萬杰

摘要：因特網(wǎng)的訊速發(fā)展和逐步商用化使得在IP網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量保證成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信的研究熱點(diǎn)，提出了許多解決方案，區(qū)分服務(wù)是其中比較好的一個(gè)模型。該論文討論了區(qū)分服務(wù)中的確保轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。最后，運(yùn)用NS2對(duì)確保轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)中的時(shí)間滑動(dòng)窗口三色標(biāo)記器進(jìn)行仿真。

關(guān)鍵詞：服務(wù)質(zhì)量；區(qū)分服務(wù)；確保轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)；NS2

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）34-8150-03

1NS2簡(jiǎn)介

NS2是指NetworkSimulatorversion2，是一種針對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的源代碼公開的、免費(fèi)的軟件模擬平臺(tái)，研究人員使用它可以很容易的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)，而且發(fā)展到今天，它所包含的模塊幾乎涉及到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的所有方面。所以，NS成了目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的一種網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。

2QoS簡(jiǎn)介

QoS是指網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)流時(shí)要滿足一系列的服務(wù)要求，具體可以量化為傳輸時(shí)延、抖動(dòng)、分組丟失率、帶寬保證、吞吐量等性能指標(biāo)。QOS解決方案中比較有代表性的是綜合服務(wù)和區(qū)分服務(wù)。

3確保轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)

區(qū)分服務(wù)體系支持的服務(wù)類型大致分為兩類：定量服務(wù)和定性服務(wù)。定量服務(wù)是指對(duì)QoS指標(biāo)有絕對(duì)的數(shù)量要求的服務(wù)，如一些實(shí)時(shí)性、交互性的應(yīng)用；定性服務(wù)是指對(duì)QoS只有相對(duì)的、彈性要求的服務(wù)。根據(jù)這種標(biāo)準(zhǔn)，IETF已經(jīng)定義了幾種服務(wù)類型，確保轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)（AssuredForwardingService，AF）就是其中一種。

AF實(shí)現(xiàn)的基本思路是：

1）分組進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)在邊界節(jié)點(diǎn)給包作標(biāo)記，預(yù)留帶寬內(nèi)的流量被標(biāo)記為IN（inprofile），超出預(yù)留帶寬的流量被標(biāo)記為OUT（outofprofile）。

2）擁塞時(shí)包頭標(biāo)記決定分組的丟棄概率，OUT的丟棄概率大于IN，從而在一定程度上保護(hù)IN流；中間節(jié)點(diǎn)調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)保證源頭相同的流不亂序，無論其分組是IN還是OUT。

在網(wǎng)絡(luò)邊界節(jié)點(diǎn)，需要對(duì)AF流進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)某種IN/OUT標(biāo)準(zhǔn)將流劃入若干丟棄優(yōu)先級(jí)。這可以通過合理配置通用秒度斤調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)，也可以用三色標(biāo)記器來實(shí)現(xiàn)。三色標(biāo)記器有三種，分別是：?jiǎn)嗡俾嗜珮?biāo)記器（SRTCM）、雙速率三色標(biāo)記器（TRTCM）、時(shí)間滑動(dòng)窗口三色標(biāo)記器（TSWTCM）。

時(shí)間滑動(dòng)窗口三色標(biāo)記器也是根據(jù)實(shí)時(shí)速率標(biāo)色：速率低的為綠色，高一點(diǎn)的為黃色，再高為紅色。時(shí)間滑動(dòng)窗口三色標(biāo)記器用速率估計(jì)器（rateestimulater）測(cè)量時(shí)間滑動(dòng)窗口內(nèi)的平均速率作為標(biāo)記依據(jù)，并且標(biāo)記策略隨機(jī)化。

4 對(duì)確保服務(wù)NS2仿真

在區(qū)分服務(wù)中AF是重要的服務(wù)類型之一。本仿真是在NS平臺(tái)上進(jìn)行的，通過編寫TCL程序來實(shí)現(xiàn)AF中的TSWTCM來對(duì)AF流進(jìn)行調(diào)節(jié)。

模擬的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

在這個(gè)模擬的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，e1和e2是邊界路由，在此我們社定TSWTCM調(diào)來進(jìn)行AF流的通信控制，core是核心路由器。另外，這三個(gè)路由器所采用的隊(duì)列管理機(jī)制是WRED（WeightedRandomEarlyDetection），WRED整合了RED隊(duì)列管理機(jī)制和分組優(yōu)先權(quán)概念，這樣在處理網(wǎng)絡(luò)擁塞情況發(fā)生時(shí)，能提供較高的服務(wù)給較高優(yōu)先權(quán)（丟棄機(jī)率較低的）的分組.，當(dāng)隊(duì)列的長(zhǎng)度越來越長(zhǎng)的時(shí)候，WRED就會(huì)開始隨機(jī)選擇較低優(yōu)先權(quán)（丟棄機(jī)率較高的）的分組丟棄，隊(duì)列長(zhǎng)度越長(zhǎng)，丟棄的機(jī)會(huì)就越高，若網(wǎng)絡(luò)擁塞沒有改善，最后連最高優(yōu)先權(quán)的分組也會(huì)被開始隨機(jī)丟棄。采用三個(gè)虛擬隊(duì)列，用來記錄三種不同分組丟棄機(jī)率值的分組隊(duì)列長(zhǎng)度，但實(shí)際上只有一個(gè)隊(duì)列，這個(gè)實(shí)際的隊(duì)列是真正用來暫時(shí)存放分組的，而這三個(gè)虛擬隊(duì)列設(shè)定不同的臨界值和分組丟棄機(jī)率，使具有紅色標(biāo)記的分組能在隊(duì)列長(zhǎng)度超過臨界值時(shí)優(yōu)先丟棄，接著是黃色標(biāo)記的分組，最后才是綠色標(biāo)記的分組。

從圖2.a的nam模擬動(dòng)畫演示圖可以看出當(dāng)s1的CBR分組的傳送速率4000000bps超過其PIR3000000bps，s2的CBR分組的傳送速率4000000bps超過其PIR2000000bps時(shí)，分組都會(huì)被丟棄（在nam圖中，s1發(fā)送的分組用紅色表示，s2發(fā)送的分組用藍(lán)色表示）。從圖3.a的實(shí)時(shí)流量圖可以看出由于大量丟棄分組，造成流量不穩(wěn)定，波動(dòng)較大。從圖4.a的吞吐量圖可以看出，s1，s2的分組發(fā)送速率超過其PIR造成大量丟包，但總的吞吐量都分別達(dá)到了其PIR值。

當(dāng)把s2的分組發(fā)送速率降為1500000bps，從圖2.b的nam模擬動(dòng)畫演示圖可以看出，由于s2的分組發(fā)送速率小于其PIR，所以s2發(fā)送的分組不被丟棄，而s1的分組發(fā)送速率超出其PIR和s2剩余的帶寬之和，所以分組仍會(huì)被丟棄。從實(shí)時(shí)流量圖3.b中可以看出，由于s2的發(fā)送速率減小，分組丟棄大量減少，流量較平穩(wěn)。從吞吐量圖4.b可以看出，s1達(dá)到了1500000pbs，而s2利用了s1的剩余帶寬達(dá)到了3500000pbs。

當(dāng)把s2的分組發(fā)送速率降為500000bps，從nam圖2.c可以看出，由于s2的分組發(fā)送速率小于其PIR，且s1的分組發(fā)送速率期于其PIR和s2剩余的帶寬之和，所以分組不會(huì)被丟棄。從實(shí)時(shí)流量圖3.c中可以看出，由于s1和s2的發(fā)送速率之和小于其PIR之和，所以有足夠的帶寬，流量很平穩(wěn)。從吞吐量圖4.c可以看出，s1達(dá)到了500000pbs，而s2利用了s1的剩余帶寬達(dá)到了4000000pbs。

從上面的仿真及其數(shù)據(jù)分析可以看出，AF在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下，仍能保證用戶一定量的預(yù)留帶寬，使用戶擺脫在單一盡力而為服務(wù)時(shí)無法把握自己實(shí)際占有帶寬量的無奈窘境，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較輕而有空閑資源時(shí)，用戶也可以使用更多的帶寬。

5結(jié)束語

NS可以在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前或不行實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的情況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，協(xié)議，性能等進(jìn)行仿真。對(duì)于節(jié)約節(jié)約建設(shè)資金，學(xué)習(xí)、研究各種網(wǎng)絡(luò)知識(shí)都有很大的幫助。

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