一種多播繳費框架的研究

一種多播繳費框架的研究

1多播協(xié)議的適用性現(xiàn)在，主要的收費方式有三種：（1）由于依賴特定的雙重發(fā)送協(xié)議，很難進行一致性。（2）該模式僅考慮一個獨立區(qū)域，不完整。（3）它重視單源發(fā)送，不考慮動態(tài)情況。此外,大多數(shù)方案忽略QoS問題。2多播流的控制層本方案獨立于某一具體的多播協(xié)議,可以在多個AS系統(tǒng)之間實現(xiàn)多播計費,在費用分攤算法上也兼顧了QoS增進的預留資源服務,當然各用戶可根據(jù)自己的需要通過策略設置來選用或配置自己的特定需要。圖1顯示了將整個多播計費分為5個層次以及它們之間的相互關(guān)系。圖的左邊5層是計費處理層,右邊5層是相應的策略層主要是通過配置參數(shù)對其相應處理層提出具體的要求,配置面板提供了策略層與處理層之間的交互接口。(1)計量層:它的主要作用是獲取預留資源的信息以及統(tǒng)計網(wǎng)絡資源使用的數(shù)據(jù),在多播環(huán)境下,計量器一般位于邊界路由器和多播樹的分支處。(2)數(shù)據(jù)采集層:其實體主要負責從計量實體獲取相關(guān)的數(shù)據(jù),并將其轉(zhuǎn)給賬務層處理。因此,本層要能夠選擇恰當?shù)挠嬃科?計量數(shù)據(jù)的收集和轉(zhuǎn)發(fā)可以由明確的指令啟動也可以由相應的事件觸發(fā)(如檢測到一個新的多播流)。在多管理域環(huán)境下,本層也負責將相應數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他的管理域。(3)賬務層:賬務層的實體將采集層所收集的數(shù)據(jù)(包括由其他管理域所傳來的)和預留資源信息,并根據(jù)所需服務的參數(shù)進行整合,生成一個賬務數(shù)據(jù)集合(如賬務記錄等),然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給結(jié)算層。此外,為了計費算法的需要,它還須具備重構(gòu)多播拓撲包括各種分支節(jié)點的功能。(4)結(jié)算層:結(jié)算實體根據(jù)具體結(jié)算參數(shù)從相應的數(shù)據(jù)集中導出多播費用,不同的結(jié)算標準可以應用于相同的數(shù)據(jù)集,也可以并行地進行不同結(jié)算標準的計算,其結(jié)果除了轉(zhuǎn)給支付層外,也可直接應用于分析研究之用。(5)支付層:支付層將結(jié)算層所算出的網(wǎng)絡費用轉(zhuǎn)化成貨幣表示,當然,在具體轉(zhuǎn)化時,既要考慮技術(shù)的因素,也要考慮市場的因素。3網(wǎng)絡帶及相關(guān)功能模塊根據(jù)上述的分層原則,現(xiàn)在提出一個單個管理域中的多播計費的整體結(jié)構(gòu)(圖2),當然各個管理域可以采用自己的計費管理結(jié)構(gòu),所以提出這樣的多播計費結(jié)構(gòu)主要是有以下一些特點:1)獨立于具體的多播協(xié)議;2)兼顧了QoS;3)充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡的資源,幾乎不需要增加額外的設備,具有一定的可擴展性。其各部分相互作用大致為:基本信息為拓撲發(fā)現(xiàn)提供一個出發(fā)點,類似地,拓撲知識可以提供從源點出發(fā)的第一跳路由器地址,用于初始化組播樹的查找。讀取器利用拓撲和基本信息用以建立一系列需要監(jiān)視和收集數(shù)據(jù)的多播路由器列表。讀取器將路由狀態(tài)信息和從計量器收集來附有時間戳的MIB數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。組播樹的查找功能可以查詢數(shù)據(jù)庫以建立一棵過去存在過的多播樹。計量器的控制由網(wǎng)管通過配置讀取器而間接控制的。這樣,讀取器就作為控制者和計量器交互的一個中介,由于在一個工作站上可能有不止一個讀取器,因此設置功能還需負責分配計量器或多播流給某一個讀取器。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、策略網(wǎng)關(guān)的作用是將結(jié)算應用部分與計量統(tǒng)計部分隔離開來,使其在物理上可以分處在不同地方,并且可以根據(jù)需要進行加解密以及不同協(xié)議轉(zhuǎn)換。3.1入口依據(jù)的信息本系統(tǒng)必須包含識別多播流的信息。這種信息在測量和記賬階段有很大作用,如果沒有這種信息,管理者就不得不持續(xù)查詢?nèi)肟诼酚善饕源_定多播流是否存在。3.1.1監(jiān)視和收集數(shù)據(jù)管理域中的網(wǎng)絡拓撲知識有幾個用處,首先,可以用來識別多播流的入口路由器。其次,讀取器用來生成多播路由器列表以監(jiān)視它們并收集數(shù)據(jù)。現(xiàn)在,有幾種方法可以用來提供拓撲發(fā)現(xiàn),最簡單是由網(wǎng)絡管理員提供靜態(tài)拓撲。另外,IP路由MIB和多播路由協(xié)議MIB可以用來在一個管理域中動態(tài)發(fā)現(xiàn)所有連接和節(jié)點。這些支持信息為邏輯拓撲發(fā)現(xiàn)提供了啟動點。這里,可采用一種通用的網(wǎng)絡拓撲搜索算法,也可以根據(jù)具體的多播協(xié)議DVMP、OSPF等采用一種特殊的拓撲搜索算法。3.1.2活動型轉(zhuǎn)發(fā)樹的研究邏輯拓撲就是最終要生成一棵棵多播樹。(1)查找多播路由器:多播路由協(xié)議支持在一個發(fā)送者和眾多的接收者之間建立轉(zhuǎn)發(fā)樹,每一個處在轉(zhuǎn)發(fā)樹路徑上的路由器應當維持它當前正在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息,這些信息的關(guān)鍵是要確定輸入接口與輸出接口,通過這些信息就可以為每一個活動的多播組建立一棵轉(zhuǎn)發(fā)樹。一般通過使用SNMP查詢路由器以建立這些轉(zhuǎn)發(fā)樹。在此有兩種方法去進行這種查詢:1)首先從涉及到每一個路由協(xié)議中獲得必要的路由協(xié)議控制信息(多播和可能的單播信息),這需要發(fā)現(xiàn)在一個路由器中有哪些活動的協(xié)議,然后使用這些協(xié)議特定的MIBS(DVMRP,IGMP,PIM-SM等)去查找信息;2)使用IPv4MIB這種方法只須訪問一種MIB而且獨立于多播路由協(xié)議。這兩種方法在實際中已經(jīng)有成熟的算法了。(2)查找接收者的拓撲:發(fā)現(xiàn)接收者是一個較困難的問題,這是由于IP多播結(jié)構(gòu)的設計就是保護葉節(jié)點路由器免于維護每一個活動者的信息。上述算法可能不能發(fā)現(xiàn)所有處于同一連接上的接收者。更準確地講,困難在于動態(tài)發(fā)現(xiàn)每一個接收者,除非接收者在一個固定連接上。3.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計與顯示能力我們不需要特別的多播計量器,多播路由器本身具有保存每個流(〈S,G〉)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)并能通過SNMP報告數(shù)據(jù)的能力。IPv4多播路由MIB要求每個多播路由器保存上述信息,這樣就可以使用這些數(shù)據(jù)計算多播樹路徑上每一連接的費用。同時收集相應的QoS信息,只要它們也使用SNMP協(xié)議或者由管理者通過策略設置可以根據(jù)自己的特定多播協(xié)議進行收集。3.3流量統(tǒng)計和反開網(wǎng)統(tǒng)計計量讀取器有以下幾個功能:1)使用SNMP從計量器收集MIB數(shù)據(jù);2)將它們聚集儲存在數(shù)據(jù)庫中;3)在記賬時提供這些數(shù)據(jù)。可以使用多播路由器保存的每個〈S,G〉輸入和輸出報文統(tǒng)計作為流計量。這些計量器保存所有從開始(下游接收者出現(xiàn)時)到結(jié)束(下游接收者退出時)流經(jīng)該路由器的流量統(tǒng)計信息。每當轉(zhuǎn)發(fā)一個流的新報文,就更新該流的報文或字節(jié)統(tǒng)計。同時它也將相應數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給別的管理域。3.4會計準備、會計處理和會計結(jié)算它們是支付層、結(jié)算層以及賬務層的實體,其主要作用是將采集的數(shù)據(jù)根據(jù)相應的策略進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)換算以及最終生成用戶可見的支付信息。4pip-nar數(shù)據(jù)的處理多播組內(nèi)的成員可能不僅僅只存在于一個管理域內(nèi),各個域之間就必須交換計費、拓撲等信息。為了便于交換信息,有必要對所收集的數(shù)據(jù)使用一種通用的數(shù)據(jù)格式記錄,在此選用PIP-NAR專用賬務記錄來實現(xiàn)這一目的。首先,讀取器將收集來的數(shù)據(jù)填入記錄,然后將其或在域內(nèi)或在域間傳送。PIP-NAR數(shù)據(jù)格式包括用于IP流的資源預留和資源使用的信息、計量器所在點的標識、用于支持不同類型PIP-NARS記錄描述以及流的唯一標識。關(guān)于PIP-NAR的細節(jié)在文獻中有詳細介紹。5虛擬連接的分配算法多播費用的分攤特別是接收者之間如何分攤是一個較復雜的問題,它直接體現(xiàn)計費是否公正,下面以計算節(jié)點D為例(見圖3)介紹幾種算法。(1)連接分配(改進:)ELSD將一連接費用根據(jù)接收者對該連接的利用率,按比例分攤到接收者。(2)基于下一跳的分配:ENHS是將一個連接所需費用平均分攤到在組播樹中該連接的所有下一跳上,這種方法反復遞歸使用一直到接收者為止,接收者作為一個節(jié)點可看作連接的一部分(虛擬連接)。從上述結(jié)果和圖示相比較看,ELSD的改進方法在不考慮QoS時較為公平合理。上述的分配算法完全沒考慮QoS,下面的兩個算法則考慮了這一問題。(3)IcrementShare(IS)增量分攤:它是根據(jù)直接相連的每個節(jié)點預留資源要求,將一個連接的費用進行劃分的。也就是說,它允許用戶可以請求任意QoS等級資源預留,接收者將平均分攤所有低于或等于他所請求的QoS等級的差額。舉例說明如下:假定3個用戶A、B、C對某一連接分別請求了3Mbps、5Mbps、6Mbps帶寬資源預留,每一Mbps預留資源所需費用為一個MU。自然,這一連接最終的費用是預留6Mbps帶寬的費用即6MU,那么用戶B根據(jù)IS所應攤的費用計算如下:(4)TheProportionalSharing(PS)按比例分攤:它在分攤某一連接時是按照用戶所請求的QoS的比例來分攤,同IS比較而言,它在進行費用分攤計算時只需局部信息(某一特定的接收者/節(jié)點所要求的預留資源),另外PS還可以同前述的ENHS、ELSD結(jié)合起來用,特別是同ENHS相結(jié)合時,能有效實現(xiàn)基于QoS的分攤算法,舉例如下,各參數(shù)說明如IS例:6流量不能及時發(fā)賬現(xiàn)有的IP多播模式對接收者要求顯式加入一個或多個組,但是對發(fā)送者則沒有這個要求,然而,多播計費要想實用,它必須做到網(wǎng)絡上的每一流量都要有