网络QoS路由
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摘要：本文简要论述了网络qos路由的基本问题。首先介绍了QoS和网络路由的一些基本概念和相关技术。接着重点介绍了有关QoS路由技术的知识，包括QoS路由技术的目标，QoS路由技术，QoS路由策略和QoS路由算法。最后，总结性的说明了QoS路由技术的发展前景
关键词：QoS；Internet QoS路由
中图分类号：TP393.02 文献标识码：A
伴随网络技术、多媒体技术的飞速发展，Internet已逐步由单一的数据传送网向数据、语音、图像等多媒体信息的综合传输网演化。人们对于在Internet上传输分布式多媒体应用的需求越来越大，用户对不同的分布式多媒体应用也有着不同的服务质量需求，这就要求网络应能根据用户的需求分配和调度资源。因此，传统的所采用的“尽力而为”转发机制，已经不能满足用户的需求，为用户提供服务质量(QoS)成为Internet发展的重要挑战。如何在Internet网上提供一定的服务质量(QoS)保证，也是今后发展的一个主要方向。QoS路由(QoSR)技术就是其中一个重要的方面。
1Qos的基本概念
1.1Qos
QoS全称“Quality of Service”，意指IP的服务质量，即IP数据流通过网络时的性能。它是指在通过不同技术包括帧中继、异步传输模式(ATM)、以太网网络、SDH/SONET中的一种或几种技术组成的IP路由网络中，为指定的网络数据流提供更好服务的能力。QoS是网络用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享介质的约定，网络QoS 技术已成为新一代网络的核心技术之一，是当前网络研究和开发的热点。
1.2QoS的服务模型
QoS方案的设计实施，首先要考虑选择合适的技术框架，即服务模型。服务模型指的是一组端到端的QoS功能，目前IETF已提出综合业务，区别业务，多协议标记交换以及流量工程等QoS服务模型：
1.2.1Integrated service(Intserv)――综合业务
综合业务模型的基本思想是“所有的流相关状态信息应该是在端系统上”，它可以满足多种QoS需求。这种服务模型在发送报文前，需要向网络申请特定的服务。这个请求是通过信令(signal)来完成的，应用程序首先通知网络它自己的流量参数和需要的特定服务质量请求，包括带宽、时延等，应用程序一般在收到网络的确认信息后，发送报文。网络在收到应用程序的资源请求后，执行资源分配检查(Admission control)，判断是否为应用程序分配资源。一旦网络确认为应用程序的报文分配了资源，则只要应用程序的报文控制在流量参数描述的范围内，网络将承诺满足应用程序的QoS需求。
1.2.2Differentiated service(Diffserv)――区分服务
区别服务模型不需要信令，即应用程序在发出报文前，不需要通知路由器。网络不需要为每个流维护状态，它根据每个报文指定的QoS，来提供特定的服务。
1.2.3Multiprotocol Label Switching(MPLS)――多协议标签交换
MPLS是集成式的IP Over ATM技术，即在Frame Relay及ATM Switch上结合路由功能，数据包通过虚拟电路来传送，只须在OSI第二层(数据链结层)执行硬件式交换(取代第三层(网络层)软件式routing)，它整合了IP选径与第二层标记交换为单一的系统，因此可以解决Internet路由的问题，使数据包传送的延迟时间减短，增加网络传输的速度，更适合多媒体讯息的传送。
1.2.4Traffic Engineering(TE)――流量工程
流量工程就是安排传输流如何通过网络，以避免不均匀地使用网络而导致拥塞的过程。为使流量工程自动化，约束寻径是一种重要的工具。因为在避免拥塞和提供良好的性能方面，流量工程其实是对区别型业务模型的补充。
1.3QoS的实现技术
WRED算法：在拥塞时按照优先级随机丢弃报文，对发出端产生反馈，减缓发送，减轻拥塞；
队列调度算法：用于优先保证高优先级的输出带宽，主要有PQ、WFQ等算法；
流量整形：对突发流量进行整形，使其平滑输出，避免在下游超过限制或造成拥塞而被丢弃。MPLS技术面向连接的特性，也为提供ATM级QoS保证创造了条件。
2网络路由的基本概念
2.1路由
所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。不同的信息传输要求可以选择和采用不同的路由选择方法。路由表是由路由选择方法进行初始化并加以维护的，根据路由选择方法的不同，路由表信息会有一定的差别。
2.2路由技术的构成
路由技术由两项最基本的活动组成，即决定最优路径和传输信息单元(也被称为数据包)。其中数据包的传输和交换相对较为简单和直接，而路由的确定则更加复杂一些。
2.3确定路由
度量标准(metric)，是被路由算法用来计算和确定到达目的地的最优路径的标准。为了帮助确定数据传输的路径，路由算法可以建立和维护路由表。路由表中包含了各种路由信息。路由信息根据所使用的路由算法的不同而各异。
路由算法在路由表中写入各种不同的地址信息，路由器会根据数据包所要到达的目的地选择最佳路径把数据包发送到可以到达该目的地的下一台路由器处。当下一台路由器接收到该数据包时，也会查看其目标地址，并使用合适的路径继续传送给后面的路由器。依次类推，直到数据包到达最终目的地。路由器通过比较不同路径的度量值决定最优路径，而具体的度量值则要视所使用的路由算法而定。
3网络QoS路由
目前使用的动态路由协议RIP和OSPF总是选择最短路径来转发数据包，这样会引起不平均的业务分配。为了支持更大范围的QoS需求，路由协议需要采用多个特征值(如带宽，延迟，丢失率等)来描述网络特性。通常把这种根据网络上可用资源和数据流的QoS需求决定的路由机制称为QoS路由。QoSR的基本问题就是在源和目的站之间，如何找到一条能够同时满足多个约束条件的路径。
3.1QoS路由(QoSR)应达到的目标
QoSR是根据网络现有资源状况来决定流量路径的路由协议，其目标是：
QoSR将根据所考虑的测量值来计算和选择最佳路由。计算测量值的信息包括在所有节点的带宽资源情况，包括端到端的时延、资源的可用性及每一节点的转发机制等。
QoSR能根据用户特定的需求来定义路由选择机制，网络管理员能很方便地根据业务类别来作网络参数的调整与配置、资源的分配、网络带宽的控制。
QoSR能尽量选择光纤线路，以保证选择最低时延的路由。
在对带宽有要求的应用中，QoSR能保证选择的路由所经过的链路都满足带宽的要求。
3.2QoS路由(QoSR)技术
基于网络的QoS路由已经有很长的历史，特别是在电路交换网络中。在早期的数据和虚电路分组网络中也使用了这种路由技术。
基于时间路由(TDR)：路由表在一天或一周的固定时刻改变。TDR路由表是事先确定的，并在一定的时间段内保持不变，并且根据网络中的业务负载随时间的变化而确定的。
基于状态路由(SDR)：路由表依据网络的状态自动改变。在一种给定的SDR方法中，实施一定的路由表规则。当网络的状态改变时，选择相应的路由，并在相对短的时间内使用它。
基于事件路由(EDR)：在基于事件路由中，路由表的更新是依据在一给定通道上连接建立成功或失败。如果最短通道有足够的容量，EDR就首先使用它，否则就选择当前使用中的备用通道。如果当前使用的备用通道阻塞了一个连接，依据EDR路由表现则，从一组可用备用通道中选择一条备用通道。当前备用通道的更新可以是随机的、循环的或是其他方式。只要可以成功的建立连接，就可以一直使用它。
3.3QoS路由策略
大部分交互式多媒体应用是多方应用，需要网络的多点投递支持。一个优化的QoS路由选择策略可将阻塞概率将大大降低，同时也将显著提高网络的利用率。目前一般用启发示算法来求解路由的策略。可分为三种：源路由、分布式路由和层次路由。
3.3.1源路由策略(source routing)
源路由策略的要点是每个节点保存全局的网络状态信息，包括网络拓扑结构信息和每条链路的状态信息。根据此全局信息，源节点在本地计算出一条合适的路由。然后，在选择的路由上传送一个控制包，通知路由上的每个节点，说明其前继者和后继者为谁。每个节点的信息更新由链路信息协议完成。源路由策略具有实现简单、不产生环路、并把复杂的分布式问题转化为简单的集中式问题的优点。
3.3.2分布式路由策略(distributed routing)
在分布式路由策略中，路由选择的计算是由分布计算完成的。其路径上的各节点通过交互控制消息，并结合各节点所存储的状态信息，来完成路由选择的计算。大多数分布式路由算法需要用距离-向量协议或链路状态协议来保持其全局信息，在每个节点上此信息是以距离向量的形式保存。根据距离向量，路由以接力的形式完成。
3.3.3层次路由策略
层次路由策略的原理是把物理节点聚合为组，而组又反复不断地进一步聚合为更高一层的组，从而形成一种多层次结构。每个物理节点保存有经过聚合的全局信息，此信息包括此物理节点所在组的详细状态信息和其他组的聚合信息。使用源路由算法来进行路由选择。然后，用一个沿计算出的路径传输的控制消息来建立连接。当代表逻辑组的物理节点收到此消息时，它将把对应于其组的链路部分进行扩展，即用物理链路代替其对应的逻辑链路
3.4QoS动态路由选择算法
在分析路由问题时，通常将网络看成有向加权连通团G=(V，E)；其中vV，表示网络中的路由器；边eE表示相连的两个路由器间的链路，其权值为该链路的可使用带宽.QoS动态路由的目标是根据前速选路原则寻找图中任意两点间的最优路径.动态路由算法按其输出路径信息可分为两大类：
hop-by-hop算法：算法结束后仅给出所选路径的下一条，即与源节点相邻的下一个节点；因此算法需在所选路径的每一个路由器上运行，直到找到目的节点；
显式路径算法：算法仅需要在源节点运行、且结束后将给出一条明确的路径，即路径所要通过的每一个节点都已知。
4总结
全球因特网的迅猛增长和多媒体应用等技术的迅速推广，对网络服务质量提出了更高的要求。人们对于Internet的高性能、高质量的需求越来越强烈，从技术角度来说，焦点在于为网络流量选择合适的传输路径，开发和研究的重心集中于对QoS路由的支持。新开发的路由技术不再仅仅是为数据传输找到一条通道就行，还需要考虑所选路径的传输容量和服务质量，即具有QoS能力的路由算法，并且还得要分析全网负荷，以平衡网络中各条通道的数据流量。目前，相应的模型、算法、软件和设备已经大量出现在计算机通信研究领域的文献和企业界的产品中。总之，随着Internet的进一步发展网络QoS路由技术将有更广阔的应用和发展前景。
参考文献
［1］李腊元，李春林.计算机网络技术［M］.北京：国防工业出版社，2001.
［2］李春林.QoS多播路由技术进展［J］.武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2001(4).
［3］荆瑞全.Internet QoS路由与业务工程［J］.电信科学，1999(11).
［4］王建新，陈松乔，陈建二，王伟平.QoS路由算法性能评价模型的研究［J］.小型微型计算机系统2001(7).
［5］马宪军，徐永忠.internet上qos最新进展［J］.中国计算机报，1998(58).
［6］Internet QoS路由于业务工程，http：//www.省略/technic/technicread.asp
［7］罗懿.集中式控制QoS策略及其实现，http：//www.zsussoft.zsu.省略/thesis student_99.省略/technic/technicread.asp