DiffServ实现技术

DiffServ体系结构如所示，其中：

• DS节点

  DS节点指实现DiffServ功能的网络节点。DS节点可分为DS边界节点和DS内部节点。

• DS边界节点

  DS边界节点负责连接另一个DS域或者连接一个没有DS功能的域的节点。DS边界节点负责将进入此DS域的业务流进行分类和可能的流量调整，以保证穿过此DS域的业务流被适当标记，并按照DS域所支持的PHB组中的一个PHB转发。

  对于不同方向的业务流，DS边界节点既可以是DS域的输入（Ingress）节点，又可以是DS域的输出（Egress）节点。业务流在Ingress节点处进入DS域，在Egress节点处离开DS域。Ingress节点负责保证进入DS域的业务流符合本域和此节点直连的另一个域之间的服务等级协定SLA（Service Level Agreements）或流量控制协定TCA（Traffic Conditioning Agreement）。Egress节点依据两个域之间的TCA细节，对转发到其直连的对等域的业务流执行流量调整功能。

• DS内部节点

  DS内部节点负责连接同一DS域中的其他DS内部节点或DS边界节点。DS内部节点负责根据IP报头中的DS字段或VLAN报文的802.1p字段所定义的PHB来为该业务流选择转发行为。无论是DS边界节点还是DS内部节点都必须能够根据业务流的DSCP或者802.1p选择相应的PHB进行转发操作。

• DS域

  DiffServ模型的实现基于DS域，DS域由一组采用相同的服务提供策略和实现了相同PHB组集合的相连DS节点组成。一个DS域由DS边界节点和DS内部节点组成，边界节点构成了DS域的边界，内部节点构成了DS域的核心。

• SLA

  SLA指用户（个人、企业、有业务往来的相邻ISP等）和服务提供商签署的关于业务流在网络中传递时所应当获得的待遇。SLA包括很多方面，例如付费协议，其中的技术说明部分称为服务等级规范SLS（Service Level Specification）。

• TCA

  TCA指用户与服务提供商签署的关于业务分类准则、业务模型及相应处理的协定。去掉了商业条款的TCA称为TCS（Traffic Conditioning Specification）一个SLA中可以包含TCA。对于业务的处理而言，SLA或SLS指明的是比较一般的内容，例如采用什么样的机制。而TCA或TCS则比较具体，例如具体的带宽要求。

• DS区

  一个或多个邻接的DS域统称为DS区。DS区可以支持贯穿区内多个DS域的分类业务。DS区中的DS域可能支持不同的PHB组，和QoS字段到PHB的映射规则。不同DS域可有不同的PHB，以实现不同的服务提供策略，它们之间通过SLA和TCA协调提供跨区域服务。SLA/TCA指明了如何在DS域边界节点调整从一个DS域传向另一个DS域的业务流。

  
  

Diff-Serv模型

• DiffServ模型的基本思想

  为了在Internet上针对不同的业务提供有差别的服务质量，IETF定义了DiffServ模型。

  在采用DiffServ模型的应用中，设备在发送报文前通过设置IP报文头部ToS域中的优先级字段，向网络中各设备通告自己的QoS需求。报文传播路径上的各设备通过分析IP报文头来获知报文的服务需求类别。在实施DiffServ时，接入设备需要首先对报文进行分类，并在IP报文头部标记服务类别。下游的设备只需简单地识别报文中的这些服务类别，并按照要求转发报文。因此，DiffServ模型是一种基于报文流的QoS解决方案。

• 标准的PHB行为

  IETF Diff-Serv工作组将网络节点对报文实施调度、监管等转发行为定义为PHB（Per-Hop Behaviors）。网络中各设备根据DSCP值选择相应的PHB行为。

  目前，IETF定义了四种标准的PHB：CS（Class Selector）、EF（Expedited Forwarding）、AF（Assured Forwarding）和BE（Best-Effort），并将BE作为缺省PHB。

  • CS

    CS表示类选择码，代表的服务等级与IP Precedence相同，DSCP取值为“XXX000”，X为0或1。

  • EF

    EF表示加速转发行为，代表DiffServ网络中最高的服务质量。应用于低丢包率、低时延、高带宽的业务，信息流的在任何情况下都能获得等于或大于设定的速率。DSCP取值为“101110”。

  • AF

    AF表示确保转发行为，应用于带宽保证、低时延的关键数据业务。对未超出带宽限度的流量提供转发质量保证，对超出限度的流量降低服务等级后继续转发，而不是直接丢弃。

    根据RFC 2597的描述，目前定义了四类AF，每类AF用“AFi”表示，其中1<=i<=4，即这四类AF是：AF1、AF2、AF3、AF4。并且在每类AF中，又定义了3种丢弃优先级，每种丢弃优先级用“AFij”表示，其中1<=j<=3，“j”值越大，表明丢弃优先级越高。各类AF业务对应的DSCP取值见表1。

    表1 各类AF业务对应的DSCP值

    丢弃优先级

    AF1

    AF2

    AF3

    AF4

    低

    AF11

    001010

    AF21

    010010

    AF31

    011010

    AF41

    100010

    中

    AF12

    001100

    AF22

    001100

    AF32

    011100

    AF42

    100100

    高

    AF13

    001110

    AF23

    010110

    AF33

    011110

    AF43

    100110

  • BE

    BE表示尽力而为转发行为，应用于不需要严格QoS保证的尽力发送业务，只关注可达性，其他方面不做任何要求，如传统的IP分组投递服务。DSCP取值为“000000”。

DiffServ功能组件

流分类、流量监管、流量整形、拥塞管理和拥塞避免是构造有区别地实施服务的基石，它们主要完成如下功能：

• 流分类：依据一定的匹配规则识别出对象。流分类是有区别地实施服务的前提。

• 流量监管：对进入交换机的特定流量的规格进行监管。当流量超出规格时，可以采取限制或惩罚措施，以保护运营商的商业利益和网络资源不受损害。

• 流量整形：一种主动调整流的输出速率的流控措施，通常是为了使流量适配下游交换机可供给的网络资源，避免不必要的报文丢弃和拥塞。

• 拥塞管理：网络拥塞时必须采取的解决资源竞争的措施。通常是将报文放入队列中缓存，并采取某种调度算法安排报文的转发次序。

• 拥塞避免：过度的拥塞会对网络资源造成损害。拥塞避免监督网络资源的使用情况，当发现拥塞有加剧的趋势时采取主动丢弃报文的策略，通过调整流量来解除网络的过载。