第九章 MPLS流量工程和 QoS
机制
? 9.1 流量工程概述
? 9.2 MPLS流量工程
? 9.3 QoS概念及其实现方案
9.1 流量工程概述
? 网络资源的高昂成本以及 Internet领域中激
烈的竞争，作为 ISP（ Internet服务提供商），
不仅需要改善网络基础设施（如采用光纤满足
高速数据传输的需要，但是这只能在一定程度
上缓解用户数据传输带宽和 QoS保证的压力）。
? 9.1.1 什么是流量工程
? 由于网络资源不足或者流量分布不均
匀都可能造成网络拥塞 。 在前一种情况
下, 所有路由器和链路都会过载, 惟一
的解决办法是升级基础设施, 提供更多
的网络资源 。
? 在实际的网络应用中, 流量工程 （ TE）
的重要性体现在两个方面：从 ISP的角度
来说, 流量工程 （ TE） 可以保证网络资
源得到充分, 合理利用, 从而避免了整
个网络在某个地方网络资源过度利用,
而在另外一些地方网络资源被闲置不用
的不良情况；从网络用户的角度来说,
流量工程 （ TE） 可以保证用户所申请的
服务质量得到满足 。
? 9.1.2 流量工程中的性能指标
? 流量工程 （ TE） 的目标就是在保证网
络高效, 可靠运行的同时, 对网络资源
的利用与流量的性能加以优化 。
? 1,面向应用的性能指标
? 这是一种与每种特定应用服务流的流
量特性相关的指标, 面向应用的性能指
标包括了增强业务 QoS性能的各个方面 。
? 2,面向网络的性能指标
? 这是一个与网络资源相关的指标, 面
向网络的性能指标包括了优化资源利用
的各个方面 。 有效的网络资源管理是实
现面向资源优化目标所使用的手段 。
? 9.1.3 网络拥塞的最小化
? 拥塞的最小化是面向应用和面向网络
流量工程的一项重要的性能指标, 流量
工程所要解决的主要问题也就是减少拥
塞的产生 。
? 9.1.4 流量与资源控制
9.2 MPLS流量工程
? 9.2.1 MPLS流量工程技术基础
? 一, 选用 MPLS实现流量工程的原因
? 理想的流量工程解决方案是根据业务
需要分配网络资源, 具有将通信流量映
射到特殊路径和专用资源上以实现负载
均衡的方法 。 ISP（ Internet服务提供商 ）
要求 IP over ATM方式下的流量工程在纯
IP结构的网络中也要得到体现 。
? （ 1） MPLS是一种交换和路由的综合
体，它集成了链路层的交换技术与网络
层的路由技术。
? （ 2） MPLS流量工程提供了完整的流
量管理方法。
? （ 3） MPLS流量工程根据业务流所需的资
源和网络中的资源可用情况来引导业务流有效
通过网络, 并采用, 基于约束路由的选路, 方
法, 这条约束路由对要调节的业务来说是满足
约束条件的最好路由 。
? （ 4） MPLS流量工程可以平滑地将失效链
路或节点上的业务流利用新的约束转移到网络
的其他通路上进行传输, 从而有效地对发生故
障的节点和链路进行恢复 。
? 二, MPLS流量工程的主要内容
? 1,路径的选择
? 通过采用 MPLS实现显式路由的选择
方式, 可以根据网络资源的合理利用来
引导业务的流向, 以便使一条拥挤路径
上的一部分流量转移到一条负荷较轻的
或不太拥挤的路径上, 从而避免网络拥
塞 。
? 2,路径优先级的选择
? 通过设置 LSP建立优先级和保持优先
级来实现高优先级的业务流时, 即使已
为某一业务建立了 LSP,也应空出网络
资源给高优先级的业务使用, 以便在网
络资源匮乏的时候, 也能对优先级高的
业务提供服务保证 。
? 3,负载均衡
? MPLS可以使用两条和多条 LSP来承载
同一个用户的 IP业务流, 合理地将用户
业务流分摊在这些 LSP之间 。
? 4,路由备份
? MPLS可以配置两条 LSP,一条处于激
活主用状态, 另一条处于备份状态, 一
旦主 LSP出现故障, 业务立刻倒换到备
份的 LSP,直到主 LSP从故障中恢复, 业
务再从备份的 LSP切回到主 LSP。
? 5,故障恢复
? 当一条已经建立的 LSP在某一点出现
故障时, 故障点的 MPLS会向上游发送
消息, 以通知上游 LER重新建立一条
LSP来替代这条出现故障的 LSP,由此上
游 LER就会重新发出消息, 建立另外一
条 LSP来保证用户业务的连续性 。
? 三,MPLS导入模型图和流量工程基本问题表
述
? 基于 MPLS的流量工程问题可表述如
下 。
? （ 1） 如何将分组正确映射到转发等
价类 （ FEC） 上 。
? （ 2） 如何将转发等价类 （ FEC） 正确
映射到流量中继上 。
? （ 3） 如何通过标记交换路径 （ LSP）
将流量中继正确映射到物理网络拓扑上 。
? 四、流量中继的相关描述
? 1,流量中继及其属性
? 流量中继指的是具有同一业务等级,
由同一标记交换路径 （ LSP） 传送的一
组业务流 。
? 流量中继具有下列一些基本属性 。
? （ 1） 流量中继是指一, 组, 具有相
同业务级别的业务流的集合 。 在有些场
合, 必须放宽这种定义, 可以是包含多
种业务级别的业务流的集合 。
? （ 2）在单一业务模型中，流量中继
可以将入口节点到出口节点间的部分或
所有业务封装在一起进行传输。
? （ 3）流量中继是可以进行路由的对
象（类似于 ATM的 VC）。
? （ 4） 流量中继与其所经过的 LSP不同。
从操作的角度来看，可以把一个流量中
继从一条通路转移到另一条通路上。
? （ 5）流量中继是单向的。实际应用
中，一个流量中继可以通过它的入口和
出口 LSR来描述，将 FEC映射到它上面，
并且有一个属性集来决定它的行为特性。
? 2．对流量中继的基本操作
? 为了满足流量工程的要求，应该能够
对流量中继执行以下基本操作。
? （ 1）建立：创建一个流量中继。
? （ 2）激活：使一个流量中继开始传送
业务量。从逻辑上来说，流量中继的建
立与激活是两个分离的事件，但它们可
以在原始操作中被激活或实现。
? （ 3）去激活：使一个流量中继停止传
送业务量。
? （ 4）更改属性：使一条流量中继的属
性发生改变。
? （ 5）重新选路：使一条流量中继的
路径发生改变。这一过程可以通过网管
实现，也可以通过下层协议自动实现。
? （ 6）拆除：从网络中删除一条流量
中继，并释放为其分配的所有网络资源
（包括标记空间、可用的带宽等）。
? （ 7）记账和性能监测：该功能对于
网络的计费与业务特征描述来说是非常
重要的。通过记账和性能监测可以获取
系统性能统计数据，这些数据可以为网
络的流量性能描述、网络性能优化和容
量规划提供参考。由于从流量中继上获
得统计数据的能力的重要性，在 MPLS
的流量工程实现中，此功能应当是一项
最基本的要求。
? 3．流量中继的基本流量工程属性
? 流量中继属性是与一条流量中继相关并且
影响其行为特征的参数。
? （ 1） 业务量参数属性
? 业务量参数可用于获取在流量中继中传输
数据流的 FEC特性, 包括峰值速率, 平均速率,
允许突发率等 。
? （ 2） 通用路径选择与管理属性
? 通用路径选择与管理属性定义了流量中继
的选路规则和对已经建立的路径进行管理维护
的规则 。
? 为了完成路径选择与管理过程, 需要
有如下所述的一整套属性 。
? ? 通过网管指定的显式路由
? ? 多重路径优先级别
? ? 资源类别亲和属性
? ? 适应性属性
? ? 平行的流量中继之间的负载分配
? （ 3） 优先权属性
? 优先权属性定义了流量中继之间的相对重
要性 。
? （ 4） 抢占权属性
? 抢占权属性决定一条流量中继能否抢占另
一条流量中继的路径, 或者是该流量中继的路
径能否为其他流量中继所抢占的性质 。
? 抢占权属性有 4种模式：允许抢占；不允许
抢占；允许被抢占；不允许被抢占 。
? （ 5） 恢复属性
? （ 6） 策略属性
? 策略属性是指某一流量中继在不再符
合路径建立时约定的情况下, 决定底层
协议应采取的动作 。
? 五, 资源属性
? 资源属性是网络拓扑状态参数的一部
分, 它们的作用是对特定资源上的流量
中继选路过程加以限制 。 资源属性通常
由以下几部分组成 。
? 1,最大分配因子
? 最大分配因子 （ Maximum Allocation
Multiplier,MAM） 的概念类似于帧中
继或 ATM 中 的 预 订 与 注 册 因 子
（ Subscription and Booking Faction） 。
? 2,资源等级属性
? 资源等级属性是由管理员配置的参数,
它表明资源的, 等级, 。 资源等级的概
念可以看作是一种, 颜色, 的概念, 具
有相同, 颜色, 的资源都属于相同等级 。
? 六, 约束路由
? 约束路由是一种命令驱动并具有资源
预留能力的路由算法, 它能够使按需驱
动的路由规范与基于拓扑驱动的逐跳式
路由规范在同一网络中共存 。
? 1,约束路由的基本特征
? 约束路由技术应当能自动获得为流量
中继路径建立的可行方案 。
? 2,对具体实现的考虑
? 在 FR和 ATM交换机的很多商业应用
中, 已经实现了一定的约束路由功能 。
? 9.2.2 MPLS流量工程组成部件
? 流量工程是 MPLS的一个重要应用,
将 MPLS应用于一对入口和出口 LSR之间
配置的多条路径, 允许入口 LSR将流量
分配到不同的 LSP上 。
? 1,分组转发部件
? MPLS流量工程结构中的分组转发部
件就是多协议标记交换 。
? 2,信息分发部件
? MPLS流量工程的计算需要有关网络拓扑和
网络负荷的动态信息细节 。
? 3,路径选择部件
? MPLS提供流量工程的核心是为每条 LSP决
定物理路径, 在网络链路属性和拓扑信息由
IGP传播扩散并存储到流量工程数据库 （ TED）
中去之后, 每个入口 LSR使用 TED计算穿过 IP
路由域的 LSP,每个 LSP的通路能由严格或松
散显式路由代表 。
? 4,信令部件
? 因为驻存在入口 LSR的 TED中特定时
间内网络状态信息是会过时的, 所以
CSPF计算得到的通路只是被认为是可以
接受的 。
? 流量工程的本质是将业务流映射到实
际的物理通路上去, 对于 MPLS来说,
其中心思想也就成为每个 LSP确定物理
通路 。
? 9.2.3 MPLS流量工程的实现
? 1,MPLS的流量工程实施方法
? （ l） 整条 LSP的通路经离线计算后,
分别在每个 LSR中进行设置, 这种方法
与传统的 IP over ATM相似 。
? （ 2） 离线计算静态配置在入口 LSR中,
然后, 入口 LSR利用 RSVP协议动态建立
LSP。
? （ 3） 在线动态计算约束路由，网络自
动选取通路。
? （ 4）部分静态离线计算、配置与动态
建立相结合。
? （ 5）完全按普通的路由方法建立，但
无论哪种方法都应建立备份的 LSP。
? 2,成功解决流量工程的操作要求
? （ 1）完成大量的 LSP建立操作规范，
如建立 LSP,激活 LSP,静默 LSP,校正
LSP属性、重选路由 LSP和拆卸 LSP。
? （ 2） 严格和松散显式 LSP的配置。
? （ 3）支持物理通路的选择变化（有
一个通路列表）。
? （ 4）允许或禁止 LSP的重新优化。
? （ 5）规定 LSP能使用的资源类型。
? （ 6） LSP应具备优先级差别。
? （ 7）能通过一定操作获取 LSP的布局
问题。
? （ 8）具有流量统计功能。
9.3 QoS概念及其实现方案
? QoS技术的出发点在于充分发挥网络
的目标性能，满足用户对服务的需求，
并优化对网络资源的利用。
? 9.3.1 QoS概念及实现过程
? 一, QoS的概念
? QoS 就是通常所说的服务质量
（ Quality of Service,QoS） 。 原 CCITT
对 QoS下的定义是,QoS是一个综合指
标, 用于衡量使用一个服务的满意程度 。
? QoS具有很高的精确性，它是对各种
性能参数的具体描述。
? 二, QoS的实现过程
? QoS的实现过程分为连接建立, 数据
传输和连接断开三个阶段 。
? 1,连接建立阶段
? 图 9.5所示为 QoS连接建立阶段的示意
图, 在连接建立阶段, 网络所要做的工
作主要有以下几个方面 。
发
送
站
端到端 Q oS
网络 Q oS
节点 Q oS节点 Q oS
Q oS 响应
Q oS 响应
提出 Q oS 请求
提出 Q oS 请求
接
收
站
网络
1
2 N?
资源调用
许可判决
资源调用
许可判决
资源调用
许可判决
资源分配
资源分配
图
9.
5 Q
oS
连
接
建
立
阶
段
示
意
图
? （ 1） 具有 QoS数据发送要求的节点,
首先向网络提出申请并对所需的 QoS性
能参数进行描述 。
? （ 2） 进行 QoS的翻译与映射, 也即
QoS要求在不同层及各节点间进行协商
和映射 。
? （ 3） 将翻译映射后的 QoS参数传递给
网络 QoS资源管理实体, 由该管理实体
调用资源使用许可判决, 以判定是否有
足够的资源来满足 QoS要求 。
? （ 4） 资源管理实体进行资源分配, 按
要求建立一条数据传输通道, 并监测通
信过程, 保证 QoS要求的实现 。
? 2,数据传输过程
? 连接建立过程结束后, 若成功建立连
接, 则进入数据传输过程 。
? 3,连接断开阶段
? 当数据传输结束后, 信源发出连接断
开消息 。 接收到该消息的节点将释放网
络资源, 完成一系列的资源回收, 修改
网络资源参数, 断开网络连接 。
? 9.3.2 MPLS的 QoS实现方案
? 流量工程是一种间接实现 QoS的技术 。
它通过对资源的合理分配和对路由过程
的有效控制, 使得网络资源能够得到最
好的利用 。
? 一、综合服务模型
? RFC1633对综合服务模型（ Int-serv）
进行了定义，包括对服务质量要求、资
源共享要求和业务模型、分组丢弃
（ dropping）,用途反馈、预留模型及
业务控制机制等进行了基本描述。
? 按 QoS要求的流量控制功能是通过接
纳控制、分类控制器和分组调度器三个
部件的配合来完成的。
? 目前 Int-serv模型定义了三种业务类型 。
? （ 1） 保证型业务：该类型业务将提
供时延, 带宽与丢包率等参数的保证,
网络使用加权公平排队 （ Weighted Fair
Queuing,WFQ） 算法 。
? （ 2） 控制负载型业务：该类型业务
能够提供最小的传输时延, 对排队算法
没有特别的要求, 没有固定的排队时延
上限 。
? （ 3） 尽力而为型业务：实际上就是
传统的 Internet所提供的业务, 该业务不
提供任何服务质量保证 。 与前两种业务
类型相比, 尽力而为型业务不遵从接纳
控制, 对服务模型的最终评价不是在于
底层的分类, 而是在于它是否有足够的
能力满足各种应用的要求 。
? 二, 差分服务模型
? 为了解决 Int-serv模型所存在的问题,
IETF又制定出了相对功能较强的差分服
务 （ Diff-serv） 模型 。 Diff-serv与 Int-serv
的本质不同在于：它将不是针对每一个
业务流进行网络资源的分配和 QoS参数
的配置, 而是将具有相似要求的一组业
务归为一类, 然后, 对这一类业务采取
一致的处理方式 。
? 在每个支持 Diff-serv的网络节点中，
分组 DS字段的值将被映射到每跳转发行
为（ PerHop Behavior,PHB） 中去，
PHB可以看成是一个合理的缓存和带宽
资源分配粒度许可证，因而，可以根据
PHB将分组在转发中区别对待。
? 1,Diff-serv模型的功能模型
? 如图 9.10所示为 Diff-serv模型的功能模型
示意图。边缘路由器的作用有两个：一是对来
自于用户或其他网络的非 Diff-serv业务流进行
分类，为每一个 IP分组填入新的差分服务代码
（ Different Service Code Point,DSCP） 字段，
同时，在网络的边缘路由器中建立起与每一业
务相对应的服务等级协定（ SLA） 以及 PHB，
并开始应用；二是对来自用户或其他网络的
Diff-serv业务流，依据分组中的 DSCP字段，
为相应的业务选择特定的 PHB。
? （ 1） 业务量调整单元
? 根据 RFC2475文件, 业务量调整单元
的结构图如图 9.11所示, 主要包括分类,
标记, 测量及调整 /丢弃等基本单元 。
? （ 2） 分类排队单元
? 在每一个路由器中, 对应于每一个服
务质量等级, 都有一个队列单元 。 路由
器将把属于不同服务质量等级的分组送
入不同的队列单元中进行排队 。
? 2,Diff-serv模型中的一些基本概念
? （ 1） DS域
? 它是一系列相连的差分服务 （ DS） 节
点构成的集合, 这些节点遵循统一的服
务提供策略并实现一致的 PHB组 。
? （ 2） PHB
? 它是对路由器服务质量处理的总体描
述, 它并不对实现 PHB的具体技术加以
规定 。
? ? 尽力而为 PHB
? （ Best Effort PHB,BE-PHB）
? ? 类别选择 PHB
? （ Class Selector PHB,CS-PHB）
? ? 加速转发 PHB
? （ Expedited Forwarding PHB,EF-PHB）
? ? 可靠转发 PHB
? （ Assured Forwarding PHB,AF-PHB）
? 3,Diff-serv的典型服务
? Diff-serv模型支持的服务种类大致分
为两类：奖赏服务 （ PS） 与确保服务
（ AS） 。
? （ 1） 奖赏服务 （ Praised Service,PS）
? PS是目前所定义的服务级别最高的差
分服务, 它为用户提供低延迟, 低抖动,
低丢失率, 有带宽保证的端到端传输服
务 。
? （ 2） 确保服务 （ Assured Service,AS）
? AS是指在网络拥塞的情况下仍能保证
用户拥有一定量的预约带宽, 主要涉及
带宽与丢失率, 不涉及延迟与抖动 。
? 4,Diff-serv网络体系中的资源分配
? 一个 DS域中各节点所支持的 PHB实现,
配置, 操作和管理, 应该根据域的业务
有效地提供策略, 给业务流分配合适的
节点链路资源 。
? 5,域间关系
? 在实际网络环境中, 一个 Diff-serv域
可能与其他各种网络域以及各种主机相
连 。
机制
? 9.1 流量工程概述
? 9.2 MPLS流量工程
? 9.3 QoS概念及其实现方案
9.1 流量工程概述
? 网络资源的高昂成本以及 Internet领域中激
烈的竞争，作为 ISP（ Internet服务提供商），
不仅需要改善网络基础设施（如采用光纤满足
高速数据传输的需要，但是这只能在一定程度
上缓解用户数据传输带宽和 QoS保证的压力）。
? 9.1.1 什么是流量工程
? 由于网络资源不足或者流量分布不均
匀都可能造成网络拥塞 。 在前一种情况
下, 所有路由器和链路都会过载, 惟一
的解决办法是升级基础设施, 提供更多
的网络资源 。
? 在实际的网络应用中, 流量工程 （ TE）
的重要性体现在两个方面：从 ISP的角度
来说, 流量工程 （ TE） 可以保证网络资
源得到充分, 合理利用, 从而避免了整
个网络在某个地方网络资源过度利用,
而在另外一些地方网络资源被闲置不用
的不良情况；从网络用户的角度来说,
流量工程 （ TE） 可以保证用户所申请的
服务质量得到满足 。
? 9.1.2 流量工程中的性能指标
? 流量工程 （ TE） 的目标就是在保证网
络高效, 可靠运行的同时, 对网络资源
的利用与流量的性能加以优化 。
? 1,面向应用的性能指标
? 这是一种与每种特定应用服务流的流
量特性相关的指标, 面向应用的性能指
标包括了增强业务 QoS性能的各个方面 。
? 2,面向网络的性能指标
? 这是一个与网络资源相关的指标, 面
向网络的性能指标包括了优化资源利用
的各个方面 。 有效的网络资源管理是实
现面向资源优化目标所使用的手段 。
? 9.1.3 网络拥塞的最小化
? 拥塞的最小化是面向应用和面向网络
流量工程的一项重要的性能指标, 流量
工程所要解决的主要问题也就是减少拥
塞的产生 。
? 9.1.4 流量与资源控制
9.2 MPLS流量工程
? 9.2.1 MPLS流量工程技术基础
? 一, 选用 MPLS实现流量工程的原因
? 理想的流量工程解决方案是根据业务
需要分配网络资源, 具有将通信流量映
射到特殊路径和专用资源上以实现负载
均衡的方法 。 ISP（ Internet服务提供商 ）
要求 IP over ATM方式下的流量工程在纯
IP结构的网络中也要得到体现 。
? （ 1） MPLS是一种交换和路由的综合
体，它集成了链路层的交换技术与网络
层的路由技术。
? （ 2） MPLS流量工程提供了完整的流
量管理方法。
? （ 3） MPLS流量工程根据业务流所需的资
源和网络中的资源可用情况来引导业务流有效
通过网络, 并采用, 基于约束路由的选路, 方
法, 这条约束路由对要调节的业务来说是满足
约束条件的最好路由 。
? （ 4） MPLS流量工程可以平滑地将失效链
路或节点上的业务流利用新的约束转移到网络
的其他通路上进行传输, 从而有效地对发生故
障的节点和链路进行恢复 。
? 二, MPLS流量工程的主要内容
? 1,路径的选择
? 通过采用 MPLS实现显式路由的选择
方式, 可以根据网络资源的合理利用来
引导业务的流向, 以便使一条拥挤路径
上的一部分流量转移到一条负荷较轻的
或不太拥挤的路径上, 从而避免网络拥
塞 。
? 2,路径优先级的选择
? 通过设置 LSP建立优先级和保持优先
级来实现高优先级的业务流时, 即使已
为某一业务建立了 LSP,也应空出网络
资源给高优先级的业务使用, 以便在网
络资源匮乏的时候, 也能对优先级高的
业务提供服务保证 。
? 3,负载均衡
? MPLS可以使用两条和多条 LSP来承载
同一个用户的 IP业务流, 合理地将用户
业务流分摊在这些 LSP之间 。
? 4,路由备份
? MPLS可以配置两条 LSP,一条处于激
活主用状态, 另一条处于备份状态, 一
旦主 LSP出现故障, 业务立刻倒换到备
份的 LSP,直到主 LSP从故障中恢复, 业
务再从备份的 LSP切回到主 LSP。
? 5,故障恢复
? 当一条已经建立的 LSP在某一点出现
故障时, 故障点的 MPLS会向上游发送
消息, 以通知上游 LER重新建立一条
LSP来替代这条出现故障的 LSP,由此上
游 LER就会重新发出消息, 建立另外一
条 LSP来保证用户业务的连续性 。
? 三,MPLS导入模型图和流量工程基本问题表
述
? 基于 MPLS的流量工程问题可表述如
下 。
? （ 1） 如何将分组正确映射到转发等
价类 （ FEC） 上 。
? （ 2） 如何将转发等价类 （ FEC） 正确
映射到流量中继上 。
? （ 3） 如何通过标记交换路径 （ LSP）
将流量中继正确映射到物理网络拓扑上 。
? 四、流量中继的相关描述
? 1,流量中继及其属性
? 流量中继指的是具有同一业务等级,
由同一标记交换路径 （ LSP） 传送的一
组业务流 。
? 流量中继具有下列一些基本属性 。
? （ 1） 流量中继是指一, 组, 具有相
同业务级别的业务流的集合 。 在有些场
合, 必须放宽这种定义, 可以是包含多
种业务级别的业务流的集合 。
? （ 2）在单一业务模型中，流量中继
可以将入口节点到出口节点间的部分或
所有业务封装在一起进行传输。
? （ 3）流量中继是可以进行路由的对
象（类似于 ATM的 VC）。
? （ 4） 流量中继与其所经过的 LSP不同。
从操作的角度来看，可以把一个流量中
继从一条通路转移到另一条通路上。
? （ 5）流量中继是单向的。实际应用
中，一个流量中继可以通过它的入口和
出口 LSR来描述，将 FEC映射到它上面，
并且有一个属性集来决定它的行为特性。
? 2．对流量中继的基本操作
? 为了满足流量工程的要求，应该能够
对流量中继执行以下基本操作。
? （ 1）建立：创建一个流量中继。
? （ 2）激活：使一个流量中继开始传送
业务量。从逻辑上来说，流量中继的建
立与激活是两个分离的事件，但它们可
以在原始操作中被激活或实现。
? （ 3）去激活：使一个流量中继停止传
送业务量。
? （ 4）更改属性：使一条流量中继的属
性发生改变。
? （ 5）重新选路：使一条流量中继的
路径发生改变。这一过程可以通过网管
实现，也可以通过下层协议自动实现。
? （ 6）拆除：从网络中删除一条流量
中继，并释放为其分配的所有网络资源
（包括标记空间、可用的带宽等）。
? （ 7）记账和性能监测：该功能对于
网络的计费与业务特征描述来说是非常
重要的。通过记账和性能监测可以获取
系统性能统计数据，这些数据可以为网
络的流量性能描述、网络性能优化和容
量规划提供参考。由于从流量中继上获
得统计数据的能力的重要性，在 MPLS
的流量工程实现中，此功能应当是一项
最基本的要求。
? 3．流量中继的基本流量工程属性
? 流量中继属性是与一条流量中继相关并且
影响其行为特征的参数。
? （ 1） 业务量参数属性
? 业务量参数可用于获取在流量中继中传输
数据流的 FEC特性, 包括峰值速率, 平均速率,
允许突发率等 。
? （ 2） 通用路径选择与管理属性
? 通用路径选择与管理属性定义了流量中继
的选路规则和对已经建立的路径进行管理维护
的规则 。
? 为了完成路径选择与管理过程, 需要
有如下所述的一整套属性 。
? ? 通过网管指定的显式路由
? ? 多重路径优先级别
? ? 资源类别亲和属性
? ? 适应性属性
? ? 平行的流量中继之间的负载分配
? （ 3） 优先权属性
? 优先权属性定义了流量中继之间的相对重
要性 。
? （ 4） 抢占权属性
? 抢占权属性决定一条流量中继能否抢占另
一条流量中继的路径, 或者是该流量中继的路
径能否为其他流量中继所抢占的性质 。
? 抢占权属性有 4种模式：允许抢占；不允许
抢占；允许被抢占；不允许被抢占 。
? （ 5） 恢复属性
? （ 6） 策略属性
? 策略属性是指某一流量中继在不再符
合路径建立时约定的情况下, 决定底层
协议应采取的动作 。
? 五, 资源属性
? 资源属性是网络拓扑状态参数的一部
分, 它们的作用是对特定资源上的流量
中继选路过程加以限制 。 资源属性通常
由以下几部分组成 。
? 1,最大分配因子
? 最大分配因子 （ Maximum Allocation
Multiplier,MAM） 的概念类似于帧中
继或 ATM 中 的 预 订 与 注 册 因 子
（ Subscription and Booking Faction） 。
? 2,资源等级属性
? 资源等级属性是由管理员配置的参数,
它表明资源的, 等级, 。 资源等级的概
念可以看作是一种, 颜色, 的概念, 具
有相同, 颜色, 的资源都属于相同等级 。
? 六, 约束路由
? 约束路由是一种命令驱动并具有资源
预留能力的路由算法, 它能够使按需驱
动的路由规范与基于拓扑驱动的逐跳式
路由规范在同一网络中共存 。
? 1,约束路由的基本特征
? 约束路由技术应当能自动获得为流量
中继路径建立的可行方案 。
? 2,对具体实现的考虑
? 在 FR和 ATM交换机的很多商业应用
中, 已经实现了一定的约束路由功能 。
? 9.2.2 MPLS流量工程组成部件
? 流量工程是 MPLS的一个重要应用,
将 MPLS应用于一对入口和出口 LSR之间
配置的多条路径, 允许入口 LSR将流量
分配到不同的 LSP上 。
? 1,分组转发部件
? MPLS流量工程结构中的分组转发部
件就是多协议标记交换 。
? 2,信息分发部件
? MPLS流量工程的计算需要有关网络拓扑和
网络负荷的动态信息细节 。
? 3,路径选择部件
? MPLS提供流量工程的核心是为每条 LSP决
定物理路径, 在网络链路属性和拓扑信息由
IGP传播扩散并存储到流量工程数据库 （ TED）
中去之后, 每个入口 LSR使用 TED计算穿过 IP
路由域的 LSP,每个 LSP的通路能由严格或松
散显式路由代表 。
? 4,信令部件
? 因为驻存在入口 LSR的 TED中特定时
间内网络状态信息是会过时的, 所以
CSPF计算得到的通路只是被认为是可以
接受的 。
? 流量工程的本质是将业务流映射到实
际的物理通路上去, 对于 MPLS来说,
其中心思想也就成为每个 LSP确定物理
通路 。
? 9.2.3 MPLS流量工程的实现
? 1,MPLS的流量工程实施方法
? （ l） 整条 LSP的通路经离线计算后,
分别在每个 LSR中进行设置, 这种方法
与传统的 IP over ATM相似 。
? （ 2） 离线计算静态配置在入口 LSR中,
然后, 入口 LSR利用 RSVP协议动态建立
LSP。
? （ 3） 在线动态计算约束路由，网络自
动选取通路。
? （ 4）部分静态离线计算、配置与动态
建立相结合。
? （ 5）完全按普通的路由方法建立，但
无论哪种方法都应建立备份的 LSP。
? 2,成功解决流量工程的操作要求
? （ 1）完成大量的 LSP建立操作规范，
如建立 LSP,激活 LSP,静默 LSP,校正
LSP属性、重选路由 LSP和拆卸 LSP。
? （ 2） 严格和松散显式 LSP的配置。
? （ 3）支持物理通路的选择变化（有
一个通路列表）。
? （ 4）允许或禁止 LSP的重新优化。
? （ 5）规定 LSP能使用的资源类型。
? （ 6） LSP应具备优先级差别。
? （ 7）能通过一定操作获取 LSP的布局
问题。
? （ 8）具有流量统计功能。
9.3 QoS概念及其实现方案
? QoS技术的出发点在于充分发挥网络
的目标性能，满足用户对服务的需求，
并优化对网络资源的利用。
? 9.3.1 QoS概念及实现过程
? 一, QoS的概念
? QoS 就是通常所说的服务质量
（ Quality of Service,QoS） 。 原 CCITT
对 QoS下的定义是,QoS是一个综合指
标, 用于衡量使用一个服务的满意程度 。
? QoS具有很高的精确性，它是对各种
性能参数的具体描述。
? 二, QoS的实现过程
? QoS的实现过程分为连接建立, 数据
传输和连接断开三个阶段 。
? 1,连接建立阶段
? 图 9.5所示为 QoS连接建立阶段的示意
图, 在连接建立阶段, 网络所要做的工
作主要有以下几个方面 。
发
送
站
端到端 Q oS
网络 Q oS
节点 Q oS节点 Q oS
Q oS 响应
Q oS 响应
提出 Q oS 请求
提出 Q oS 请求
接
收
站
网络
1
2 N?
资源调用
许可判决
资源调用
许可判决
资源调用
许可判决
资源分配
资源分配
图
9.
5 Q
oS
连
接
建
立
阶
段
示
意
图
? （ 1） 具有 QoS数据发送要求的节点,
首先向网络提出申请并对所需的 QoS性
能参数进行描述 。
? （ 2） 进行 QoS的翻译与映射, 也即
QoS要求在不同层及各节点间进行协商
和映射 。
? （ 3） 将翻译映射后的 QoS参数传递给
网络 QoS资源管理实体, 由该管理实体
调用资源使用许可判决, 以判定是否有
足够的资源来满足 QoS要求 。
? （ 4） 资源管理实体进行资源分配, 按
要求建立一条数据传输通道, 并监测通
信过程, 保证 QoS要求的实现 。
? 2,数据传输过程
? 连接建立过程结束后, 若成功建立连
接, 则进入数据传输过程 。
? 3,连接断开阶段
? 当数据传输结束后, 信源发出连接断
开消息 。 接收到该消息的节点将释放网
络资源, 完成一系列的资源回收, 修改
网络资源参数, 断开网络连接 。
? 9.3.2 MPLS的 QoS实现方案
? 流量工程是一种间接实现 QoS的技术 。
它通过对资源的合理分配和对路由过程
的有效控制, 使得网络资源能够得到最
好的利用 。
? 一、综合服务模型
? RFC1633对综合服务模型（ Int-serv）
进行了定义，包括对服务质量要求、资
源共享要求和业务模型、分组丢弃
（ dropping）,用途反馈、预留模型及
业务控制机制等进行了基本描述。
? 按 QoS要求的流量控制功能是通过接
纳控制、分类控制器和分组调度器三个
部件的配合来完成的。
? 目前 Int-serv模型定义了三种业务类型 。
? （ 1） 保证型业务：该类型业务将提
供时延, 带宽与丢包率等参数的保证,
网络使用加权公平排队 （ Weighted Fair
Queuing,WFQ） 算法 。
? （ 2） 控制负载型业务：该类型业务
能够提供最小的传输时延, 对排队算法
没有特别的要求, 没有固定的排队时延
上限 。
? （ 3） 尽力而为型业务：实际上就是
传统的 Internet所提供的业务, 该业务不
提供任何服务质量保证 。 与前两种业务
类型相比, 尽力而为型业务不遵从接纳
控制, 对服务模型的最终评价不是在于
底层的分类, 而是在于它是否有足够的
能力满足各种应用的要求 。
? 二, 差分服务模型
? 为了解决 Int-serv模型所存在的问题,
IETF又制定出了相对功能较强的差分服
务 （ Diff-serv） 模型 。 Diff-serv与 Int-serv
的本质不同在于：它将不是针对每一个
业务流进行网络资源的分配和 QoS参数
的配置, 而是将具有相似要求的一组业
务归为一类, 然后, 对这一类业务采取
一致的处理方式 。
? 在每个支持 Diff-serv的网络节点中，
分组 DS字段的值将被映射到每跳转发行
为（ PerHop Behavior,PHB） 中去，
PHB可以看成是一个合理的缓存和带宽
资源分配粒度许可证，因而，可以根据
PHB将分组在转发中区别对待。
? 1,Diff-serv模型的功能模型
? 如图 9.10所示为 Diff-serv模型的功能模型
示意图。边缘路由器的作用有两个：一是对来
自于用户或其他网络的非 Diff-serv业务流进行
分类，为每一个 IP分组填入新的差分服务代码
（ Different Service Code Point,DSCP） 字段，
同时，在网络的边缘路由器中建立起与每一业
务相对应的服务等级协定（ SLA） 以及 PHB，
并开始应用；二是对来自用户或其他网络的
Diff-serv业务流，依据分组中的 DSCP字段，
为相应的业务选择特定的 PHB。
? （ 1） 业务量调整单元
? 根据 RFC2475文件, 业务量调整单元
的结构图如图 9.11所示, 主要包括分类,
标记, 测量及调整 /丢弃等基本单元 。
? （ 2） 分类排队单元
? 在每一个路由器中, 对应于每一个服
务质量等级, 都有一个队列单元 。 路由
器将把属于不同服务质量等级的分组送
入不同的队列单元中进行排队 。
? 2,Diff-serv模型中的一些基本概念
? （ 1） DS域
? 它是一系列相连的差分服务 （ DS） 节
点构成的集合, 这些节点遵循统一的服
务提供策略并实现一致的 PHB组 。
? （ 2） PHB
? 它是对路由器服务质量处理的总体描
述, 它并不对实现 PHB的具体技术加以
规定 。
? ? 尽力而为 PHB
? （ Best Effort PHB,BE-PHB）
? ? 类别选择 PHB
? （ Class Selector PHB,CS-PHB）
? ? 加速转发 PHB
? （ Expedited Forwarding PHB,EF-PHB）
? ? 可靠转发 PHB
? （ Assured Forwarding PHB,AF-PHB）
? 3,Diff-serv的典型服务
? Diff-serv模型支持的服务种类大致分
为两类：奖赏服务 （ PS） 与确保服务
（ AS） 。
? （ 1） 奖赏服务 （ Praised Service,PS）
? PS是目前所定义的服务级别最高的差
分服务, 它为用户提供低延迟, 低抖动,
低丢失率, 有带宽保证的端到端传输服
务 。
? （ 2） 确保服务 （ Assured Service,AS）
? AS是指在网络拥塞的情况下仍能保证
用户拥有一定量的预约带宽, 主要涉及
带宽与丢失率, 不涉及延迟与抖动 。
? 4,Diff-serv网络体系中的资源分配
? 一个 DS域中各节点所支持的 PHB实现,
配置, 操作和管理, 应该根据域的业务
有效地提供策略, 给业务流分配合适的
节点链路资源 。
? 5,域间关系
? 在实际网络环境中, 一个 Diff-serv域
可能与其他各种网络域以及各种主机相
连 。
