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多业务企业网QoS保障技术

  在企业网络的构建中,数据传输是一个基本的功能。但随着技术的发展,应用需求的多样化,网络越来越多地需要考虑对多种业务的支持及保证,如保障三网合一构建中IP电话、IP视频的实时性,金融业务网络中电子汇兑的实时性等。

 
    通常企业网络中根据业务的重要程度,都可区分为关键业务与非关键业务,如银行网络中的实时交易为关键业务、公安网络中IP电话为关键业务等。为了使关键业务能得到充分的服务质量保证(如时延小、丢包少等),避免因网络拥塞而造成对业务的影响,在网络的设计及构建中就需要考虑能提供合适的QoS保障方案。

    以下对QoS的服务模型及其实现技术做一概述。

    1 QoS服务模型

    QoS方案的设计实施,首先需要考虑选择合适的技术框架,也即服务模型。服务模型指的是一组端到端的QoS功能,目前有以下三种QoS服务模型:

* Best-Effort service——尽力服务

* Integrated service(Intserv)——综合服务

1.1 Differentiated service(Diffserv)——区分服务

    1、Best-Effort service

    尽力服务是最简单的服务模型。应用程序可以在任何时候,发出任意数量的报文,而且不需要事先获得批准,也不需要通知网络。网络则尽最大的可能性来发送报文,但对时延、可靠性等不提供任何保证。

    2、Integrated service

    Intserv是一个综合服务模型,它可以满足多种QoS需求。这种服务模型在发送报文前,需要向网络申请特定的服务。这个请求是通过信令(signal)来完成的,应用程序首先通知网络它自己的流量参数和需要的特定服务质量请求,包括带宽、时延等,应用程序一般在收到网络的确认信息,即网络已经为这个应用程序的报文预留了资源后,发送报文。而应用程序发出的报文应该控制在流量参数描述的范围内。

    网络在收到应用程序的资源请求后,执行资源分配检查(Admission control),即基于应用程序的资源申请和网络现有的资源情况,判断是否为应用程序分配资源。一旦网络确认为应用程序的报文分配了资源,则只要应用程序的报文控制在流量参数描述的范围内,网络将承诺满足应用程序的QoS需求。而网络将为每个流(flow,由两端的IP地址、端口号、协议号确定)维护一个状态,并基于这个状态执行报文的分类、流量监管(policing)、排队及其调度,来满足对应用程序的承诺,具有面向连接的特性。因此对网络设备的处理能力有较高要求。

    传送QoS请求的信令是RSVP(资源预留协议),它通知路由器应用程序的QoS需求。

    3、Differentiated service

    Diffserv即区别服务模型,它可以满足不同的QoS需求。与Integrated service不同,它不需要信令,即应用程序在发出报文前,不需要通知路由器。网络不需要为每个流维护状态,它根据每个报文指定的QoS,来提供特定的服务。可以用不同的方法来指定报文的QoS,如IP包的优先级位(IP Precedence)、报文的源地址和目的地址等。网络通过这些信息来进行报文的分类、流量整形、流量监管和排队。

    通常在配置Differentiated service时,在网络边界的路由器通过报文的源地址和目的地址等对报文进行分类,对不同的报文设置不同的IP优先级,而其他路由器只需要用IP优先级来进行报文的分类。

    4、服务模型选择

    这三种服务模型中,只有Intserv与Diffserv这两种能提供多服务的QoS保障。从技术上看,Intserv具有面向连接的特性及思想,这与IP技术本身无连接特性是不符合的,容易导致网络的复杂化;从实现看,Intserv需要网络对每个流均维持一个软状态,因此会导致设备性能的下降,或实现相同的功能需要更高性能的设备,另外,还需要全网设备都能提供一致的技术才能实现QoS。而Diffserv则没有这方面的缺陷,且处理效率高,部署及实施可以分布进行,它只是在构建网络时,需要对网络中的路由器设置相应的规则,会使配置管理比较复杂。

    因此,一般来讲,利用现有技术提供IP QoS时,为了实现规模适应性,在企业IP承载网往往采用Diffserv体系结构。

    而且,无论是Diffserv,还是Intserv,在最终对服务进行保障时,都是通过以下一些成熟技术来实现:

    * CAR。它根据IP包的优先级或QoS组,来进行报文的分类、以及报文的度量和流量监管。

    * 队列技术。WRED、PQ、CQ、WFQ等队列技术进行拥塞避免及拥塞管理。

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