊緣路由器為每個(gè)包加上一個(gè)固定長(zhǎng)度的標(biāo)簽，核心路由器根據(jù)標(biāo)簽值進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，在出口邊緣路由器再恢復(fù)成原來(lái)的IP包。因?yàn)楦鶕?jù)固定長(zhǎng)度的標(biāo)簽搜索目的地址，所以MPLS能夠?qū)崿F(xiàn)高速轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)標(biāo)簽確定的轉(zhuǎn)發(fā)路徑稱(chēng)為標(biāo)簽交換路徑（LSP）。
MPLS能夠?qū)崿F(xiàn)顯式LSP，并且它能夠根據(jù)流量的QoS要求選擇一條優(yōu)化的邊緣到邊緣的路徑。MPLS也能夠在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)做負(fù)載均衡的流量工程，也可以做虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPN）。提出MPLS的初始動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)更高速的路由轉(zhuǎn)發(fā)，但隨著路由器性能的不斷提高，這種理由已不復(fù)存在，但在IP網(wǎng)上建立連接實(shí)施流量工程以及組建VPN正在越來(lái)越流行。
在MPLS流量工程中可以使用下列標(biāo)簽分發(fā)過(guò)程建立LSP。
１．約束路由標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議
約束路由標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議（CR－LDP）是對(duì)已有的標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議（LDP）的擴(kuò)展，能夠支持約束路由。CR－LDP可以在標(biāo)簽請(qǐng)求消息中建立一條LSP（通過(guò)LSR
B和LSR C）。另外，CR－LDP允許在標(biāo)簽請(qǐng)求消息中設(shè)置流量參數(shù)，比如峰值速率、承諾速率和突發(fā)性等。但是，CR－LDP并不真正支持LSP流量的QoS保證機(jī)制。
2.RSVP-TE
RSVP-TE是從已有的RSVP協(xié)議擴(kuò)展而來(lái)的標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議。它使用了幾個(gè)新的RSVP對(duì)象，如強(qiáng)制性LABLE－REQUEST對(duì)象和LABEL對(duì)象。RSVP－TE能夠支持用以建立和維護(hù)LSP的附加功能，包括按需下游標(biāo)簽分發(fā)、顯式LSP實(shí)例、為顯式LSP分配網(wǎng)絡(luò)資源、運(yùn)用“中斷之前先建立（make-before-break）”的思想重路由已建立的LSP隧道、跟蹤LSP隧道的真正路由、診斷LSP隧道、結(jié)點(diǎn)摘要的思想、搶先選擇和可控制的管理等。
３．管理人員逐跳建立
網(wǎng)絡(luò)管理人員用網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，如簡(jiǎn)單網(wǎng)管協(xié)議（SNMP）、命令行接口（CLI）等，為每條LSP上的所有路由器建立MPLS用法信息。
三、MPLS 支持的DiffServ
MPLS用一個(gè)標(biāo)簽作墊層（shim）封裝了IP包，核心路由器看不到DSCP，DiffServ與MPLS并不兼容。為此，IETF提出了一種MPLS支持DiffServ的方法。
MPLS支持的DiffServ能夠把DiffServ的多個(gè)BA映射到MPLS的一條LSP上，根據(jù)BA的PHB來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)LSP上的流量。LSP與BA的映射有兩種方式：
E-LSP和L-LSP。
�。保瓻-LSP
E-LSP用EXP字段把多個(gè)BA指派到一條LSP上，使用MPLS墊層頭的EXP字段表示一個(gè)包的PHB。最多可以把8個(gè)BA映射到EXP字段中。
�。玻甃-LSP
L-LSP把一條LSP指派給一個(gè)BA（表現(xiàn)出多個(gè)包丟棄優(yōu)先級(jí)），根據(jù)MPLS標(biāo)簽確定包的調(diào)度策略，根據(jù)墊層頭或二層包丟棄機(jī)制確定丟棄優(yōu)先級(jí)。純ATM
MPLS不能使用 EXP字段。
由于MPLS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)在每一跳中都交換標(biāo)簽值，因此管理標(biāo)簽與DSCP的映射比較困難。E-LSP比L-LSP更容易控制，因?yàn)镋-LSP事先就可以確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)包的EXP字段和DSCP之間的映射關(guān)系。
四、結(jié) 語(yǔ)
DiffServ提供的是一種區(qū)別對(duì)待不同業(yè)務(wù)的服務(wù)，為不同的業(yè)務(wù)設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)和轉(zhuǎn)發(fā)特性，但并不具體規(guī)定如何進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，也不設(shè)法消除擁塞。在網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有擁塞時(shí)，即使是盡力而為型的IP包也能夠得到很好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，因此有沒(méi)有DiffServ都一樣。而在DiffServ網(wǎng)絡(luò)中也完全有可能發(fā)生擁塞，因?yàn)榧词笵iffServ在網(wǎng)絡(luò)邊緣做了流量調(diào)節(jié)，在網(wǎng)絡(luò)核心路由器上也完全有可能因?yàn)榱髁繀R聚而出現(xiàn)擁塞（負(fù)載不均衡）。這時(shí)，DiffServ是以犧牲低優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)為代價(jià)換來(lái)高優(yōu)先業(yè)務(wù)的QoS（擁塞嚴(yán)重時(shí)也可能損傷高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)），但并沒(méi)有消除擁塞。MPLS提供的流量工程能夠解決負(fù)載不均衡出現(xiàn)的擁塞問(wèn)題。
DiffServ不關(guān)心低層網(wǎng)絡(luò)采用什么技術(shù)解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，而MPLS流量工程也不關(guān)心所承載的流量采用的是什么QoS機(jī)制。但在MPLS承載DiffServ（或IntServ）時(shí)，因?yàn)闃?biāo)簽封裝的原因，核心路由器看不到IP包的頭，因此IETF提出了一種MPLS能夠支持DiffServ的技術(shù)。
顯然，解決IP網(wǎng)的QoS，僅僅依靠DiffServ和MPLS這兩種技術(shù)仍然不夠，還需要擁塞控制技術(shù)（如RED）、排隊(duì)調(diào)度技術(shù)（如WFQ）、約束路由、應(yīng)用層流量重定向和流量均衡技術(shù)等協(xié)同工作。
摘自《中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)研究組》
