《Internet技术》第11章IP网络的服务质量保障.ppt

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1、第11章IP网络的服务质量保障传统的IP网络只提供“尽力而为”的数据传输能力。随着网络规模的不断增加，网络服务的需求将超过网络提供的能力，出现了网络拥塞。为此，Internet必须具有为不同的业务提供相应QoS的能力。1.服务质量(QoS)的概念QoS是指网络为用户提供的一组可以测量的预定义的服务参数，具体可以量化为带宽、延迟、延迟抖动、丢失率、吞吐量等性能指标。RFC2386将QoS看做网络从源结点到目的结点传输分组流时需要满足的一系列服务要求。(1)QoS的分类IETF提出了两种不同的InternetQoS体系结构,即集成服务和区分服

2、务。QoS特征可以分为基于技术的QoS特征和基于用户(应用)的QoS特征。(2)当前Internet支持QoS保障的概况Internet的初衷是网络结构尽可能简单，只提供“尽力而为”服务，由于交换机和路由器的接口速率相比于网络的带宽仍很低，随着带宽的增加大量带宽的新业务不断涌现，拥塞将是难以避免的,为了在Internet上提供有质量保证的服务。QoS机制不是用来增加网络带宽，而是通过最优化的使用和管理网络资源使其尽可能满足多种业务的需求。2.拥塞控制和资源分配资源分配和拥塞控制是很复杂的，资源分配一方面实现于网络内部的路由器和交换机中，另

3、一方面又存在于主机的传输层协议里。资源分配的一个任务就是要决定什么时候拒绝和接受哪些请求。拥塞控制是指网络结点为预防或响应超负荷的情况所做的努力，第一个目标就是预防拥塞，是保持某种公正。(1)拥塞控制的基本原理传送的用户数据量超过了网络处理能力，网络服务性能出现下降，这种现象就是拥塞。节点输入1输入2输入3输出1)网络状态的监测网管和结点机应对网络运行状态进行实时监测，一旦发生拥塞，就应采取拥塞控制和拥塞恢复策略进行控制。2)拥塞控制策略①采用终点控制策略时，网络中结点机将前向传送帧的FECN比特置“1”，以传送拥塞通知。虚电路终点的用户

4、终点应采取相应措施，以缓解拥塞状态。●前向通知用户应该对与收到的分组方向相同的通信量采取必要的拥塞避免措施。它表示这个分组在其逻辑连接上遇到了拥塞的网络资源。②采用源点控制策略时，网络中结点机将后向传送的帧的BECN比特置“1”进行传送,以通知其他结点机直至虚电路源点用户终端，以缓解拥塞状态。●反向通知源站应该对与收到的分组方向相反的通信量采取必要的拥塞避免措施。它表示用户在该逻辑连接上传输的分组遇到了拥塞的网络资源。3)拥塞恢复策略进行拥塞恢复时，网络内结点机除采用源点或终点控制策略发出拥塞通知外，网络结点还要将DE比特置“1”的帧丢弃

5、。丢弃这些帧时应遵循下述两个原则：①对于具有不同优先级的用户信息帧，应先丢弃优先级低的用户信息帧。②对于具有相同优先级的用户信息帧，应本着公平合理的原则同等对待。4)终端拥塞管理(2)资源分配机制的分类1)以路由器为中心或以主机为中心在网络内部进行的资源分配、在网络边缘进行的资源分配。2)基于预留或基于反馈主机在建立流的过程中向网络申请一定的资源，每个路由器再为该请求分配足够的资源。3)基于窗口或基于速率基于窗口的传输协议TCP接收者给发送者一个建议的窗口大小，即资源分配，业务流的速率是可调的，也就是发送者申请每秒一定比特的预留资源。(3

6、)资源分配机制的评价标准1)资源分配的有效性使用吞吐量和时延的比值来作为衡量资源分配机制有效性的尺度2)网络的能力0.00.51.01.51.00.50.0吞吐量负载加控制无控死锁拥塞2.资源分配的公平性RajJain建议了一个可以用来评价拥塞控制机制的公平性的公平指数(FI)，对于给定集合中流的吞吐量(x1,x2,…，xn)(以bps为单位),公平指数的函数为：该公平指数的值始终在0～1之间。其中1表示极大的公平。3.TCP/IP的拥塞控制机制拥塞控制是确保Internet稳定的关键因素，也是各种管理控制机制和应用的基础。(1)拥塞产生

7、的原因1)存储空间不足2)带宽容量不足3)处理器处理速度慢(2)TCP的拥塞控制TCP所采用的基本策略是在没有预留的情况下直接向网络发送分组，然后观察网络状况并做出相应的反应。TCP的拥塞控制思想就是由每一个发送源来确定网络的可用容量，从而知道有多少分组能够安全地被发送。网络的可用带宽是不断变化的，这意味着每个给定的源必须不断地调整分组发送的数量。1)基于窗口的TCP拥塞控制机制TCP协议采用一种加法增加、乘法减少(AIMD)的拥塞控制算法。发送方维持一个拥塞窗口,若发送方发现窗口内的一个报文发生丢失，则认为这个丢失是由网络拥塞造成的，于

8、是将窗口大小减半，以减小发送速率，从而避免拥塞的加重。如果窗口中的报文没有发生丢失，则表明目前网络状况良好，发送者将增大窗口，从而增加报文的发送速率。1988年VanJacobson提出了慢启