IP QoS标准：DiffServ与MPLS的区别

虽然增加带宽可以提高特殊网络的服务质量，但简单地增加带宽不能满足新应用程序的特点和需求，因此需要尽力IP网络引入服务质量(QoS)技术。IETF目前看好两个IP QoS标准：区分服务(DiffServ)和MPLS。本文研究了它们的特点、差异和差异MPLS支持DiffServ的技术。

因特网取得巨大成功的一个原因是它使用了它IP协议的简单性。因特网提供的是一多的服务:IP网络试图将数据包从源端转发到目的端，但服务质量可以提供(QoS)没有承诺。IP无法预测网络提供的服务质量。

许多新的互联网业务是多媒体应用程序，要么需要巨大的带宽，要么需要严格的延迟保证，要么需要一点到多点或多点到多点的通信能力。这些新的业务要求IP网除了提供简单的尽力而为服务以外，还需要新的服务方式，需要现在的“哑”IP网有一定的智能。

IETF目前看好两个IP QoS标准：区分服务(DiffServ)和MPLS。DiffServ取代了IP服务类型(TOS)字段改名为DS并用它承载字段IP包装服务所需的信息是严格意义上的三层技术，不涉及低层传输技术。另一方面，MPLS规定了将三层流量映射到面向连接的二层传输技术(如ATM，帧中继)上的方法，它给每一个IP包增加一个特定的选路信息，允许路由器为不同类型的流量指派不同的显式路由，提供与QoS没有直接联系的路由能力，如流量工程(TE)，以改善IP路由效率。

一、区分服务

DiffServ 起源于IntServ。DiffServ其目的是为因特网上的流量提供不同的业务水平IntServ相比，DiffServ它定义了一个相对简单和粗粒度的控制系统。DiffServ针对流聚合后的每一类QoS控制，而不是像IntServ那样针对每一流。DiffServ可扩展性，可在大型网络上提供QoS服务。

DiffServ对进入流进行分类，并为每种类型指定一个类型标志DiffServ代码点(DSCP)。域内的核心路由器查看DSCP根据每一种特定的跳跃行为，值(PHB)转发调度包。DiffServ基于相同的PHB一组转发包称为行为聚集(BA)。

DiffServ工作组已经定义了DSCP与 PHB但也允许映射关系ISP定义具有地方意义的映射关系。

1.加速转发(EF)

EF PHB(或EF)流量不受其他影响PHB流量的影响，确保包的离开率高于规定的值。类似于传统的租赁线，EF PHB可提供低包装率、低延迟、低抖动和保证带宽服务。EF PHB转发只为接受的固定流量和对流提供最小排队，并在边缘路由器中丢弃任何超过EF指定数量的流量。

2.保证转发(AF)

AF为IP该包为四个层次提供不同层次的转发特征AF每个包分配特定数量的转发资源(如缓冲区和带宽)，并为每个包分配三种不同的丢弃优先级。AF PHB允许在整个流量不超过预设速率的前提下转发包装。

二、MPLS

MPLS起源于IP交换和标记交换技术MPLS用新的路由协议定义包装IP以及流量的系统结构和协议DiffServ只关注与现有路由协议独立的协议IP因此，它是传统的IP网络变化比DiffServ深刻得多。

IP这是一个无连接的网络。每个路由器根据收到的每个包的地址找到匹配的下一个跳跃，并进行相应的转发。但路由器采用最长前缀匹配地址搜索（即最长前缀搜索作为入口），无法实现高速转发。MPLS核心路由器根据标签值转发到网络入口边缘路由器，然后在出口边缘路由器恢复到原来的IP包。根据固定长度的标签搜索目的地址MPLS可实现高速转发。根据标签确定的转发路径称为标签交换路径(LSP)。

MPLS显式可以实现LSP，而且它可以根据流量QoS从边缘到边缘选择优化路径。MPLS还可以在网络范围内进行负载均衡的流量工程，也可以进行虚拟专用网络(×××)。提出MPLS最初的动机是实现更高速的路由转发，但随着路由器性能的不断提高，这一原因已不复存在IP实施流量工程和网上建立连接×××越来越流行。

在MPLS以下标签分发过程可用于流量工程LSP。

1.约束路由标签分发协议

约束路由标签分发协议(CR-LDP)是现有标签分发协议(LDP)支持路由约束的扩展。CR-LDP可在标签请求信息中建立一个LSP(通过LSR B和LSR C)。另外，CR-LDP允许在标签请求信息中设置流量参数，如峰值率、承诺率和突发性。CR-LDP没有真正的支持LSP流量的QoS保证机制。

2.RSVP-TE

RSVP-TE是从已有的RSVP扩展协议的标签分发协议。它使用了几个新的RSVP对象，如强制性LABLE-REQUEST对象和LABEL对象。RSVP-TE支持建立和维护LSP附加功能包括按需下游标签分发和显式LSP实例、为显式LSP在中断前建立网络资源的分配和应用(make-before-break)建立了思想重路LSP隧道、跟踪LSP隧道的真实路由和诊断LSP隧道、结点摘要思想、首选和可控管理等。

3.逐跳建立管理人员

网络管理人员使用网络管理系统，如简单的网络管理协议(SNMP)、命令行接口(CLI)等，为每条LSP建立上述所有路由器MPLS用法信息。

三、MPLS 支持的DiffServ

MPLS垫层用标签(shim)封装了IP核心路由器看不见包DSCP，DiffServ与MPLS不兼容。IETF提出了一种MPLS支持DiffServ的方法。

MPLS支持的DiffServ能够把DiffServ的多个BA映射到MPLS的一条LSP上，根据BA的PHB来转发LSP上的流量。LSP与BA有两种映射方式： E-LSP和L-LSP。

1.E-LSP

E-LSP用EXP字段把多个BA指派到一条LSP上，使用MPLS垫层头的EXP字段表示包PHB。最多8个BA映射到EXP字段中。

2.L-LSP

L-LSP把一条LSP指派给一个BA根据多包丢弃的优先级MPLS根据垫层或二层包丢弃机制，确定标签确定包的调度策略，确定丢弃优先级ATM MPLS不能使用 EXP字段。

由于MPLS因此，管理标签和网络设备将在每次跳跃中交换标签值DSCP映射比较困难。E-LSP比L-LSP因为E-LSP整个网络中的每个包都可以提前确定EXP字段和DSCP映射关系。

四、结语

DiffServ提供不同业务的服务，为不同业务设置不同的优先级和转发特点，但没有具体规定如何转发，也没有办法消除拥堵。当网络没有拥堵时，即使是最好的IP包也能得到很好的网络服务，所以有吗？DiffServ都一样DiffServ拥塞也完全有可能发生在网络可能发生DiffServ流量调节是在网络边缘进行的，由于流量聚集，网络核心路由器完全有可能拥堵(负载不平衡)。DiffServ以牺牲低优先级业务为代价换取高优先级业务QoS(严重拥塞也可能损坏高优先级业务)，但拥塞并未消除。MPLS提供的流量工程可以解决负载不平衡造成的拥塞问题。

DiffServ不管用什么技术解决低层网络的网络拥塞问题MPLS流量工程也不在乎承载的流量是什么QoS机制。但在MPLS承载 DiffServ(或IntServ)由于标签封装，核心路由器看不见IP因此，包头IETF提出了一种MPLS能够支持DiffServ的技术。

显然，解决IP网的QoS，仅仅依靠DiffServ和MPLS这两种技术仍然不够，还需要拥塞控制技术(如RED)、排队调度技术(如WFQ)、协同工作，如限制路由、重定向应用层流量和平衡流量技术。