區分服務

區分服務

區分服務(DiffServ)是IETF工作組為了克服Inter-Serv的可擴展性差在1998年提出的另一個服務模型,目的是制定一個可擴展性相對較強的方法來保證IP的服務質量。

與綜合服務(IntServ)不同,區分服務(DiffServ)是基於類的QoS技術,它不需要信令。在網路入口處,網路設備檢查數據包內容,並為數據包進行分類和標記,所有後續的QoS策略都依據數據包中的標記做出。

區分服務無需保存流狀態和信令信息,可擴展性好,但由於缺少端到端的頻寬預留,在擁擠的鏈路上服務保證可能會被削弱。

由於綜合服務和區分服務都沒有明顯的優勢,QoS機制仍然採用綜合服務和區分服務相結合的技術來提供網路上需求的服務頻寬。

簡介

區分服務(DiffServ)是一種保證QoS的網路技術。

區分服務體系結構(DiffServ)定義了一種可以在網際網路上實施可擴展的服務分類的體系結構。一種“服務”,是由在一個網路內,在同一個傳輸方向上,通過一條或幾條路徑傳輸數據包時的某些重要特徵所定義的。這些特徵可能包括吞吐率、時延、時延抖動,和/或丟包率的量化值或統計值等,也可能是指其獲取網路資源的相對優先權。服務分類要求能適應不同應用程式和用戶的需求,並且允許對網際網路服務的分類收費。

DiffServ 體系結構由許多在網路節點上實現的功能要素組成,包括每一跳轉發小集合,數據包歸類功能,和交通調節功能。其中,交通調節功能又包含測量、標記、整形、和監察策略四部分。在本體系結構,只在網路的邊界節點上實現複雜的分類和調節功能,並且,通過在 IPv4 和 IPv6 包頭的 DS 段做適當的標記 [DSFIELD],聚合流量,然後根據所做的標記,採取不同的每一跳轉發策略。因此,本體系結構具備可擴展性。“每一跳行為”保證了在互相競爭資源的數據流中為每個網路節點分配緩衝區和頻寬資源時,有一個合理的處理力度。在核心網路節點上,無需維護每個應用程式流或每個用戶轉髮狀態。

分類服務體系結構基於這樣一個簡單模型:進入網路的流量在網路邊緣處進行分類和可能的調節,然後被分配到不同的行為集合中去。每一個行為集合由唯一的 DS 編碼點標識。在網路核心處,數據包根據 DS 編碼點對應的每一跳行為轉發。

特點

1、DiffServ的最大特點就是簡單有效、擴展性強。其實施特點是採用聚合的機制將具有相同特性的若干業務流聚合起來,為整個聚合流提供服務,而不再面向單個業務流。也就是說在DiffServ網路邊界路由器上保持每流狀態,核心路由器只負責數據包的轉發而不保持狀態信息。

2、層次化結構。分為DS區域(DS domain)與DS區(DS region)兩級,在DS區域內,服務提供策略與PHB的語義和實現要一致;但DS區內的各DS區域可以支持不同的PHB,有不同的服務商提供策略,它們之間通過服務層協定與傳輸調節協定協調提供跨區域服務,這種結構適應了Internet中由各ISP提供接入服務的商業模式。

3、總體集中控制策略(與Intserv分散式控制相對照),網路資源的分配由總體服務提供策略決定,包括在邊界如何分類聚合流,在內部如何調度轉發流聚集。

體系結構原理

區分服務(Diffserv)模型的提出源於集成服務模型暴露出的種種缺陷,IETF為此制定這個相對擴展性較強的方案來保證IP網路的服務質量QoS。

Diffserv體系模型的核心思想是:在網路邊界將數據流按QoS要求進行簡單分類,不同的類別在內部節點的每次轉發中實現不同的轉發特性。Diffserv體系使得ISP能夠提供給每個用戶不同等級和質量的服務。用戶(或網路邊界節點)通過設定每個數據包的DS欄位(IPV4首標中的服務類型(ToS)欄位或IPV6首標中的通信類(Traffic Class)欄位)的值要求特定的服務等級。其中,被設定的DS欄位被稱為區分服務碼點(DSCP)。在每個支持Diffserv的網路節點中,這個DS值將數據報映射到一類轉發行為PHB(Per-Hop Behavior)中去,從而在轉發中區別對待。用戶和ISP之間有一個協定,此協定規定了該用戶在每個服務等級上所能傳送的最大數據率。超過此最大速率的數據包或被丟棄,或無法享受到它所要求的服務。Diffserv網路最大的特徵是其可擴容性。此體系將許多複雜的控制移到了網路邊界,使內部節點能對疊加之後的數據流進行處理,而不必對每個數據流分別處理,從而大大減小了網路內部應該記錄的狀態,簡化了網路內部節點的操作。

在Diffserv體系中定義了三種服務質量,分別為盡力而為服務(BE)、獎賞服務(EF)和保證服務(AF),其中獎賞服務是指將網路頻寬中的一小部分頻寬分配給獎賞服務用戶使用,主要用於實時服務;而保證服務是提供比盡力而為服務儘可能好的服務質量,其與盡力而為服務的區別在於當網路擁塞時先丟棄盡力而為分組。

協定結構

在 DiffServ 中,定義了一個替換頭欄位,稱為 DS 欄位,用來取代現有的 IPv4 TOS(Octet)和 IPv6 Traffic Class(Octet)。其格式如下所示:

6 bit DSCP

2 bit CU

DSCP ― 即區分服務代碼點,用於選擇 PHB。

CU ― 當前尚未使用。

區分服務模型能夠提供滿足不同的QOS需求的多種服務等級,與IntServ模型不同的是,使用DiffServ的套用在傳送數據前不顯示的通知網路設備。DIffServ是為現代網路及其解決方案量身打造的一種Qos實現。DiffServ重新指定IP數據包報頭的Tos(Type of Service,服務編碼點)比特。DiffServ使用DSCP(Differentiated Service code point,差異化服務編碼點)作為Qos優先權描述符,它支持64個分類等級。RFC2474定義了如何根據DSCP使用ToS位元組。

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