QoS在网络传输中的解决办法

摘要： 随着网络的普及，多元化的数据的出现，使网络传输的拥塞的现象时有发生。Internet中现有的“尽力传送”服务的这种先天不足，对于所有业务流公平的竞争网络资源，很难保证各类业务的通信要求。笔者在此分析一下有关“尽力传送”服务的不足、Intserv与DiffServ的结合以及MPLS对QoS的作用。

关键词： 尽力传输；QoS；Intserv；DiffServ；MPLS

中图分类号TP392 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）53-0166-02

1“尽力传输”在QoS上的不足

基于存储转发机制的Internet只为用户提供了“尽力而为”的服务，不能保证数据包传输的实时性、完整性、顺序性。各类用户对于在网上传输数据质量的需求越来越大，对不同的数据传输有着不同的服务质量要求，这就要求网络应能根据用户的要求分配和调度资源，而IP网络都支持所谓的尽力而为的包传送，但不同类型的业务没有被区别对待，也无法确定信息包是否按序到达或准确的到达，并且在网络层，信息包总是逐跳传送的。大多数路由器采用先进先出的排队机制，所有数据包公平的竞争网络资源，很难保证不同类业务的通信要求，因此，传统的转发机制，已经不能满足用户的要求。

2 Intserv的概念及分析

2.1什么是IntServ

IntServ是一种端到端基于流的QoS技术。在传送数据之前，根据业务的QoS需求对网络资源进行预留，从而为该数据流提供端到端的QoS保证。通过带外的RSVP信令建立端到端的通信路径，在流传输路径上的每个节点为流预留并维护资源, 维护每流的数据向前及控制路径中的QoS状态、以及每流分类和调度等，确保该业务的服务质量。

2.2 Intserv的局限性

RSVP和Intserv在整个Internet网络应用存在如下根本的局限：

1）Intserv只面向单个微流，因此使得节点中要保留每个流的状态信息，使系统开销过高，导致核心路由器负担太重，可扩展性差；

2）就目前而言，只有少量的主机产生RSVP信令，虽然其数量预计会大幅度增长，但许多应用却从不产生RSVP信令，因而修改应用程序的工作量大；

3）网络中每个节点都要维护各类数据库，并实现复杂的功能模块，这种完全分布式的控制造成了极大的复杂性。

3 DiffServ的概念及分析

3.1什么是DiffServ

DiffServ是一种基于类的QoS技术，主要用于骨干网，DiffServ区分服务体系构，解决了IntServ扩展性问题。DiffServ为不同QoS要求的应用分配不同的服务优先级，从而满足不同业务的QoS要求。

3.2 DiffServ的特点

路由器无须维护每个连接的信息，对系统资源要求低；简化网络内部节点的服务机制。在内部节点只进行简单的调度转发，而流状态信息的保存与流监控机制的实现等只在边界节点进行，内部节点是状态无关的。

简化网络内部节点的服务对象。其服务对象是流聚集，DiffServ 体系结构由许多在网络节点上实现的功能要素组成，包括每一跳转发小集合，数据包归类功能，和交通调节功能。在本体系结构中，只在网络的边界节点上实现复杂的分类和调节功能，且通过在IPv4和IPv6包头的DS段做适当的标记 [DSFIELD]，聚合流量，然后根据所做的标记，采取不同的每一跳转发策略。“每一跳行为”保证了在互相竞争资源的数据流中为每个网络节点分配缓冲区和带宽资源时，有一个合理的处理力度。在核心网络节点上，无需维护每个应用程序流或每个用户转发状态。因此，本体系结构具备可扩展性。

DiffServ良好的伸缩性和易于实现的特点使其成为网络核心处的首选机制。但是，由于IETF 仅仅提出了DiffServ在一个子网域内实现QoS的框架，对于大多数的交互式实时业务来说将无法保证绝对的端到端的QoS。

4 Intserv与DiffServ的结合的QoS解决方案

IntServ和DiffServ各有其优缺点，但很难兼顾两种优点。SCORE是一种在某种具体情况下近似在拥有两种优点的网络模型，它和DiffServ结构有些类似，在SCORE结构中仅由边界路由器执行每流管理，而核心路由器并不执行每流管理。在SCORE中每个结点执行公平队列算法，从而使SCORE网络可以完成公平的带宽分配。

DPS（动态分组状态算法）是SCORE网络得以实现的关键技术。在DPS算法中，每个分组都携带一些状态信息，这些状态都由入口路由器初始化，核心路由器来处理这些数据包，在数据包传到下一跳之前更新其内部状态和包头状态信息。由于DPS中分组可以提供每流信息，因此PDS可以提供类似于集成服务的每流的端到端服务质量保证。

为了最大限度地利用两种机制的互补特性，IETF 提出了IntServ over DiffServ机制，试图解决DiffServ的端到端QoS支持。该模型在网络的边缘处采用IntServ/RSVP机制，而在网络的核心处采用DiffServ机制。

5 MPLS流量控制对QoS的作用

多协议标签交换MPLS是一种利用定长标签引导数据高速传输和交换的网络新技术，是一种用于快速数据包交换和路由的体系，具有管理各种不同形式通信流的机制，与传统IP路由方式相比，它减少了网络的复杂度，兼容了现有各种主流网络技术，大幅降低了组网成本；并向用户提供IP业务时能够确保QoS和安全性。

MPLS主要特点一是能够将IP分组路由到一条标签交换路径LSP上。源目的地址之间可以建立多条不同的LSP，使每条LSP的路由可以独立指定；二是MPLS可以把整体的数据流分割为不同的路由子集（FECs），让每一FEC都可以路由到多条路径上，从而达到优化的目的。由此可见，MPLS可以通过明确的路由得到资源预留信息来实现QoS保证。

6 结论

QoS取得了初步的成功，但用户对网络业务有不同类型的新要求，且网络规模不断扩大，网络结构越来越复杂，对QoS的研究也提出了越来越多的新问题和难点，且现有的QoS机制也还不是十分的理想，因而对QoS的研究还有很长的路要走。

参考文献

[1]林闯，吴建平.因特网区分服务及其几个热点问题的研究(QoS)，2009-08-12.

[2][美]斯齐格蒂|译者:田敏//宋辉院.端到端的QOS网络设计.人民邮电出版社.

[3]ROSEN E，VISWANATHANA，ALLONR.RFC3031，Multiprotocol label swiching zrchitecture[A]，2001.