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IP 网 若 干 技 术 进 展

更高速度的路由器——Tbps(1012b/s)的研制已开始。1995年底斯坦福大学和德克萨 斯仪器公司合作提出Tiny——Tera计划。1996年完成设计,1997年底做出原型样机。这是一 个32*32端口的ATM交换机。(且有路由功能)每个端口速率为16Gb/s,核心交换能力为512G b/s。

首先从理论上提出输入端可以放置缓冲器。一般情况下,不主张设置FIFO排队的输入缓冲器 。因为存在所谓锁死问题(Head of Line Blocking)。即在缓冲器第一行如果指向的输出 端忙碌时整个输入缓冲就无法工作。根据排队论此时的效率为(2 )约为58%。人们提出 虚拟输出排队的概念V0Q(Virtual output Queueing),即每一个输入端有各自的对应每一个 输出端的FIFO排队。此时NXN交换机缓冲器将增加为N2个。增加了系统的复杂性。随大规 模集成电路的进步,技术上已无困难。

现在找到了实际可用的高速算法islip和输入——输出排队交换加速的方法,线速达到20ns 。Tb/s路由交换如能完全成功,可以完全克服IP网路由瓶颈。

5. 服务质量QoS

IP网采用包交换方式,即采用尽最大努力(Best effort)传输,从原理上讲服务质量QoS是无保证的。对文本传输,静态图像等传输对QoS并无要求。随着IP网上多媒体业务加多 如IP电话、V0D、电视会议等实时应用,对传输延时和延时抖动均有严格的要求。

我们知道IPV4中有一个域8位的T0S(Type of Service)其中3位作为优先级,4位定义了服 务类型如最小延时D、吞吐量T、可靠性R和最小开销C。还有一位未分配。可以用这4位来请 求适当的链路。用优先级排队。

T0S实际使用中仅为应用向传输提出服务质量的要求。还需要解决传输过程中如何控制和分 配这些要求,最充分利用资源,满足需求。为此对网络边缘路由和主干路由要求是不相同的 。

在边缘路由可用CAR(Comitted Access Rate 允许访问速率)管理带宽。在入口CAR可根据 访问的端口、IP地址和应用程序设定CAR的带宽阈值。对超过阈值时修改分组优先级、制定 分组丢弃原则。在路由器出口,应能为应用程序计量数据,为记帐/计费,网络规划和网络 监控进程收集和后处理提供信息。 在主干网上,要有拥有管理的随机早期侦测(RED)为网管员提供了灵活制定流量控制策略 ,使其在拥塞情况下,能保持尽可能大的吞吐量。熟知TCP协议者知道,RED与之协同工作实 现算法智能化,避免网络拥塞。实际使用时用加权RED(WRED)给优先的IP加权。除此以外 还要提供加权公平排队(WFQ)保证低延时的高优级的流优先得到处理,低优先级的流也适 当插入队列以求得到适当服务。当网络拥塞时低优级流的分组可能被丢弃。

目前IETF设立了diffserv组将上述的ToS域改称为DS域。IETF diffserv组将改变其结构,使 用参数来表示服务等级和行为控制(见IETF draf-diffserv-02 1999年2月)总之DS字节将决定路由器处理包的方式,结合许可控制功能,对一系列服务提出优质保证。

为确定每个包的DS值,diffserv必须对数据流按其所要求的等级分类。位于网络边缘的路由 器将识别其中的标识信息对照规定的策略作出决定。这些决策称为基本元素,包括分类、决 策、标识和整形4种。Draft规范中由通信量调节器通过分类信息来选择包凡有相同DS字节内 容的数据包送入同一传送队列。决策元素用以监控包的操作标识元素用以设置DS字节,把包 列入队列,整形元素则通过平滑突发速率和预分缓冲空间使其整齐一致。路由器生产厂商将 可以自己定义一组参数和功能,进行有效的QoS控制。

目前Internet2 QoS工作组在网上设立Qbone进行diffserv的试验。将为IETF提供必要的数据 ,使diffserv更为合理。

在前面我们曾经提到MPLS在IP包上加上32位的标签,就像信封上加的邮编,有了邮编就可以 不必寻找地址就可以直接知道目的地址(不再需要解析IP包),减轻了路由计算的负荷。在 标签中也有域表示QoS(确切值正在制定中,详见eraft-ietf-mpls-arch-04 txt 1999年2月 )。MPLS如与ATM结合就可以将QoS映射为ATM的服务等级,确定需要固定速率(CBR)的虚电路, 还是需要可变速率(VBR)的虚电路,满足QoS的需求。

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