9.1流量工程概述

網(wǎng)絡(luò)資源的高昂成本以及Internet領(lǐng)域中激烈的競爭，作為ISP（Internet服務(wù)提供商），不僅需要改善網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如采用光纖滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，但是這只能在一定程度上緩解用戶數(shù)據(jù)傳輸帶寬和QoS保證的壓力）。9.1流量工程概述 網(wǎng)絡(luò)資源的高昂成本以及Interne9.1.1什么是流量工程 由于網(wǎng)絡(luò)資源不足或者流量分布不均勻都可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。在前一種情況下，所有路由器和鏈路都會過載，惟一的解決辦法是升級基礎(chǔ)設(shè)施，提供更多的網(wǎng)絡(luò)資源。9.1.1什么是流量工程

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，流量工程（TE）的重要性體現(xiàn)在兩個方面：從ISP的角度來說，流量工程（TE）可以保證網(wǎng)絡(luò)資源得到充分、合理利用，從而避免了整個網(wǎng)絡(luò)在某個地方網(wǎng)絡(luò)資源過度利用，而在另外一些地方網(wǎng)絡(luò)資源被閑置不用的不良情況；從網(wǎng)絡(luò)用戶的角度來說，流量工程（TE）可以保證用戶所申請的服務(wù)質(zhì)量得到滿足。 在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，流量工程（TE）的重要性體現(xiàn)在兩個方面9.1.2流量工程中的性能指標(biāo) 流量工程（TE）的目標(biāo)就是在保證網(wǎng)絡(luò)高效、可靠運(yùn)行的同時，對網(wǎng)絡(luò)資源的利用與流量的性能加以優(yōu)化。1．面向應(yīng)用的性能指標(biāo) 這是一種與每種特定應(yīng)用服務(wù)流的流量特性相關(guān)的指標(biāo)，面向應(yīng)用的性能指標(biāo)包括了增強(qiáng)業(yè)務(wù)QoS性能的各個方面。9.1.2流量工程中的性能指標(biāo)2．面向網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo) 這是一個與網(wǎng)絡(luò)資源相關(guān)的指標(biāo)，面向網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)包括了優(yōu)化資源利用的各個方面。有效的網(wǎng)絡(luò)資源管理是實(shí)現(xiàn)面向資源優(yōu)化目標(biāo)所使用的手段。2．面向網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)9.1.3網(wǎng)絡(luò)擁塞的最小化 擁塞的最小化是面向應(yīng)用和面向網(wǎng)絡(luò)流量工程的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，流量工程所要解決的主要問題也就是減少擁塞的產(chǎn)生。9.1.4流量與資源控制9.1.3網(wǎng)絡(luò)擁塞的最小化9.2MPLS流量工程9.2.1MPLS流量工程技術(shù)基礎(chǔ)一、選用MPLS實(shí)現(xiàn)流量工程的原因 理想的流量工程解決方案是根據(jù)業(yè)務(wù)需要分配網(wǎng)絡(luò)資源、具有將通信流量映射到特殊路徑和專用資源上以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法。ISP（Internet服務(wù)提供商）要求IPoverATM方式下的流量工程在純IP結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中也要得到體現(xiàn)。9.2MPLS流量工程9.2.1MPLS流量工程技

（1）MPLS是一種交換和路由的綜合體，它集成了鏈路層的交換技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)。 （2）MPLS流量工程提供了完整的流量管理方法。 （1）MPLS是一種交換和路由的綜合體，它集成了鏈路層的交

（3）MPLS流量工程根據(jù)業(yè)務(wù)流所需的資源和網(wǎng)絡(luò)中的資源可用情況來引導(dǎo)業(yè)務(wù)流有效通過網(wǎng)絡(luò)，并采用“基于約束路由的選路”方法，這條約束路由對要調(diào)節(jié)的業(yè)務(wù)來說是滿足約束條件的最好路由。 （4）MPLS流量工程可以平滑地將失效鏈路或節(jié)點(diǎn)上的業(yè)務(wù)流利用新的約束轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)的其他通路上進(jìn)行傳輸，從而有效地對發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)和鏈路進(jìn)行恢復(fù)。 （3）MPLS流量工程根據(jù)業(yè)務(wù)流所需的資源和網(wǎng)絡(luò)中的資源可二、MPLS流量工程的主要內(nèi)容1．路徑的選擇 通過采用MPLS實(shí)現(xiàn)顯式路由的選擇方式，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用來引導(dǎo)業(yè)務(wù)的流向，以便使一條擁擠路徑上的一部分流量轉(zhuǎn)移到一條負(fù)荷較輕的或不太擁擠的路徑上，從而避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。二、MPLS流量工程的主要內(nèi)容2．路徑優(yōu)先級的選擇 通過設(shè)置LSP建立優(yōu)先級和保持優(yōu)先級來實(shí)現(xiàn)高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)流時，即使已為某一業(yè)務(wù)建立了LSP，也應(yīng)空出網(wǎng)絡(luò)資源給高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)使用，以便在網(wǎng)絡(luò)資源匱乏的時候，也能對優(yōu)先級高的業(yè)務(wù)提供服務(wù)保證。2．路徑優(yōu)先級的選擇3．負(fù)載均衡 MPLS可以使用兩條和多條LSP來承載同一個用戶的IP業(yè)務(wù)流，合理地將用戶業(yè)務(wù)流分?jǐn)傇谶@些LSP之間。4．路由備份 MPLS可以配置兩條LSP，一條處于激活主用狀態(tài)，另一條處于備份狀態(tài)，一旦主LSP出現(xiàn)故障，業(yè)務(wù)立刻倒換到備份的LSP，直到主LSP從故障中恢復(fù)，業(yè)務(wù)再從備份的LSP切回到主LSP。3．負(fù)載均衡5．故障恢復(fù) 當(dāng)一條已經(jīng)建立的LSP在某一點(diǎn)出現(xiàn)故障時，故障點(diǎn)的MPLS會向上游發(fā)送消息，以通知上游LER重新建立一條LSP來替代這條出現(xiàn)故障的LSP，由此上游LER就會重新發(fā)出消息，建立另外一條LSP來保證用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性。5．故障恢復(fù)三、MPLS導(dǎo)入模型圖和流量工程基本問題表述 基于MPLS的流量工程問題可表述如下。 （1）如何將分組正確映射到轉(zhuǎn)發(fā)等價類（FEC）上。 （2）如何將轉(zhuǎn)發(fā)等價類（FEC）正確映射到流量中繼上。 （3）如何通過標(biāo)記交換路徑（LSP）將流量中繼正確映射到物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖稀Ｈ?、MPLS導(dǎo)入模型圖和流量工程基本問題表述四、流量中繼的相關(guān)描述1．流量中繼及其屬性 流量中繼指的是具有同一業(yè)務(wù)等級，由同一標(biāo)記交換路徑（LSP）傳送的一組業(yè)務(wù)流。 流量中繼具有下列一些基本屬性。 （1）流量中繼是指一“組”具有相同業(yè)務(wù)級別的業(yè)務(wù)流的集合。在有些場合，必須放寬這種定義，可以是包含多種業(yè)務(wù)級別的業(yè)務(wù)流的集合。四、流量中繼的相關(guān)描述

（2）在單一業(yè)務(wù)模型中，流量中繼可以將入口節(jié)點(diǎn)到出口節(jié)點(diǎn)間的部分或所有業(yè)務(wù)封裝在一起進(jìn)行傳輸。 （3）流量中繼是可以進(jìn)行路由的對象（類似于ATM的VC）。 （4）流量中繼與其所經(jīng)過的LSP不同。從操作的角度來看，可以把一個流量中繼從一條通路轉(zhuǎn)移到另一條通路上。 （2）在單一業(yè)務(wù)模型中，流量中繼可以將入口節(jié)點(diǎn)到出口節(jié)點(diǎn)間 （5）流量中繼是單向的。實(shí)際應(yīng)用中，一個流量中繼可以通過它的入口和出口LSR來描述，將FEC映射到它上面，并且有一個屬性集來決定它的行為特性。2．對流量中繼的基本操作 為了滿足流量工程的要求，應(yīng)該能夠?qū)α髁恐欣^執(zhí)行以下基本操作。 （1）建立：創(chuàng)建一個流量中繼。 （5）流量中繼是單向的。實(shí)際應(yīng)用中，一個流量中繼可以通過它（2）激活：使一個流量中繼開始傳送業(yè)務(wù)量。從邏輯上來說，流量中繼的建立與激活是兩個分離的事件，但它們可以在原始操作中被激活或?qū)崿F(xiàn)。（3）去激活：使一個流量中繼停止傳送業(yè)務(wù)量。（4）更改屬性：使一條流量中繼的屬性發(fā)生改變。（2）激活：使一個流量中繼開始傳送業(yè)務(wù)量。從邏輯上來說，流量

（5）重新選路：使一條流量中繼的路徑發(fā)生改變。這一過程可以通過網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)，也可以通過下層協(xié)議自動實(shí)現(xiàn)。 （6）拆除：從網(wǎng)絡(luò)中刪除一條流量中繼，并釋放為其分配的所有網(wǎng)絡(luò)資源（包括標(biāo)記空間、可用的帶寬等）。 （5）重新選路：使一條流量中繼的路徑發(fā)生改變。這一過程可以

（7）記賬和性能監(jiān)測：該功能對于網(wǎng)絡(luò)的計費(fèi)與業(yè)務(wù)特征描述來說是非常重要的。通過記賬和性能監(jiān)測可以獲取系統(tǒng)性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以為網(wǎng)絡(luò)的流量性能描述、網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化和容量規(guī)劃提供參考。由于從流量中繼上獲得統(tǒng)計數(shù)據(jù)的能力的重要性，在MPLS的流量工程實(shí)現(xiàn)中，此功能應(yīng)當(dāng)是一項(xiàng)最基本的要求。 （7）記賬和性能監(jiān)測：該功能對于網(wǎng)絡(luò)的計費(fèi)與業(yè)務(wù)特征描述來3．流量中繼的基本流量工程屬性 流量中繼屬性是與一條流量中繼相關(guān)并且影響其行為特征的參數(shù)。（1）業(yè)務(wù)量參數(shù)屬性 業(yè)務(wù)量參數(shù)可用于獲取在流量中繼中傳輸數(shù)據(jù)流的FEC特性，包括峰值速率、平均速率、允許突發(fā)率等。（2）通用路徑選擇與管理屬性 通用路徑選擇與管理屬性定義了流量中繼的選路規(guī)則和對已經(jīng)建立的路徑進(jìn)行管理維護(hù)的規(guī)則。3．流量中繼的基本流量工程屬性為了完成路徑選擇與管理過程，需要有如下所述的一整套屬性。通過網(wǎng)管指定的顯式路由多重路徑優(yōu)先級別資源類別親和屬性適應(yīng)性屬性平行的流量中繼之間的負(fù)載分配為了完成路徑選擇與管理過程，需要有如下所述的一整套屬性。（3）優(yōu)先權(quán)屬性 優(yōu)先權(quán)屬性定義了流量中繼之間的相對重要性。（4）搶占權(quán)屬性 搶占權(quán)屬性決定一條流量中繼能否搶占另一條流量中繼的路徑，或者是該流量中繼的路徑能否為其他流量中繼所搶占的性質(zhì)。 搶占權(quán)屬性有4種模式：允許搶占；不允許搶占；允許被搶占；不允許被搶占。（3）優(yōu)先權(quán)屬性（5）恢復(fù)屬性（6）策略屬性 策略屬性是指某一流量中繼在不再符合路徑建立時約定的情況下，決定底層協(xié)議應(yīng)采取的動作。（5）恢復(fù)屬性五、資源屬性 資源屬性是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)參數(shù)的一部分，它們的作用是對特定資源上的流量中繼選路過程加以限制。資源屬性通常由以下幾部分組成。1．最大分配因子 最大分配因子（MaximumAllocationMultiplier，MAM）的概念類似于幀中繼或ATM中的預(yù)訂與注冊因子（SubscriptionandBookingFaction）。五、資源屬性2．資源等級屬性 資源等級屬性是由管理員配置的參數(shù)，它表明資源的“等級”。資源等級的概念可以看作是一種“顏色”的概念，具有相同“顏色”的資源都屬于相同等級。六、約束路由 約束路由是一種命令驅(qū)動并具有資源預(yù)留能力的路由算法，它能夠使按需驅(qū)動的路由規(guī)范與基于拓?fù)潋?qū)動的逐跳式路由規(guī)范在同一網(wǎng)絡(luò)中共存。2．資源等級屬性1．約束路由的基本特征 約束路由技術(shù)應(yīng)當(dāng)能自動獲得為流量中繼路徑建立的可行方案。2．對具體實(shí)現(xiàn)的考慮 在FR和ATM交換機(jī)的很多商業(yè)應(yīng)用中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一定的約束路由功能。1．約束路由的基本特征9.2.2MPLS流量工程組成部件 流量工程是MPLS的一個重要應(yīng)用，將MPLS應(yīng)用于一對入口和出口LSR之間配置的多條路徑，允許入口LSR將流量分配到不同的LSP上。1．分組轉(zhuǎn)發(fā)部件 MPLS流量工程結(jié)構(gòu)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)部件就是多協(xié)議標(biāo)記交換。9.2.2MPLS流量工程組成部件2．信息分發(fā)部件 MPLS流量工程的計算需要有關(guān)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的動態(tài)信息細(xì)節(jié)。3．路徑選擇部件 MPLS提供流量工程的核心是為每條LSP決定物理路徑，在網(wǎng)絡(luò)鏈路屬性和拓?fù)湫畔⒂蒊GP傳播擴(kuò)散并存儲到流量工程數(shù)據(jù)庫（TED）中去之后，每個入口LSR使用TED計算穿過IP路由域的LSP，每個LSP的通路能由嚴(yán)格或松散顯式路由代表。2．信息分發(fā)部件4．信令部件 因?yàn)轳v存在入口LSR的TED中特定時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息是會過時的，所以CSPF計算得到的通路只是被認(rèn)為是可以接受的。 流量工程的本質(zhì)是將業(yè)務(wù)流映射到實(shí)際的物理通路上去，對于MPLS來說，其中心思想也就成為每個LSP確定物理通路。4．信令部件9.2.3MPLS流量工程的實(shí)現(xiàn)1．MPLS的流量工程實(shí)施方法 （l）整條LSP的通路經(jīng)離線計算后，分別在每個LSR中進(jìn)行設(shè)置，這種方法與傳統(tǒng)的IPoverATM相似。 （2）離線計算靜態(tài)配置在入口LSR中，然后，入口LSR利用RSVP協(xié)議動態(tài)建立LSP。9.2.3MPLS流量工程的實(shí)現(xiàn)（3）在線動態(tài)計算約束路由，網(wǎng)絡(luò)自動選取通路。（4）部分靜態(tài)離線計算、配置與動態(tài)建立相結(jié)合。（5）完全按普通的路由方法建立，但無論哪種方法都應(yīng)建立備份的LSP。（3）在線動態(tài)計算約束路由，網(wǎng)絡(luò)自動選取通路。2．成功解決流量工程的操作要求 （1）完成大量的LSP建立操作規(guī)范，如建立LSP、激活LSP、靜默LSP、校正LSP屬性、重選路由LSP和拆卸LSP。 （2）嚴(yán)格和松散顯式LSP的配置。 （3）支持物理通路的選擇變化（有一個通路列表）。2．成功解決流量工程的操作要求（4）允許或禁止LSP的重新優(yōu)化。（5）規(guī)定LSP能使用的資源類型。（6）LSP應(yīng)具備優(yōu)先級差別。（7）能通過一定操作獲取LSP的布局問題。（8）具有流量統(tǒng)計功能。（4）允許或禁止LSP的重新優(yōu)化。9.3QoS概念及其實(shí)現(xiàn)方案 QoS技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)在于充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)性能，滿足用戶對服務(wù)的需求，并優(yōu)化對網(wǎng)絡(luò)資源的利用。9.3QoS概念及其實(shí)現(xiàn)方案 QoS技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)在于充分9.3.1QoS概念及實(shí)現(xiàn)過程一、QoS的概念

QoS就是通常所說的服務(wù)質(zhì)量（QualityofService，QoS）。原CCITT對QoS下的定義是：QoS是一個綜合指標(biāo)，用于衡量使用一個服務(wù)的滿意程度。

QoS具有很高的精確性，它是對各種性能參數(shù)的具體描述。9.3.1QoS概念及實(shí)現(xiàn)過程二、QoS的實(shí)現(xiàn)過程 QoS的實(shí)現(xiàn)過程分為連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接斷開三個階段。1．連接建立階段 圖9.5所示為QoS連接建立階段的示意圖，在連接建立階段，網(wǎng)絡(luò)所要做的工作主要有以下幾個方面。二、QoS的實(shí)現(xiàn)過程圖9.5QoS連接建立階段示意圖圖9.5QoS連接建立階段示意圖（1）具有QoS數(shù)據(jù)發(fā)送要求的節(jié)點(diǎn)，首先向網(wǎng)絡(luò)提出申請并對所需的QoS性能參數(shù)進(jìn)行描述。（2）進(jìn)行QoS的翻譯與映射，也即QoS要求在不同層及各節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行協(xié)商和映射。（1）具有QoS數(shù)據(jù)發(fā)送要求的節(jié)點(diǎn)，首先向網(wǎng)絡(luò)提出申請并對所（3）將翻譯映射后的QoS參數(shù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)QoS資源管理實(shí)體，由該管理實(shí)體調(diào)用資源使用許可判決，以判定是否有足夠的資源來滿足QoS要求。（4）資源管理實(shí)體進(jìn)行資源分配，按要求建立一條數(shù)據(jù)傳輸通道，并監(jiān)測通信過程，保證QoS要求的實(shí)現(xiàn)。（3）將翻譯映射后的QoS參數(shù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)QoS資源管理實(shí)體，2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸過程 連接建立過程結(jié)束后，若成功建立連接，則進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸過程。3．連接斷開階段 當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，信源發(fā)出連接斷開消息。接收到該消息的節(jié)點(diǎn)將釋放網(wǎng)絡(luò)資源，完成一系列的資源回收，修改網(wǎng)絡(luò)資源參數(shù)，斷開網(wǎng)絡(luò)連接。2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸過程9.3.2MPLS的QoS實(shí)現(xiàn)方案 流量工程是一種間接實(shí)現(xiàn)QoS的技術(shù)。它通過對資源的合理分配和對路由過程的有效控制，使得網(wǎng)絡(luò)資源能夠得到最好的利用。9.3.2MPLS的QoS實(shí)現(xiàn)方案一、綜合服務(wù)模型

RFC1633對綜合服務(wù)模型（Int-serv）進(jìn)行了定義，包括對服務(wù)質(zhì)量要求、資源共享要求和業(yè)務(wù)模型、分組丟棄（dropping）、用途反饋、預(yù)留模型及業(yè)務(wù)控制機(jī)制等進(jìn)行了基本描述。 按QoS要求的流量控制功能是通過接納控制、分類控制器和分組調(diào)度器三個部件的配合來完成的。一、綜合服務(wù)模型

目前Int-serv模型定義了三種業(yè)務(wù)類型。 （1）保證型業(yè)務(wù)：該類型業(yè)務(wù)將提供時延、帶寬與丟包率等參數(shù)的保證，網(wǎng)絡(luò)使用加權(quán)公平排隊(duì)（WeightedFairQueuing，WFQ）算法。 （2）控制負(fù)載型業(yè)務(wù)：該類型業(yè)務(wù)能夠提供最小的傳輸時延，對排隊(duì)算法沒有特別的要求，沒有固定的排隊(duì)時延上限。 目前Int-serv模型定義了三種業(yè)務(wù)類型。

（3）盡力而為型業(yè)務(wù)：實(shí)際上就是傳統(tǒng)的Internet所提供的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)不提供任何服務(wù)質(zhì)量保證。與前兩種業(yè)務(wù)類型相比，盡力而為型業(yè)務(wù)不遵從接納控制，對服務(wù)模型的最終評價不是在于底層的分類，而是在于它是否有足夠的能力滿足各種應(yīng)用的要求。 （3）盡力而為型業(yè)務(wù)：實(shí)際上就是傳統(tǒng)的Internet所提二、差分服務(wù)模型 為了解決Int-serv模型所存在的問題，IETF又制定出了相對功能較強(qiáng)的差分服務(wù)（Diff-serv）模型。Diff-serv與Int-serv的本質(zhì)不同在于：它將不是針對每一個業(yè)務(wù)流進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的分配和QoS參數(shù)的配置，而是將具有相似要求的一組業(yè)務(wù)歸為一類，然后，對這一類業(yè)務(wù)采取一致的處理方式。二、差分服務(wù)模型

在每個支持Diff-serv的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，分組DS字段的值將被映射到每跳轉(zhuǎn)發(fā)行為（PerHopBehavior，PHB）中去，PHB可以看成是一個合理的緩存和帶寬資源分配粒度許可證，因而，可以根據(jù)PHB將分組在轉(zhuǎn)發(fā)中區(qū)別對待。 在每個支持Diff-serv的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，分組DS字段的值1．Diff-serv模型的功能模型如圖9.10所示為Diff-serv模型的功能模型示意圖。邊緣路由器的作用有兩個：一是對來自于用戶或其他網(wǎng)絡(luò)的非Diff-serv業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類，為每一個IP分組填入新的差分服務(wù)代碼（DifferentServiceCodePoint，DSCP）字段，同時，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣路由器中建立起與每一業(yè)務(wù)相對應(yīng)的服務(wù)等級協(xié)定（SLA）以及PHB，并開始應(yīng)用；二是對來自用戶或其他網(wǎng)絡(luò)的Diff-serv業(yè)務(wù)流，依據(jù)分組中的DSCP字段，為相應(yīng)的業(yè)務(wù)選擇特定的PHB。1．Diff-serv模型的功能模型（1）業(yè)務(wù)量調(diào)整單元 根據(jù)RFC2475文件，業(yè)務(wù)量調(diào)整單元的結(jié)構(gòu)圖如圖9.11所示，主要包括分類、標(biāo)記、測量及調(diào)整/丟棄等基本單元。（2）分類排隊(duì)單元 在每一個路由器中，對應(yīng)于每一個服務(wù)質(zhì)量等級，都有一個隊(duì)列單元。路由器將把屬于不同服務(wù)質(zhì)量等級的分組送入不同的隊(duì)列單元中進(jìn)行排隊(duì)。（1）業(yè)務(wù)量調(diào)整單元2．Diff-serv模型中的一些基本概念（1）DS域 它是一系列相連的差分服務(wù)（DS）節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合，這些節(jié)點(diǎn)遵循統(tǒng)一的服務(wù)提供策略并實(shí)現(xiàn)一致的PHB組。（2）PHB 它是對路由器服務(wù)質(zhì)量處理的總體描述，它并不對實(shí)現(xiàn)PHB的具體技術(shù)加以規(guī)定。2．Diff-serv模型中的一些基本概念

盡力而為PHB（BestEffortPHB，BE-PHB） 類別選擇PHB（ClassSelectorPHB，CS-PHB） 加速轉(zhuǎn)發(fā)PHB（ExpeditedForwardingPHB，EF-PHB） 可靠轉(zhuǎn)發(fā)PHB（AssuredForwardingPHB，AF-PHB） 盡力而為PHB3．Diff-serv的典型服務(wù)

Diff-serv模型支持的服務(wù)種類大致分為兩類：獎賞服務(wù)（PS）與確保服務(wù)（AS）。（1）獎賞服務(wù)（PraisedService，PS）

PS是目前所定義的服務(wù)級別最高的差分服務(wù)，它為用戶提供低延遲、低抖動、低丟失率、有帶寬保證的端到端傳輸服務(wù)。3．Diff-serv的典型服務(wù)（2）確保服務(wù)（AssuredService，AS）

AS是指在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下仍能保證用戶擁有一定量的預(yù)約帶寬，主要涉及帶寬與丟失率，不涉及延遲與抖動。（2）確保服務(wù)（AssuredService，AS）9.1流量工程概述

網(wǎng)絡(luò)資源的高昂成本以及Internet領(lǐng)域中激烈的競爭，作為ISP（Internet服務(wù)提供商），不僅需要改善網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如采用光纖滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，但是這只能在一定程度上緩解用戶數(shù)據(jù)傳輸帶寬和QoS保證的壓力）。9.1流量工程概述 網(wǎng)絡(luò)資源的高昂成本以及Interne9.1.1什么是流量工程 由于網(wǎng)絡(luò)資源不足或者流量分布不均勻都可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。在前一種情況下，所有路由器和鏈路都會過載，惟一的解決辦法是升級基礎(chǔ)設(shè)施，提供更多的網(wǎng)絡(luò)資源。9.1.1什么是流量工程

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，流量工程（TE）的重要性體現(xiàn)在兩個方面：從ISP的角度來說，流量工程（TE）可以保證網(wǎng)絡(luò)資源得到充分、合理利用，從而避免了整個網(wǎng)絡(luò)在某個地方網(wǎng)絡(luò)資源過度利用，而在另外一些地方網(wǎng)絡(luò)資源被閑置不用的不良情況；從網(wǎng)絡(luò)用戶的角度來說，流量工程（TE）可以保證用戶所申請的服務(wù)質(zhì)量得到滿足。 在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，流量工程（TE）的重要性體現(xiàn)在兩個方面9.1.2流量工程中的性能指標(biāo) 流量工程（TE）的目標(biāo)就是在保證網(wǎng)絡(luò)高效、可靠運(yùn)行的同時，對網(wǎng)絡(luò)資源的利用與流量的性能加以優(yōu)化。1．面向應(yīng)用的性能指標(biāo) 這是一種與每種特定應(yīng)用服務(wù)流的流量特性相關(guān)的指標(biāo)，面向應(yīng)用的性能指標(biāo)包括了增強(qiáng)業(yè)務(wù)QoS性能的各個方面。9.1.2流量工程中的性能指標(biāo)2．面向網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo) 這是一個與網(wǎng)絡(luò)資源相關(guān)的指標(biāo)，面向網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)包括了優(yōu)化資源利用的各個方面。有效的網(wǎng)絡(luò)資源管理是實(shí)現(xiàn)面向資源優(yōu)化目標(biāo)所使用的手段。2．面向網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)9.1.3網(wǎng)絡(luò)擁塞的最小化 擁塞的最小化是面向應(yīng)用和面向網(wǎng)絡(luò)流量工程的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，流量工程所要解決的主要問題也就是減少擁塞的產(chǎn)生。9.1.4流量與資源控制9.1.3網(wǎng)絡(luò)擁塞的最小化9.2MPLS流量工程9.2.1MPLS流量工程技術(shù)基礎(chǔ)一、選用MPLS實(shí)現(xiàn)流量工程的原因 理想的流量工程解決方案是根據(jù)業(yè)務(wù)需要分配網(wǎng)絡(luò)資源、具有將通信流量映射到特殊路徑和專用資源上以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的方法。ISP（Internet服務(wù)提供商）要求IPoverATM方式下的流量工程在純IP結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中也要得到體現(xiàn)。9.2MPLS流量工程9.2.1MPLS流量工程技

（1）MPLS是一種交換和路由的綜合體，它集成了鏈路層的交換技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)。 （2）MPLS流量工程提供了完整的流量管理方法。 （1）MPLS是一種交換和路由的綜合體，它集成了鏈路層的交

（3）MPLS流量工程根據(jù)業(yè)務(wù)流所需的資源和網(wǎng)絡(luò)中的資源可用情況來引導(dǎo)業(yè)務(wù)流有效通過網(wǎng)絡(luò)，并采用“基于約束路由的選路”方法，這條約束路由對要調(diào)節(jié)的業(yè)務(wù)來說是滿足約束條件的最好路由。 （4）MPLS流量工程可以平滑地將失效鏈路或節(jié)點(diǎn)上的業(yè)務(wù)流利用新的約束轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)的其他通路上進(jìn)行傳輸，從而有效地對發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)和鏈路進(jìn)行恢復(fù)。 （3）MPLS流量工程根據(jù)業(yè)務(wù)流所需的資源和網(wǎng)絡(luò)中的資源可二、MPLS流量工程的主要內(nèi)容1．路徑的選擇 通過采用MPLS實(shí)現(xiàn)顯式路由的選擇方式，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用來引導(dǎo)業(yè)務(wù)的流向，以便使一條擁擠路徑上的一部分流量轉(zhuǎn)移到一條負(fù)荷較輕的或不太擁擠的路徑上，從而避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。二、MPLS流量工程的主要內(nèi)容2．路徑優(yōu)先級的選擇 通過設(shè)置LSP建立優(yōu)先級和保持優(yōu)先級來實(shí)現(xiàn)高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)流時，即使已為某一業(yè)務(wù)建立了LSP，也應(yīng)空出網(wǎng)絡(luò)資源給高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)使用，以便在網(wǎng)絡(luò)資源匱乏的時候，也能對優(yōu)先級高的業(yè)務(wù)提供服務(wù)保證。2．路徑優(yōu)先級的選擇3．負(fù)載均衡 MPLS可以使用兩條和多條LSP來承載同一個用戶的IP業(yè)務(wù)流，合理地將用戶業(yè)務(wù)流分?jǐn)傇谶@些LSP之間。4．路由備份 MPLS可以配置兩條LSP，一條處于激活主用狀態(tài)，另一條處于備份狀態(tài)，一旦主LSP出現(xiàn)故障，業(yè)務(wù)立刻倒換到備份的LSP，直到主LSP從故障中恢復(fù)，業(yè)務(wù)再從備份的LSP切回到主LSP。3．負(fù)載均衡5．故障恢復(fù) 當(dāng)一條已經(jīng)建立的LSP在某一點(diǎn)出現(xiàn)故障時，故障點(diǎn)的MPLS會向上游發(fā)送消息，以通知上游LER重新建立一條LSP來替代這條出現(xiàn)故障的LSP，由此上游LER就會重新發(fā)出消息，建立另外一條LSP來保證用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性。5．故障恢復(fù)三、MPLS導(dǎo)入模型圖和流量工程基本問題表述 基于MPLS的流量工程問題可表述如下。 （1）如何將分組正確映射到轉(zhuǎn)發(fā)等價類（FEC）上。 （2）如何將轉(zhuǎn)發(fā)等價類（FEC）正確映射到流量中繼上。 （3）如何通過標(biāo)記交換路徑（LSP）將流量中繼正確映射到物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖?。三、MPLS導(dǎo)入模型圖和流量工程基本問題表述四、流量中繼的相關(guān)描述1．流量中繼及其屬性 流量中繼指的是具有同一業(yè)務(wù)等級，由同一標(biāo)記交換路徑（LSP）傳送的一組業(yè)務(wù)流。 流量中繼具有下列一些基本屬性。 （1）流量中繼是指一“組”具有相同業(yè)務(wù)級別的業(yè)務(wù)流的集合。在有些場合，必須放寬這種定義，可以是包含多種業(yè)務(wù)級別的業(yè)務(wù)流的集合。四、流量中繼的相關(guān)描述

（2）在單一業(yè)務(wù)模型中，流量中繼可以將入口節(jié)點(diǎn)到出口節(jié)點(diǎn)間的部分或所有業(yè)務(wù)封裝在一起進(jìn)行傳輸。 （3）流量中繼是可以進(jìn)行路由的對象（類似于ATM的VC）。 （4）流量中繼與其所經(jīng)過的LSP不同。從操作的角度來看，可以把一個流量中繼從一條通路轉(zhuǎn)移到另一條通路上。 （2）在單一業(yè)務(wù)模型中，流量中繼可以將入口節(jié)點(diǎn)到出口節(jié)點(diǎn)間 （5）流量中繼是單向的。實(shí)際應(yīng)用中，一個流量中繼可以通過它的入口和出口LSR來描述，將FEC映射到它上面，并且有一個屬性集來決定它的行為特性。2．對流量中繼的基本操作 為了滿足流量工程的要求，應(yīng)該能夠?qū)α髁恐欣^執(zhí)行以下基本操作。 （1）建立：創(chuàng)建一個流量中繼。 （5）流量中繼是單向的。實(shí)際應(yīng)用中，一個流量中繼可以通過它（2）激活：使一個流量中繼開始傳送業(yè)務(wù)量。從邏輯上來說，流量中繼的建立與激活是兩個分離的事件，但它們可以在原始操作中被激活或?qū)崿F(xiàn)。（3）去激活：使一個流量中繼停止傳送業(yè)務(wù)量。（4）更改屬性：使一條流量中繼的屬性發(fā)生改變。（2）激活：使一個流量中繼開始傳送業(yè)務(wù)量。從邏輯上來說，流量

（5）重新選路：使一條流量中繼的路徑發(fā)生改變。這一過程可以通過網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)，也可以通過下層協(xié)議自動實(shí)現(xiàn)。 （6）拆除：從網(wǎng)絡(luò)中刪除一條流量中繼，并釋放為其分配的所有網(wǎng)絡(luò)資源（包括標(biāo)記空間、可用的帶寬等）。 （5）重新選路：使一條流量中繼的路徑發(fā)生改變。這一過程可以

（7）記賬和性能監(jiān)測：該功能對于網(wǎng)絡(luò)的計費(fèi)與業(yè)務(wù)特征描述來說是非常重要的。通過記賬和性能監(jiān)測可以獲取系統(tǒng)性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以為網(wǎng)絡(luò)的流量性能描述、網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化和容量規(guī)劃提供參考。由于從流量中繼上獲得統(tǒng)計數(shù)據(jù)的能力的重要性，在MPLS的流量工程實(shí)現(xiàn)中，此功能應(yīng)當(dāng)是一項(xiàng)最基本的要求。 （7）記賬和性能監(jiān)測：該功能對于網(wǎng)絡(luò)的計費(fèi)與業(yè)務(wù)特征描述來3．流量中繼的基本流量工程屬性 流量中繼屬性是與一條流量中繼相關(guān)并且影響其行為特征的參數(shù)。（1）業(yè)務(wù)量參數(shù)屬性 業(yè)務(wù)量參數(shù)可用于獲取在流量中繼中傳輸數(shù)據(jù)流的FEC特性，包括峰值速率、平均速率、允許突發(fā)率等。（2）通用路徑選擇與管理屬性 通用路徑選擇與管理屬性定義了流量中繼的選路規(guī)則和對已經(jīng)建立的路徑進(jìn)行管理維護(hù)的規(guī)則。3．流量中繼的基本流量工程屬性為了完成路徑選擇與管理過程，需要有如下所述的一整套屬性。通過網(wǎng)管指定的顯式路由多重路徑優(yōu)先級別資源類別親和屬性適應(yīng)性屬性平行的流量中繼之間的負(fù)載分配為了完成路徑選擇與管理過程，需要有如下所述的一整套屬性。（3）優(yōu)先權(quán)屬性 優(yōu)先權(quán)屬性定義了流量中繼之間的相對重要性。（4）搶占權(quán)屬性 搶占權(quán)屬性決定一條流量中繼能否搶占另一條流量中繼的路徑，或者是該流量中繼的路徑能否為其他流量中繼所搶占的性質(zhì)。 搶占權(quán)屬性有4種模式：允許搶占；不允許搶占；允許被搶占；不允許被搶占。（3）優(yōu)先權(quán)屬性（5）恢復(fù)屬性（6）策略屬性 策略屬性是指某一流量中繼在不再符合路徑建立時約定的情況下，決定底層協(xié)議應(yīng)采取的動作。（5）恢復(fù)屬性五、資源屬性 資源屬性是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)參數(shù)的一部分，它們的作用是對特定資源上的流量中繼選路過程加以限制。資源屬性通常由以下幾部分組成。1．最大分配因子 最大分配因子（MaximumAllocationMultiplier，MAM）的概念類似于幀中繼或ATM中的預(yù)訂與注冊因子（SubscriptionandBookingFaction）。五、資源屬性2．資源等級屬性 資源等級屬性是由管理員配置的參數(shù)，它表明資源的“等級”。資源等級的概念可以看作是一種“顏色”的概念，具有相同“顏色”的資源都屬于相同等級。六、約束路由 約束路由是一種命令驅(qū)動并具有資源預(yù)留能力的路由算法，它能夠使按需驅(qū)動的路由規(guī)范與基于拓?fù)潋?qū)動的逐跳式路由規(guī)范在同一網(wǎng)絡(luò)中共存。2．資源等級屬性1．約束路由的基本特征 約束路由技術(shù)應(yīng)當(dāng)能自動獲得為流量中繼路徑建立的可行方案。2．對具體實(shí)現(xiàn)的考慮 在FR和ATM交換機(jī)的很多商業(yè)應(yīng)用中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一定的約束路由功能。1．約束路由的基本特征9.2.2MPLS流量工程組成部件 流量工程是MPLS的一個重要應(yīng)用，將MPLS應(yīng)用于一對入口和出口LSR之間配置的多條路徑，允許入口LSR將流量分配到不同的LSP上。1．分組轉(zhuǎn)發(fā)部件 MPLS流量工程結(jié)構(gòu)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)部件就是多協(xié)議標(biāo)記交換。9.2.2MPLS流量工程組成部件2．信息分發(fā)部件 MPLS流量工程的計算需要有關(guān)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的動態(tài)信息細(xì)節(jié)。3．路徑選擇部件 MPLS提供流量工程的核心是為每條LSP決定物理路徑，在網(wǎng)絡(luò)鏈路屬性和拓?fù)湫畔⒂蒊GP傳播擴(kuò)散并存儲到流量工程數(shù)據(jù)庫（TED）中去之后，每個入口LSR使用TED計算穿過IP路由域的LSP，每個LSP的通路能由嚴(yán)格或松散顯式路由代表。2．信息分發(fā)部件4．信令部件 因?yàn)轳v存在入口LSR的TED中特定時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息是會過時的，所以CSPF計算得到的通路只是被認(rèn)為是可以接受的。 流量工程的本質(zhì)是將業(yè)務(wù)流映射到實(shí)際的物理通路上去，對于MPLS來說，其中心思想也就成為每個LSP確定物理通路。4．信令部件9.2.3MPLS流量工程的實(shí)現(xiàn)1．MPLS的流量工程實(shí)施方法 （l）整條LSP的通路經(jīng)離線計算后，分別在每個LSR中進(jìn)行設(shè)置，這種方法與傳統(tǒng)的IPoverATM相似。 （2）離線計算靜態(tài)配置在入口LSR中，然后，入口LSR利用RSVP協(xié)議動態(tài)建立LSP。9.2.3MPLS流量工程的實(shí)現(xiàn)（3）在線動態(tài)計算約束路由，網(wǎng)絡(luò)自動選取通路。（4）部分靜態(tài)離線計算、配置與動態(tài)建立相結(jié)合。（5）完全按普通的路由方法建立，但無論哪種方法都應(yīng)建立備份的LSP。（3）在線動態(tài)計算約束路由，網(wǎng)絡(luò)自動選取通路。2．成功解決流量工程的操作要求 （1）完成大量的LSP建立操作規(guī)范，如建立LSP、激活LSP、靜默LSP、校正LSP屬性、重選路由LSP和拆卸LSP。 （2）嚴(yán)格和松散顯式LSP的配置。 （3）支持物理通路的選擇變化（有一個通路列表）。2．成功解決流量工程的操作要求（4）允許或禁止LSP的重新優(yōu)化。（5）規(guī)定LSP能使用的資源類型。（6）LSP應(yīng)具備優(yōu)先級差別。（7）能通過一定操作獲取LSP的布局問題。（8）具有流量統(tǒng)計功能。（4）允許或禁止LSP的重新優(yōu)化。9.3QoS概念及其實(shí)現(xiàn)方案 QoS技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)在于充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)性能，滿足用戶對服務(wù)的需求，并優(yōu)化對網(wǎng)絡(luò)資源的利用。9.3QoS概念及其實(shí)現(xiàn)方案 QoS技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)在于充分9.3.1QoS概念及實(shí)現(xiàn)過程一、QoS的概念

QoS就是通常所說的服務(wù)質(zhì)量（QualityofService，QoS）。原CCITT對QoS下的定義是：QoS是一個綜合指標(biāo)，用于衡量使用一個服務(wù)的滿意程度。

QoS具有很高的精確性，它是對各種性能參數(shù)的具體描述。9.3.1QoS概念及實(shí)現(xiàn)過程二、QoS的實(shí)現(xiàn)過程 QoS的實(shí)現(xiàn)過程分為連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接斷開三個階段。1．連接建立階段 圖9.5所示為QoS連接建立階段的示意圖，在連接建立階段，網(wǎng)絡(luò)所要做的工作主要有以下幾個方面。二、QoS的實(shí)現(xiàn)過程圖9.5QoS連接建立階段示意圖圖9.5QoS連接建立階段示意圖（1）具有QoS數(shù)據(jù)發(fā)送要求的節(jié)點(diǎn)，首先向網(wǎng)絡(luò)提出申請并對所需的QoS性能參數(shù)進(jìn)行描述。（2）進(jìn)行QoS的翻譯與映射，也即QoS要求在不同層及各節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行協(xié)商和映射。（1）具有QoS數(shù)據(jù)發(fā)送要求的節(jié)點(diǎn)，首先向網(wǎng)絡(luò)提出申請并對所（3）將翻譯映射后的QoS參數(shù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)QoS資源管理實(shí)體，由該管理實(shí)體調(diào)用資源使用許可判決，以判定是否有足夠的資源來滿足QoS要求。（4）資源管理實(shí)體進(jìn)行資源分配，按要求建立一條數(shù)據(jù)傳輸通道，并監(jiān)測通信過程，保證QoS要求的實(shí)現(xiàn)。（3）將翻譯映射后的QoS參數(shù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)QoS資源管理實(shí)體，2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸過程 連接建立過程結(jié)束后，若成功建立連接，則進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸過程。3．連接斷開階段 當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，信源發(fā)出連接斷開消息。接收到該消息的節(jié)點(diǎn)將釋放網(wǎng)絡(luò)資源，完成一系列的資源回收，修改網(wǎng)絡(luò)資源參數(shù)，斷開網(wǎng)絡(luò)連接。2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸過程9.3.2MPLS的QoS實(shí)現(xiàn)方案 流量工程是一種間接實(shí)現(xiàn)QoS的技術(shù)。它通過對資源的合理分配和對路由過程的有效控制，使得網(wǎng)絡(luò)資源能夠得到最好的利用。9.3.2MPLS的QoS實(shí)現(xiàn)方案一、綜合服務(wù)模型

RFC1633對綜合服務(wù)模型（Int-serv）進(jìn)行了定義，包括對服務(wù)質(zhì)量要求、資源共享要求和業(yè)務(wù)模型、分組丟棄（dropping）、用途反饋、預(yù)留模型及業(yè)務(wù)控制機(jī)制等進(jìn)行了基本描述。 按QoS要求的流量控制功能是通過接納控制、分類控制器和分組調(diào)度器三個部件的配合來完成的。一、綜合服務(wù)模型

目前Int-serv模型定義了三種業(yè)務(wù)類型。 （1）保證型業(yè)務(wù)：該類型業(yè)務(wù)將提供時延、帶寬與丟包率等參數(shù)的保證，網(wǎng)絡(luò)使用加權(quán)公平排隊(duì)（WeightedFairQueuing，WFQ）算法。 （2）控制負(fù)載型業(yè)務(wù)：該類型業(yè)務(wù)能夠提供最小的傳輸時延，對排隊(duì)算法沒有特別的要求，沒有固定的排隊(duì)時延上限。 目前Int-serv模型定義了三種業(yè)務(wù)類型。

（3）盡力