基于MPLS的QoS机制研究

第３３卷　

Ｖｏ１．３３　第１１期　

Ｎｏ．１１　计算机工程　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２００７年６月　

Ｊｕｎｅ　２００７　

・网络与通信・　文章编号：１０ｏ０＿－＿３４２８（２ｏｏ７）１１—－ｏ１１８．＿＿ｏ２　文献标识码：Ａ　中图分类号：ＴＰ３９３　

基于ＭＰＬＳ实现ＩＰｖ６网络ＱｏＳ的新机制　

黄迎春，李向丽，邱保志　

（郑州大学信息工程学院，郑州４５００５２）　

摘要：通过分析ＩＰｖ６的ＱｏＳ特性以及ＤｉｆｆＳｅｒｖ和ＭＰＬＳ技术，提出了在ＭＰＬＳ平台下通过ＴＣ字段实现ＩＰｖ６网络ＱｏＳ的新机制。该机　制简化了网络结构设计，更容易提供端到端的ＱｏＳ。试验结果表明，新机制可以充分利用网络资源，优化网络性能。　

关健词：ＩＰｖ６；ＱｏＳ；多协议标签交换；区分服务　

Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　０ｆ　ＩＰｖ６　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｑ０Ｓ　Ｂａｓｅｄ　０ｎ　ＭＰＬＳ　

ＨＵＡＮＧ　Ｙｉｎｇｃｈｕｎ．ＬＩ　Ｘｉａｎｇｌｉ．ＱＩＵ　Ｂａｏｚｈｉ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００５２）　

］Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔＯ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＩＰｖ６’Ｓ　ＱｏＳ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ＤｉｆｆＳｅｒｖ　ａｎｄ　ＭＰＬＳ，ａ　ｎｅｗ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ＱｏＳ　ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ＩＰｖ６　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＰＬＳ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｃｌａｓｓ　ｆｉｅｌｄ　ｉｎ　ＩＰｖ６　ｈｅａｄｅｒ．Ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｃａｎ　ｓｉｍｐｌｉｆｙ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｅｎｄ—ｔｏ—ｅｎｄ　ＱｏＳ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｉｔ　ｃａｎ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ＩＰｖ６；ＱｏＳ；ＭＰＬＳ；ＤｉｆｆＳｅｒｖ　

２００８年９月　第１３卷第５期　西安邮电学院学报　Ｓｅｐ．２００８　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＸＩ’ＡＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＰＯＳＴ　ＡＮＤ　ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　Ｖｏ１．１３　Ｎｏ．５　

ＭＰＬＳ网中的ＱｏＳ路径保护机制研究　

何秀美，沈超　

（南京邮电大学计算机学院，江苏南京２１０００３）　

摘要：ＭＰＬＳ网络中，为了在故障或拥塞发生时能为业务流提供快速恢复，一般采用路径保护技术预先为业务流建　立备用路径。对于一些需要Ｑ０Ｓ支持的业务如实时业务来说，为业务流建立的备用路径必须考虑业务流的Ｑ　要　

求，使得故障的发生对业务流造戍的影响尽可能小。剖析ＭＰＬＳ　Ｑ　路径保护机制的关键技术，概述ＭＰＬＳ网中　的Ｑ０Ｓ路径保护研究进展并进行分类，指出研究的难点以及未来的研究方向。　

关键词：多协议标签交换；路径保护；Ｑ）ｓ动态路由　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—３２６４（２００８）０５—００９９—０４　

引言　

ＭＰＬＳＥ１］（多协议标签交换）是ＩＥＴＦ提出的主　

干网交换技术，它是一种２　５层的集成数据传输技　

术，通过把复杂的第３层路由转化为高速的第２层　

交换，为无连接的ＩＰ网络注入连接特性。同时，　

ＬＳ引进了复杂的控制能力，通过显式标签交换　

路径控制支持流量工程与ＱｏＳ技术的实施。ＭＰＬＳ　

使“尽力而为”的传统ＩＰ网络能为用户提供具有　

ＱｏＳ保证的服务。有利于合理使用网络资源，提高网　

络性能和管理效率。　

目前主干网提供的故障保护主要基于第２层的　

链路保护和第３层路由协议的重路由恢复，其中，第　

２层故障恢复功能较弱，第３层故障恢复时间较长。　

由于ＭＰＬＳ了解网络拓扑，又支持流量工程和ＱｏＳ　

技术，因此ＭＰＬＳ层次的故障恢复能够克服第２、第　

３层故障恢复方法的不足，对故障进行更快速的响　

应并提供ＱｏＳ保障。　

ＭＰＬＳ网中的故障恢复机制有两种：重路由和　

路径保护。重路由方法是在故障发生后再根据新的　

QoS的保障机制的研究

1.概述

随着网络技术的飞速发展和网络业务的不断丰富，IP网络正在成为承载多种业务、服务于多类用户群体的公共信息传输平台。目前出现的实时数据交易业务以及多种多媒体业务应用和服务，如IP语言、视频点播（VOC）、视频会议和IP电视（IPTV）等实时业务应用，对网络的延时、抖动以及丢包率等性能指标都有不同的特殊要求，然而传统互联网固有的无连接特性和“尽力而为”（Best-effort）的服务原则，使得传统的互联网无法向用户提供有效的服务质量（QoS，Quality of Service）保障，也不能实现网络资源的有效监控和管理，因此，IP网络的服务质量保障问题已从原来的学术理论研究活动变为目前急需解决的工程技术实践。IP网络的QoS问题，实质上就是要解决如何在保持IP网络固有无连接传输特点的情况下，合理利用有限的宽带资源，保证网内传输各种业务的QoS，同时提供较低的操作和管理开销，从而实现IP网络新业务的服务质量保障。

QoS（Quality of Service）服务质量，是网络的一种安全机制，

是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS

能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

2.相关研究

为了提供服务组合可信性，已有一些研究成果和方法被提出，我们将之归纳为三类方法．第一类方法是通过扩展现有Web Service标准增强服务的可信性。例如在基本UDDI规范中没有考虑服务的过滤和选择，所以不能确保发现的服务能够满足用户的可信需求．鉴于此，许多研究者提出了修改UDDI注册机制的方法．例如，CSIRO的Ran增加了一个Web服务QoS证书中心，同时修改UDDI注册中心．而国防科大的研究者提出集成服务选择算法的UDDI兼容扩展模型，并运用可扩展Kantz图和Bloom Filters理论，设计分布式UDDI的实现机制．提出一种基于QoS的轻量级Web服务描述语言QWSDL，以弥补原有语法级w曲服务描述语言的语义信息不足．

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•ELECTRONICS WORLD󰉾技术交流包括主机集群技术，负载均衡技术和主机切换技术。主机集群技术主要是通过心跳线方式对业务系统主机的工作情况进行监听，一旦发现问题，就会自动把业务转换到灾难恢复系统主机上来处理。负载均衡技术如果某台主机在监听中发现问题，其主机上的负载会自动分配到其它正常运行的主机上。主机切换技术根据预先设定的灾难恢复预案，实现主机切换。数据备份和恢复技术主要包括异地保存技术、异地备份技术及远程复制技术。异地保存技术将本地备份数据磁盘在其它主机进行重新安全和恢复。异地备份技术主要是借助数据备份软件，对数据进行分级存储、灾难恢复和备份等。远程复制技术经过对数据产生端与数据灾难恢复端的网络，保证两端数据量、数据内容在每时每刻都能完全相同。（2）安全审计技术。安全审计的基本思路为基于数据仓库技术、数据挖掘技术，在不同的网络环境中监听某个终端的运营情况，一旦发现问题立即按照相关的方式给被监控终端的管理者发出警告，或者是启用故障恢复系统进行问题排查，追踪和分析历史数据记录，确保网络系统的运行安全及存储的数据安全。（3）身份认证技术。身份认证技术通过口令核对身份验证、智能IC卡身份认证、Kerberos身份认证以及PKI身份认证，确保用户登录的合法性。3.3 增强和完善云计算信息库的防火墙功能防火墙在整个计算机系统的运行中具有非常重要的作用，它是网络安全的重要保护屏障之一，通过防火墙技术可以拦截各种恶意软件和病毒的攻击和入侵，但是随着网络入侵技术的不断提升，需要对防护技术进行不断升级，可以采用安全组。安全组是一种虚拟防火墙，由同一个地域内具有相同安全保护需求并相互信任的云服务器实例组成。安全组具备状态检测和数据包过滤功能，用于在云端划分安全域。通过配置安全组规则，允许或禁止安全组内的云服务器实例对公网或私网的访问。3.4 云安全服务的应用除了数据加密之外，还可以采用云计算环境下的云安全服务提高数据存储的安全性，一是，应用基础安全服务。一是，云服务器中的基础安全服务。该服务可以实现漏洞扫描、对异常登录进行检测，通过云安全中心或者是云服务器的控制台可以随着查看云服务器的安全状态以确保存储的数据安全。二是，DDoS基础防护服务。通过该防护服务可以有效拦截对云服务器的恶意攻击，保护云服务器的安全稳定运行，阿里云云盾默认为云服务器实例免费提供最大5 Gbit/s恶意流量攻击。三是，RAM访问控制。只有具有RAM用户权限策略才能对云服务器资源进行访问，一定程度上保证了数据资源的安全性。4 结束语当前计算机网络数据存储安全存储问题日益受到关注，而将云计算技术应用在网络数据安全存储中，通过加密算法、安全审计、增强和完善云计算信息库的防火墙功能等可以有效保护网络数据的安全性与完整性，使计算机技术更好的提供服务。作者简介：赵文军（1977—），男，内蒙古包头人，大学本科，实验师，从事计算机专业研究。本文重点分析了服务质量机制中IP优先级及MPLS优先级之间的映射关系，对整个应用情况进行了详细的探讨。1 MPLS -VPN 中QoS的实现方案为了保证MPLS VPN中用户数据能够使用到稳定的带宽，就需要区分骨干网络中的各种数据流的性质，对不同类的流进行不同带宽约束，实施差别服务的流量工程，并对VPN实施端到端的QoS保证，也就是CE到CE的QoS保证。根据MPLS-VPN模型，CE-CE间又分为三段，CE-PE、PE-PE和PE-CE。其中CE-PE和PE-CE的QoS解决方案类似，可以归为一类进行探讨。1.1 CE-PE （PE -CE）QoS的应用由于CE-PE间不用启用MPLS，只是普通的IP路由通信，故在此段主要考虑流的分类以及IP优先级的确定。流分类规则主要是使用IP报文头的ToS（Type of Service，服务类型）字段中的优先级位，标识出有不同优先级要求的数据流；也可以由认为设置流分类的策略，例如根据应用程序的端口号、源地址、目的地址、MAC地址或IP协议等信息对流进行分类。具体操作是在CE的入口对报文分类，同时设置报文IP头的ToS字段中的优先级位。这样，就可以为MPLS- VPN中的差别服务提供分类标准。根据目前常见应用可以将数据分为三类：第一类为视频、语音等，这类业务的特点是实时性高，对时延和带宽要有保障。第二类为时钟、网管、文电、认证、加密后的业务，此类业务属重要业务保障范围，需对其提供一定比例的带宽保证。第三类为普通数据流量，对其提供尽力而为的转发即可。目前在网络中使用的优先级分为两种，一种是IP Precedence、另一种是DSCP。我们可以根据上文提到的分类情况，分别将第一类数据的IP Precedence设置为4，DSCP设置为32；第二类数据IP Precedence根据业务的不同分别设置为3、2、1，DSCP分别设置为24、16、8；第三类数据不作设置。1.2 PE-PE QoS的应用PE到PE路由器之间运行的是MPLS协议，其提供差别服务的依据来源于结构中的EXP字段，其QoS保证可分两步来实现：第一步，在PE的入口处实现IP优先级到MPLS优先级的映射，即IP Precedence或DSCP值与MPLS中EXP字段的对应。第二步，在PE的出口和骨干网络中为相应级别的数据流提供有区别的时延和带宽保证。基于MPLS-VPN技术的QoS实现云南省昆明市75841部队 夏哲学DOI:10.19353/ki.dzsj.2020.05.087• 163