[发明专利]一体化网络网通层服务质量保证结构和运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一体化网络网通层服务质量保证结构和运行方法，是一种基于网络的电数字处理结构和运行方法，是一种一体化网络环境下的网通层的服务质量保证结构和运行方法。

背景技术

现有的互联网所提供的是“尽力而为”(Best-effort)的服务，在这种服务模型下，所有的业务流被“一视同仁”地公平地竞争网络资源，路由器对所有的分组包都采用先来先处理(First Come First Service，FCFS)的工作方式，尽最大努力地将分组包送达目的地，对业务流传输的可靠性、延迟性等服务质量要求不能提供任何保证。

近年来，随着互联网的高速增长，IP业务也得到了快速增长和多样化。特别是随着多媒体业务的兴起，计算机已经不是单纯的处理数据的工具，而是越来越贴近生活，计算机的交互越来越实时和生动。尽管由于网络技术的发展，网络带宽以及网络速度都得到了极大的提高，但需要通过网络传输的数据却也几乎以与网络发展速度相同的速度增加，甚至超过网络发展的速度，这使得网络带宽与网络速度依然是一个瓶颈问题。近年来发展起来的一些新的应用(如多媒体应用等)不仅增加了网络流量，更因为这些应用改变了以往互联网上的流量性质，因而它们需要全新的服务要求。对那些有带宽、延迟、延迟抖动等特殊要求的应用来说，现有的“尽力而为”的服务显然是不够的。由于不具备服务质量保障特性，不能预留带宽，不能限定网络时延，因此，目前的因特网无法很好支持许多新的应用如远程教学、远程手术、远程会议和学术交流等。

针对互连网的服务质量问题，IETF先后提出了集成服务(IntServ)和区分服务(DiffServ)两种服务质量体系结构。集成服务是基于单个流(Per-Flow)预留方式的。它的基本思想是：为每一条流在其从源端到目的端所经过路径上的每一个节点上在数据发送之前都预先预留一定的带宽资源。当该流的数据传输完毕之后，再拆除预留路径，释放预留资源。它的实现协议是资源预留协议(RSVP，Resource ReSerVation Protocol)。由于网络节点上的预留的资源是有时效限制的，预留计时时间到了，预留状态就会被删除，资源就会被回收，因而RSVP必须周期性的发送路径(PATH)消息和预留(RESV)消息进行维持和刷新路径上的资源预留状态，即RSVP的“软状态”。由于IntServ采用基于流的方式，随着网络规模的扩大，网络接入节点的不断增加，流的数量将成倍增加，用于记录流预留的状态信息也将随流的数目增加而增加，因为采用“软状态”来维持路径上的预留状态，网络上需要传输大量预留维持信息，这样就会占用大量的可用带宽资源，而且需要核心网的路由器存储大量的流的详细记录信息，由于路由器的存储量是有限的，因而IntServ很难在大规模的网络中实用。继集成服务之后IETF提出的区分服务，旨在定义一种能实施网络QoS且更易扩展的方式，以解决IntServ扩展性差的缺点。DiffServ的工作方式是基于聚集流(Aggregate Flow)的，相对于IntServ对业务流的分类颗粒度更粗。其基本思想是在网络的入口处为分组包标记一个码点(Code Point)，码点用于指示分组在网络转发途径的中间节点上应该被处理的方式。这样，对每个分组进行的复杂处理被推到了网络边缘，核心网的主要任务只是根据分组首部的码点对其采用预先定义好的处理和转发措施。DiffServ简化了信令，通过汇聚(Aggregate)和PHB(Per-Hop Behavior)的方式提供QoS保证。在DiffServ模型中由于不需要网络中间节点管理每个正在工作的流状态，因此具有良好的可扩展性。由于DiffServ只能根据分组包头中的优先级提供相对的QoS，实际上提供不了流的端到端的QoS保证。基于带宽代理的区分服务模型是标准区分模型的改进模型，通过划分域管理，在域内引进带宽代理服务器实施接纳控制、资源策略管理，在域间通过服务协商的办法，虽然可以提高区分服务实现端到端的QoS保证，但由于区分服务采用了聚集流的方式，对于DSCP(DiffServ Code Point)值相同的不同流，难以进行区分处理，因而相同级别流之间的公平性得不到保证。