基于软管模型的虚拟专用网的带宽预留分析

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1、南京邮电学院顺¨叶究生学位论文第_二章、VPN的软管模型图2-1管道模型安全技术和IP网络技术方面取得的重大成果，促使了VPN网络的壮大，不但VPN节点数增多了．而且节点之问的通信模式也变得复杂而不好预测。这个时候，要求用户知道整个网络的业务流矩阵就几乎成为了不可能事件。然而，尽管用户不能了解整个网络的流量’隋况，但是他们却能够知道他们自己和整个网络之间总的流量流入／流出值。正是基于这样的现状下，软管模型应运而生。软管模型请参见图2—2。图2-2软管模型软管可以被看作为一个VPN盘占点的管道，该管道的另一端没有定义，允许是任意其它的软管。一个软管提供一个源端与目的端

2、集合(流出该站点)以及另～端与源端集合(流入该站点)之间的性能保证，即端到集合的性能保证，所以软管模型又称为点到多点模型。软管模型的描述使用两个参数：入口承诺速率(IngressCommittedRate：ICR)和出口承诺速率(EgressCommittedRate：ECR)。ICR是允许流入该软管的4南京邮}乜学院硕上研究生学位论文第二章、VPN的软管模型最大流量，即该源端将要发送到其它所有的目的端业务流的总量，而ECR是允许流出该软管的最大流量，即该端能够从其它的端接收的业务流的总量，ICR与ECR不要求相等。图2—3示意了到源端的一个软管，其中10Mb／s为

3、该软管的ICR，5Mb／s为该软管的ECR，口，b，c，x，y，z为目的端1，2，3与源端之间的实际流量。源端a+x+v+z=5Mb／s图2-3到源端的一个软管目的端3端2与管道模型不同，软管模型不要求用户知道整个VPN的业务流矩阵，减轻了VPN用户的负担。只要用户知道每个站点的流量不超过其软管的能力(ICR／ECR)，用户就可以在任意两点之间改变流量大小而无需与ISP协商；而ISP在采取合理的带宽调度策略后也可以得到更多的统计复用收益。2．1．2软管模型的技术优势软管模型，它可以看作是VPN服务的接口，也可以看作是性能的抽象，它简化了VPN的规范。一个软管，它确保

4、带宽限度，当它提供了一条到网络的连接时，无需预知点到点的负荷，就可以发送和接收流量。图2．4例示了管道VPN和软管VPN之问的区别。5南京邮电学院硕士研究生学位论文第二章、VPN的软管模型(a)管道模型(b)软管模型图2-4管道模型VS．软管模型图2．4中，(曲、管道模型为一个终端到其它任一终端都提供一条链路，并为每一条链路预留出带宽。(b)、软管模型用一对相互独立的b一／b+(入口承诺速率／出口承诺速率)来为每～个VPN站点指定一个软管。在软管模型中，用无向图G=(V，E)来表示一个通信网。每条边e∈E，Ce表示预留单位带宽所需的成本，边的容量e指边上能通过的最大

5、流量。在本文中，如果没有明确提及的话，则e设定为无穷大，巳设定为1，带宽的单位设定为Mb／s。VPN终端集Q是节点集V的子集，Q∈V。如前所述，终端之间不需要指定完全的流量矩阵，对于每一个节点V∈Q，需要给定的是虻和"。虻指的是终端v能够从其它的终端接收的最大流量总和，"指的是终端v能够发送到其它所有目的终端的最大流量总和。提出软管模型是为了能够更方便的在网络中预留出合适的带宽．更方便的在VPN终端之间设计出合适的流量分配方案。也即，更方便的设计出能够支持所有的可行流量矩阵的带宽预留方案。一个流量矩阵可行的条件是，它映射到终端集Q中任意一对终端(“，v)之间的流量以

6、，必须是非负的。对于任意～个v，需满足(2—1)式。∑d。，≤虻和uE0∑d。≤虻(2一1)ⅣE0此处假定对于所有的v∈Q，丸=0。本文定义：VPN中边e∈E上的带宽预留值为虬，带宽预留所耗的总成本(即预留总成本)表示为W=∑巳．儿，本文的目的就是设计出带宽预留总成本最小的带宽预tEE留方案。6南京邮电学院硕士研究生学位论文第．二章、VPN的软管模型图2—5例示了软管模型是怎样在给定的网络G(图2．5(a))中通过共享链路的方法束节约带宽的。VPN终端吼，q：，g，，它们有着对称的b一／b+带宽需求，分别为l、2、2个单位。图2—5(b)图示了用独立最短路径的方法来

7、连接VPN终端时相关链路上所需的带宽预留值，这也就是管道模型所用的方法。在图2-5(b)中，(qlg：)2_．1ul的最短路径经过B，而(吼，q，)之间的最短路径则经过A，整个网络的带宽预留总值为16个单位。在图2-5(c)中，软管模型让所有的路径都经过C，复用了链路，使得整个网络的带宽预留总值降NT12个单位。此处请注意：图2-5(c)中q．斗g：的路径经过C，它虽然比图2-5(b)中经过B的路径要长，但是总共所需预留的带宽值却要少，这是因为由于bq．和％．+都不能超过1个单位，所以吼斗c的链路上只需要预留1个单位的带宽(反方向上也是)，这样可以实现吼÷÷q：