基于MPLS区分服务的流量工程技术研究

摘要

当前计算机进入人们的生活，更多体现在互联网络的普及，人们通过计算机进入互联网得到自己的网络服务。不同的人使用目的不同要求计算机网络提供各种不同的服务水平(QoS)。本文目的首先介绍目前实现QoS的各种相关技术，包括集成服务、区分服务、MPLS和流量工程。 国际互联网小组(IETF)提出了两种服务模式：集成服务和区分服务。集成服务是利用资源预留协议RSVP在数据发送之前沿着发送的路径建立满足QoS需求的保留带宽虚拟通道，对使用者提供了绝对的端对端质量保证。区分服务是根据服务请求将数据流分成有限的几个服务类，针对不同的服务类应用不同的转发方式。两种模式各自有不同的优缺点。由于区分服务的具有更好的扩展性，更适合于在实践中应用。 在目前的网络数据转发路径是根据最短路算法得到，此算法容易造成网络负载不平衡，某些关键链路发生流量过载，而另外的链路负载不足。流量工程技术就是解决网络负载不均衡的问题。流量工程技术包括两个方面，一方面通过流量工程算法使得找到的路径避免发生负载不平衡，另一方面流量工程需要一种管理框架，实现网络资源统一调配管理。 MPLS作为标签交换的网络技术具有很多优点，特别是在流量工程方面，通过显示LSP可以很好的实现流量工程。同时MPLS可以通过将区分服务的DSCP映射为标签或者标签路径来实现MPLS下的区分服务，从而实现MPLS、区分服务、流量工程三种技术的综合应用。 本文对流量工程算法进行了研究，说明最少干扰路径和基于策略的流量工程算法进行了评价，最少干扰路径通过对关键链路增加更高权重来避免业务流量经过，但是最少干扰路径有计算量大的缺点。在对流量工程算法研究的基础上提出了平行路径最大流量算法。该算法核心思想是根据For-Fulkerson的最大流最小割算法离线找到核心网络每对出入口节点之间的最大流量路径，当然一对出入口节点之间可能

目录

中文摘要

ABSTRACT

第一章 前言

1.1 QoS相关技术

1.1.1 集成服务(Integrated Services)

1.1.2 区分服务(Differentiated Services)

1.1.3 流量工程

1.1.4 约束路由(Constrained-Based Routing)

1.1.5 多协议标签交换(MPLS)

1.2 论文目标

1.3 论文结构

第二章 QoS和区分服务模型

2.1 QoS性能参数

2.2 QoS度量参数

2.2.1 度量参数的分类

2.2.2 网络状态信息参数处理

2.3 QoS实现模块功能与实现机制

2.3.1 分类器

2.3.2 策略服务器

2.3.3 整形器(Shaper)

2.3.4 调度器(Sheduler)

2.3.5 拥塞处理(丢包器)：

2.4 区分服务模型

2.4.1 DiffServ体系结构原理

2.4.2 区分服务的基本概念

2.4.3 流量的分类和调节

2.4.4 逐跳行为(Per-Hop Behavior，PHB)

2.4.5 DiffServ实现QoS机制

第三章 MPLS技术

3.1 概述

3.2 标签

3.2.1 标签分配方式

3.2.2 标签分配发起方式

3.2.3 标签信息库LIB

3.2.4 标签交换转发(NHLFE，ILM，FTN)

3.3 转发等价类(FEC：Forwarding Equivalence Class)

3.4 MPLS转发

3.5 标签交换路由器LSR

3.6 标签交换路径(Label Switched Path LSP)

3.7 LSP控制：独立和有序

3.8 MPLS路由选择和显式路由

3.9 标签分配协议(Label Distribution Protocol LDP)

3.9.1 CR-LDP

3.9.2 RSVP-TE

3.10 MPLS和区分服务DiffServ

第四章 流量工程

4.1 流量工程概念与原则

4.2 流量中继(Traffic Trunk，Traffic Tunnel)

4.3 流量工程和MPLS

4.4 MPLS流量工程的实现机制

4.5 -约束路由(CBR)

4.5.1 约束路由计算

4.5.2 源路由计算

4.5.3 分布式路由计算

第五章 流量工程实现框架

5.1 TEQUILA

5.2 MESCAL

5.3 TEAM：基于区分服务MPLS网络自动流量工程管理

5.4 基于资源能力需求计划的MPLS流量工程框架

5.4.1 流量预测

5.4.2 流量需求计划

5.4.3 路由路径管理

5.4.4 离线算法

5.4.5 资源调度排期

5.4.6 网络规划

5.4.7 动态路由管理(DRtM)

5.4.8 动态资源管理(DRsM)

第六章 流量工程算法

6.1 最少干扰算法MIRA

6.1.1 MIRA数学模型

6.2 基于策略的路由算法profile-based routing(PBR)

6.3 算法总结

6.4 平行路径最大流算法

6.4.1 平行路径概念

6.4.2 平行路径查找步骤

6.4.3 举例说明

第七章 系统模拟与结果比较

7.1 NS模拟工具

7.2 区分服务模拟

7.3 MPLS的NS模拟(MNS Patch)

7.4 模拟场景说明

7.4.1 预期结果分析

7.4.2 模拟结果

7.4.3 模拟结果比较分析

第八章 结论与未来展望

8.1 结论

8.2 未来展望

附录：英文简称说明

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文

学位论文评阅及答辩情况表