由RSVP在ATM捷径上实现综合业务IP的方案（1）
发布时间：2006-10-14 7:35:27   收集提供：gaoqian
由RSVP在ATM捷径上实现综合业务IP的方案（1）（李大双、程蝉） 摘要 本文介绍了由ATM捷径和RSVP实现IP与ATM融合的一种可行方案。该方案可以区分服务的方 式提 供综合业务IP。 关键词 综合业务 IP资源预留协议 ATM捷径 区分服务 服务质量 1引言 众所周知，随着WWW应用的普及，Internet正由一种单一的数据网络向综合音频、视频、图 像、 数据的超媒体——综合业务的IP（ISIP）方向发展。IETF已为ISIP建议了两种业务类型，其中 RFC22 11定义了负载受控的业务（CLS），RFC2212定义了保证业务（GS）。此外，为便于请求和预留网 络资 源，RFC2205定义了一种信令协议——资源预留协议（RSVP）。IETF正在对RSVP进行修改，以便 适用 于高速IP网络的资源预留控制。目前ATM与IP的纷争逐渐平息而走向融合，除了直接将IP网络建立 在 光纤网络上的趋势外，以IP over ATM作为互联骨干网络也是一种明显的趋势。过去在ATM与互联 网各 自的协议设计过程中，没有综合考虑二者的融合使用的问题，因而要将它们融合使用，必须解决存 在 的若干问题，比如如何保证与控制服务质量（QoS），采用何种协议建立虚连接（VC），如何解决 接 纳控制等。 技术界已提出了一些解决方案，如古典的IP over ATM方案，仿真LAN（ELAN）方案。但这些 方案 缺少QoS控制能力，而QoS是下一代综合业务互联网的重要特征。尽管现在又提出了MPOA （Multiprot ocol over ATM）、标签交换（Tag Switching）以及多协议标记交换（MPLS）等方案，但这些 方案已 演变成了非常复杂的协议栈，实现代价太高，效率不高。 为此，我们认为另一种简单高效的方案更可取。该方案包括三个方面：第一，直接由ATM信元 信 令通道来传送 TCP／IP协议栈，使用TCP／IP协议栈支持RSVP，由RSVP作为信令来为每个业务流 实现 底层 ATM网络中的短接虚电路（short circuit VC或VC捷径）的建立；第二，采用一种能反映信 道拥 挤程度的距离测度，对互联网的路由协议如 OSPF（opensh。nest Pah Fi‘t）的距离测度进行 改进， 使得RSVP利用路由表建立VC通道时可避开拥挤的信道；第三，对业务流按QOS要求赋予相应的优先 级， 优先保证高优先级业务流的QoS。显然，对支持RSVP以及路由管理的TCP／IP业务流，要赋予较高 的优 先级，以保证快速的业务流连接接纳控制和路由管理。 2方案的体系结构及协议拔 2.1体系结构 ATM交换节点由实现标准协议的ATM交换机和路由控制器构成，它除了具有普通ATM节点的功能 外 （去掉了网络到网络接口（NNI）及用户到网络接口（UNI）的信令协议部分），还具有互联网络 的 协议栈（如TCP／IP、RSVP、OSPF以及简单网络管理协议（SNMP）等），我们称其为ATM路由器节 点。 由于ATM交换机的信道端口数是十分有限的，因此在本方案中，主机不是通过UNI接口直接接 入 ATM路由器，而是通过LAN之类的介质共享网络接入。在1000Mbit／s光纤介质接入网已成为现实的 情 况下，这种方案可接入更多的主机，因而是一种更为合理的接人方案。 2.2采用的协议栈 各节点上的RSVP控制模块（RSVPM）具有RSVP与呼叫接纳控制（CAC）功能，应用UDP（User Dat agram Protocol）和IP协议发送RSVP协议分组，按照业务流QoS要求实现资源预留的协议。由于 ATM路 由器需要实现交换虚电路（SVC）的基本功能，在资源预留分配成功时，RSVP以及虚电路控制模块 （VCCM）通过由ATM网络接口与ATM设备驱动器支持的ATM API，实现对一个业务流的输入／输出 信道 端口中的VC的交换控制，即修改其信元输入／输出端口的VC交换表的值。 该协议栈的最下层为由硬件实现ATM网络接口，可实现ATM适配层（AAL，ATM Adaptation Layer） 以及ATM会聚层的大部分功能。为ATM驱动器配备的网络接口类似于BSD ifnet或DLPI（Data Link Protocol Interface）。 3 RSVP的实现方案 RSVP协议共有路径建立、路径拆除、路径错误、预留请求、预留请求确认。预留请求错误、 预 留拆除以及预留刷新八种消息，RSVP利用它们配合接纳控制实现保证QoS要求的VCI（Virtual Circuit Identifier）带宽分配。为了方便 ATM链路层及网络层对VCI的管理，我们建立网络层路径状态 表 （PST）、网络层资源状态表（RST）以及链路层资源状态表（VST）。该分配过程分为VC路径建立 和 资源预留两个阶段。 VC路径建立阶段包括如下四个过程： （1）从路径建立消息的逻辑接口处理字段（LIH）中取出VCI，记录该输入 VCI在路径状态表 （PST）中； （2）访问 VST，在选中的满足QoS要求的输出链路上选择一空闲的VCI； （3）将选中的输出VCI记录在VST中，并与输入VCI建立关联关系； （4）将选中的输出VCI置入路径建立消息，从输出链路向前传递该消息。 在一个VC连接拆除之前，VC的源节点必须定期发送路径刷新消息到相关的路由器刷新其PST， 使 VC连接保持在激活的状态。 资源预留阶段也包括如下四个过程： （1）从预留请求消息的LIH中提取出VCI，记录在RST中，并将请求的业务参数与关联的VCI 传递 到VCCM； （2）VCCM将执行允许接纳的校核和资源分配过程，它通过ATM API将相关参数传递到底层的 ATM 交换机，若交换机的反馈是肯定的，则通过校核，继续下一步操作，否则清除RST中的VCI记录， 向 上行流方向送回预留请求错误消息； （3）用相应的PST记录中的VCI替换输入预留请求消息中的VCI； （4）向上行流方向传递修改过VCI的预留请求消息。 同样，这种方法很容易实现点对多点VC连接的资源预留，因而可支持多播（Multicast）协 议。
 
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