Stream(Flow):从信源到信宿的分组流。
如果子网采用虚电路操作方式,同一个流的分组会走同一条路径。
如果子网采用数据报操作方式,同一个流的分组也会走不同的路由路径。
每个流对通信子网的传输性能是有要求的,称为服务质量。
服务质量: QOS,Quality of Service ,描述通信子网为流提供服务的性能指标。
QOS包括了4个方面:
- 可靠性:误码率要求高,甚至不允许出错。
- 延迟
- 抖动
- 带宽
不同的应用对于QOS的要求不同,具体要求如下:
应用 | 可靠性 | 延迟 | 抖动 | 带宽 |
---|---|---|---|---|
电子邮件 | 高 | 低 | 低 | 低 |
文件传输 | 高 | 低 | 低 | 中 |
Web访问 | 高 | 中 | 低 | 中 |
远程登录 | 高 | 中 | 中 | 低 |
音频点播 | 低 | 低 | 高 | 中 |
视频点播 | 低 | 低 | 高 | 高 |
电话 | 低 | 高 | 高 | 低 |
视频会议 | 低 | 高 | 高 | 高 |
在可靠性要求高的应用中,发送方会计算分组的校验和,校验和与分组一并送出,收方验证校验和,如果有差错,要求重发。注:这里的校验和可以是任何校验算法,不限于CRC。
其他几项要求就不详述。
目前,还没有一种技术能够以最优的办法提供高效的、可靠的QOS,只能综合运用多种技术手段来尽量满足应用的需求。
5.4.1 QOS体系结构:集成服务和区分服务
为了保证流式多媒体应用的服务质量,IETF先后设计了两种QOS体系结构:集成服务、区分服务。
集成服务,Integrated Service
集成服务:针对单播和多播应用,设计了一些“基于流的算法(Flow-Based Algrorithm)”(单播可以看作是多播的一个特例)
集成服务体系中,最重要的算法是资源预留协议(Resource reSerVation Protocal, RSVP),提前预留资源,可以看作是提前建立流,类似于虚电路。
RSVP的主要任务是为流提前预留资源:
- 多个发送方可以给多个接受组传送数据
- 接收方可以指定一个或多个数据源,
- 接收方可以指定数据源是固定的,还是以后可变的。
- 多个接收方使用同一个固定数据源的话,可以共享路径。
路由器根据这些信息可以优化带宽的使用计划,甚至消除拥塞。
- 优点:可以为少量的流提供非常好的服务质量。
- 缺点:提前建立流(提前资源预留)。如果需要建立几千几万个流,则扩展性太差。
因此,集成服务目前没有具体实现,甚至RSVP算法的实现也很少。
区分服务, Differentiated Service
区分服务是比集成服务更加简单的QOS体系,而且已经被IETF标准化。
区分服务:不需要提前建立流,而是由每台路由器在局部范围内实现,不涉及整条路径。
区分服务,是按照整个子网的路由器按照应用类型来预留资源,比如:所有节点为网络中所有的 IP电话应用预留资源,为所有的文件传输应用预留资源,但任何一个IP电话/文件传输的流都不会在某条路径上单独预留资源,因此也称为“基于类别的(class-based)”服务质量。
5.4.2 标签交换和 MPLS
IETF推出集成服务和区分服务的同时,各厂商也推出了一种更好的路由转发思想:标签交换。
标签交换,Label Switching , Tag Switching
标签交换:给每个分组附加一个标签,路由器收到分组后不再根据分组中的目标 IP 地址做路由选择,而是到内部表中查询标签对应的输出线路,完成路由。
标签交换和虚电路很相似:
- 都需要给分组打上标签:比如 X.25、ATM、帧中继,以及所有包含虚电路子网的网络,都会给分组附上”虚电路标识符“。
- 都需要查询内部表:比如虚电路表。
但标签交换这种Internet构造路由的处理方法,和虚电路这种面向连接的网络构造路由的方法,存在本质区别:
- 标签交换发生在数据链路层,属于2层交换。虚电路交换发生在网络层,属于IP交换。
另外,标签交换因为发生在2层,所以速度比虚电路快,也容易实现资源预留(这个不太理解为什么更容易)。
MPLS
IETF 对标签交换进行了标准化,称为 MPLS。
MPLS:Multi Protocol Label Swtiching,多协议标签交换。多协议是指支持 IPv4,IPv6,IPX等多种协议。
MPLS是流量工程(Traffic Engineering)和VPS的重要手段。
目前的通信网络中,存在两种交换节点:
- ATM(Asychronous Transfer Mode)异步传输模式交换机:面向连接的异步传输,信元长度固定53字节。
- 路由器:无连接传输,信源是长度可变的IP分组。
ATM交换具有高效的特点,IP交换具有信令简单的优点,而MPLS交换技术就可以将两者相结合:
把具有MPLS功能的IP路由器,和具有MPLS功能的ATM交换机结合起来,组建新的集成业务通信网,在新的网络中实现 IPOA(IP over ATM,即通过ATM网络来传输IP分组)。