RSVP協議的基本概念介紹


 

2010-06-12 14:12 佚名 互聯網 字號: T | T
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對於RSVP協議的簡單介紹和圖解。通過文章,我們將對這個含義的基本概念和結構,以及工作方式等方面的知識有所了解。希望對大家有所幫助。

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為了完成因特網的控制,我們規定了很多種類的協議進行規范,這樣才能進行主機和主機間的傳輸。那么,在這之中,我們來介紹一下RSVP協議。這個協議很多朋友都不是很清楚。

資源預留協議(RSVP)是一種用於互聯網上質量整合服務的協議。RSVP協議允許主機在網絡上請求特殊服務質量用於特殊應用程序數據流的傳輸。路 由器也使用RSVP發送服務質量(QOS)請求給所有結點(沿着流路徑)並建立和維持這種狀態以提供請求服務。通常RSVP請求將會引起每個節點數據路徑 上的資源預留。

RSVP 只在單方向上進行資源請求,因此,盡管相同的應用程序,同時可能既擔當發送者也擔當接受者,但RSVP協議對發送者與接受者在邏輯上是有區別的。RSVP運行在 IPV4 或 IPV6 上層,占據協議棧中傳輸協議的空間。

RSVP不傳輸應用數據,但支持因特網控制協議,如 ICMP、IGMP 或者路由選擇協議。正如路由選擇和管理類協議的實施一樣,RSVP的運行也是在后台執行,而並非在數據轉發路徑上。

示意圖

RSVP本質上並不屬於路由選擇協議,RSVP協議的設計目標是與當前和未來的單播(unicast)和組播(multicast)路由選擇協議同時運行。RSVP進程參照本地路由選擇數據庫以獲得傳送路徑。

以組播為例,主機發送 IGMP 信息以加入組播組,然后沿着組播組傳送路徑,發送RSVP信息以預留資源。路由選擇協議決定數據包轉發到哪。

RSVP只考慮根據路由選擇所轉發的數據包的QOS。為了有效適應大型組、動態組成員以及不同機種的接收端需求,通過RSVP,接收端可以請求一個特定的QOS[RSVP93] 。

QOS 請求從接收端主機應用程序被傳送至本地RSVP進程,然后RSVP協議沿着相反的數據路徑,將此請求傳送到所有節點(路由器和主機),但是只到達接收端數據路徑加入到組播分配樹中時的路由器。所以,RSVP預留開銷是和接受端的數量成對數關系而非線性關系

 

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RSVP (Resource Reservation Protocol) is a set of communication rules that allows channels or paths on the Internet to be reserved for the multicast (one source to many receivers) transmission of video and other high-bandwidth messages. RSVP is part of the Internet Integrated Service (IIS) model, which ensures best-effort service, real-time service, and controlled link-sharing.

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資源預留協議(RSVP:Resource Reservation Protocol)最初是 IETFQoS的綜合服務模型定義的一個信令協議,用於在 flow)所經路徑上為該流進行資源預留,從而滿足該流的QoS要求。資源預留的過程從 應用程序流的源 節點發送Path消息開始,該消息會沿着流所經路徑傳到流的目的節點,並沿途建立路徑狀態;目的節點收到該Path消息后,會向源節點回送Resv消息,沿途建立預留狀態,如果源節點成功收到預期的Resv消息,則認為在整條路徑上資源預留成功。
rsvp( 資源預留協議)是一個在ip上承載的信令協議,它允許 路由器網絡任何一端上 終端系統或主機在彼此之間建立保留 帶寬路徑,為網絡上的數據傳輸預定和保證 qos。它對於需要保證 帶寬和時延的業務,如語音傳輸,視頻會議等具有十分重要的作用。
rsvp協議中涉及到發送者和接收者的概念,這兩個概念是在邏輯上進行區分的,發送者指發送路徑消息的進程,而接收者是指發送預留消息的進程,同一個進程可以同時發送這兩種消息,因此既可以是發送者,也可以是接收者。
rsvp是由接收者提出資源預留申請的,這種申請是單向的,也就是說為從 主機a到主機b的 數據流預留的資源,對於從主機b到主機a的數據流是不起作用的。因為在當前的internet中,雙向的 路由是不對稱的:從主機a到主機b的路徑並不一定是從主機b到主機a的路徑的反向;另外一個,兩個方向的數據傳輸特征和對應申請預留的資源也未必相同。
rsvp提供兩種類型的預留:
專用預留(distinct reservation):它所要求的預留資源只用於一個發送者。即在同一會話(session)中的不同發送者分別占用不同的預留資源。
共享預留(shared reservation): 它所要求的預留資源用於一個或多個發送者。即在同一會話(session)中的多個發送者共享預留資源。
rsvp提供兩種發送者選擇方式:
通配符方式(wildcard):默認所有發送者,並通過預留消息中所攜帶的源端地址列表來限制通配符濾波器
顯式指定方式(explicit):濾波器明確指定一個或多個發送者來進行預留。
rsvp用interserv模型的兩種服務方式:
cl服務(controlled-load service):給用戶數據提供接近於在未超載網絡上傳輸質量的服務。
gs服務(guaranteed service):給用戶數據提供能保證 帶寬與時延的服務。
rsvp適用於為 frame-relay,hdlc, ppp等網絡提供預留保證。
資源預留和隊列機制的結合使用兩個關鍵點:
1、端到端的RSVP 數據流數據流從單一或多個源地址向單一或多個目標地址進行單向傳輸。
2、 路由器到路由器的WFQ會話:穿越特定接口的單一傳輸層會話或 網絡層數據流,WFQ會話通過源地址和目標地址, 端口號或協議號等屬性進行區分。
Configuration
配置RSVP步驟如下:
1、啟用RSVP,默認 帶寬預留上限為接口帶寬的75%。可以指定RSVP數據流 帶寬總量,也可以
指定每個RSVP 數據流的帶寬:
nimokaka(config-if)#ip rsvp bandwidth [interface-kbps [single- flow-kbps]]
2、指定只接收符合特定條件的鄰居 路由器的RSVP請求。可選:
nimokaka(config)#ip rsvp neighbor {ACL}
3、對於符合RSVP所定義的帶寬和超出RSVP所定義的帶寬的 數據包分配IP優先級。可選:
nimokaka(config-if)#ip rsvp precedence {[conform precedence] [exceed precedence]}
show command
1、允許遠程管理工作站監視RSVP相關的信息:
nimokaka(config)#snmp-server enable traps rsvp
2、 顯示接口的RSVP信息:
nimokaka#show ip rsvp interface [interface]
3、 顯示接口的RSVP過濾和 帶寬信息:
nimokaka#show ip rsvp installed [interface]
4、顯示當前的RSVP鄰居信息:
nimokaka#show ip rsvp neighbor [interface]
5、顯示RSVP發送方,接收方以及請求信息:

nimokaka#show ip rsvp {sender|reservation|request} [interface]

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互聯網是當今應用最廣泛、發展最迅速的IP數據分組交換通信網絡。基於IP的數據、音頻和視頻等業務以其低廉的費用、隨處可接入性等優點越來越來引 人注目,在電信業務中所占的比重也越來越大。網絡的發展推動業務的發展,基於IP的多媒體通信異軍突起,發展勢頭極為迅猛,隨着多媒體技術的成熟以及計算 能力的提高,已經能夠在互聯網上提供WWW瀏覽、IP電話、視頻點播、視頻會議、遠程教學等多媒體業務。

80年代中后期以來,在國際計算機 網絡研究領域廣泛地開展了以支持實時多媒體通信傳輸為目標的新型網絡體系結構。互聯網工程任務組(IETF)在服務區分方面提出的第一個體系結構是集成服 務體系結構,集成服務體系結構對傳統互聯網進行擴展以支持多媒體實時應用。它不僅可以提供無服務性能要求的傳統盡力傳輸服務模式,還可以提供支持完全服務 性能保證的服務模式。在服務層次上,它提供端到端的質量保證型服務或可控負載型服務。典型應用如遠程教學、視頻點播等交互式音頻和視頻應用。在實現層次 上,它需要所有路由器在控制路徑上處理每個流的信令消息並維護每個流的路徑狀態和資源預留狀態,在數據路徑上執行流的分類、調度和緩沖區管理。具體而言, 集成服務依靠資源預留協議(RSVP)逐節點地建立或拆除每個流的資源預留軟狀態;依靠接納控制決定鏈路或網絡節點是否有足夠的資源滿足QoS要求;依靠 傳輸控制將IP包分成傳輸流,並根據每個流的狀態對分組的傳輸實施QoS路由、傳輸調度等控制。

最早構思資源預留協議(RSVP)的是南加 利弗尼亞大學(USC)信息科學院和施樂Palo Alto研究中心的研究人員。它提供了一種有效的資源預留方式,可以有效的描述應用程序對資源的需求。資源預留協議(RSVP)建立在IP協議之上,可以 利用IP數據包傳輸RSVP消息;RSVP是一個單工協議,只在一個方向上預留資源;RSVP是一個面向客戶端協議,由信宿負責資源預留;RSVP可以滿 足點到多點群通信中客戶端異構的需求,每個客戶端可以預訂不同數量的資源,接收不同的數據流;RSVP還提供了動態適應成員關系變化、路由變化的能力。為 了建立並維護分組數據傳輸通道中各個交換機的狀態,RSVP建立了異構信宿樹。簡而言之,RSVP協議就是通過在中間結點傳輸預留信息以創建和維護預留狀 態,從而實現資源預留和釋放。

RSVP協議基本架構包含決策控制(Policy)、接納控制(Admission)、分類控制器(Classifier)、分組調度器(Scheduler)與RSVP處理模塊等幾個主要成分。決策控制用來判斷用戶是否擁有資源預留的許可權;接納控制則用來判斷可用資源是否滿足應用的需求,主要用來減少網絡負荷;分類控制器用來決定數據分組的通信服務等級,主要用來實現分組過濾;分組調度器則根據服務等級進行優先級排序,主要用來實現資源配置以滿足特定的QoS。當決策控制或接納控制未能獲得許可時,RSVP處理模塊將產生預留錯誤消息並傳送給收發端點;否則將由RSVP處理模塊設定分類與調度控制器所需的通信服務質量參數。

圖1
RSVP協議基本架構圖

流 (Flow)是以單播或多播方式在信源和信宿間傳輸的數據碼流,它為不同服務提供類似連接的邏輯通道。在RSVP協議中,發送端點簡單地以多播方式傳送數 據;接收端點如欲接收數據,將由網絡路由協議系統(IGMP協議等)負責形成在源宿間轉發數據的路由,也就是由路由協議配合形成數據碼流。流在RSVP協 議中占有至關重要的位置,RSVP協議的所有操作幾乎都是圍繞流而進行的。

RSVP支持四種基本的消息:資源預留請求消息、路徑消息、錯誤和確認消息、拆鏈消息。

資源預留請求消息(Reservation-Request Messages):一個資源預留請求消息由接收方主機向發送方主機發送。資源預留請求消息使用同數據報路由方向相反的方向傳送,直至到達發送方主機。一個資源預留請求消息必須到達發送方主機,只有這樣,發送方才能為傳輸的第一跳設置合適的控制參數;

路徑消息(Path Message):一個路徑消息由發送方通過單播或組播路由向外發送。路徑消息用於存儲每個結點的路徑狀態(PS)。資源預留請求正是通過這些路徑狀態才能從相反方向回到發送方的;

錯誤和確認消息(Error and Confirmation Messages):錯誤消息有兩種類型:PathErr和ResvErr。PathErr由路徑消息引起,並傳送到發送者。ResvErr消息由預留消息引起,並傳送到相關的接收者;

拆鏈消息(Teardown Messages):RSVP拆鏈用於超時之前刪除路徑和預留狀態。拆鏈消息有兩種類型:PathTear和ResvTear。PathTear刪除從消息發出的節點到所有的接收者路徑上的預約狀態,PathTear的路由和路徑消息的路由嚴格一致。ResvTear刪除從消息發出的節點到所有發送者路徑上的預約狀態,ResvTear的路由和預留消息的路由嚴格一致。ResvTear消息可以由一個接收者,或一個狀態超時或預約被剝奪的節點產生。節點上狀態的刪除可能會引起本節點相關預約狀態的更新。

RSVP 協議的基本工作原理如下:數據流的源主機為將要發送的數據流做出一個規范的描述Tspec,包括傳輸數據流所需要占用帶寬的上限和下限,時間延遲和延遲抖 動。主機中的RSVP信令模塊則向目的主機發送Path消息,其中包括Tspec信息。在源主機到目的主機的下行線路上的每一個支持RSVP的路由器在收到Path消息時都在內部建立起鏈路狀態標識。為使下游節點了解流的來源,上游節點將Path消息中Lasthop(上級節點)域改寫為該節點的IP地址,Resv消息正是利用Path消息中Lasthop的信息實現逐級向上游節點預留資源。

為 建立起資源預留,目的端主機在上行線路上發送Resv消息,包括預留服務的種類及數據流描述符。當上行線路上的路由器收到Resv消息時,路由器上的許可 控制器來驗證是否有足夠的資源來滿足該請求,然后被送到策略控制器來判斷用戶是否有權預約資源。如果兩個驗證都成功,則分配給該請求資源,並把請求送給下 一個節點,否則返回錯誤給提出請求的應用程序即發送錯誤信息至目的端主機;反之則向上行線路的下一跳路由器發送Resv消息。

當上行線路上的最后一個路由器資源預留成功時,則向目的端主機發送確認信息。結束RSVP控制的基本工作原理與建立RSVP控制的基本工作原理類似。


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