王留芳 郅芬香

The convergence data flow implementation mechanism of IntServ in IPV6

Hebi Automotive Engineering Career Academy，Department of Electronic Engineering ?Wang Liu-fang ?Zhi Fen-xiang

【摘要】本文介紹了IntServ模型的基本原理，對IntServ模型進行了改進，在Intserv/RSVP的基礎上，將同一子網(wǎng)發(fā)向同一目的子網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)流聚集成一個RSVP預留要求。當申請的資源滿足要求時，發(fā)送聚集的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流到達目的子網(wǎng)后，把單個數(shù)據(jù)流從匯聚的流中分離出來。

【關鍵詞】匯聚;流標簽;資源預留協(xié)議;IPV6QoS

Abstract：This article has introduced the basal principle of IntServ，and it has improved the IntServ model. On the basis of Intserv/RSVP，All data flows that from the same subnet to the same destination subnet will be gathered into a RSVP reservation request，When the resources satisfy the requirements，it sends aggregated dataflow，data flowreach the destination subnet，the individual data flow ?was separated from the aggregated dataflow.

Key words：the convergence; FlowLabel; RSVP; IPV6QoS

一、引言

集成服務（Integrated Service，IntServ）是IETF針對服務質量（Quality of Service，QoS）提出的一種模型。該模型在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，要按照路徑進行資源預留，只有資源預留成功才能發(fā)送數(shù)據(jù)流，該模型能提供嚴格的端到端的服務質量，可靠性比較高。

該模型資源預留是針對每個流進行的。發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，按照選定的路徑發(fā)送PATH消息和業(yè)務流特性給接收端，并在經過鏈路節(jié)點上搜索延遲和帶寬信息。接收端接收到PATH消息后，計算鏈路的帶寬和延遲。向原路返回發(fā)送RESV消息。接收端接收到RESV消息，就發(fā)送數(shù)據(jù)流，如果沒有接收到RESV消息就無法發(fā)送數(shù)據(jù)流。

中間路由器安裝每個流的資源預留軟狀態(tài)（soft state），發(fā)送完后，并定時釋放路徑。

集成服務模型的主要缺點是，中間的路由器必須是RSVP路由器，只要一個路由器不是RSVP路由器，資源預留無法實現(xiàn)，對中間路由器要求高。面對單流進行資源預留，使路由器計算處理和內存消耗大大增加，所以此模型不適合用在大型網(wǎng)絡中。

鑒于IntServ可擴展性差，本文提出一種解決可擴展性的方法，即在Intserv/RSVP的基礎上，將同一子網(wǎng)發(fā)向同一目的子網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)流聚集成一個RSVP預留要求，用減少資源申請的次數(shù)，來緩解路由器的壓力。

二、匯聚IntServ的實現(xiàn)

將原IntServ域的路由器分為邊界路由器（入口路由器和出口路由器）、內部路由器。內部路由器是RSVP路由器，外部路由器除了是RSVP路由器，還具有分類、選擇從源子網(wǎng)到目的子網(wǎng)的路徑的功能。

1.入口路由器（或邊界路由器）對數(shù)據(jù)流分類（匯聚單個數(shù)據(jù)流）

在IntServ域入口路由器對接收到數(shù)據(jù)流進行分類。分類根據(jù)Ipv6分組里的源地址和目的地址。入口路由器接收到一個未知的Ipv6分組時，首先要判斷一下源地址所屬的子網(wǎng)，把從Ipv6分組源地址中提取子網(wǎng)號和一個路由器賦予的編號（比如用編號A、B、C…….表示）對應起來。然后再判斷一下目的地址所屬的子網(wǎng)，把從Ipv6分組目的地址中提取子網(wǎng)號和一個路由器賦予的編號（比如用編號1、2、3......表示）對應起來，把兩次生成的編號組合起來（A1、A2…，B1、B2…）。A1、A2…，B1、B2就各表示同一子網(wǎng)發(fā)向同一目的子網(wǎng)的所有數(shù)據(jù)流。然后把編號為A1、A2…，B1、B2的所表示數(shù)據(jù)流分到相應的隊列中。如圖1所示：

圖1 入口路由器的工作原理

邊界路由器把源地址子網(wǎng)號，編號，目的地址子網(wǎng)號，編號，生成一個表存儲到高速緩存中，通常路由器收到一個Ipv6分組時，會查緩存表，如果源地址子網(wǎng)號，目的地址子網(wǎng)號已在緩存表中，直接找到最終編號，按照該最終編號把分組分到相應的隊列里，如果在緩存表中找不到子網(wǎng)號，則要把按照圖1所示的過程對源子網(wǎng)和目的子網(wǎng)編號。

入口路由器不斷的將子網(wǎng)編號表的信息發(fā)向其他的邊界路由器，其他邊界路由器對自己的子網(wǎng)編號表進行更新。這樣所有邊界路由器中存儲的源子網(wǎng)號，目的子網(wǎng)號和最終編號都是一致的。

2.RSVP的使用

入口路由器根據(jù)源子網(wǎng)地址和目的子網(wǎng)地址，選擇一條從源子網(wǎng)到目的子網(wǎng)的路徑。RSVP將隊列中發(fā)送端生成的每個應用程序的業(yè)務特性沿入口路由器選擇的路徑朝所在目的子網(wǎng)的路由器（出口路由器）發(fā)送。沿途收集所經過網(wǎng)絡元素的信息（這些信息封裝在path消息中），包括最小可用帶寬和最小路徑延遲。當出口路由器接收到path消息后，出口路由器按照整個隊列中所有應用的平均延遲和平均帶寬的要求，計算機沿途允許的排隊延遲和帶寬。出口路由器發(fā)送RESV消息沿原路返回入口路由器，并完成途中每個節(jié)點的預留。當入口路由器收到RESV消息時，按照一定的調度算法調度隊列中的Ipv6分組進行發(fā)送。

入口路由器中，同一個隊列中的數(shù)據(jù)分組，對應一條路徑資源申請的路徑，該隊列中的所有數(shù)據(jù)分組都沿該路徑進行發(fā)送。

當發(fā)送方要傳輸一個數(shù)據(jù)流時，發(fā)送方把源地址和目的地址以及QoS要求，發(fā)送給入口路由器，入口路由器查找緩存中子網(wǎng)編號表，根據(jù)子網(wǎng)編號表，找到該數(shù)據(jù)流應對應的路徑狀態(tài)信息（包括路徑預留狀態(tài)和發(fā)送狀態(tài)），如路徑信息滿足要求，入口路由器就給發(fā)送方發(fā)一個發(fā)送命令的信息，發(fā)送方就開始沿著預定好的路徑發(fā)送數(shù)據(jù)流。如果路徑信息不滿足要求，發(fā)送方就無法發(fā)送信息。

3.出口路由器分離單個數(shù)據(jù)流

當數(shù)據(jù)流到達出口路由器時，出口路由器把流標號相同、源地址和目的地址相同的IPV6分組（這些分組是QoS要求相同的一個實時應用），從匯聚的流中分離出來。發(fā)往目的地址。

三、結束語

本文介紹了用IntServ的基本原理，以及數(shù)據(jù)流匯聚實現(xiàn)QoS的機制，用減少數(shù)據(jù)資源申請的次數(shù)來緩解路由器的壓力。但本文對該系統(tǒng)的研究，只是個框架，還需要進一步細化，有待研究更詳細的實施方法。

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