业务区分结构

　　业务区分结构(Diff-Serv)是一个相对较新的IETF工作组，它定义了一种更具扩展性的实现 IP QoS的方法。Diff-Serv尤其适用于运营商网络。

　　Diff-Serv大大降低了信令的工作，而将重点放在集合的数据流以及适用于全网业务等级的一套“单跳行为(Per Hop Behavior)”上。我们可以根据预先确定的规则对数据流进行分类，以便将多种应用数据流综合为有限的几种数据流等级。

　　IP QoS的业务区分结构使用IPv4报头中的业务类型（ToS）字段，并将8位ToS字段重新命名，作为DS字段，其中6位可供目前使用，其余2位以备将来使用。该字段可以按照预先确定好的规则加以定义，使下行节点通过识别这个字段，获取足够的信息来处理到达输入端口的数据包，并将它们正确地转发给下一跳的路由器。这里需要注意的是，在IPv4网中所定义的ToS字段与在Diff-Serv中的DS 字段不同。ToS字段的定义如下图所示。



　　Diff-Serv充分考虑了IP网络本身网络灵活、可扩展性强的特点，将复杂的服务质量保证通过DS字段转换为先进的单跳行为，从而大大减少了信令的工作。因此，Diff-Serv不但适合运营商环境使用，而且也大大加快了IP QoS在实际网络中应用的进程。另外，除去单个可信域的定义外，Diff-Serv还描述了一个更大框架的结构原理，旨在供应商之间提供协议框架，这样可以使单个网络域向外扩展，进一步增加了Diff-Serv在运营商环境中的可用性。

　　Diff-Serv的三种业务

　　与Int-Serv类似， Diff-Serv也定义了三种业务类型：

　　尽力而为的业务(Best Effort)： 类似目前Internet中尽力而为的业务。
　　最优的业务(Premium)： 类似于传统运营商网络的专线业务。
　　分等级的业务(Tiered)： 这一类别的业务严格讲不仅仅是一种业务，而是一个大的类别，可以根据发展的需要定制不同的业务等级。

　　Diff-Serv的基本部件

　　Diff-Serv降低了信令的工作，而其重点部件是汇聚数据流和单跳行为。实际上，除去单跳行为外，一个完整的Diff-Serv结构还包含边缘行为和带宽管理两个基本部件：

　　(1)边缘行为

　　数据包进入网络边缘时采取的一系列行为： 通过分类器(Classifier)对入局接口的业务分类进行(可以根据IP地址、协议类型以及TCP端口号区分不同服务级别) ，并对DS字段加以标记。

　　对每个级别的业务加以监测，通过监管来监测每个级别的业务，以确保符合SLA。

　　(2)单跳行为

　　数据包经过沿途路由器所采取的行为：

　　依据数据包的DS标记，将它插入合适出口的相应级别队列中。 业务管理机制根据各队情况对输出队列的业务进行调节，以建立一种定义明确的等级行为。主要功能有分配输出带宽、针对网络中发生拥塞时如何丢弃数据包等制定规则。

　　目前IETF已经定义了三种类别的单跳转发行为，即 DF(缺省转发，提供传统的尽力而为的业务)、AF(确保转发，基于三级丢弃优先级)以及 EF(快速转发，基于优先级队列)的行为。目前只有DF已经标准化。

　　(3) 带宽管理

　　虽然Diff-Serv为IP QoS奠定了宝贵的基础，但还没有办法完全依靠自己来提供端到端的QoS结构。Diff-Serv需要大量网络单元的协同运作，才能向用户提供端到端的服务质量。鉴于这些组件高度分散的特点和对它们进行集中管理的需要，必须有一个全局的带宽管理对全局资源进行动态管理。解决这一问题的方法有两个：一是用功能强大的全局策略管理器来完成这一任务；另外一种就是利用MPLS将第三层的QoS转换为第二层的QoS，通过运营网中第二层的交换机来实现端到端的服务质量保证。尽管这可能不是一个真正意义上的IP QoS，但却是目前可以实现的方法中最切实可行的一个。

　　基于策略的管理

　　在解决QoS管理问题时，策略管理是提高运营商网络资源管理效率并向用户提供新业务的重要手段。基于策略的管理功能在动态因数(如每日定时、应用优先级及网络状况)的基础上根据定义的策略控制带宽使用。

　　首先，我们可以使用全局策略定义并动态地控制网络域中的业务行为。另外，还可以进行单个节点的配置。在这里网络级行为必须通过人工转化成设备级指令。如果将全局策略看作高水平的编辑语言指令，而把设备配置看作一套机器代码指令，那么全局策略与设备配置的关系就是高级与低级的关系，或者说全局与局部的关系。

　　基于策略的管理（PBM）的功能如下：

　　策略编辑(Policy editing)
　　策略验证及冲突排除
　　策略生成(Policy generation)
　　策略分配(Policy distribution)
　　策略演进(Policy evolution)

　　策略编辑器可以使网络管理人员制定网络及用户策略。用户业务(尤其是SLA)需要转换成策略指令，这一过程可使用业务模型从业务管理系统中人工或自动完成。

　　用户策略经过策略编辑器编辑之后，同时又在为所有网络节点制定设备级指令之前，必须经过严格检查，以排除差错和可能存在的冲突，这就是策略验证和冲突排除的作用。

　　实际上一套策略可有效地为网络创建一种独立于设备的程序。该程序经错误验证之后，如果不存在策略冲突(即局部策略可能与全局策略相冲突)，那么就可编入各个设备的指令中。策略生成器可以为多种不同类型的网络设备创建多套设备级指令。

　　PBM与网络管理功能协同运行，为各网络单元分发配置信息。某些策略可能受到一些因素的影响(如网络状态或每日定时)。PBM会探测到这些影响，并对某些节点的设备配置进行更新，策略演进阶段将处理这些工作。

　　这样，一种基于策略的管理器便可在全局各网络域中运行，监督与用户SLA业务管理相关的设备配置。

　　利用MPLS实现端到端的QoS

　　利用MPLS来实现端到端的QoS，实际上是将第三层的 QoS通过与MPLS的有机结合转换到第二层的QoS，以实现端到端的QoS。

　　具体而言，边缘路由器同时也作为MPLS的LER(标记边缘路由器)。这样，一方面它需要识别IP包中的DS字段，另一方面它还可以将从DS字段提取的服务质量信息映射为第二层(如ATM或FR)的服务质量，并通过MPLS建立一条满足服务质量的贯穿整个运营网络的LSP，以保证从入端到出端的QoS，从而实现端到端的服务质量保证。

　　Diff-Serv架构比Int-Serv更具扩展性，因为它集中处理数据流，减少了信令工作，从而在每个节点上避免了基于每个流的软状态(Per-flow Soft State) 的复杂性。Diff-Serv将在企业骨干网和服务供应商网络中得到广泛的使用。

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