高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程匯報(bào)-Precongestion Notification New QoS Support

預(yù)擁塞通知:IP網(wǎng)絡(luò)新的QoS技術(shù)，支持差異化的服務(wù)PrecongestionNotification:NewQoSSupportforDifferentiatedServicesIPNetworksFrom：IEEECommunicationsMagazineMarch?2012CompanyLogo主要內(nèi)容2.引言4.PCN的相關(guān)理念5.標(biāo)準(zhǔn)3.相關(guān)方法1.摘要6.總結(jié)7.可能的改進(jìn)之處CompanyLogo1.摘要準(zhǔn)入控制是一個(gè)著名的技術(shù)，它保持網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)荷在中等水平，為承認(rèn)的流保證QoS，顯式地承認(rèn)或阻塞新的流。流終止是一種新的流控制技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)能力不夠（比如在意想不到的情況下失?。r(shí)，它終止一些承認(rèn)流。準(zhǔn)入控制和流終止技術(shù)對(duì)于保護(hù)非彈性流的QoS很有用。聲音和視頻這類實(shí)時(shí)應(yīng)用就是非彈性流。先于擁塞的通知(PCN)，提供了關(guān)于邊界節(jié)點(diǎn)在路徑負(fù)載條件下的反饋。CompanyLogo1.摘要當(dāng)域中內(nèi)部節(jié)點(diǎn)沒有每個(gè)流的狀態(tài)時(shí)，他們使用這個(gè)信息來實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)準(zhǔn)入控制和流終止。這些機(jī)制比顯式的計(jì)劃明顯簡單的多。在DiffServ、IP、MPLS以及以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，我們將解釋基于PCN的準(zhǔn)入控制和流終止的概念，并討論優(yōu)缺點(diǎn)。

CompanyLogo2.引言

實(shí)時(shí)語音和視頻會(huì)議這類應(yīng)用被認(rèn)為是非彈性的，因?yàn)樵诘陀谧畹捅忍芈试谔幚硭鼈儠r(shí)，它們將變得不可用。即使在好網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，容量短缺也可能會(huì)發(fā)生，并導(dǎo)致所有受影響的非彈性應(yīng)用程序立刻失敗。當(dāng)容量不足時(shí)，一個(gè)站點(diǎn)的內(nèi)容的大量訪問或鏈接失效可能會(huì)造成業(yè)務(wù)重路由。為了避免這個(gè)問題,網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常給非彈性業(yè)務(wù)優(yōu)先訪問大量預(yù)分配的邏輯分區(qū)，使用區(qū)分服務(wù)(DiffServ)技術(shù)。CompanyLogo2.引言

DiffServ描述了各種每跳行為，這些行為在包交換網(wǎng)中，優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)適當(dāng)標(biāo)記的高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)。集成服務(wù)(IntServ)在IP網(wǎng)絡(luò)使用資源預(yù)訂協(xié)議(RSVP)實(shí)現(xiàn)了每跳接納控制。RSVP通常需要流的路徑上每個(gè)路由器的每流狀態(tài)。因?yàn)檫@是相當(dāng)難實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)營商和制造商寧愿選擇一個(gè)像DiffServ的方法，這種方法的每流狀態(tài)與準(zhǔn)入控制最多只在邊緣路由器。

CompanyLogo2.引言

為此，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)定義了預(yù)擁塞的通知（PCN)。在PCN控制下，DiffServ域內(nèi)部節(jié)點(diǎn)計(jì)量和標(biāo)記數(shù)據(jù)包，來隱式地通知出口節(jié)點(diǎn)，通知它們高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的速率是否超過速率閾值。出口節(jié)點(diǎn)提供這種反饋到?jīng)Q策點(diǎn)，決策點(diǎn)用它來決定準(zhǔn)入控制和流終止規(guī)則。IETF已經(jīng)詳細(xì)說明了PCN計(jì)量和標(biāo)記算法；在IP&MPLS的頭部編碼PCN的信息；PCN域邊界節(jié)點(diǎn)提供的信息到準(zhǔn)入控制和流終止決策點(diǎn)；以及決策點(diǎn)怎么解釋這些信息。CompanyLogo3.相關(guān)方法

準(zhǔn)入和擁塞控制是一個(gè)廣泛的領(lǐng)域。在這里我們舉出其中使用不同技術(shù)的三個(gè)相關(guān)方法例子并指出與PCN的差異。CompanyLogo3.相關(guān)方法

1基于計(jì)量的準(zhǔn)入控制

許多年前，基于計(jì)量的準(zhǔn)入控制已成功用于電路交換網(wǎng)絡(luò)。更具體地說，國際電信聯(lián)盟電信部門(ITU-T)Q.50限制了包括壓縮的音頻在內(nèi)的音頻帶業(yè)務(wù)的負(fù)載，在64kb/s的傳輸信道內(nèi)傳向國際交換中心。在這種背景下，容量只能被有相同源和目標(biāo)的連接共享。相比之下，在基于PCN的準(zhǔn)入控制環(huán)境下，鏈接的容量可以被所有穿過它的流共享。CompanyLogo3.相關(guān)方法

2ATM

在超載的情況下，沿著一條虛擬路徑的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記著ATM信元中的顯式前向擁塞指示（EFCI）標(biāo)志。一個(gè)連接的尾端監(jiān)視這些標(biāo)志和在定期的資源管理信元中反饋給連接的頭端，以便它可以調(diào)整其發(fā)送速率。相比之下，PCN中該信息不會(huì)用于準(zhǔn)入控制的目的。CompanyLogo3.相關(guān)方法

3ECN

在IP網(wǎng)絡(luò)中的顯式擁塞通知（ECN，RFC3168）是一種技術(shù)，它記錄沿路徑的早期擁塞和信號(hào)返回給發(fā)送者。它與ATM網(wǎng)絡(luò)中的EFCI類似，可以被看作是一種PCN的前身。對(duì)比PCN，ECN是的端至端的機(jī)制，它被用于彈性流量的環(huán)境，僅當(dāng)在路由器緩沖區(qū)的物理隊(duì)列增長時(shí)，數(shù)據(jù)包才被標(biāo)記。ECN在IP頭中加兩位的ECN字段來顯式地通知負(fù)載情況。發(fā)送方在發(fā)送非ECN包時(shí)，加入非ECN代碼點(diǎn)（非ECN，‘00’），反之，發(fā)生ECN包時(shí)，加入ECN代碼點(diǎn)（ECN(0)，‘10’；ECN(1)，‘01’）。如果ECN路由器的物理隊(duì)列的平均長度超過某個(gè)閾值，它隨機(jī)丟棄非ECN包和用代表“擁塞過”的代碼點(diǎn)（CE，'11'）來標(biāo)記ECN包。CompanyLogo4.PCN的相關(guān)理念

PCN技術(shù)建立在DiffServ體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。PCN流量基本上構(gòu)成一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的流量優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)和準(zhǔn)入。PCN域是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它的邊緣路由器作為PCN入口和出口節(jié)點(diǎn)，對(duì)在PCN域的內(nèi)傳輸鏈路進(jìn)行計(jì)量和標(biāo)記。當(dāng)數(shù)據(jù)包進(jìn)入PCN域時(shí)，為了使數(shù)據(jù)包能被PCN計(jì)量和標(biāo)記，入口節(jié)點(diǎn)在PCN數(shù)據(jù)包添加適當(dāng)?shù)腜CN代碼點(diǎn)。CompanyLogo4.PCN的相關(guān)理念

擁塞（congestion）和預(yù)擁塞（precongestion,PCN）的區(qū)別

如果數(shù)據(jù)包在路由器內(nèi)部遭受嚴(yán)重的排隊(duì)或由于緩沖區(qū)溢出被丟棄，一個(gè)鏈路擁塞。相比之下，PCN業(yè)務(wù)速率r（l）超過配置的鏈路特定的PCN速率閾值R（l），該鏈路發(fā)生預(yù)擁塞。這個(gè)速率閾值通常是顯著小于鏈路容量c（l），所以發(fā)生預(yù)擁塞時(shí)并未發(fā)生實(shí)際的擁塞。CompanyLogo4.PCN的相關(guān)理念

基于PCN的準(zhǔn)入控制和流量終止PCN流是準(zhǔn)入控制和流量終止的對(duì)象。這兩個(gè)功能需要兩個(gè)不同的速率閾值，這些速率閾值PCN域中的每一個(gè)鏈路是特定的：允許的速率閾值（AR（l））和可支持的速率閾值（SR（l）），其中，AR（l）必須小于比SR（l）。

CompanyLogo4.PCN的相關(guān)理念如果鏈路l上的PCN流量的速率r（l）是到AR（L）以下，鏈路沒有預(yù)擁塞。

如果r（l）是在AR（l）以上，則是AR-預(yù)擁塞，并沒有進(jìn)一步的流量應(yīng)當(dāng)被允許連接。如果r（l）大于SR（l），鏈路SR-預(yù)擁塞，沒有進(jìn)一步的流量應(yīng)當(dāng)被允許連接，并且一些已經(jīng)允許的流量應(yīng)終止，以減少PCN流量速率r（l）到小于SR（l）。CompanyLogo4.PCN的相關(guān)理念

為了整合PCN，PCN域的邊緣節(jié)點(diǎn)直接發(fā)送PCN報(bào)告給決定點(diǎn)。PCN信息使決策點(diǎn)識(shí)別預(yù)擁塞，執(zhí)行準(zhǔn)入控制和流量終止，并在入口節(jié)點(diǎn)配置警務(wù)功能。CompanyLogo5.標(biāo)準(zhǔn)過量標(biāo)記和閾值標(biāo)記：當(dāng)PCN數(shù)據(jù)包進(jìn)入一個(gè)PCN域，入口節(jié)點(diǎn)將其標(biāo)記為“未標(biāo)記”（NM）。過量的流量標(biāo)記器可能重新將其標(biāo)記為“過量流量標(biāo)記”（ETM），而閾值標(biāo)記器可能重新將其標(biāo)記為“閾值標(biāo)記”（THM）。過量的流量標(biāo)記器和閾值標(biāo)記器被一個(gè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)率r（l）配置，這可能是允許的速率閾值（AR（l））或可支持的速率閾值（SR（l））。5.標(biāo)準(zhǔn)過量的流量標(biāo)記器計(jì)量非ETM的PCN流量。如果這個(gè)流量超過的參考速率，只有超過那個(gè)速率的計(jì)量流量標(biāo)記為過量業(yè)務(wù)。

閾值標(biāo)記器計(jì)量所有PCN流量。如果輸入的閾值標(biāo)記器的流量速率超過其參考利率，所有NM包都被閾值標(biāo)記。

CompanyLogo5.標(biāo)準(zhǔn)

可以很容易地用令牌桶算法描述它們，它提供了可配置率的變化范圍。過量的流量標(biāo)記需要的只是一個(gè)普通的令牌桶，因此已經(jīng)可以在現(xiàn)代的交換機(jī)和路由器的硬件實(shí)現(xiàn)。閾值標(biāo)記只能在新近的硬件實(shí)現(xiàn)。

注：令牌桶算法是網(wǎng)絡(luò)流量整形和速率限制中最常使用的一種算法。令牌桶算法用來控制發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)的數(shù)目，并允許突發(fā)數(shù)據(jù)的發(fā)送。令牌桶這種控制機(jī)制基于令牌桶中是否存在令牌來指示什么時(shí)候可以發(fā)送流量。令牌桶中的每一個(gè)令牌都代表一個(gè)字節(jié)。如果令牌桶中存在令牌，則允許發(fā)送流量；而如果令牌桶中不存在令牌，則不允許發(fā)送流量。CompanyLogo6.總結(jié)

PCN為區(qū)分服務(wù)的數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)入控制和流量終止，提供實(shí)時(shí)流量，如語音和視頻的QoS。準(zhǔn)入控制是一個(gè)眾所周知的流量控制方法，而流終止是新的。這兩種方法的結(jié)合，允許經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的配置。PCN-準(zhǔn)入控制，避免了過載，同時(shí)它促進(jìn)對(duì)流量有效復(fù)用。因此，被允許的流量的實(shí)際速率可以有效地達(dá)到瓶頸鏈路允許的速度。即使實(shí)行了準(zhǔn)入控制，在極端條件下也可能發(fā)生擁塞，例如，由于鏈路或節(jié)點(diǎn)故障后產(chǎn)生的重路由流量。傳統(tǒng)意義上，每一個(gè)可能的故障可能發(fā)生時(shí)，仍然應(yīng)該提供足夠的容量。PCN的流量終止功能提供了一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)供給新的視角：網(wǎng)絡(luò)配置容量不需要為每一個(gè)低概率的故障模式進(jìn)行部署，因?yàn)镻CN為了解決這個(gè)問題，消除了足夠的承認(rèn)流動(dòng)。CompanyLogo6.總結(jié)

PCN技術(shù)的重要特征是簡單，可擴(kuò)展性和普遍適用性。PCN域的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)不知道任何流，這對(duì)可擴(kuò)展性來說是非常重要的。PCN技術(shù)可以很容易地?cái)U(kuò)展到較低的網(wǎng)絡(luò)層，這使得它適用于如IP-over-MPLS或IP-over-Ethernet網(wǎng)絡(luò)，以及為純粹的下層網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)。此外，它可支持網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與路徑耦合、與資源的信號(hào)路徑脫鉤。PCN技術(shù)是新的和有吸引力的技術(shù)，但是不完美的。據(jù)了解，性能的研究已經(jīng)證實(shí)了這一限制——PCN需要有足夠的流量匯聚來把工作做好。CompanyLogo7.可能的改進(jìn)之處1、作者給出了產(chǎn)生預(yù)擁塞時(shí)具體的做法，但是并沒有強(qiáng)調(diào)預(yù)擁塞的統(tǒng)計(jì)。我認(rèn)為對(duì)預(yù)擁塞進(jìn)