高等计算机网络第八次课-修改后版本：多媒体网络(3)

1、高等计算机网络高等计算机网络多媒体网络（多媒体网络（3）计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 网络工程教研室网络工程教研室 袁卫华袁卫华第八次课第八次课 主要内容主要内容一、复习一、复习三、小结和作业三、小结和作业二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络计算机科学与技术学院 网络工程教研室1）支持多媒体应用的三种网络级方法）支持多媒体应用的三种网络级方法2）定制尽力而为网络）定制尽力而为网络3）提供多种类型的服务）提供多种类型的服务4）区分服务）区分服务DiffServ5）每连接服务质量保证：资源预约和呼叫准入）每连接服务质量保证：资源预约和呼叫准入问问 题题一、复习一、复习1、影响、影响

2、IP电话话音质量的主要因素是什么？电话话音质量的主要因素是什么？2、分析：在一个、分析：在一个IP电话应用中，同一个话音突峰期中电话应用中，同一个话音突峰期中的两个连续分组在发送方的发送时间间隔是的两个连续分组在发送方的发送时间间隔是20ms，到达，到达接收方后，两个分组的时间间隔可能变为多少？为什么？接收方后，两个分组的时间间隔可能变为多少？为什么？3、接收方消除音频时延抖动的机制有哪些？、接收方消除音频时延抖动的机制有哪些？4、如何判定一个分组是否为话音突峰期的第一个分组？、如何判定一个分组是否为话音突峰期的第一个分组？计算机科学与技术学院 网络工程教研室5、如何应对分组丢失？、如何应对分

3、组丢失？3.在接收方消除时延抖动的方法在接收方消除时延抖动的方法分组分组ltime产生产生的分的分组组l丢失的分组丢失的分组lrlp播放时延播放时延p - r lpl播放时延播放时延p-r2）在接收方延迟播放：固定播放时延）在接收方延迟播放：固定播放时延l因为时延抖动，接收到的分组因为时延抖动，接收到的分组12 345 6123456123456l均匀发出的分组均匀发出的分组计算机科学与技术学院 网络工程教研室一、复习一、复习1.内容概述内容概述1）支持多媒体应用的三种网络级方法）支持多媒体应用的三种网络级方法2）定制尽力而为网络）定制尽力而为网络3）提供多种类型的服务）提供多种类型的服务4）

4、区分服务）区分服务DiffServ5）每连接服务质量保证：资源预约和呼叫准入）每连接服务质量保证：资源预约和呼叫准入计算机科学与技术学院 网络工程教研室二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1.支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法1）为了改善当今尽力而为因特网中多媒体应用的性能所采取的措施）为了改善当今尽力而为因特网中多媒体应用的性能所采取的措施应用级机制应用级机制客户缓存客户缓存预取预取对可用带宽的适应性媒体质量对可用带宽的适应性媒体质量适应性播放适应性播放丢包恢复技术丢包恢复技术系统级交付系统级交付内容分发网络内容分发网络CDNP2P覆盖网络覆盖网络网络是否可以提

5、供支持多媒体内容交付的机制？网络是否可以提供支持多媒体内容交付的机制？计算机科学与技术学院 网络工程教研室二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1.支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法2）支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法计算机科学与技术学院 网络工程教研室方法方法粒度粒度保证保证机制机制复杂复杂性性当前当前部署部署尽可能利用尽尽可能利用尽力而为服务力而为服务公平处理所公平处理所有流量有流量无或者软无或者软应用级支持、应用级支持、CDN、覆盖网络、覆盖网络、网络级资源供给网络级资源供给最小最小无处无处不在不在区分服务区分服务DiffServ不

6、同类型的不同类型的流量处理不流量处理不同同无或者软无或者软分组标识，监督，分组标识，监督，调度调度中等中等某些某些每连接服务质每连接服务质量量QoS保证保证IntServ每个源到目每个源到目的地流处理的地流处理不同不同一旦流被一旦流被准入，软准入，软或者硬或者硬分组标识，监管，分组标识，监管，调度，呼叫准入调度，呼叫准入和信令和信令高高很少很少二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1.支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法2）支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法计算机科学与技术学院 网络工程教研室u1. 尽可能利用尽力而为服务尽可能利用尽力而为服

7、务过度装备：过度装备：ISP部署额外带宽和交换能力已持续确保满意的部署额外带宽和交换能力已持续确保满意的时延和丢包性能时延和丢包性能网络定制网络定制(network dimensioning)u2. 区分服务区分服务当两类流量在一台服务器中排队时，一种类型的流量可以当两类流量在一台服务器中排队时，一种类型的流量可以以严格的优先级优先于另一种流量被服务以严格的优先级优先于另一种流量被服务如实时会话式应用的分组由于其严格的时延限制，优于其他如实时会话式应用的分组由于其严格的时延限制，优于其他分组分组u3. 每连接服务质量每连接服务质量QoS保证保证二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1.支持多

8、媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法2）支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法计算机科学与技术学院 网络工程教研室u1. 尽可能利用尽力而为服务尽可能利用尽力而为服务u2. 区分服务区分服务u3. 每连接服务质量每连接服务质量QoS保证保证每个应用实例显式地预约端到端带宽，具有确保的端到端性能。每个应用实例显式地预约端到端带宽，具有确保的端到端性能。硬保证：应用必将接收到它所请求的服务质量。硬保证：应用必将接收到它所请求的服务质量。软保证：应用以较高概率接收到它所请求的服务质量软保证：应用以较高概率接收到它所请求的服务质量在主机和路由器中要求新的复杂的软

9、件，在主机和路由器中要求新的复杂的软件，软件软件/硬件的改变涉及硬件的改变涉及每个节点每个节点(路由器路由器/主机主机)二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1.支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法2）支持多媒体应用的三种网络级方法支持多媒体应用的三种网络级方法计算机科学与技术学院 网络工程教研室u3. 每连接服务质量每连接服务质量QoS保证保证信令协议信令协议(signal protocol)进行资源预留进行资源预留代表应用预留从发送方到接收方的带宽代表应用预留从发送方到接收方的带宽优先级调度算法优先级调度算法(scheduling algorithm)区分业务区分

10、业务修改路由器的调度策略以便带宽预留能够兑现修改路由器的调度策略以便带宽预留能够兑现流量协议，并对流量进行整形流量协议，并对流量进行整形/监管监管(traffic policing)应用必须向网络提供它们要发送到网络的流量的描述应用必须向网络提供它们要发送到网络的流量的描述许可控制许可控制(Admission Control)网络必须有手段判断它是否有足够的可用带宽支持新的预留请求网络必须有手段判断它是否有足够的可用带宽支持新的预留请求二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2.定制尽力而为网络定制尽力而为网络二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络u解决方案：在问题上解决方案：在问题上“砸钱

11、砸钱”在整个网络中提供充足的链路带宽，使网络拥塞及其导致的分组时在整个网络中提供充足的链路带宽，使网络拥塞及其导致的分组时延和丢失绝不会出现或极少出现。延和丢失绝不会出现或极少出现。直接采用当前直接采用当前best-effort网络，对网络基础设施改变较小网络，对网络基础设施改变较小较高的带宽成本较高的带宽成本u挑战挑战带宽供给带宽供给在一个给定拓扑中为网络链路提供多大容量以取得给定水平的性能在一个给定拓扑中为网络链路提供多大容量以取得给定水平的性能网络定制网络定制设计网络拓扑以取得端到端性能设计网络拓扑以取得端到端性能计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务提供多种类型服务二

12、、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1）概述）概述2）激励思考的场景）激励思考的场景应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？3）调度机制）调度机制4）漏桶）漏桶计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1）概述：为了使因特网提供多种服务质量，可以采取下列措施）概述：为了使因特网提供多种服务质量，可以采取下列措施将流量划分为多种类型，为不同类型流量提供不同等级的服务将流量划分为多种类型，为不同类型流量提供不同等级的服务为时延敏感的为时延敏感的VoIP提供比提供比HTTP

13、弹性应用更高的服务类型弹性应用更高的服务类型ISP直接向愿意对这种改进服务支付更多费用的顾客提供高质量服直接向愿意对这种改进服务支付更多费用的顾客提供高质量服务务有线接入有线接入ISP和蜂窝无线接入和蜂窝无线接入ISP已经采用了这种梯度等级服务：已经采用了这种梯度等级服务：铂金卡用户、金卡用户、银卡用户铂金卡用户、金卡用户、银卡用户计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络u航班乘客分类航班乘客分类 V.S. 聚合流量分类聚合流量分类同一航班上有头等舱、公务舱和经济舱：同一航班上有头等舱、公务舱和经济舱：头等舱乘客需要支付更

14、多的费用来获取比公务舱和经济舱乘客更好头等舱乘客需要支付更多的费用来获取比公务舱和经济舱乘客更好的服务质量的服务质量所有头等舱乘客被一视同仁，得到同等服务所有头等舱乘客被一视同仁，得到同等服务路由器将各种网络流分组复用在一起，对分组流进行分类，只处理路由器将各种网络流分组复用在一起，对分组流进行分类，只处理少量的流量聚合少量的流量聚合不同类别流将得到不同的服务质量不同类别流将得到不同的服务质量既提供优于尽力而为服务的既提供优于尽力而为服务的QoS，又能保持这种新型网络机制的相，又能保持这种新型网络机制的相对简单对简单计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支

15、持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？u简单模型简单模型H1和和H2在同一个局域网，在同一个局域网，H3和和H4在另一个局域网中。主机在另一个局域网中。主机H1到主机到主机H3是是1Mbps的实时音频数据，主机的实时音频数据，主机2到主机到主机4是一个是一个HTTP WEB浏览应用正在下载一浏览应用正在下载一个个Web网页。网页。连接两个连接两个LAN的链路带宽为的链路带宽为1.5Mbps，两端连接两个路由器，两端连接两个路由器R1和和R2。主机主机H1和和H2分别产生目的地分别为分别产生目的地分

16、别为H3和和H4的流。的流。计算机科学与技术学院 网络工程教研室R1R2H1H2H3H41.5 Mbps linkR1 输输出接口出接口队队列列2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？u第一种情况：第一种情况：音频和音频和HTTP分组在分组在R1的输出队列中混合的输出队列中混合，并以先进先出的次，并以先进先出的次序传输。序传输。如果有一个突发的很大的来自如果有一个突发的很大的来自Web服务器的数据块来到服务器的数据块来到R1，会，会发生什么情况？发生什么情况？来自来自Web服务器的突发分组会将服务器的突发分组会将R1的输出队列全部占

17、满，后面的输出队列全部占满，后面到达的实时音频分组由于过度延迟或者缓冲区溢出而被丢弃。到达的实时音频分组由于过度延迟或者缓冲区溢出而被丢弃。p如何解决？如何解决？计算机科学与技术学院 网络工程教研室R1R23.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？u见解见解1：标记分组使得路由标记分组使得路由器区分属于不同类型器区分属于不同类型流量的分组。流量的分组。R1为音频分组分配严格的优先级。为音频分组分配严格的优先级。在严格的优先级调度规则下，在严格的优先级调度规则下

18、，R1就能够识别就能够识别H1发送的实时音发送的实时音频数据分组，并赋予这些分组频数据分组，并赋予这些分组较高的优先级较高的优先级，让它们先进入输出，让它们先进入输出队列。队列。R1仅在输出队列有多余空间时才允许仅在输出队列有多余空间时才允许低优先级低优先级的的FTP数据分组数据分组进入输出队列。进入输出队列。计算机科学与技术学院 网络工程教研室R1R23.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？计算机科学与技术学院 网络工程教研室R1R23.提供多种类型服务提

19、供多种类型服务u第二种情况：描述第二种情况：描述一个数据率异常的一个数据率异常的实实时音频数据时音频数据和一个和一个HTTP Web应用应用H1的数据率突然增大的数据率突然增大至至1.5Mbps甚至更高甚至更高p发生这种情况的可能原因是什么？可能导致什么情况？发生这种情况的可能原因是什么？可能导致什么情况？原因：原因：H1发生故障或者恶意破坏网络的正常运行发生故障或者恶意破坏网络的正常运行导致：导致：H2的低优先级的的低优先级的HTTP分组流将无法通过分组流将无法通过R1pQoS提供什么服务，才能监管提供什么服务，才能监管H1，保证，保证H2的正常应用？的正常应用？二、支持多媒体的网络二、支持

20、多媒体的网络2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务提供多种类型服务u见解见解2：R1R21.5 Mbps link1 Mbps电话电话分分组标记组标记和和监监管管希望在流量类型之希望在流量类型之间提供流量隔离的度间提供流量隔离的度，以便一类流量不会，以便一类流量不会受到另一类异常流量受到另一类异常流量的负面影响。的负面影响。如如R1可以监视可以监视H1，限制，限制R1的数据率为的数据率为1Mbps，如果，如果H1的数据的数据率超过率超过1Mbps，R1可以将可以将H1的某些分

21、组丢弃，使其数据率小于的某些分组丢弃，使其数据率小于等于等于1Mbps。二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？u流量隔离的基本方法流量隔离的基本方法利用流量监管实现流之间的隔离利用流量监管实现流之间的隔离超量发送，分组有可能被缓存，甚至被丢弃超量发送，分组有可能被缓存，甚至被丢弃Leaky bucket 漏桶算法漏桶算法利用链路层分组调度机制实现带宽分配利用链路层分组调度机制实现带宽分配FIFO/Priority Queuing/RR/WFQ固定的带宽分配机制在某流没有使用其配额时也无法被其

22、固定的带宽分配机制在某流没有使用其配额时也无法被其他流使用，利用率较低他流使用，利用率较低分组分类和标记以及监管机制都是在网络边缘实现，如在端系分组分类和标记以及监管机制都是在网络边缘实现，如在端系统中实现，或在边界路由器中实现。统中实现，或在边界路由器中实现。计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？u第三种情况：第三种情况：如果采用链路层调如果采用链路层调度机制，则相当于为度机制，则相当于为音频分配了音频分配了1M的逻辑

23、的逻辑链路，为链路，为HTTP流分流分配了配了0.5M的逻辑链路的逻辑链路计算机科学与技术学院 网络工程教研室R1R21.5 Mbps link1 Mbps电话电话1 Mbps logical link0.5 Mbps logical link3.提供多种类型服务提供多种类型服务p通过严格的链路级带宽分配，一种类型的流仅能使用已经分配通过严格的链路级带宽分配，一种类型的流仅能使用已经分配给它的带宽量。给它的带宽量。p如果某个时刻，音频流静默了，如果某个时刻，音频流静默了，HTTP流能否使用流能否使用R1到到R2链路链路上分配给音频流的但目前空闲的那上分配给音频流的但目前空闲的那1M的带宽呢？的

24、带宽呢？二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？）应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？u见解见解3：当为流量类型或流当为流量类型或流之间提供隔离时，希之间提供隔离时，希望尽可能有效地使用望尽可能有效地使用资源（链路带宽和缓资源（链路带宽和缓存）存）计算机科学与技术学院 网络工程教研室R1R21.5 Mbps link1 Mbps电话电话1 Mbps logical link0.5 Mbps logical link3.提供多种类型服务提供多种类型服务p带宽是一种使用它或丢失它的资源，当带宽是一种使用它或丢失它的资源，当H1到到H3

25、的的IP 语音静默语音静默时，时，HTTP应用使用目前暂时空闲的这应用使用目前暂时空闲的这1M带宽，以提高资源利带宽，以提高资源利用率。用率。二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1）概述）概述2）激励思考的场景）激励思考的场景应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？3）调度机制）调度机制4）漏桶）漏桶计算机科学与技术学院 网络工程教研室从队列中选择发送到输出链路上的分组策略从队列中选择发送到输出链路上的分组策略FIFO/Priority Queuing/RR/

26、WFQ3.提供多种类型服务：调度提供多种类型服务：调度1）先进先出）先进先出FIFOu默认的排队规则默认的排队规则按分组到达时间顺序发送分组。按分组到达时间顺序发送分组。当队列已满时，后面到达的分组被丢弃当队列已满时，后面到达的分组被丢弃。到达到达分组分组接受服务接受服务的分组的分组离开的离开的分组分组124531123452345u缺点缺点不能区分时间敏感分组和一般数据分不能区分时间敏感分组和一般数据分组组不公平：排在长分组后面的短分组要不公平：排在长分组后面的短分组要等待很长的时间。等待很长的时间。优先级调度？优先级调度？时间时间计算机科学与技术学院 网络工程教研室二、支持多媒体的网络二、

27、支持多媒体的网络分组到达路由器后，由分类器按照优先级对分组进行分类，分组按照类分组到达路由器后，由分类器按照优先级对分组进行分类，分组按照类别分别进入相应的队列别分别进入相应的队列只要高优先级队列中有分组，就从中按链路速率取出排在队首的分组只要高优先级队列中有分组，就从中按链路速率取出排在队首的分组只有当高优先级队列中已空时，才轮到低优先级队列的分组输出到队列只有当高优先级队列中已空时，才轮到低优先级队列的分组输出到队列上上2）按优先级排队）按优先级排队(非抢占式非抢占式)调度调度分组离开分组离开路由器路由器分组到达分组到达分类器分类器路由器路由器123计算机科学与技术学院 网络工程教研室二、

28、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3.提供多种类型服务：调度提供多种类型服务：调度2）按优先级排队（非抢占式）按优先级排队（非抢占式）u缺点缺点高优先级队列中只要有分组，低优先级队列中的分组就长期得高优先级队列中只要有分组，低优先级队列中的分组就长期得不到服务，不太公平。不到服务，不太公平。到达到达分组分组接受服务接受服务的分组的分组离开的离开的分组分组124531132453245非抢占式表现在哪里？非抢占式表现在哪里？公平队列调度？公平队列调度？时间时间计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：调度提供多种类型服务：调度二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络调度调度分组

29、离开分组离开路由器路由器分组到达分组到达分类器分类器路由器路由器123计算机科学与技术学院 网络工程教研室3）公平队列）公平队列FQ：循环调度：循环调度u调度规则调度规则对每种类别的分组流分别设置一个对每种类别的分组流分别设置一个FIFO队列队列轮流从每个队列中选择分组发送轮流从每个队列中选择分组发送3.提供多种类型服务：调度提供多种类型服务：调度二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）公平队列）公平队列FQ：循环调度：循环调度u调度规则调度规则对每种类别的分组流分别设置一个对每种类别的分组流分别设置一个FIFO队列队列轮流从每个队列中选择分组发送轮流从每个队列中选择分组发送持续工作排队：

30、只要有分组在队列中等待，输出链路就不会空闲持续工作排队：只要有分组在队列中等待，输出链路就不会空闲当某一队列为空时，立即按循环方式检查下一个类别队列当某一队列为空时，立即按循环方式检查下一个类别队列到达到达分组分组接受服务接受服务的分组的分组离开的离开的分组分组124531123452345u缺点缺点长分组得到的服务时间长，对长分组得到的服务时间长，对短分组不公平短分组不公平没有区分分组的优先级没有区分分组的优先级加权公平队列调度？加权公平队列调度？时间时间3.提供多种类型服务：调度提供多种类型服务：调度二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络4）加权公平队列）加权公平队列WFQuWFQ在在Q

31、oS体系结构中占有重要地位，当前许多路由器中体系结构中占有重要地位，当前许多路由器中都加入了都加入了WFQ的调度功能。的调度功能。调度调度分组离开分组离开路由器路由器分组到达分组到达分类器分类器路由器路由器123WiWjWk计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：调度提供多种类型服务：调度二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络WFQ以循环的方式为各个类服务，并采用保持工作的排队规则以循环的方式为各个类服务，并采用保持工作的排队规则与循环队列的区别：每个类在任何时间间隔内可能收到不同数量与循环队列的区别：每个类在任何时间间隔内可能收到不同数量的服务的服务4）加权公平队列）加权

32、公平队列WFQu调度过程调度过程对每种类别的分组流分别设置一个对每种类别的分组流分别设置一个FIFO队列队列轮流从每个队列中选择分组，遇到空队列就跳过去轮流从每个队列中选择分组，遇到空队列就跳过去每个队列分配到的服务时间不同：每个队列分配到的服务时间不同：每个队列分配一个权重每个队列分配一个权重Wi（重要性系数），每类别在每次循环（重要性系数），每类别在每次循环中得到的中得到的服务量服务量与其权重成比例。与其权重成比例。设设n个队列，权重分别为个队列，权重分别为wi(i=1,2,n)，则队列，则队列i得到的服务量至得到的服务量至少占输出链路带宽的比例为：少占输出链路带宽的比例为：wi/(wj

33、) (i,j =1,2,.,n)若链路带宽为若链路带宽为R，则队列，则队列i得到的有保证的数据率为：得到的有保证的数据率为：R*wi/(wj ) 计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：调度提供多种类型服务：调度二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3.提供多种类型服务提供多种类型服务二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络1）概述）概述2）激励思考的场景）激励思考的场景应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？应该从哪些方面入手使得因特网具有一定的服务质量？3）调度机制）调度机制4）漏桶）漏桶计算机科学与技术学院 网络工程教研室u流量监管流量监管(Policing，

34、分组丢弃策略，分组丢弃策略) 漏桶漏桶Leaky Bucket使应用向网络注入流量符合约定的机制使应用向网络注入流量符合约定的机制1）流量监管的目标）流量监管的目标u流量监管的目标流量监管的目标限制流限制流不超量发送分组。不超量发送分组。2）评判流量强度的常用指标）评判流量强度的常用指标u平均速率平均速率单位时间单位时间( (较长较长) )内发送的分组数量内发送的分组数量单位时间长度的大小非常关键，单位时间长度的大小非常关键，100100分组分组/ /秒比秒比 60006000分组分组/ /分钟的限分钟的限制更多，为什么？制更多，为什么？6000分组分组/分钟的数据流可以在一秒钟内通过分钟的数

35、据流可以在一秒钟内通过1000个分组个分组计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）评判流量强度的常用指标）评判流量强度的常用指标u峰值速率峰值速率限制了数据流在非常短的时间间隔内的流量。限制了数据流在非常短的时间间隔内的流量。峰值速率受链路带宽的限制。峰值速率受链路带宽的限制。平均速率平均速率是是6000 分组分组/分钟分钟，而峰值速率是而峰值速率是1500分组分组/秒秒u最大突发长度最大突发长度无间隔无间隔(背靠背背靠背)发送分组的最大数量发送分组的最大数量也就是在非常短的时间间隔内注入

36、到网络中的分组数也就是在非常短的时间间隔内注入到网络中的分组数p如何按照如何按照平均速率、峰值速率和最大突发长度平均速率、峰值速率和最大突发长度对一个网络数据流对一个网络数据流进行限制？进行限制？计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）漏桶）漏桶要相对网络中的分组流按以上三个方面的指标进行监管，可要相对网络中的分组流按以上三个方面的指标进行监管，可以使用漏桶。以使用漏桶。等待令牌等待令牌拿走令牌拿走令牌分组到达分组到达准许进入准许进入网络网络因特网因特网分组注入漏分组注入漏桶的速率：桶的速

37、率：r个令牌个令牌/秒秒漏桶中最多漏桶中最多装装b个令牌个令牌计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）漏桶）漏桶u漏桶描述漏桶描述等待令牌等待令牌拿走令牌拿走令牌分组到达分组到达准许进入网络准许进入网络因特网因特网分组注入漏桶的分组注入漏桶的速率：速率：r个令牌个令牌/秒秒漏桶中最多装漏桶中最多装b个个令牌令牌漏桶中最多可以装漏桶中最多可以装b个令牌个令牌只要漏桶中的令牌数小于只要漏桶中的令牌数小于b个，新令牌就以每秒个，新令牌就以每秒r个的恒定速率加个的恒定速率加入到其中入到其中若漏桶中

38、的令牌数已经达到若漏桶中的令牌数已经达到b个，新令牌就不能再装入个，新令牌就不能再装入计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）漏桶）漏桶u漏桶控制分组流入网络的过程漏桶控制分组流入网络的过程等待令牌等待令牌拿走拿走令牌令牌分组到达分组到达准许进准许进入网络入网络因特网因特网分组注入漏分组注入漏桶的速率：桶的速率：r个令牌个令牌/秒秒漏桶中最漏桶中最多装多装b个令个令牌牌分组进入网络前要先进分组进入网络前要先进入一个队列中等待漏桶中入一个队列中等待漏桶中的令牌的令牌若漏桶中有令牌，则允若漏桶

39、中有令牌，则允许一个分组取走令牌后从许一个分组取走令牌后从队列进入网络队列进入网络若漏桶中已经没有令牌，就需要等待新的令牌注入漏桶后，拿若漏桶中已经没有令牌，就需要等待新的令牌注入漏桶后，拿走这个令牌后才允许下一个分组进入网络。走这个令牌后才允许下一个分组进入网络。u漏桶如何控制分组流的平均速率、峰值速率和最大突发长度？漏桶如何控制分组流的平均速率、峰值速率和最大突发长度？计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）漏桶）漏桶u单漏桶对三个指标的影响单漏桶对三个指标的影响等待令牌等待令牌拿走拿

40、走令牌令牌分组到达分组到达准许进准许进入网络入网络因特网因特网分组注入漏分组注入漏桶的速率：桶的速率：r个令牌个令牌/秒秒漏桶中最漏桶中最多装多装b个令个令牌牌长期平均速率长期平均速率r任何时间间隔任何时间间隔t内把漏桶内把漏桶中的中的b个令牌全部取走，个令牌全部取走，又产生了又产生了rt个新的令牌个新的令牌任何时间任何时间t内准许进入网内准许进入网络的分组的最大值是络的分组的最大值是rt+b最大突发长度最大突发长度b漏桶中最多有漏桶中最多有b个令牌，所以监管的流的最大突发长度是个令牌，所以监管的流的最大突发长度是b个分组个分组计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管

41、提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）漏桶）漏桶u漏桶与加权公平队列的结合漏桶与加权公平队列的结合等待令牌等待令牌拿走拿走令牌令牌r1b1等待令牌等待令牌拿走拿走令牌令牌rnbn分类器分类器队列队列1调度调度分组离开分组离开路由器路由器路由器路由器WiWn队列队列n分组分组到达到达计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）漏桶）漏桶u漏桶与加权公平队列的结合漏桶与加权公平队列的结合n个分组流输入到一个路由器，复用后从一条链路输出，每个个分组流输入到一

42、个路由器，复用后从一条链路输出，每个分组流使用一个漏桶进行监管，漏桶参数为分组流使用一个漏桶进行监管，漏桶参数为bi和和ri，i=1,2,nWFQ可以使每一个分组流得到的数据率为可以使每一个分组流得到的数据率为Ri=R*Wi/(wj)u问题：问题：当分组流经过漏桶后经过当分组流经过漏桶后经过WFQ服务时，一个分组经受的最大时服务时，一个分组经受的最大时延是多少？延是多少？jiWWRiibdmax,计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）漏桶）漏桶u原因分析原因分析1.设漏桶设漏桶i已经装满

43、已经装满bi个令牌，分组流个令牌，分组流i不需要等待就可以取走不需要等待就可以取走bi个令牌，这个令牌，这bi个分组马上就可以从路由器中输出个分组马上就可以从路由器中输出2.分组流分组流i得到的数据率为得到的数据率为Ri=R*Wi/(wj)3.这这bi个分组中最后一个分组经受的时延，即为分组流经历的个分组中最后一个分组经受的时延，即为分组流经历的最大时延，它等于传输这最大时延，它等于传输这bi个分组所需的时间个分组所需的时间jiWWRiibdmax,计算机科学与技术学院 网络工程教研室3.提供多种类型服务：流量监管提供多种类型服务：流量监管-漏桶漏桶二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络第八

44、次课第八次课 主要内容主要内容一、复习一、复习三、小结和作业三、小结和作业二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络计算机科学与技术学院 网络工程教研室1）支持多媒体应用的三种网络级方法）支持多媒体应用的三种网络级方法2）定制尽力而为网络）定制尽力而为网络3）提供多种类型的服务）提供多种类型的服务4）区分服务）区分服务DiffServ5）每连接服务质量保证：资源预约和呼叫准入）每连接服务质量保证：资源预约和呼叫准入计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.区分服务区分服务DiffServ二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络u区分服务模型：区分服务区分服务模型：区分服务DiffServ提供服务区

45、分，在提供服务区分，在Internet中用不同的方式处理中用不同的方式处理不同类别流量的能不同类别流量的能力力，并以一种高扩展性和灵活的方式进行。，并以一种高扩展性和灵活的方式进行。1）DiffServ的目标的目标u高可扩展性高可扩展性(scalable)面向宏流面向宏流(macro-flow),而不是微流而不是微流(micro-flow)提供服务提供服务保持核心的简单性，将复杂处理推向网络的边缘保持核心的简单性，将复杂处理推向网络的边缘u灵活的服务区分灵活的服务区分(flexible service differentiation)网络应用层出不穷，网络应用层出不穷，QoS要求各不相同要求各

46、不相同DiffServ没有定义特定的服务或服务类型，而是在没有定义特定的服务或服务类型，而是在功能部件的基础功能部件的基础上构建服务级别上构建服务级别计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.区分服务区分服务DiffServ二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）DiffServ的的两个功能元素两个功能元素u边界功能：分组分类和流量调节边界功能：分组分类和流量调节路由器根据路由器根据DS字段中的前字段中的前6位的不同取值提供不同等级的服务。位的不同取值提供不同等级的服务。分组得到的标识标识了该分组所属的流量类型，不同类型的流量在分组得到的标识标识了该分组所属的流量类型，不同类型的流量在核心网

47、络接受不同的服务。核心网络接受不同的服务。u核心功能：转发核心功能：转发根据与分组类型相关的所谓每跳行为，将分组转发到它的下一跳。根据与分组类型相关的所谓每跳行为，将分组转发到它的下一跳。DiffServ的每跳行为只基于分组标记，即分组所属的流量类型。的每跳行为只基于分组标记，即分组所属的流量类型。计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.区分服务区分服务DiffServ二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络2）DiffServ的的两个功能元素两个功能元素rbmarkingscheduling.u边界功能：边界功能：分组分类和流量调节分组分类和流量调节u核心功能：核心功能：转发转发3）协议要点

48、）协议要点u1.不改变网络的基础结构，在路由器中增加区分服务的功能，不改变网络的基础结构，在路由器中增加区分服务的功能，路由器根据路由器根据DS字段中的前字段中的前6位的不同取值提供不同等级的服务。位的不同取值提供不同等级的服务。u2.网络被划分成许多个网络被划分成许多个DS域，一个域，一个DS域在一个管理实体的控域在一个管理实体的控制下实施制下实施同样同样的区分服务策略。的区分服务策略。边界路由器边界路由器DS域域内部路由器内部路由器边界路由器边界路由器DS域域边界路由器边界路由器计算机科学与技术学院 网络工程教研室4.区分服务区分服务DiffServ二、支持多媒体的网络二、支持多媒体的网络3）协议要点）协议要点u3