下一代互联网关键技术IP QoS 1/3

姜明
1.IP QoS产生的背景
互联网源于美国国防部的ARPANET计划 。在上世纪60年代中期,正是冷战的高峰,美国国防部希望有一个命令和控制网络能够在核战争的条件下幸免于难,而传统的电路交换的电话网络则显得太脆弱 。国防部指定其下属的高级研究计划局(ARPA)解决这个问题,此后诞生的一个新型网络便称为ARPANET 。当ARPANET与美国国家科学基金会(NSF)建成的NSFNET互联以后,其上的用户数以指数增长,并且开始与加拿大、欧洲和太平洋地区的网络连接 。到了80年代中期,人们开始把互联的网络称为互联网 。
早在70年代中期,ARPA为了实现异种网之间的互联与互通,推出了TCP/IP体系结构和协议规范 。时至今日,TCP/IP协议也成为最流行的网际互联协议 。它不是国际标准化组织制定的,却已成为网际互联事实上的标准,并由单纯的TCP/IP协议发展成为一系列以IP为基础的TCP/IP协议簇 。TCP/IP协议簇为互联网提供了基本的通信机制 。
随着互联网的指数增长,其体系结构也由ARPANET基于集中控制模型的网络体系结构演变为由ISP运营的分散的基于自治系统(Autonomous systems AS)模型的体系结构 。互联网目前几乎覆盖了全球的每一个角落,其飞速发展充分说明了TCP/IP协议取得了巨大的成功 。
但是互联网发展的速度和规模,也远远出乎于二十多年前互联网的先驱们制定TCP/IP协议时的意料之外,他们从未想过互联网会发展到如此的规模,并且仍在飞速增长 。随着互联网的普及,网络同人们的生活和工作已经密切相关 。同时伴随互联网用户数膨胀所出现的问题也越来越严重 。除了我们众所周知的IP地址匮乏外,另外一个严重问题就是缺乏服务质量(Quality of Service QoS)保障 。
现有的互联网所提供的是"尽力而为"(best-effort)的服务,在这种服务模型下,所有的业务流被"一视同仁"地公平地竞争网络资源,路由器对所有的IP包都采用先来先处理(First Come First Service FCFS)的工作方式,它尽最大努力将IP包送达目的地 。但对IP包传递地可靠性、延迟等不能提供任何保证 。这很适合Email、FTP、WWW等业务 。
但随着互联网的高速增长,IP业务也得到了快速增长和多样化 。非凡是随着多媒体业务的兴起,计算机已经不是单纯的处理数据的工具,而是越来越贴近生活,计算机的交互越来越实时和生动,这对计算机互联网络也就相应地提出了更高的要求 。对那些有带宽、延迟、延迟抖动等非凡要求的应用来说,现有的"尽力而为"的服务显然是不够的 。尽管由于网络技术的发展,网络带宽以及网络速度都得到了极大的提高,但需要通过网络传输的数据却也几乎以与网络发展速度相同的速度增加,甚至超过网络发展的速度,这使得网络带宽与网络速度依然是一个瓶颈问题 。同时,近年来发展起来的一些新的应用(如多媒体应用,组播应用等)不仅增加了网络流量,更因为这些应用改变了以往互联网上的流量性质,因而它们需要全新的服务要求 。由于不具备服务质量保障特性,不能预留带宽,不能限定网络时延,因此,目前的因特网无法支持许多新的应用如远程教学、远程手术、远程会议和学术交流等 。
2.IP QoS的定义及其实施方案
IP QoS的研究目标是有效地为用户提供端到端的服务质量控制或保证 。QoS就是网络单元(例如,应用程序,主机或路由器)能够在一定级别上确保它的业务流和服务要求得到满足 。QoS并没有创造带宽,只是根据应用程序的需求以及网络状况来治理带宽 。IP QoS有一套性能参数,主要包括:
业务可用性:用户到Internet业务之间连接的可靠性 。

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