DiffServ模型中的基本概念及应用

2023-10-18 理论教育版权反馈

【摘要】：DS域与DS区：DS域是一系列相连的DS节点构成的集合，这些节点遵循统一的服务提供策略并实现一致的PHB组。流量分类器的主要功能是依据每个数据包的DS值将其分类，以便根据SLA进行不同的调节和影射到一种或多种服务类型集合DSBA中，以在内部节点中接收不同等级的转发服务。PHB指对于某种DSBA，实际上是DiffServ网络节点给不同DSBA分配资源的方法，不同的PHB对应不同的缓冲区管理和分组调度机制。

（1）DS域（Differentiated Services Domain）与DS区（DS Region）：DS域是一系列相连的DS节点构成的集合，这些节点遵循统一的服务提供策略并实现一致的PHB组。一个DS域有明确定义的边界，边界由边界节点构成，其主要功能是实现传输的分类（Classify）与调节（Condition）机制，保存流的状态信息，根据预定的流规格对进入或离开区域的流进行调节，包括度量（metering）、标签（marking）、整形（sharping）、丢弃（dropping）等，从而使输出流符合预先制定的TCA（Traffic Condition Agreement），并在包头标签DSCP值，分类归入相应的聚合数据流。连续的DS域构成了DS区，区内支持跨越多个域的区分服务。区内的各域可以支持不同的PHB组，并且各个域的DSCP到PHB的影射函数也可能不同；如果有不同的DS域，则域间必须有SLA（Service Level Agreement）与TCA定义域间的调节规则，协调相互间的服务语意。

（2）流量调节协定（TCA）和服务等级协定（SLA）：DiffServ体系为了保持网络内部控制简单的同时能进行QoS保证，提出用协定的方式对用户的流量和对用户的服务类型做出限定。TCA是通过对边界节点的分类和调节规则进行限定来控制进出流量；SLA是特定用户与ISP之间的一个服务协定，该协定规定了用户可以享受的转发服务类型。

（3）流量调节器和分类器：流量分类器和调节器主要存在于DS域的边界节点中。流量分类器的主要功能是依据每个数据包的DS值将其分类，以便根据SLA进行不同的调节和影射到一种或多种服务类型集合DSBA（Differentiated Service Behavior Aggregate）中，以在内部节点中接收不同等级的转发服务。流量调节器则由测量模块、标签模块、整形模块和丢弃模块构成。测量模块对分类器所选择的数据流按照TCA规定的指标进行测量，并将测量结果传送给调节器的其他模块，以触发相应的操作。标签模块给每个DS域段赋值，将其归入特定的DSBA之中。整形模块和丢弃模块分别对部分或全部的分组进行时延或丢弃，以使数据流满足TCA要求。如图6.2所示给出了边界节点中的分类器和调节器的框图。

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图6.2　分类器和调节器框图

（4）DSBA和PHB：DSBA是DS行为集合即一条链路中一定方向的具有相同DS值的分组集合。PHB指对于某种DSBA，实际上是DiffServ网络节点给不同DSBA分配资源的方法，不同的PHB对应不同的缓冲区管理和分组调度机制。区分服务是针对不同应用为分类服务提供的一种简单、粗糙的方法，它根据每跳行为（PHB）的标准来将IP分组转发划分多个模型。目前，IETF定义了4种PHB。

1）默认转发DF（Default Forwarding）：包含一个PHB（DF PHB）是对Best Effort数据包转发行为的描述。DF PHB所对应的DSCP为“000000”，这与目前IP包头的TOS字节的用法保持一致。当发生拥塞时，最先丢弃的DF分组。

2）确保转发AF（Assured Forwarding）：该区分服务中，定义了4级AF（AF1～AF4），每级AFx定义了3个等级，即包含了12个PHB，在DS节点中为每一级AF都分配一定数量的转发资源（如带宽，缓冲区）。对于属于同一种AF的数据包，每个DS节点对它们都采用FIFO策略进行调度，同时对于同一类AF的数据包，又可以有3种不同的拥塞丢弃优先级，级别越高的AF越早被节点处理，当发生拥塞时，其转发成功率越高。值得注意的是，确保转发能确保IP分组能转发出去而不丢失，即当IP分组数据流超过本地策略规划的流量时，IP分组数据流将被降级，转发时延会增加，但不会丢弃。(www.chuimin.cn)

3）迅速转发模式EF（Expedited Forwarding）：该模式中包含1个PHB，利用EF PHB可以在DS域中实现低时延，低时延抖动和低丢弃率，并具有一定带保证的端到端业务，这种业务也称之为优质业务（Premium Services）。

4）Class Selector（CSx，x=1，2，...，8），包含了8个PHB。在历史上，根据标准REC 791的规定，IPv4包头的TOS字节的Bito～Bit2是用于确保IP包转发的优先级的，也称为IP的优先级域。为了使分类业务编码能够与IP优先级域在一定程度上保持兼容，而又不牺牲将来应用的灵活性，分类业务工作组定义了一组DSCP，用于根据IP优先级域来选择适当的转发处理（PHB），并称之为类型选择编码CS（Class Selector Code）。分类业务工作组并没有直接定义与类型选择编码CS一一对应的PHB。

区分服务具有实现简单，扩展性好的特点。目前，在IP网中区分服务得到了绝大部分厂家的支持，其具体实现技术包括分类、重标记、速率限制、流量整形、拥塞避免、队列调度等。但区分服务也有自己的局限性，主要体现在如下几点：

（1）区分服务只承诺相对的服务质量，因而不能对用户提供绝对的服务质量保证。

（2）在拥塞发生时，区分服务模型只能采取丢弃报文的方式，而不能采用例如，旁路的方式使部分流量通过其他路径到达终点。

（3）对相同优先级的业务而言，设备在拥塞时对报文的丢弃是非智能化的，也就是说，设备只能随机地丢弃报文，其结果是所有业务的服务质量都受到影响。而此时希望的结果是只丢弃少部分业务流的报文，从而避免剩下的大多数的业务流的服务质量受到影响。

DiffServ模型中的基本概念及应用

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