多媒體通信技術第6章多媒體通信協(xié)議.ppt

第6章多媒體通信協(xié)議 6 1引言6 2TCP IP協(xié)議簡介6 3IPv6協(xié)議6 4RSVP協(xié)議6 5ST 協(xié)議6 6RTP協(xié)議 6 1引言 對于新協(xié)議的研究 有兩種觀點 一是采用全新的網(wǎng)絡協(xié)議 以充分支持多媒體通信 但存在著和大量已有的網(wǎng)絡應用程序相兼容的問題 在實際中很難推廣應用 二是在原有傳輸協(xié)議的基礎上增加新的協(xié)議 以彌補原有網(wǎng)絡協(xié)議的缺陷 盡管這種方法在某些方面也存在一定的局限性 但可以保護用戶大量已有的投資 容易得到廣泛的支持 這也是目前增強網(wǎng)絡對多媒體通信支持能力的主要方法 6 2TCP IP協(xié)議簡介 圖6 1TCP IP協(xié)議集及分層結(jié)構 6 2 1網(wǎng)絡接口TCP IP協(xié)議不包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 只定義了TCP IP與各種物理網(wǎng)絡之間的網(wǎng)絡接口規(guī)范 這些物理網(wǎng)絡包括多種廣域網(wǎng) 如ARPANET MILNET和X 25公用數(shù)據(jù)網(wǎng) 以及各種局域網(wǎng) 如Ethernet Token Ring FDDI等各種局域網(wǎng) 由網(wǎng)際層中的地址解析協(xié)議提供專門的功能來解決IP地址與各種網(wǎng)絡物理地址轉(zhuǎn)換問題 6 2 2網(wǎng)際層 網(wǎng)際層包含有四個協(xié)議 IP ICMP ARP和RARP 其中 IP是主協(xié)議 其它三個協(xié)議是輔助協(xié)議 以增強網(wǎng)際層的網(wǎng)絡控制和地址解析能力 網(wǎng)際層的主要功能是提供基于數(shù)據(jù)報方式的數(shù)據(jù)傳輸 路由選擇以及網(wǎng)絡互連等服務 6 2 2 1IP地址在互連網(wǎng)體系結(jié)構中 每一臺主機都要預先分配一個惟一的32位地址作為該主機的標識 這個主機進行的所有通信都要使用這個地址來完成 這個地址稱為IP地址 IP地址通常由網(wǎng)絡標識 Net 和主機標識 Host 兩部分組成 可標識一個互連網(wǎng)絡中任何一個網(wǎng)絡中的任何一個主機 IP地址是一種在網(wǎng)際層用來標識主機的邏輯地址 當數(shù)據(jù)報在物理網(wǎng)絡傳輸時 還必須把IP地址轉(zhuǎn)換成相應的物理地址 這種地址映射服務是由網(wǎng)際層的地址解析協(xié)議ARP提供的 1 IP地址的格式與分類 IP地址有二進制格式和十進制格式兩種 十進制格式是由二進制翻譯過去的 用十進制表示是為了便于使用和掌握 二進制的IP地址共有32位 例如 10000011 01101011 00000011 00011000 每八位組用一個十進制數(shù)表示 并用 進行分隔 上例的十進制IP地址是131 107 3 24 IP地址分為A B C D E五類 其一般格式如圖6 2所示 031 圖6 2IP地址格式 IP地址格式中 M為類別號 NET為網(wǎng)絡號 HOST為主機號 Internet中的計算機都稱為主機 類別不同 這三個字段的位數(shù)也不同 經(jīng)常使用的是A B C三類IP地址 在A類地址中 M字段占1位 即第0位為0 表示是A類地址 第1 7位表示網(wǎng)絡地址 第8 31位表示主機地址 它所能表示的范圍為0 0 0 0 127 255 255 255 即能表示126個網(wǎng)絡地址 16387064個主機地址 A類地址通常用于大型網(wǎng)絡的場合 在B類地址中 M字段占2位 即第0 1位為 10 表示是B類地址 第2 15位表示網(wǎng)絡地址 第16 31位表示主機地址 它所能表示的范圍為128 0 0 0 191 255 255 255 即能表示16256個網(wǎng)絡地址 64576個主機地址 B類地址通常用于各地區(qū)的網(wǎng)管中心 在C類地址中 M字段占3位 即第0 1 2位為 110 表示是C類地址 第3 23位表示網(wǎng)絡地址 第24 31位表示主機地址 它所表示的范圍為192 0 0 0 223 255 255 255 即能表示2064512個網(wǎng)絡地址 254個主機地址 C類地址通常用于校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng) 此外 還有D類和E類IP地址 前者是多址廣播地址 后者是實驗性地址 在Internet中 IP地址是全局地址 不是任意分配的 必須由相應的管理機構統(tǒng)一分配 2 IP地址的屏蔽碼 屏蔽碼主要用于說明在一個IP網(wǎng)絡中是否有子網(wǎng)以及子網(wǎng)數(shù)量級 但它不能確切給出具體子網(wǎng)數(shù) 也不說明具體的子網(wǎng)號 在有子網(wǎng)的IP地址中 其子網(wǎng)號是用主機號字段的前幾位表示的 所占的位數(shù)與子網(wǎng)的數(shù)量相對應 如1位可表示2個子網(wǎng) 2位可表示4個子網(wǎng) 3位可表示8個子網(wǎng) 具體地說 如果一個IP網(wǎng)絡無子網(wǎng) 則屏蔽碼中的網(wǎng)絡號字段各位全為1 主機號字段各位全為0 如果有子網(wǎng) 則屏蔽碼中的網(wǎng)絡號字段各位全為1 主機號字段中的子網(wǎng)號各位全為1 而主機號各位全為0 例如 IP地址為202 114 80 5 屏蔽碼為255 255 255 0 表示在該IP網(wǎng)絡 網(wǎng)絡號為202 114 80 中無子網(wǎng) 這個IP地址標識的是該IP網(wǎng)絡中的第5號主機 IP地址為202 114 80 5 屏蔽碼為255 255 255 224 224為二進制的 11100000 表示在該IP網(wǎng)絡中最多有8個子網(wǎng) 每個子網(wǎng)可配置32臺主機 這個IP地址標識的是該IP網(wǎng)絡0號子網(wǎng)中的第5號主機 屏蔽碼的作用就是屏蔽掉IP地址中的主機號 而保留其網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號 以便于路由器尋址 如果兩個主機屬于同一個子網(wǎng) 則它們之間可以直接進行信息交換 而不需要路由器 如果兩個主機不在同一個子網(wǎng) 即子網(wǎng)號不同 則它們之間就要通過路由進行信息交換 6 2 2 2ARP協(xié)議和RARP協(xié)議 1 ARP協(xié)議 當一個主機向另一個主機發(fā)送報文時 只有知道與對方IP地址相對應的物理地址后才能在物理網(wǎng)絡上進行傳輸 這種地址解析服務是由ARP協(xié)議提供的 應當注意的是 ARP只用于解析對方的物理地址 而不用于解析本機的物理地址 當一個主機需要解析另一個主機的物理地址時 通過ARP協(xié)議向網(wǎng)絡中廣播一個ARP請求報文 報文中包含有目的主機的IP地址 以請求與該IP地址相符合的目的主機物理地址 網(wǎng)絡上所有的主機都能接收到這個ARP請求報文 但只有本機的IP地址與報文中目的IP地址相符合的主機 才回送一個ARP響應報文 報告該機的物理地址 這樣 發(fā)送主機就得到了目的主機的物理地址了 在單一網(wǎng)絡中 發(fā)送方的ARP請求報文可直接發(fā)送給網(wǎng)絡中任何一個主機 在互連網(wǎng)絡中 發(fā)送給另一網(wǎng)絡中主機的數(shù)據(jù)報要由IP路由器節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā) 因此 發(fā)送方必須首先獲取IP路由器節(jié)點的物理地址 即發(fā)送ARP請求報文給該路由器節(jié)點 2 RARP協(xié)議 如果一個主機初始化后 只有物理地址而沒有IP地址 就可以通過RARP協(xié)議發(fā)送廣播式請求報文來請求自己的IP地址 而RARP服務器負責對該請求作出應答 這樣就使得無IP地址的主機可以通過RARP協(xié)議來獲取自己的IP地址 RARP協(xié)議主要用于無盤工作站來獲取自己的IP地址 6 2 2 3IP協(xié)議 IP InternetProtocol 是TCP IP協(xié)議集的核心協(xié)議之一 它提供了無連接的數(shù)據(jù)報傳輸和互連網(wǎng)路由服務 IP的主要任務是通過互連網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)報 各個IP數(shù)據(jù)報之間是互相獨立的 主機上的IP層基于數(shù)據(jù)鏈路層服務向傳輸層提供服務 IP從源傳輸層實體獲取數(shù)據(jù) 通過網(wǎng)絡接口傳送給目的主機的IP層 IP不保證傳送的可靠性 在主機資源不足的情況下 它可能丟棄某些數(shù)據(jù)報 同時IP也不檢查被數(shù)據(jù)鏈路層丟棄的報文 1 IP數(shù)據(jù)報格式 圖6 3IP數(shù)據(jù)報格式 IP數(shù)據(jù)報格式中各個字段的簡要說明如下 版本 4位 IP協(xié)議的版本號 IPv4版本取值為4 IP報頭長度 IHL 4位 IP數(shù)據(jù)報的報頭長度 以32位為單位 服務級別 8位 用于規(guī)定優(yōu)先級 傳送速率 吞吐量和可靠性等參量 報文長度 16位 包括報頭和數(shù)據(jù)兩部分的總長度 以字節(jié)為單位 標識 16位 數(shù)據(jù)報惟一標識 以便于數(shù)據(jù)報的分段與重裝 標志 3位 數(shù)據(jù)報是否分段標志 分段偏移 13位 以64位為單位表示的分段偏移 生存期 8位 允許數(shù)據(jù)報在網(wǎng)間傳輸?shù)拇婊顣r間 上層協(xié)議號 8位 指出發(fā)送數(shù)據(jù)報的上層協(xié)議 報頭檢查和 16位 僅用于對報頭的正確性檢查 源IP地址 32位 發(fā)送數(shù)據(jù)報的源主機IP地址 目的IP地址 32位 接收數(shù)據(jù)報的目的主機IP地址 任選項 可變長度 提供任選的服務 如時間戳 錯誤報告及特殊路由等 填充 可變長度 保證IP報頭以32位為邊界對齊 2 數(shù)據(jù)報的分段與重裝 1 數(shù)據(jù)報分段 在數(shù)據(jù)報分段時 每個段都要加上IP報頭 形成IP數(shù)據(jù)報 與數(shù)據(jù)報分段相關的字段有 標識 ID 數(shù)據(jù)報的惟一標識 被分段傳送的IP數(shù)據(jù)報設有相同的標識 報文長度 對每一個被分段的IP數(shù)據(jù)報都要重新計算其報文長度 分段偏移 每一個被分段的IP數(shù)據(jù)報要表明它在原始數(shù)據(jù)報中的位置 用64位的倍數(shù)來表示 標志 如果是無分段的IP數(shù)據(jù)報 該標志為0 如果是有分段的IP數(shù)據(jù)報 除了最后一個分段IP數(shù)據(jù)報將該標志置為0外 其它的都將該標志置為1 2 數(shù)據(jù)報重裝 在互連網(wǎng)絡中 被分段的各個IP數(shù)據(jù)報進行獨立的傳輸 它們在經(jīng)過中間路由器轉(zhuǎn)發(fā)時可能選擇不同的路由 這樣 到達目的主機的IP數(shù)據(jù)報順序與發(fā)送的順序不一定相一致 因此 目的主機上的IP協(xié)議必須根據(jù)IP數(shù)據(jù)報中相關字段 標識 長度 偏移及標志等 將分段的各個IP數(shù)據(jù)報重新組裝成完整的原始數(shù)據(jù)報 然后再提交上層協(xié)議 在進行數(shù)據(jù)報重裝時 各個IP數(shù)據(jù)報除應具有相同的標識外 還應具有相同的上層協(xié)議號 源IP地址和目的IP地址 并且在一定的時間內(nèi)要全部到齊 IP協(xié)議將滿足上述條件的IP數(shù)據(jù)報按分段偏移順序排隊 且只保留第1段IP數(shù)據(jù)報報頭 而其它段的IP報頭均刪除 組裝成一個完整的原始IP數(shù)據(jù)報 并重新計算其報文長度 填入IP報頭相應的字段 最后將組裝好的原始IP數(shù)據(jù)報按上層協(xié)議號提交給上層協(xié)議 3 路由選擇 路由選擇是IP協(xié)議最重要的功能之一 在IP協(xié)議中 采用的是源路由選擇策略 由發(fā)送端指定發(fā)送路由 因此 每個主機和路由器 TCP IP中稱它為網(wǎng)關 都保持一個路由選擇表 給出互連網(wǎng)絡中各個網(wǎng)絡所對應的路由器地址以及該路由器當前的忙閑程度 在路由選擇表中 網(wǎng)絡地址和路由器地址都是用IP地址表示的 路由器地址指向IP數(shù)據(jù)報應送往的下一個路由器 忙閑度是用這個路由器所發(fā)送的數(shù)據(jù)報數(shù)量來衡量的 當一個網(wǎng)絡地址有多個路由時 IP協(xié)議總是選擇忙閑度值最小的路由 為了提高路由查找速度 路由選擇表通常采用散列表 Hash 結(jié)構 1 數(shù)據(jù)報發(fā)送 當發(fā)送節(jié)點IP協(xié)議收到上層協(xié)議要求發(fā)送的數(shù)據(jù)報時 如果上層協(xié)議已指定了發(fā)送路由 則按指定的路由發(fā)送數(shù)據(jù)報 如果上層協(xié)議未指定發(fā)送路由 IP協(xié)議則以IP數(shù)據(jù)報中目的IP地址為關鍵字來搜索路由選擇表中的路由 如果未找到任何路由 則說明目的不可達 向上層協(xié)議報告錯誤信息 對于已確定的發(fā)送路由 無論是由上層協(xié)議指定的 還是從路由選擇表中找到的 如果該路由是直接可達的 源主機和目的地址在同一網(wǎng)絡中 則將IP數(shù)據(jù)報中的目的IP地址通告給網(wǎng)絡接口程序 如果該路由不是直接可達的 則將路由選擇表中對應的路由器IP地址通告給網(wǎng)絡接口程序 對于多路由場合 要通告忙閑度最小的路由器地址 2 數(shù)據(jù)報接收 當該節(jié)點為主機節(jié)點時 則比較IP數(shù)據(jù)報中的目的IP地址與本機IP地址是否相匹配 若匹配 則把IP數(shù)據(jù)報遞交給對應的上層協(xié)議 否則丟棄該數(shù)據(jù)報 當該節(jié)點為路由器節(jié)點時 需要轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報 即用該數(shù)據(jù)報的目的IP地址從路由選擇表中查找轉(zhuǎn)發(fā)路由 如果找到路由 則按該路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報 其過程如前所述 否則 向發(fā)送該數(shù)據(jù)報的源主機發(fā)送ICMP報文 報告目的不可達 如果該節(jié)點是一個被配置成具有路由選擇功能的主機 則先執(zhí)行 若不匹配 則是待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報 不能丟棄掉 而是轉(zhuǎn)入執(zhí)行 4 IP數(shù)據(jù)報選項 在IP數(shù)據(jù)報的任選項字段中提供了若干選項 源路由 記錄路由和時戳等 主要用于控制和測試網(wǎng)絡 選項處理作為IP協(xié)議的組成部分 在所有的IP協(xié)議實現(xiàn)中都是不可缺少的 6 2 2 4ICMP協(xié)議 1 ICMP報文格式 圖6 5ICMP報文格式 表6 1ICMP報文類型 2 ICMP差錯報文 ICMP最基本的功能就是提供差錯報告?zhèn)鬏敊C制 對于差錯的處理方式 ICMP協(xié)議沒有嚴格的規(guī)定 事實上 源主機收到ICMP差錯報文后 還需要與應用程序聯(lián)系起來 才能決定相應的差錯處理方式 ICMP的差錯報告采用路由器向源主機報告模式 即當路由器發(fā)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報差錯后 使用ICMP報文向該IP數(shù)據(jù)報的源主機報告其差錯 同時 發(fā)生差錯的IP數(shù)據(jù)報將被丟棄掉 不再向前轉(zhuǎn)發(fā) 1 目的不可達報文 路由器的主要功能是為數(shù)據(jù)報選擇路由并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報 當從路由表上查不出與IP數(shù)據(jù)報目的IP地址對應的路由時 則會發(fā)生目的不可達的錯誤 這時 路由器要向源主機發(fā)送目的不可達的ICMP報文 目的不可達ICMP報文類型 Type 為3 并進一步細分成13種子類 用代碼 Code 來標識 其它信息字段未用 為全0 2 超時報文 數(shù)據(jù)報每經(jīng)過一個路由器時 其生存期都要根據(jù)其滯留時間而遞減 如果在一個路由器上數(shù)據(jù)報的生存期遞減為0 該路由器則會丟棄這個數(shù)據(jù)報 并向源主機發(fā)送Type 11 Code 0的ICMP報文 報告該數(shù)據(jù)報生存期超時 當目的主機在對數(shù)據(jù)報進行重裝的過程中發(fā)生重裝超時時 將丟棄已收到的各個分段數(shù)據(jù)報 并在第1個分段數(shù)據(jù)報到達后向源主機節(jié)點發(fā)送Type 11 Code 1的ICMP報文 3 參數(shù)出錯報文 當路由器或目的主機在對收到的IP數(shù)據(jù)報進行處理時 如果發(fā)現(xiàn)在IP報頭參數(shù)中含有無法繼續(xù)完成報文處理的錯誤時 則將該數(shù)據(jù)報丟棄 并向源主機發(fā)送Type 12 Code 0的ICMP報文 并且在ICMP報文的其它信息字段中用1個字節(jié)為指針來指出差錯在數(shù)據(jù)報中的位置 以字節(jié)為單位 3 ICMP控制報文 ICMP控制報文主要用于擁塞控制和路由控制 1 報源抑制報文 當路由器的數(shù)據(jù)報輸入速度超過路由器的轉(zhuǎn)發(fā)速度時 則可能發(fā)生擁塞現(xiàn)象 擁塞控制的概念與流量控制有所不同 流量控制主要是解決端點對端點的傳輸速率匹配問題 屬于局部控制 而擁塞控制帶有全局性質(zhì) 因為擁塞可能影響到整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸 故需要各個節(jié)點共同參與協(xié)同解決 擁塞控制方法有很多 而TCP IP采用的是報源抑制技術 即抑制源主機節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)報的速率 具體的過程如下 當路由器或目的主機節(jié)點由于緩沖區(qū)溢出而無法對輸入的數(shù)據(jù)報進行處理時 將會丟棄這些數(shù)據(jù)報 并向源主機節(jié)點發(fā)送Type 4 Code 0的報源抑制ICMP報文 當源主機節(jié)點收到報源抑制ICMP報文后 相應地降低其報文發(fā)送速度 直到不再收到報源抑制ICMP報文為止 然后 源主機節(jié)點又逐漸增加它的報文發(fā)送速度 直到再一次出現(xiàn)報源抑制ICMP報文為止 對于路由器和目的主機節(jié)點而言 最佳的報源抑制報文發(fā)送時間是當前輸入的數(shù)據(jù)報所占用的系統(tǒng)容量接近系統(tǒng)限制時 這樣可以減少因重發(fā)數(shù)據(jù)報文所占用的網(wǎng)絡帶寬 2 重定向報文 重定向功能提供了一種路由優(yōu)化控制機制 使源主機能以動態(tài)方式尋址最短路徑 通常 ICMP重定向報文只能在同一網(wǎng)絡中的源主機與路由器之間使用 當路由器R1從處于同一子網(wǎng)的主機H1收到一個需轉(zhuǎn)發(fā)的IP數(shù)據(jù)報時 R1將檢查自身的路由選擇表信息 并假設它選定了下一個路由器R2繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報 這時 如果R1確認R2和H1也處于同一子網(wǎng)時 R1就向H1發(fā)送重定向ICMP報文 通知H1將數(shù)據(jù)報直接發(fā)給R2將會是一條較短的傳送路徑 重定向報文的類型 Type 為5 并進一步分成用Code標識的4個子類 在重定向報文的其它信息字段中要填入重定向的路由器 如R2 IP地址 4 ICMP請求 應答報文 1 回送請求與響應報文 回送請求與響應報文主要用于測試網(wǎng)絡目的節(jié)點的可達性 源節(jié)點使用ICMP回送請求報文向某一特定的目的主機發(fā)送請求 目的節(jié)點收到請求后必須使用ICMP回送響應報文來響應對方 在許多TCP IP實現(xiàn)中 提供的一種用戶命令Ping便是利用這種ICMP回送請求 響應報文來測試目的可達性的 2 時戳請求與響應報文 時戳請求與響應報文主要用于估算源和目的節(jié)點間的報文往返時間 在報文中使用了三個時戳 一是初始時戳 為源節(jié)點發(fā)送時戳請求報文的時間 二是接收時戳 為目的節(jié)點接收到時戳請求報文的時間 三是發(fā)送時戳 為目的節(jié)點發(fā)送時戳響應報文的時間 源節(jié)點首先發(fā)送時戳請求報文 然后等待目的節(jié)點返回其響應報文 并根據(jù)這三個時戳的時間值來估算兩個節(jié)點間的報文往返時間 3 屏蔽碼請求與響應報文 屏蔽碼請求與響應報文主要用于源節(jié)點獲取所在網(wǎng)絡的IP地址屏蔽碼信息 源節(jié)點在發(fā)送請求報文時 將IP報頭中的源和目的IP地址字段的網(wǎng)絡號部分設為0 這樣網(wǎng)絡上的目的節(jié)點 通常為路由器 接收到該請求后 填寫好網(wǎng)絡的屏蔽碼向源節(jié)點回送響應報文 6 2 3傳送層傳送層的主要功能是在站點間建立端到端的連接和事務處理 在進程之間提供可靠的和有效的傳輸服務 TCP IP的傳送層提供了兩個主要的協(xié)議 傳輸控制協(xié)議TCP TransmissionControlProtocol 和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP UserDatagramProtocol 6 2 3 1TCP協(xié)議TCP協(xié)議主要功能是在高層協(xié)議ULP UpperLevelProtocol 之間提供面向連接的傳輸服務 這種傳輸服務提供一種可靠的進程間通信機制 一次數(shù)據(jù)傳輸分為三個階段 建立連接 數(shù)據(jù)傳輸和終止連接 1 TCP報文格式 圖6 6TCP報文格式 表6 2TCP報頭說明 2 序號 在每個TCP連接上傳送的每個數(shù)據(jù)字節(jié)都有一個與之相對應的序號 這是TCP協(xié)議的重要概念之一 以字節(jié)為單位遞增的TCP序號主要用于數(shù)據(jù)排序 重復檢測 帶重傳的正向確認和流量控制窗口等TCP協(xié)議機制上 使得傳輸每一個字節(jié)數(shù)據(jù)都是可靠的 TCP報頭中的序號字段為4個字節(jié) 表示的序號空間范圍為0 232 1 因此發(fā)送字節(jié)的序號編碼算法都要以232為模 TCP序號不僅用于保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性 還用于保證建立連接 SYN請求 和拆除連接 FIN請求 的可靠性 每個SYN和FIN報文都要占一個單位的序號空間 3 建立和拆除連接 在TCP協(xié)議中 建立連接要通過 三次握手 機制來完成 所謂 三次握手 是一種建立連接的同步機制 例如 TCP實體A使用SYN報文向TCP實體B發(fā)出建立連接的請求 TCP實體B接收到該請求后 如果同意連接 便發(fā)送ACK報文給予確認 該報文同時攜帶SYN請求 TCP實體A也要通過發(fā)送ACK報文對TCP實體B的SYN請求給予確認 這樣 兩個TCP實體之間便建立起連接 在建立連接過程中 如果出現(xiàn)異常情況 如本地同步請求與過去遺留在網(wǎng)絡中的同步連接請求序號相重復 因系統(tǒng)異常使通信雙方處于非同步狀態(tài)等 則發(fā)現(xiàn)異常情況的一方要發(fā)送RST報文通知對方進行異常處理 拆除連接也是一個三次握手的同步過程 由通信雙方共同完成 當一方無數(shù)據(jù)發(fā)送給對方時 可以使用FIN報文向?qū)Ψ桨l(fā)出拆除連接請求 這時 它雖然不再發(fā)送數(shù)據(jù) 但可以在這個連接上繼續(xù)接收數(shù)據(jù) 只有當對方也發(fā)出了請求拆除連接的FIN報文后 這個TCP連接才會完全拆除 每個FIN報文都要求對方使用ACK報文給予確認 在建立連接或拆除連接時 既可以由一方發(fā)起而另一方響應 也可以雙方同時發(fā)起 但都要經(jīng)歷三次握手的同步過程 4 數(shù)據(jù)流量控制 一旦連接建立起來后 通信雙方就可以使用該連接傳輸數(shù)據(jù)了 在數(shù)據(jù)傳輸過程中 TCP協(xié)議采用一種 窗口 機制來控制數(shù)據(jù)流量 使接收方TCP實體能夠根據(jù)自己當前緩沖區(qū)容量來控制發(fā)送方TCP實體傳送的數(shù)據(jù)量 流量控制實際上反映了信道容量和接收緩沖區(qū)容量的有效利用和動態(tài)分配問題 TCP采用的是一種稱為信用證的窗口機制 主要通過TCP段中的窗口字段和確認號字段實現(xiàn)的 窗口對應于一個TCP實體可接收數(shù)據(jù)的序號空間 確認號表示它所希望接收的下一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號 在建立連接時 雙方使用SYN段或ACK段中的窗口字段捎帶著相互通告各自的窗口大小 即發(fā)放信用證 在數(shù)據(jù)傳輸過程中 發(fā)送方按接收方通告的窗口尺寸和序號發(fā)送一定的數(shù)據(jù)量 接收方可根據(jù)接收緩沖區(qū)的使用狀況動態(tài)地調(diào)整接收窗口 并在發(fā)送數(shù)據(jù)段或確認段時捎帶著將新的窗口尺寸和起始序號 在確認號字段中指出 通告給發(fā)送方 發(fā)送方將按新的起始序號和新的接收窗口尺寸來調(diào)整發(fā)送窗口 接收方也用新的起始序號和新的接收窗口大小來驗證每一個輸入數(shù)據(jù)段的可接受性 5 PUSH操作 在一個TCP連接上進行正常數(shù)據(jù)傳送過程中 發(fā)送方TCP會以自己的方式來分段和發(fā)送ULP遞交的數(shù)據(jù) 對于遞交了該數(shù)據(jù)的ULP來說 在數(shù)據(jù)發(fā)送完成之前是無法知道數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài) 是正在發(fā)送 還是因等待一個合適的窗口而被延遲發(fā)送 的 PUSH 推進 功能為ULP提供一種強制的數(shù)據(jù)發(fā)送機制 使得ULP遞交的數(shù)據(jù)能夠迅速地從本地推向遠地 而不受當前發(fā)送窗口大小和發(fā)送方的發(fā)送方式的限制 當發(fā)送方TCP收到ULP的PUSH操作請求后 會在流量控制允許的范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)分段并發(fā)送本地TCP緩沖區(qū)中所有的數(shù)據(jù) TCP段頭中的PSH標志位被置位 當接收方TCP收到帶有PSH標志的TCP數(shù)據(jù)段后 會迅速將這些數(shù)據(jù)段遞交給ULP 并結(jié)束ULP當前的接收命令 發(fā)送方和接收方TCP實體對于連續(xù)的推進 并不保證各個推進邊界 可以把若干推進單元合成一個推進單元來發(fā)送和接收 發(fā)送方TCP可以把常規(guī)數(shù)據(jù)和推進數(shù)據(jù)混合發(fā)送 但常規(guī)數(shù)據(jù)只能放在推進數(shù)據(jù)之前 6 緊急數(shù)據(jù) 為了給ULP之間提供一種緊急信息的快速傳遞機制 TCP允許在一個TCP段中攜帶緊急數(shù)據(jù) UrgentData 發(fā)送 緊急數(shù)據(jù)必須位于數(shù)據(jù)段中所有數(shù)據(jù)的最前端 并在TCP段頭中設置如下字段 設置URG標志位 表示當前數(shù)據(jù)段中攜帶有緊急數(shù)據(jù) 設置緊急指針 緊急指針與當前輸出段的序號之和便指向數(shù)據(jù)流中緊急數(shù)據(jù)最后一個字節(jié) 對于一個包含該字節(jié)的數(shù)據(jù)段來講 其緊急數(shù)據(jù)長度從段序號開始一直延續(xù)到該字節(jié)為止 7 端口地址 TCP協(xié)議提供了一組稱為端口 Port 的地址集 使得單一主機上多個ULP可以通過不同的端口號同時使用單一TCP實體進行通信 這種通過端口號共享單一TCP實體的功能稱為TCP多路復用 TCP實體對端口號的選取都是獨立的 為了保證通信連接的惟一性 本地TCP實體只需保證本地端口號的惟一性即可 網(wǎng)間唯一的IP地址和本地唯一的端口號便惟一地確定了通信連接的一個端點 這種地址標識也稱套接字 Socket 一個本地套接字可以同時與多個遠地套接字建立通信連接 8 TCP的優(yōu)先級和安全性 TCP協(xié)議的優(yōu)先級和安全性參數(shù)由TCP實體的上層協(xié)議指定 并通過IP協(xié)議的選項操作傳送給遠地通信實體 TCP的安全性參數(shù)包括安全性 分隔域 用戶組和處理限制 TCP的安全性和優(yōu)先級是可選的功能 在一些TCP IP的實現(xiàn)中并不支持優(yōu)先級和安全性機制 當遠地TCP實體收到的安全性參數(shù)與建立連接時所協(xié)商的參數(shù)值不相匹配時 或者收到的優(yōu)先級參數(shù)低于協(xié)商值時 遠地TCP將通過復位 RST 報文復位已建立的連接 6 2 3 2UDP協(xié)議 1 UDP報文格式 圖6 7UDP報文格式 0151631 源端口號為發(fā)送端的UDP端口號 支持UDP多路復用機制 它是一個可選的字段 不用時設為0 目的端口號為接收端的UDP端口號 支持UDP多路復用機制 報文長度包括UDP報頭和數(shù)據(jù)在內(nèi)的報文長度 以字節(jié)為單位 最小值為8 報頭長度 校驗和的計算對象包括偽協(xié)議頭 UDP報頭和數(shù)據(jù) 校驗和是可選字段 該字段為0時 表示發(fā)送端沒有為該UDP數(shù)據(jù)報提供校驗和 2 UDP發(fā)送與接收 UDP數(shù)據(jù)報是通過IP協(xié)議發(fā)送或接收的 網(wǎng)間尋址由IP地址完成 進程間尋址則由UDP端口來實現(xiàn) 當發(fā)送數(shù)據(jù)時 UDP實體構造好一個UDP數(shù)據(jù)報后遞交給IP協(xié)議 IP協(xié)議要將整個UDP數(shù)據(jù)報封裝在IP數(shù)據(jù)報中 即加上IP報頭 形成IP數(shù)據(jù)報發(fā)送到網(wǎng)上 在接收數(shù)據(jù)時 UDP實體首先判斷接收到的數(shù)據(jù)報的目的端口是否與當前使用的某端口相匹配 如果匹配 則將數(shù)據(jù)報放入相應的接收隊列 否則 丟棄該數(shù)據(jù)報 并向源端發(fā)送一個 端口不可達 的ICMP報文 此外 當接收緩沖區(qū)已滿時 即使是端口匹配的數(shù)據(jù)報也要丟棄 UDP在計算校驗和時要包括一個偽協(xié)議頭 它不是UDP數(shù)據(jù)報的有效成分 主要用于驗證UDP數(shù)據(jù)報是否正確地傳送到目的地 偽協(xié)議頭包含有源IP地址 目的IP地址 協(xié)議號和UDP報長等字段 有關信息來自于IP報頭 6 2 3 3傳送層端口 傳送層的重要功能之一就是提供了面向進程的通信機制 因此 傳送層協(xié)議必須提供某種方法來標識進程 TCP UDP協(xié)議采用端口 Port 概念來標識通信進程 端口相當于OSI傳輸層的服務訪問點 TSAP 它是一種抽象的軟件結(jié)構 內(nèi)部包含一些數(shù)據(jù)結(jié)構和I O緩沖區(qū) 進程通過系統(tǒng)調(diào)用與某個或某些端口建立聯(lián)系后 就可以使用相應的端口來傳輸數(shù)據(jù)了 另一方面 端口又是進程訪問傳輸服務的入口點 它提供了多個進程共享同一端口的多路復用功能 每個端口都使用惟一的端口號來標識 進程的通信主要表現(xiàn)在對端口的操作 通過端口號來獲取相應的端口 然后進行端口的讀寫操作 這樣 進程間的通信操作如同一般的I O操作 以程序員熟悉的方式進行 簡化了網(wǎng)絡應用程序的編程 TCP和UDP協(xié)議的端口號值均是16位 分別可以提供2 16個不同的端口 那么以什么樣的規(guī)則來使用這些端口號才能在不同主機的進程間進行通信呢 這就是端口號的分配問題 TCP和UDP協(xié)議將端口號分為兩部分 一部分是保留端口 占全部端口號的一小部分 以全局方式分配 這些端口就是所謂的 周知 端口 由有關的權威機構分配 TCP和UDP都有自己的保留端口 而且都是從0開始順序向上分配的 另一部分是自由端口 占全部端口號的絕大部分 以本地方式分配 當一個進程與另一個進程通信之前 該進程首先申請一個本地自由端口 然后再用已知的遠地端口 周知端口或自由端口 與遠地進程建立聯(lián)系 并進行數(shù)據(jù)傳輸 6 3IPv6協(xié)議 6 3 1IPv6報文格式 圖6 8IPv6報頭格式 IPv6報頭各個字段意義如下 版本號 4位 表示IP協(xié)議的版本號 IPv6版本取值為6 優(yōu)先級 4位 表示該數(shù)據(jù)報的優(yōu)先級 流標識 24位 與優(yōu)先級一起共同標識該數(shù)據(jù)報的服務質(zhì)量級 載荷長度 16位 表示有效載荷長度 以字節(jié)為單位 后續(xù)報頭 8位 標識緊接在IPv6后的后續(xù)擴展報頭的類型 步跳限制 8位 允許數(shù)據(jù)報跨越路由器的個數(shù) 表示該數(shù)據(jù)報在網(wǎng)間傳輸?shù)淖畲蟠婊顣r間 源IP地址 128位 發(fā)送數(shù)據(jù)報的源主機IP地址 目的IP地址 128位 接收數(shù)據(jù)報的目的主機IP地址 圖6 9一個帶有多個擴展報頭的IPv6數(shù)據(jù)報中的例子 6 3 2IPv6地址格式 在IPv4中 32位的IP地址被分成網(wǎng)絡地址和主機地址兩部分 根據(jù)不同的地址類別 網(wǎng)絡地址和主機地址所分配的位數(shù)是不同的 這種地址分配方法的缺陷是不夠靈活 IPv6對128位的地址沒有作類別限制 允許服務提供者根據(jù)實際需要進行地址劃分 IPv6的標準地址格式為X X X X X X X X 每個X為16位 在IPv6地址中 允許出現(xiàn)連續(xù)的0 并可用 表示 但一個地址中只能出現(xiàn) 一次 這樣對連續(xù)多組X為0的地址起到一定的壓縮作用 IPv6地址使用了地址前綴 FP 概念 用來表示該地址的前幾位 并用X Y形式表示 其中X是地址前綴 Y是地址前綴的位數(shù) 例如 5D4C 0000 16表示其地址前綴為5D4C 1 單播地址 單播地址惟一地標識一個接口 以該類地址傳送的數(shù)據(jù)報將交付給該地址對應的接口 IPv6定義了多種單播地址格式 如完整用戶單播地址 NSAP 網(wǎng)絡層服務訪問點 地址 基于地理區(qū)域的地址 局部地址 與IPv4兼容的地址以及其它保留地址類型 圖6 10是完整單播地址格式 其中 圖6 10完整的單播地址格式 前3位是該地址類型的標識符 REGID是Internet服務提供者的注冊標識符 PROVID為提供者標識符 SUBSCID用于標識多個提供者所管理的用戶 SUBNETID用于標識一個指定的子網(wǎng) INTERFACEID用于標識一個單一接口 如果INTERFACEID是一個接口的全局惟一標識符 則可用它實現(xiàn)地址的自動生成 例如 一個節(jié)點通過監(jiān)聽路由器廣播消息而發(fā)現(xiàn)了子網(wǎng)前綴 則可用IEEE802MAC地址作為INTERFACEID來構造一個完整的IPv6地址 局部地址用于定義子網(wǎng)中的局部網(wǎng)絡 局部網(wǎng)絡在未接入Internet之前可用局部地址進行訪問操作 如果該局部網(wǎng)絡要接入Internet 可加入地址前綴 REGID PROVID SUBSCID 形成完整的Internet地址 由于IPv4相當普及 即使IPv6將來被推廣使用 IPv4與IPv6也會長期處于共存的局面 因此 必須實現(xiàn)兩種地址格式之間的轉(zhuǎn)換 IPv4節(jié)點將分為只適用于IPv4和兼容IPv6兩種節(jié)點 為此 IPv6定義了兩種相應的地址類型 對于兼容IPv6的節(jié)點 當接收到IPv6數(shù)據(jù)報時 可利用隧道技術對IPv6數(shù)據(jù)報再封裝 或者通過對IP報頭的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)地址信息轉(zhuǎn)換 2 多播地址 多播地址標識了一組接口 以該地址類型傳送的數(shù)據(jù)報將交付給該地址對應的所有接口 IPv6未定義廣播 broadcast 地址類型 它可利用多播地址來實現(xiàn) 3 任播地址 任播地址標識了一組接口 即該地址被分配給多個接口 當一個數(shù)據(jù)報發(fā)送給該地址時 只有按照路由協(xié)議計算出的最近的接口才接受該數(shù)據(jù)報 這種地址方式可用于標注一組服務提供者所對應的路由器 發(fā)送者利用路由擴展報頭 將任播地址作為一個路由序列的一部分 從多個服務提供者中挑選一個來完成數(shù)據(jù)報傳送 6 3 3IPv6路由選擇 路由器的基本功能是存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報 在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報時 路由選擇算法將根據(jù)數(shù)據(jù)報的地址信息查找路由選擇表 選擇一條可到達目的站點的路徑 路由選擇表的維護和更新由路由協(xié)議來完成 IPv6的路由選擇是基于地址前綴概念實現(xiàn)的 這樣可以很方便地建立層次化的路由選擇關系 服務提供者可以根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模來匯聚IP地址 充分利用IP地址空間 IPv6中的路由協(xié)議盡量保持了與IPv4相一致 當前Internet的路由協(xié)議稍加修改后便可用于IPv6路由 6 3 4IPv6安全機制IPv6利用擴展報頭提供了兩種安全機制 數(shù)據(jù)報安全認證和數(shù)據(jù)加密傳輸 這兩種安全機制是分離的 可單獨使用 也可一起使用 同時 IPv6還允許高層采用其它的安全體系來實現(xiàn)多層安全體系 數(shù)據(jù)報安全認證 它保證數(shù)據(jù)報的完整傳輸和源地址的正確性 但它不提供信息保密性 其工作機制是 發(fā)送方根據(jù)數(shù)據(jù)報的報頭 有效載荷和用戶信息等計算出一個值 接收方也根據(jù)接收數(shù)據(jù)報的相同字段信息計算出一個值 若二者相同 接收方認為該數(shù)據(jù)報正確 若二者不等則丟棄該數(shù)據(jù)報 數(shù)據(jù)加密傳輸 它采用數(shù)據(jù)加密方式提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄?其工作機制是 發(fā)送方對整個數(shù)據(jù)報進行加密 生成安全有效載荷 ESP 并在ESP上重新封裝一個IPv6報頭后 再進行傳輸 當接收方接收到該數(shù)據(jù)報后 刪除封裝報頭 再對ESP解密后的數(shù)據(jù)報進行處理 封裝報頭支持多種加密算法 使用戶有較大選擇余地 6 3 5IPv6的移動性 圖6 11移動主機通信 6 3 6IPv6的QoS支持IPv6報頭中的優(yōu)先級和流標識字段提供了QoS支持機制 IPv6報頭的優(yōu)先級字段允許發(fā)送端根據(jù)通信業(yè)務的需要設置數(shù)據(jù)報的優(yōu)先級別 通常 通信業(yè)務被分為兩類 可流控業(yè)務和不可流控業(yè)務 前者大多數(shù)是對時間不敏感的業(yè)務 一般使用TCP協(xié)議作為傳輸協(xié)議 當網(wǎng)絡發(fā)生擁擠時 可通過調(diào)節(jié)流量來疏導網(wǎng)絡交通 其優(yōu)先級值從1到7 后者大多數(shù)是對時間敏感的業(yè)務 如多媒體實時通信 當網(wǎng)絡發(fā)生擁擠時 則按照數(shù)據(jù)報優(yōu)先級對數(shù)據(jù)報進行丟棄處理來疏導網(wǎng)絡交通 其優(yōu)先級值從8到15 數(shù)據(jù)流是指一組由源端發(fā)往目的端的數(shù)據(jù)報序列 源節(jié)點使用IPv6報頭的流標識符來標識一個特定數(shù)據(jù)流 當數(shù)據(jù)流途經(jīng)各個路由器時 如果路由器具備流標識處理能力 則為該數(shù)據(jù)流預留資源 提供QoS保證 如果路由器不具備這種能力 則忽略流標識 不提供任何QoS保證 可見 在數(shù)據(jù)流傳輸路徑上 各個路由器都應當具備QoS支持能力 這樣網(wǎng)絡才能提供端到端的QoS保證 通常 IPv6應當和RSVP之類的資源保留協(xié)議一起使用 才能充分發(fā)揮應有的作用 6 4RSVP協(xié)議 圖6 12RSVP工作原理 6 4 1Internet綜合服務 綜合服務是在源端和目的端之間所建立的傳輸路徑上為數(shù)據(jù)流提供端到端的QoS保證 并且數(shù)據(jù)流所經(jīng)過的各個路由器 或交換機 都要支持這種服務 在路由器上 通過為特定數(shù)據(jù)流保留資源 如帶寬和緩沖區(qū)空間 提供所承諾的QoS 路由器在分配資源時需要考慮鏈路層對QoS的支持能力 對于QoS主動鏈路層 如ATM或某些LAN 路由器負責與鏈路層協(xié)商 使鏈路層能夠設置合適的QoS 這種鏈路層QoS的映射與具體的網(wǎng)絡媒體有關 IETF有關工作組提出了有關的映射機制 對于QoS被動鏈路層 如專線 這種映射是沒有意義的 因為網(wǎng)絡本身沒有提供相應的支持機構 1 保證服務 GS為合法的數(shù)據(jù)分組提供一種保證的帶寬級 恒定的端到端延遲范圍和無排隊丟失的服務 這種服務具有很高質(zhì)量 主要用于有嚴格實時傳輸需求的場合 如多媒體會議 遠程醫(yī)療診斷等 這類應用通常使用 回放 緩沖器 不允許聲音或圖像信息延遲到回放時間之后到達 在數(shù)據(jù)流傳輸路徑上的每個路由器 通過分配一個帶寬R和數(shù)據(jù)流可能占用的緩沖區(qū)空間B為特定的數(shù)據(jù)流提供保證服務 這里采用一種漏桶流量模型和算法來限制排隊延遲 構造該模型所需的參數(shù)是由Path報文中的傳送說明Tspec和Resv報文中的保留說明Rspec提供的 Tspec和Rspec分別提供如下參數(shù) Tspec參數(shù) 數(shù)據(jù)流峰值速率p bytes s 桶深b bytes 漏桶速率r bytes s 最小管理單元m bytes 3 最大數(shù)據(jù)報長度M bytes Rspec參數(shù) 帶寬R bytes s 時隙S ms 在理想模型中 數(shù)據(jù)流的排隊延遲限制定義為 Qd b R R r 在路由器中 近似模型與理想模型之間存在一定的偏差 需要引入兩個偏差項C和D 這樣數(shù)據(jù)流的排隊延遲限制定義為 Qd b R C R D R r 考慮到Tspec和Rspec各個參數(shù)對排隊延遲的影響 更精確的端到端排隊延遲限制定義為 p R r R p r 2 被控負載服務 CLS提供的是有一定延遲量和數(shù)據(jù)丟失的服務 但延遲和丟失被限制在一個合理范圍內(nèi) 并且數(shù)據(jù)流的傳輸特性并不隨著網(wǎng)絡負載的增加而明顯降低 仍保持在一個穩(wěn)定的級別上 CLS主要用于允許有一定延遲和丟失的實時傳輸場合 如遠程多媒體點播 CLS通過Tspec參數(shù)控制網(wǎng)絡延遲和數(shù)據(jù)丟失 提供一種相當于輕負載的傳輸特性 一旦發(fā)送者和接收者之間協(xié)商好QoS GS或CLS 級后 就可以進行數(shù)據(jù)流傳輸了 在數(shù)據(jù)流傳輸過程中 每個數(shù)據(jù)分組都必須符合已定義的Tspec 否則 路由器將按非法分組處理 對于非法的數(shù)據(jù)分組 路由器可以有選擇地降低QoS級 以最佳效果方式傳輸 并且采取適當?shù)姆詹呗院透聞幼鱽肀ＷC非法數(shù)據(jù)流不會影響正在傳輸數(shù)據(jù)流的QoS 綜上所述 在RSVP中 可將QoS分成三類 確定型QoS 如GS 必須嚴格保證QoS 統(tǒng)計型QoS 如CLS 允許QoS有一定范圍的波動 盡力型QoS 如最佳效果傳輸 不提供任何QoS保證 路由器將按GS CLS及最佳效果傳輸?shù)膬?yōu)先次序分配系統(tǒng)資源 6 4 2RSVP報文格式 圖6 13RSVP報文公共頭格式 版本號 4位 說明RSVP協(xié)議的版本號 目前的版本號為1 標志 4位 目前尚未定義標志位 報文類型 8位 目前定義了7種報文 1 Path 2 Resv 3 PathErr 4 ResvErr 5 PathTear 6 ResvTear 7 ResvConf 報文檢查和 16位 用于保證報文傳輸?shù)恼_性 報文生存期 8位 發(fā)送報文所使用的IP生存時間值 報文長度 16位 以字節(jié)表示的RSVP報文總長度 報文體是用對象表示的 每個對象的第一個32位字段是對象頭 其格式如圖6 14所示 其中 圖6 14RSVP對象格式 對象長度 16位 以字節(jié)表示的對象長度 且必須是4的倍數(shù) 對象類編號 8位 標識對象類 每個對象類有一個對象名 且必須是大寫 常用的對象類有 SESSION 會話 RSVP HOP RSVP段 TIME VALUES 時間值 STYLE 風格 FLOWSPEC 流說明 FILTER 過濾器說明 SENDER TSPEC 發(fā)送者傳送說明 ERROR SPEC 差錯說明 INTEGRITY 完整性 SCOPE 作用范圍 RESV CONFIRM 保留確認 等 對象類型 8位 通常和對象類編號一起使用 定義了對象類型 對象內(nèi)容 定義了對象的內(nèi)容 最大長度為65528個字節(jié) 6 4 3發(fā)送者的Path報文RSVP規(guī)定 發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前首先要發(fā)送Path報文與接收者建立一個傳輸路徑 并協(xié)商QoS級 一個Path報文包含有如下的信息 Phop 后續(xù)節(jié)點地址 指出轉(zhuǎn)發(fā)該Path消息的下一個支持RSVP節(jié)點 路由器或接收端 的IP地址 該路徑上每個支持RSVP的路由器都要更新這個地址 SenderTemplate 發(fā)送者模板 包括發(fā)送者的IP地址和可選擇的發(fā)送者端口 SenderTspec 發(fā)送者傳輸說明 其傳輸說明是用一種漏桶流量模型描述的 其中有數(shù)據(jù)流峰值速率p 桶深b 標記桶速率r 最小管理單元m以及最大數(shù)據(jù)報長度M等參數(shù) Adspec 通告說明 可選項 含有OPWA OnePassWithAdvertising 信息 使得接收者能計算出應保留的資源級 以獲得指定的端到端QoS 該路徑上每個支持RSVP的路由器都要更新這些信息 1 缺省通用參數(shù)段 DGP段包含如下字段 最小路徑等待時間 它是指在路徑上單個連接等待時間的累加和 表示無任何排隊延遲的端到端等待時間 在GS中 接收者可以使用該值計算端到端排隊延遲限制以及所有端到端延遲限制 路徑帶寬 它是指在路徑上單個連接帶寬的最小值 全局中止位 它是一個標志位 發(fā)送者創(chuàng)建Adspec時 該位置0 當路徑上任何不支持RSVP的路由器都可將該位置1 以通知接收者Adspec是無效的 綜合服務 IS 網(wǎng)段 hop 計數(shù) 在路徑上每個支持RSVP IS的路由器都將該值加1 路徑最大傳輸單元 PathMTU 它是指在路徑上單個連接最大傳輸單元 MTU 的最小值 2 保證服務 GS 段 Adspec的GS段包含如下字段 Ctot 端到端偏差項C的總和 Dtot 端到端偏差項D的總和 Csum 自上次刷新點開始C的總和 Dsum 自上次刷新點開始D的總和 偏差項C和D是由漏桶流量模型引入的 表示路由器的近似模型與理想模型之間所允許的偏差 在分布樹的某些點上 Csum和Dsum被用于刷新處理 GS中止位 它是一個標志位 發(fā)送者創(chuàng)建Adspec時 該位置0 當路徑上任何支持RSVP IS但不支持GS的路由器都可將該位置1 以通知接收者Adspec是無效的 服務得不到保證 GS通用參數(shù)頭 值 它是一個選項 就接收者所希望的GS保留而言 如果選擇了其中的任何一個 都會忽略DGP段所給定的相應值 3 被控負載服務 CLS 段 Adspec的CLS段包含如下字段 CLS中止位 它是一個標志位 發(fā)送者創(chuàng)建Adspec時 該位置0 當路徑上任何支持RSVP IS但不支持CLS的路由器都可將該位置1 以通知接收者Adspec是無效的 服務得不到保證 CLS通用參數(shù)頭 值 它是一個選項 與GS段一樣 它忽略DGP段所給定的特殊服務通用參數(shù) 6 4 4接收者的Resv報文 接收者接收到的Path報文后 從SenderTspec和Adspec字段中提取傳輸特性參數(shù)和QoS參數(shù) 利用這些參數(shù)建立起接收者保留說明Rspec Rspec由如下參數(shù)組成 帶寬R 根據(jù)SenderTspec參數(shù)計算而成 如果得到的R值大于Adspec中的路徑帶寬值 則R值必須相應地減小 R值將保存在各個路由器上 時隙S 表示端到端延遲限制與應用所需端到端延遲的差值 初始為0 通過設置S值 將為各個路由器在確定局部保留上提供更多的伸縮性 提高端到端保留的成功率 利用Rspec可以創(chuàng)建Resv報文 一個Resv報文包含如下的內(nèi)容 保留模式指示 可以是FF SE或WF模式之一 下面將討論 過濾器說明 Filterspec 用來標識期望接收的發(fā)送者集合 采用與一個Path報文中SenderTemplate完全相同的格式 對于WF模式 將被忽略 數(shù)據(jù)流說明 Flowspec 用來說明一個期望的服務質(zhì)量 QoS 由保留說明Rspec和流量說明TRspec組合而成 通常 將TRspec設置成與SenderTspec相等 保留確認對象 ResvConf 是可選項 含有接收者的IP地址 用于指示接收該保留請求的節(jié)點 ResvConf報文在分布樹上向上傳播 最終達到該消息接收者 表明端到端保留成功 6 4 5路由器的RSVP處理 1 Path報文的處理 在點到多點的傳輸路徑上 中間要通過多個支持RSVP的路由器 形成一個分布樹 這些路由器都要截獲Path報文 并檢查其有效性 如果發(fā)現(xiàn)錯誤 則要卸下Path報文 并用PathErr報文通告給上游的發(fā)送者 以便讓發(fā)送者采取適當?shù)膭幼?如果Path報文是有效的 則路由器將執(zhí)行下列處理 更新發(fā)送者路徑狀態(tài)登記項 發(fā)送者是用SenderTemplate標識的 如果當前尚無路徑狀態(tài) 則要建立該狀態(tài) 路徑狀態(tài)包含有Phop SenderTspec以及任意一個Adspec Phop是必須存儲的 以便在分布樹上逆向查找轉(zhuǎn)發(fā)Resv報文的路由 SenderTspec提供一個閾值 用于對Resv報文中的Tspec進行限制 設置清除計時器 每個路徑狀態(tài)登記項采用軟狀態(tài)機制 必須使用Path報文進行周期性更新 如果在清除計時器規(guī)定的時間間隔內(nèi)沒有收到Path報文 則會自動刪除相應的路徑狀態(tài)登記項 以免死亡的路徑狀態(tài)登記項長期殘留在路徑狀態(tài)登記表中 每當收到Path報文 要重新設置清除計時器 路徑狀態(tài)信息就不會因超時而被刪除 生成和轉(zhuǎn)發(fā)Path報文 根據(jù)所存儲的路徑狀態(tài)信息生成新的Path報文 并沿著分布樹向下轉(zhuǎn)發(fā) 以刷新下游路由器的路徑狀態(tài) 在下列情況下將創(chuàng)建并發(fā)送Path報文 一是每當所存儲的路徑狀態(tài)發(fā)生改變時 將立即創(chuàng)建Path報文并發(fā)送給下游節(jié)點 二是每當更新周期計時器發(fā)生超時 將周期地創(chuàng)建Path報文并發(fā)送給下游節(jié)點 2 Resv報文處理 將有效的Flowspec提交給路由器的傳輸控制模塊 由傳輸控制模塊實施許可控制和策略控制 以確定是否接受保留 許可控制將單獨確定是否有足夠容量來滿足保留請求 策略控制采用某種策略實施控制 例如采取某種策略來限制用戶的保留帶寬等 如果該保留請求被拒絕 則路由器將保持已有的保留狀態(tài) 并向下游節(jié)點發(fā)送一個ResvErr報文 如果該保留請求被接受 則路由器用有效的Flowspec和Filterspec設置其保留狀態(tài) 這時 可采用某種規(guī)則來改變與該保留請求相關聯(lián)的Rspec 還可以采用某種規(guī)則將該保留請求和其它保留請求相合并 產(chǎn)生新的Resv報文 3 保留模式 RSVP的資源保留是針對路由器端口的 路由器使用Filterspec和Flowspec為相應的端口定義其保留模式 并實施對資源保留的控制 在一個路由器端口上 可能會收到多個Resv報文 路由器對這些Resv報文中的Filterspec和Flowspec進行合并處理 重新生成Filterspec和Flowspec 合并處理規(guī)則依賴于每個Resv報文的保留模式 然后重新創(chuàng)建Resv報文 并把它們發(fā)送到上游路由器 需要說明的是 合并處理僅適合于相同的會話組 且只能發(fā)生在使用相同保留模式的報文間 目前 可用的保留模式