在結構層次上,IntServbrRSVP服務模型主要由4個部分構成:信令協議RSVP,接入控製器,分類器(classifier)以及包調度器。

在實現層次上,綜合服務需要所有路由器在控製路徑上處理每個流的信令消息並維護每個流的路徑狀態和資源預留狀態,在數據路徑上執行流的分類、調度和緩衝區管理。具體而言,資源預留協議RSVP負責逐點地建立或者拆除每個流的資源預留軟狀態,也即建立或拆除數據傳輸路徑;接入控製器將決定是否接受一個資源預留請求,其根據是鏈路和網絡節點的資源使用情況以及QoS請求的具體要求;分類器則對傳輸的數據包進行分類成傳輸流,IntServ常用的分類器是多域分類器,當路由器接收到數據包時,它根據數據包頭部的多個域(如5元組:源IP地址,目的IP地址,源端口號,目的端口號,傳輸協議),將數據包放入相應的隊列中;調度器則根據不同的策略對各個隊列中的數據包進行調度轉發。

RSVP是一種提供預留設置和控製以實現綜合服務協議,是所有QoS協議中最複雜的。和電信網絡中的呼叫建立過程相反,RSVP是由接收端驅動的資源預留。其目的是考慮在組播的情況下,以接收端驅動,可以適應組播群成員的動態增減,以及各接收端要求不同QoS的異質請求情況。當通信結束或者一方退出會話後預留的資源可以由超時機製釋放。

RSVP可以看作是配置業務處理的機製,綜合服務則是在RSVP信令基礎上夠用以提供端到端QoS保證的體係結構。IntServbrRSVP服務模型對傳統I體係結構的擴展主要包括在路由器中保存業務流狀態信息以及明確的狀態建立機製。這種模型有效地集成了各種實時應用和非實時應用,保持了網絡的效率同時兼容了傳統網絡體係結構和協議棧,能對網絡進行有效的管理。

從理論上講IntServbrRSVP模型完全可以保證為IP網絡提供QoS保障。但要實現IntServ的QoS保證是很困難的,它需要基於流的、複雜的資源預留、接納控製、QoS路由和調度機製。在諸如互聯網這種複雜的、大規模的網絡中,鏈路狀態是不確定的,有效地預留帶寬資源非常困難。而且資源預留本身就與IP網絡的最大特點“無連接”相衝突。更重要的問題就是IntServ麵臨可擴展性問題和魯棒性問題,這主要是因為在分布式網絡環境中,很難維持動態的、可複製的傳輸流狀態一致性。

3.2區分服務(DiffServ)

DiffServ的最大特點就是簡單有效、擴展性強。其實施特點是采用聚合的機製將具有相同特性的若幹業務流聚合起來,為整個聚合流提供服務,而不再麵向單個業務流。也就是說在DiffServ網絡邊界路由器上保持每流狀態,核心路由器隻負責數據包的轉發而不保持狀態信息。DiffServ大大降低了信令的工作,而將重點放在流聚集以及適用於全網業務等級的一套“逐跳行為”上。我們可以根據預先確定的規則對數據流進行分類,從而將多種應用數據流聚集為有限的幾種數據流等級。實際上,按照DS域的標記,以相應方式提供不同質量的數據包轉發服務,也正是區分服務名字的由來。

DiffServ區域是由一些相連的DiffServ節點構成的集合,它們有統一的服務提供策略,且實現一致的“逐跳行為”(Per-Hop-Behavior,PHB)組。每個DS(Differentiated Services)區域通過邊界節點與非DS區域相連。

為了保證用戶能從ISP那裏獲得所需要的服務質量,用戶必須和ISP之間簽訂有服務等級協定(SLA),而ISP之間也必須建立業務流調節協定(TCA),SLA規範了ISP對客戶端網絡所支持的業務類別以及每種類別的業務流數量,TCA則規範了ISP之間的數據流應該滿足的一些約定。

為了使用戶數據流符合SLA和TCA,邊界節點要對其進行分類和調節,因而從功能上可以分為兩個模塊:分類器和調節器。

分類器根據數據包頭部的某些域(如DSCP或MF五元組)對數據包進行分類。調節器根據TCA中所規範的業務流要求測量被分類器所選定的業務流的某些實時屬性,並將所測量到的數據包的統計信息送往其他的調節功能模塊,設置報文的DS域為一特定的DSCP,並將標記了的包添加到一特定的DS行為聚集中,同時通過延遲或丟棄業務流中的包使得業務流符合TCA流規範。

與IntServ類似,DiffServ也定義了三種服務類型:

盡力而為的服務:類似於目前I上盡力而為的服務;

獎賞服務(PS):為用戶提供低延遲、低抖動、低丟包率和保證帶寬的端到端或者網絡邊界到邊界的傳輸服務。它類似於傳統運營商網絡的專線業務,因此也稱為“虛擬專線”服務;

確保服務(AS):確保服務通過控製丟包優先級,提供了比“盡力而為”服務更好的服務。

3.3多協議標簽交換(MPLS)

多協議標簽交換(MPLS)技術產生的初衷就是為了綜合利用網絡核心的交換技術和網絡邊緣的IP路由技術各自的優點而產生的,其最初設計目標是將第二層的交換速度引入到第三層。基於標簽的交換方式允許路由器在作轉發決定的時候僅僅以簡單的標簽為基礎,而不是基於目標IP地址作複雜的路由查找。現在,MPLS更成為流量工程和虛擬專用網(VPN)方案的重要解決手段,並且日益成為擴大IP網絡規模的重要標準。

MPLS協議的關鍵是引入了標簽(Label)的概念。一對標簽交換路由器(LSR)必須在標簽的數值和意義上一致,一個標簽隻在一對正在通信的LSR之間起作用,並用來表示屬於一個從上行LSR流向下行LSR的特定等價轉發類的分組。MPLS可以支持添加到現有的幀或分組結構(如以太網、PPP)的標簽,也可以利用包含在數據鏈路層(如幀中繼和ATM)中的標簽結構。標簽的格式取決於分組封裝所在的介質。