DiffServ

DiffServ

區分服務(DiffServ)是IETF工作組為了克服Inter-Serv的可擴展性差在1998年提出的另一個服務模型,目的是制定一個可擴展性相對較強的方法來保證IP的服務質量。

與綜合服務(IntServ)不同,區分服務(DiffServ)是基於類的QoS技術,它不需要信令。在網路入口處,網路設備檢查數據包內容,並為數據包進行分類和標記,所有後續的QoS策略都依據數據包中的標記做出。

區分服務無需保存流狀態和信令信息,可擴展性好,但由於缺少端到端的頻寬預留,在擁擠的鏈路上服務保證可能會被削弱。

由於綜合服務和區分服務都沒有明顯的優勢,QoS機制仍然採用綜合服務和區分服務相結合的技術來提供網路上需求的服務頻寬。

基本介紹

  • 中文名:區分服務
  • 外文名:DiffServ
  • 時間:1998年
  • 目的:制定一個保證IP的服務質量。
參考標準,簡介,特點,DiffServ的體系結構,服務等級契約和業務量契約,DS域與DS區,區分服務的邊界結點和內部結點,協定結構,相關結構,DiffServ與IntServ,DiffServ與多協定標籤交換(MPLS)的結合,

參考標準

RFC 2474, Defnition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers
RFC 2475, An Architecture for Differentiated Services Framework
RFC 2597, Assured Forwarding PHB
RFC 2598, An Expedited Forwarding PHB
RFC 2983, Differentiated Services and Tunnels
RFC 3086, Defnition of Differentiated Services Per Domain Behaviors and Rules for their Specifcation
RFC 3140, Per Hop Behavior Identifcation Codes
RFC 3246, An Expedited Forwarding PHB
RFC 3247, Supplemental Information for the New Defnition of the EF PHB
RFC 3248, A Delay Bound alternative revision of RFC2598
一同發展的還有許多與DiffServ有關的網際網路草案(Internet
Drafts)可以參考:
An Informal Management Model for Diffserv Routers
Management Information Base for the Differentiated Services Architecture
New Terminology and Clarifcation for Diffserv
Differentiated Services Quality of Service Policy Information Base
An Assured Rate Per-Domain Behaviour for Differentiated Services

簡介

DiffServ:區分服務體系結構
(DiffServ: Differentiated Service )
它是一種保證QoS的網路技術。
區分服務體系結構(DiffServ)定義了一種可以在網際網路上實施可擴展的服務分類的體系結構。一種“服務”,是由在一個網路內,在同一個傳輸方向上,通過一條或幾條路徑傳輸數據包時的某些重要特徵所定義的。這些特徵可能包括吞吐率、時延、時延抖動,和/或丟包率的量化值或統計值等,也可能是指其獲取網路資源的相對優先權。服務分類要求能適應不同應用程式和用戶的需求,並且允許對網際網路服務的分類收費。
DiffServ 體系結構由許多在網路節點上實現的功能要素組成,包括每一跳轉發小集合,數據包歸類功能,和交通調節功能。其中,交通調節功能又包含測量、標記、整形、和監察策略四部分。在本體系結構,只在網路的邊界節點上實現複雜的分類和調節功能,並且,通過在 IPv4 和 IPv6 包頭的 DS 段做適當的標記 [DSFIELD],聚合流量,然後根據所做的標記,採取不同的每一跳轉發策略。因此,本體系結構具備可擴展性。“每一跳行為”保證了在互相競爭資源的數據流中為每個網路節點分配緩衝區和頻寬資源時,有一個合理的處理力度。在核心網路節點上,無需維護每個應用程式流或每個用戶轉髮狀態。
分類服務體系結構基於這樣一個簡單模型:進入網路的流量在網路邊緣處進行分類和可能的調節,然後被分配到不同的行為集合中去。每一個行為集合由唯一的 DS 編碼點標識。在網路核心處,數據包根據 DS 編碼點對應的每一跳行為轉發。在本節中,我們討論在分類服務區域中的關鍵組件,流量分類和調節功能,以及分類服務是如何通過流量調節和基於 PHB 的轉發而實現的。

特點

DiffServ的最大特點就是簡單有效、擴展性強。其實施特點是採用聚合的機制將具有相同特性的若干業務流聚合起來,為整個聚合流提供服務,而不再面向單個業務流。也就是說在DiffServ網路邊界路由器上保持每流狀態,核心路由器只負責數據包的轉發而不保持狀態信息。
在Diff-Serv模型中,業務流被劃分成不同的差分服務類。一個業務流的差分服務類由其IP包頭中的差分服務標記欄位(Different Service Code Point,簡稱DSCP)來表示。在實施DiffServ的網路中,每一個路由器都會根據數據包的DSCP欄位執行相應的PHB(Per Hop Behavior)行為。區分服務只包含有限數量的業務級別,狀態信息的數量少,因此實現簡單,擴展性較好。它的不足之處是很難提供基於流的端到端的質量保證。區分服務是業界認同的IP骨幹網的QoS解決方案,但是由於標準還不夠詳盡,不同運營商的DiffServ網路之間的互通還存在困難。IETF RSVP和DiffServ兩個工作組都正在研究RSVP與DiffServ相結合的問題,以進一步擴大DiffServ與現有系統的可兼容性,此外在業務分類、業務性能的量化描述以及域間業務類型映射等問題上,DiffServ模型也需進一步明確和開展的研究。

DiffServ的體系結構

為了滿足DiffServ模型提出的分類服務特性要求,IETF RFC2475定義了一種可以在網際網路上實現可擴展的分類業務的體系結構,這種體系結構通過標記IP數據分組的區分服務標記欄位(DS Field)體現不同的業務級別,從而提供可擴展的差異性服務。DiffServ體系結構的網路體現是由區分服務域(DS域,DS Domain),每個DS域則是由一些具有DiffServ功能的網路結點組成,這些結點被稱作區分服務結點(DS 結點, DS Node),依據這些DS結點的所處的不同位置,它們又可以被分為DS邊界結點(DS Boundary Node)和DS內部結點(DS interior Node),每個DS域也可能擁有一個實現域內服務分類的策略/資源管理結點。

服務等級契約和業務量契約

服務等級契約(SLA,Service Level Agreement)是用戶與服務提供者之間大臣過得一種描述了用戶可享受的轉發服務特性的服務約定契約。這裡用戶既可以是一個使用者,也可以是另一個上游DS域。服務等級契約可以包括一些業務流調節規則,這些規則可能構成了一個完整的業務量調節契約或者是該契約的一部分。
業務量調節契約(TCA,Traffic Conditioning Agreement)是一份描述了分類器進行業務量處理是所需依據規則的契約,這些處理規則包括業務流的分類規則,相應的業務流屬性(Traffic Profile),以及對此業務流的測量、標記、丟棄和/或整形規則。業務量調節契約包含源自以下方面描述的業務量調節規則:SLA的顯示指定所有規則,相關服務需求所體現的隱式指定和/或來自於DS域的服務提供策略。
SLA和TCA都屬於商業的契約,它們的技術細節分別由服務等級規範(SLS,Service LevelSpecification)和流量調節規範(TCS,Traffic Conditioning Specification)來表述。

DS域與DS區

IETF在DiffServ模型中引入了DS域的概念,DS域是由一些彼此相連的DS結點構成的集合,它們具有統一的服務提供策略,而且實現一樣的PHB組分類,比如某個ISP的網路或者內部網。但一個DS域並不一定都只是由一個網路構成,它也可以由同一個管理機構下的多個網路構成。DS域有明確的邊界,邊界由邊界結點構成,在邊界對進入的分組業務流進行分類的流量調節等處理。每個DS域都要通過邊界結點與其他DS域或非DS域相連。
DiffServ區(Region)則是由多個連續的DS域構成,一個DS區內的DS域可以支持不同的PHB組,並且不同DS域內DSCP到PHB的映射關係也可能不相同。但是,為了提供可貫穿多個DS域的業務,每個對等的DS域之間都必須明確定義彼此分類的對一般高關係,指明如何在域邊界處正確調節從一個DS域傳向另一個DS域的業務流。DS區內的DS域也可以採用相同的服務提供策略,並支持相同的DSCP到PHB組的映射關係,這樣的好處是消除了在DS域間進行業務量調節的需求。

區分服務的邊界結點和內部結點

一個DS域是由一些DS邊界結點和DS內部結點構成的,DS邊界結點是那些連線著本DS域與其他DS域或者無DS能力的域的網路節點,DS內部結點則是那些連線著同一個DS域內的其他結點的網路結點。DS邊界結點和內部結點都必須能夠按照DSCP與PHB的對應關係實現分組流的數據轉發。
邊界結點的主要功能為:實現分組流的分類(Classify)和調節(邏輯上分為分類器和調節器),保存流的相應狀態信息,根據預定的流規格對進入或離開區域的流進行調節,包括計量、標記、管制等操作動作,使輸入流(或輸出流)符合預先制定的TCA,並在分組包頭標記DSCP值,分類歸入行為聚。

協定結構

在 DiffServ 中,定義了一個替換頭欄位,稱為 DS 欄位,用來取代現有的 IPv4 TOS(Octet)和 IPv6 Traffic Class(Octet)。其格式如下所示:
6 bit DSCP
2 bit CU
DSCP ― 即區分服務代碼點,用於選擇 PHB。
CU ― 當前尚未使用。
區分服務模型能夠提供滿足不同的QOS需求的多種服務等級,與IntServ模型不同的是,使用DiffServ的套用在傳送數據前不顯示的通知網路設備。DIffServ是為現代網路及其解決方案量身打造的一種Qos實現。DiffServ重新指定IP數據包報頭Tos(Type of Service,服務編碼點)比特。DiffServ使用DSCP(Differentiated Service code point,差異化服務編碼點)作為Qos優先權描述符,它支持64個分類等級。RFC2474定義了如何根據DSCP使用ToS位元組

相關結構

DiffServ與IntServ

IntServ(Integrated Services)最初試圖在網際網路中將網路提供的服務劃分為不同類別的是IEEE提出的綜合服務IntServ。IntServ可對單個的套用會話提供服務質量的保證。
為了最大限度的利用DiffServ和IntServ兩種機制的互補特性,IETF提出了了兩種DiffServ和IntServ的結合方式。一種方法是將IntServ視為DiffServ的接入域,DiffServ視為IntServ的核心域的組網方式:RSVP信令透明地通過DiffServ網。由網路邊緣的設備處理RSVP訊息,並根據DiffServ網中資源的可用性提供許可控制,DiffServ網路邊界將IntServ的業務類型映射為DiffServ的業務類型;另一種方法是為DiffServ網中結點配置RSVP功能,並採取一定策略決定哪些包用RSVP、哪些用DiffServ機制進行處理。

DiffServ與多協定標籤交換(MPLS)的結合

多協定標籤交換著眼於改善網路中的分組轉發性能,核心思想是基於標籤對分組進行轉發。在MPLS域的入口結點,每個分組被賦予一個標籤,而在MPLS域的內部,路由器只需要根據分組攜帶的標籤對其進行轉發。
DiffServ從上層提供業務分類及保障服務質量,MPLS在下層將DiffServ中的行為聚合BA映射成不同的標籤,利用MPLS的支持保證QoS的轉發,MPLS與DiffServ的結合具有很好的發展前景。

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