高等計算機網(wǎng)絡(luò)課程匯報-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.可能的改進之處CompanyLogo1.摘要準(zhǔn)入控制是一個著名的技術(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，它終止一些承認(rèn)流。準(zhǔn)入控制和流終止技術(shù)對于保護非彈性流的QoS很有用。聲音和視頻這類實時應(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)點沒有每個流的狀態(tài)時，他們使用這個信息來實現(xiàn)輕量級準(zhǔn)入控制和流終止。這些機制比顯式的計劃明顯簡單的多。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。

CompanyLogo2.引言

實時語音和視頻會議這類應(yīng)用被認(rèn)為是非彈性的，因為在低于最低比特率在處理它們時，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，一個站點的內(nèi)容的大量訪問或鏈接失效可能會造成業(yè)務(wù)重路由。為了避免這個問題,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)實現(xiàn)了每跳接納控制。RSVP通常需要流的路徑上每個路由器的每流狀態(tài)。因為這是相當(dāng)難實現(xiàn)的，運營商和制造商寧愿選擇一個像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)點計量和標(biāo)記數(shù)據(jù)包，來隱式地通知出口節(jié)點，通知它們高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的速率是否超過速率閾值。出口節(jié)點提供這種反饋到?jīng)Q策點，決策點用它來決定準(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)點提供的信息到準(zhǔn)入控制和流終止決策點；以及決策點怎么解釋這些信息。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基于計量的準(zhǔn)入控制

許多年前，基于計量的準(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)點標(biāo)記著ATM信元中的顯式前向擁塞指示（EFCI）標(biāo)志。一個連接的尾端監(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。對比PCN，ECN是的端至端的機制，它被用于彈性流量的環(huán)境，僅當(dāng)在路由器緩沖區(qū)的物理隊列增長時，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，加入非ECN代碼點（非ECN，‘00’），反之，發(fā)生ECN包時，加入ECN代碼點（ECN(0)，‘10’；ECN(1)，‘01’）。如果ECN路由器的物理隊列的平均長度超過某個閾值，它隨機丟棄非ECN包和用代表“擁塞過”的代碼點（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)成一個高優(yōu)先級的流量優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)和準(zhǔn)入。PCN域是一個網(wǎng)絡(luò)，它的邊緣路由器作為PCN入口和出口節(jié)點，對在PCN域的內(nèi)傳輸鏈路進行計量和標(biāo)記。當(dāng)數(shù)據(jù)包進入PCN域時，為了使數(shù)據(jù)包能被PCN計量和標(biāo)記，入口節(jié)點在PCN數(shù)據(jù)包添加適當(dāng)?shù)腜CN代碼點。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)重的排隊或由于緩沖區(qū)溢出被丟棄，一個鏈路擁塞。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)擁塞時并未發(fā)生實際的擁塞。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象。這兩個功能需要兩個不同的速率閾值，這些速率閾值PCN域中的每一個鏈路是特定的：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)點直接發(fā)送PCN報告給決定點。PCN信息使決策點識別預(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)包進入一個PCN域，入口節(jié)點將其標(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)記器計量非ETM的PCN流量。如果這個流量超過的參考速率，只有超過那個速率的計量流量標(biāo)記為過量業(yè)務(wù)。

閾值標(biāo)記器計量所有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)記需要的只是一個普通的令牌桶，因此已經(jīng)可以在現(xiàn)代的交換機和路由器的硬件實現(xiàn)。閾值標(biāo)記只能在新近的硬件實現(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。令牌桶這種控制機制基于令牌桶中是否存在令牌來指示什么時候可以發(fā)送流量。令牌桶中的每一個令牌都代表一個字節(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)實現(xiàn)準(zhǔn)入控制和流量終止，提供實時流量，如語音和視頻的QoS。準(zhǔn)入控制是一個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)濟的運輸網(wǎng)絡(luò)的配置。PCN-準(zhǔn)入控制，避免了過載，同時它促進對流量有效復(fù)用。因此，被允許的流量的實際速率可以有效地達到瓶頸鏈路允許的速度。即使實行了準(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)點故障后產(chǎn)生的重路由流量。傳統(tǒng)意義上，每一個可能的故障可能發(fā)生時，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對網(wǎng)絡(luò)供給新的視角：網(wǎng)絡(luò)配置容量不需要為每一個低概率的故障模式進行部署，因為PCN為了解決這個問題，消除了足夠的承認(rèn)流動。CompanyLogo6.總結(jié)

PCN技術(shù)的重要特征是簡單，可擴展性和普遍適用性。PCN域的內(nèi)部節(jié)點不知道任何流，這對可擴展性來說是非常重要的。PCN技術(shù)可以很容易地擴展到較低的網(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.可能的改進之處1、作者給出了產(chǎn)生預(yù)擁塞時具體的做法，但是并沒有強調(diào)預(yù)擁塞的統(tǒng)計。我認(rèn)為對預(yù)擁塞進