分类业务的体系结构(RFC2475).docx
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1、组织:中国互动出版网(http:/www.china-RFC文档中文翻译计划(http:/www.china-E-mail:ouyangchina-译者:徐国栋(xgdong_y994 xgdong )译文发布时间:2001-6-27版权:本中文翻译文档版权归中国互动出版网所有。可以用于非商业用途自由转载,但必须保留本文档的翻译及版权信息。Network Working Group S. BlakeRequest for Comments: 2475 Torrent Networking TechnologiesCategory: Informational D. Black EMC Corp
2、oration M. Carlson Sun Microsystems E. Davies Nortel UK Z. Wang Bell Labs Lucent Technologies W. Weiss Lucent Technologies December 1998分类业务的体系结构(An Architecture for Differentiated Services)本文档的状态本文档为互连网社区提供一般性的知识。并未定义任何互连网标准。对本文档资料的分发、传播不受限制。版权声明 Copyright (C) The Internet Society (1998). All Right
3、s Reserved.摘要本文档定义了一种可以在互连网上实现可扩展的分类业务的体系结构。这种体系结构通过标记IP层数据包的DS段DSFIELD,体现不同的业务级别,从而提供扩展性业务。在一个数据包的传输路径上的每一节点,都根据该数据包的分类标记为其提供特定的传输服务。复杂的分类,标记,传输策略,及整形操作仅仅需要在网络边缘或用户主机上实现。网络资源根据服务策略而被分配给不同的业务流。这些服务策略管理着业务数据在进入一个具有分类业务能力的网络时,如何标记,调整,并在网络中向前传输。在这些基本分类业务模块的基础上,可以实现各种各样的服务。目 录1介绍31.1综述31.2术语41.3需求61.4和其
4、它方法的比较72分类业务体系结构模型82.1分类业务域(DS域)82.1.1DS 边界节点和内部节点92.1.2DS 入口节点和出口节点92.2分类业务区域92.3业务量分类和调节92.3.1分类器102.3.2业务量简档102.3.3业务量调节器102.3.4业务量调节器和MF分类器的位置122.4每一跳行为132.5网络资源分配133每一跳行为(PHB)的规范设计指导方针144与非分类业务兼容节点的互操作165关于组播176安全和隧道问题176.1窃取和拒绝服务176.2IPsec和隧道交互186.3审查197感谢208参考文献209作者联系地址2110完整版权声明221 介绍1.1 综述
5、本文档定义了一种可以在互联网上提供可扩展的分类业务的体系结构。一种“业务”,是由在一个网络内,在同一个传输方向上,通过一条或几条路径传输数据包时的某些重要特征所定义的。这些特征可能由吞吐率,时延,时延抖动,和/或丢包率的量化值或统计值所指定,也可能由其获取网络资源的相对优先权来指定。业务分类要求能适应不同应用程序和用户的需求,并且允许对互联网服务的分类收费。本体系结构由许多在网络节点上实现的功能实体组成,包括每一跳转发行为集合,数据包分类功能,和业务量调节功能。其中,业务量调节功能又有测量,标记,整形,和监察四部分。在本体系结构,只在网络的边界节点上实现复杂的分类和调节功能。并且,通过在IPv
6、4和IPv6包头的DS段做适当的标记 DSFIELD,把业务量归为集合,然后根据所做的标记,采取不同的每一跳转发策略。因此,本体系结构具备可扩展性。“每一跳行为”保证了在每个网络节点,为互相竞争资源的业务流分配缓冲区和带宽资源时,有一个合理的处理粒度。在核心网络节点上,为每个应用程序业务流或者为每个用户维护一个转发状态是不可行的。在以下功能中是有区别的:l 向业务集合提供的服务l 用于实现某种服务的调节功能和每一跳行为l 用于标记数据包从而选择每一跳行为的DS段值(DS编码点)l 实现每一跳行为时,特定节点的实现机制在网络内部节点,服务提供和业务量调节策略被有效地同数据包转发策略分离开。这样,
7、保证了网络可以提供相当广泛的服务类型,并给未来的扩展留下足够的空间。本体系结构只在一个业务流方向上提供分类业务,它是非对称的。开发出一种对称式的体系结构是目前研究的一个课题,但已经超出了本文档的描述范围;感兴趣的读者可以参考 EXPLICIT。1.2节是本文档使用的术语表。1.3节列出了本体系结构所解决的需求。1.4节提供了与其它分类业务解决方案的简要比较。第2节详细介绍了本体系结构中的各个模块。第3节建议了每一跳行为规范的设计准则。第4节讨论了与没有实现本文档及 DSFIELD定义的分类业务功能的节点和网络的互操作问题。第5节讨论了与多点传送有关的问题。第6节讨论安全和隧道问题。1.2 术语
8、本节给出了在本文档中所使用术语的一般性概念解释。其中的某些术语将在文档后面章节中给出更准确的解释。行为集合(Behavior Aggregate : BA)一个DS行为集合。BA分类器(BA Classifier)仅基于DS段的内容选择数据包的分类器。边界连接(Boundary Link)连接两个域的边界节点的连接。分类器(Classifier)根据已定义的规则和包头内容选择数据包的实体。DS行为集合(DS Behavior Aggregate)在一个特定方向上,通过一条连路传输的具有相同DS编码点的数据包集合。DS边界节点(DS Boundary Node)在DS域中,负责连接另一个域或者连
9、接一个没有功能的域的节点。具有功能(DS-capable)实现了本体系结构中定义的分类业务功能的;通常用于形容一个由兼容节点组成的域。编码点(DS Codepoint)段中部分的特定值,用于选择。兼容(DS-compliant)能够支持在DSFIELD,本文档,和其它有关分类业务的文档中定义的分类业务功能的;通常用来形容一个节点或者网络设备。域(DS Domain)具有功能的域;连续分布的节点的集合,它们具有共同的服务提供策略和定义。出口节点(DS Egress Node)处理离开此域的业务流的边界节点。入口节点(DS Ingress Node)处理进入此域的业务流的边界节点。内部节点(DS
10、Interior Node)非边界节点的节点。段(DS Field)在中,指字节;在中,指业务类型字节。其中的段诸比特用于编码编码点,其它的比特目前没有使用。节点(DS Node)兼容的节点区(DS Region)连续分布的域的集合,在其上可以建立跨越多个域提供分类业务的连路。下游域(Downstream DS Domain)一个边界连接中,位于业务流下游的域。丢包器(Dropper)负责丢包的功能模块。丢包(Dropping)基于一定的原则丢弃数据包;参见 监察(Policing)。遗留节点(Legacy Node)实现了在RFC791,RFC1812中定义的IPv4优先算法,但并非DS兼容
11、的节点。标记器(Marker)负责标记的功能模块。标记(Marking)基于一定的原则设置一个数据包的DS编码点;参见 预标记(Pre-marking),重标记(Re-marking)。机制(Mechanism)在节点中用于实现一种或多种每一跳行为的特殊算法或操作(例如,排队策略)。测量器(Meter)负责测量的功能模块。测量(Metering)计算由分类器选中的业务流的时间性特征(例如,速率)。这一过程的即时状态可能会影响标记器,整形器,或者丢包器的行为,也可能被用于记帐收费或者纯粹的测量目的。微流(Microflow)一个独立的从应用程序到应用程序的数据包流,由源地址,源端口号,目的地址,
12、目的端口号和协议标识符区分。MF分类器(MF Classifier)根据任意数目的包头字段的内容来选择数据包的多字段(MF)分类器。典型的字段组合可能包括源地址,目的地址,DS段,协议标识符,源端口号和目的端口号。每一跳行为(Per-Hop-Behavior : PHB)在DS兼容节点上,作用在DS行为集合上的外界可观察的转发行为。PHB组(PHB Group)由一个或多个PHB组成的集合。这些PHB由于共同的限制,例如队列服务或队列管理策略,必须同时被指定及实现。PHB组提供了构建服务的基石,使得一系列的转发行为可以被同时指定。一个单独的PHB是PHB组的特例。监察(Policing)根据依
13、照某种业务量简档工作的测量器的状态,丢弃(通过丢包器)业务流的部分数据包。预标记(Pre-mark)在数据包进入下游DS域之前,设置其DS编码点。提供者DS域(Provider DS Domain)具有DS功能的服务提供者所属的源域。重标记(Re-mark)改变数据包的DS编码点。通常由标记器根据TCA确定如何修改。服务(Service)在DS域内或者在端到端条件下,对用户业务量的一个确定的子集所采取的所有处理措施。服务水平协议(Service Level Agreement :SLA)用户和服务提供者之间达成的关于如何为用户提供转发服务的服务协议。这里的用户可能是一个使用者组织(源域),也可
14、能是另一个域(上游域)。服务水平协议SLA可以包括部分或全部组成一个的业务量调节规则。服务提供策略(Service Provisioning Policy)关于业务调节器如何配置到边界节点上,及业务流如何映射到特定的行为集合以获得某些服务的策略。整形器(Shaper)负责业务量整形的功能模块。整形(Shaping)有意延迟业务流中的某些数据包,以使业务流符合预先定义的业务量简档。源域(Source Domain)发出接受某种特定服务的业务流的节点所在的域。业务量调节器(Traffic Conditioner)负责完成业务量调节功能的功能实体。包括测量器,标记器,丢包器,和整形器。业务量调节器可
15、以重新标记业务流,或者丢弃或整形数据包,从而改变业务流的时间特征,使业务流符合事先达成的业务量简档。业务量调节(Traffic Conditioning)实现中确定的控制规则,包括测量,标记,整形,和监察。业务量调节协议(Traffic Conditioning Agreement : TCA)一份指明应用到分类器选中的业务流的分类规则,相应的业务量简档,以及对此业务流的测量,标记,丢弃,和或整形规则的协议。包括来自三方面的业务量调节规则:显式指定,相关的服务需求隐式指定,和或来自于域的服务提供策略。业务量简档(Traffic Profile)关于业务流的时间特征的描述,例如速率和突发包大小。
16、业务流(Traffic Stream)具有管理重要性的通过同一段路径的一个或多个微流的集合。业务流可能包含由特定的分类器选出的活动的微流集合。上游域(Upstream DS Domain)一个边界连接中,位于业务流上游的域。1.3 需求在互联网的发展历史上,从主机数目,到应用程序的种类和数量,再到网络基础设施的能力,都有着持续的增长。而且,这种增长在可预见的未来还会持续。因此,必须有一种支持分类业务的可扩展体系结构与这种持续增长相适应。在这种体系结构中,下列需求必须得到认可,并能被满足:l 提供从端到端或者在特定网络(或网络集合)内部的,多种多样的服务和提供策略。l 允许将服务从特定的应用程序
17、中分离出来。l 能够与已有的应用程序共存,而无须改变应用程序编程接口或者主机软件(假设适当配置了分类器,标记器,和其它的业务量调节功能模块)。l 应该在核心网络节点实现时,将业务量调节和服务提供功能同转发行为相分离。l 不应依赖逐跳的应用程序信令。l 仅需要一个很小的转发行为集合。其实现复杂性不应是网络设备开销的主要部分,也不应给未来高速系统的实现引入瓶颈。l 应该避免在核心网络节点内为每个微流或者每个用户保持各自的状态。l 在核心网络节点内,应仅保存集合分类状态。l 允许在核心网络节点实现简单的数据包分类(BA分类器)。l 允许同无DS兼容性的网络节点的合理的互操作性。l 具备增量式布署能力
18、。1.4 和其它方法的比较在本文档中定义的分类业务体系结构可以同其它已存在的分类业务模型相比较。我们把这些可选的模型分为如下几类:相对优先级标记,服务标记,标签交换,集成业务/RSVP,和静态逐跳分类。相对优先级标记模型的例子包括RFC791定义的IPv4优先级标记,802.5令牌环优先级TR,和缺省的802.1p业务量分类802.1p。在这个模型中,应用程序,主机,或者代理节点为数据包选择一个相对优先级(例如,延迟或者丢弃优先级)。在整个传输路径上的网络节点根据包头中指定的优先级采取相应的转发行为。我们的体系结构可以被认为是这种模型的更新。在这种体系结构中,更清楚的指明了边界节点和业务量调节
19、器的作用及重要性;并且,每一跳行为模型也允许比相对延迟或丢弃优先级更具一般性的转发行为。服务标记模型的一个例子是RFC1349定义的IPv4 TOS。在这个例子中,每个数据包被标记为需求某种“服务类型”,包括“延迟最小化”,“吞吐量最大化”,“可靠性最大化”,或者“费用最小化“。网络节点根据标记的服务类型选择路由或者转发行为。这个模型同我们的体系结构有细微的差别。请注意,我们并没有描述使用DS段做为路由选择的输入。RFC1349定义的TOS标记具有广泛的一般性,无法扩展可能的服务语义范围。而且,其服务需求是与每一个数据包相关联的,但有些服务语义可能依赖于一系列数据包的整体转发行为。服务标记模型
20、不能很容易的适应未来服务范围和数量的增长(鉴于其编码空间太小),而且在每一个核心网络节点都会涉及“TOS到转发行为”的转换。服务标记的标准化还意味着提供服务的标准化,这已经超出了IETF的工作范围。注意服务提供记录在分配的DS编码空间中,从而允许具有本地重要性的编码点被提供者用于提供服务标记语义DSFIELD。标签交换(或叫做虚电路)模型的例子包括帧中继,ATM,和MPLSFRELAY,ATM。在这种模型中,沿网络路径的每一跳,都建立业务流的路径转发状态和业务管理或QoS状态。各种不同粒度的业务量集合在入口节点处与一条标签交换路径相关联。在每一标签交换路径内,数据包或信元被赋予一个转发标签。转
21、发标签负责寻找下一跳节点,每一跳转发行为,和在每一跳时的标签置换。由于标签并非全局性的,而只是在一条链路上有效,所以这种模型允许对业务量分配资源时能采取更好的粒度。也正因为如此,网络资源可以被预留给在某条链路上收到的具有特定标签的数据包或信元集合,同时,标签交换语义控制着下一跳路由选择,允许业务流通过特别设计的路径穿过网络。这种改进的粒度控制是以增加建立和维护标签交换路径的管理和配置需求为代价的。并且,在最好情况下,每个节点保存的转发状态数量与边界节点数量成正比(假设存在多点到点的标签交换路径);在最坏情况下(采用提供资源的边到边标签交换路径),与边界节点数量的平方成正比。集成业务/RSVP模
22、型在缺省情况下依赖传统方式转发数据包,同时,它也允许发送方和接收方通过信令交互在两者之间的路径上每个节点处建立额外的数据包分类和转发状态RFC1633,RSVP。由于缺少对业务流的归类,每个节点保存的状态数将与并发的资源预留数成正比。在一些高速链路上,这个数目可能会很大。这个模型还需要应用程序支持资源预留信令协议。在核心网络节点,可以使用分类业务机制将集成业务/RSVP状态归类BERNET。集成业务/RSVP模型的一个变种通过在网络路径沿途的每个节点处只采用“静态”分类和转发策略,使逐跳进行信令交互变的不再需要。这些策略是管理级的,并非针对网络中的活动微流。这个变种的状态需求可能会比RSVP更
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