网络管理和服务质量技术

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文章目录

• 网络管理和服务质量技术
• • 网络管理
  • • 网络管理模型
    • 网络管理功能
    • 网络关系系统的组成
    • 网络管理标准
    • 管理信息的组织与表示
    • 简单的网络管理协议
    • • SNMP
      • SNMPv2
      • RMON
      • SNMP应用
    • 网络管理工具
    • • 典型网络管理工具
    • 网络管理的应用
  • 服务质量技术
  • • QoS
    • • Qos分类
      • Qos指标参数以及管理测量
      • • Qos主要指标参数：
      • Qos管理模型
      • SLA管理
      • Qos资源管理
      • Qos测量
  • IP网络中的Qos技术
  • • 综合服务体系
    • • IntServ的服务资源预留协议
    • 区分服务体系
    • • 特点
      • DS域与DS区
      • 区分服务标记域与区分服务编码点DSCP
    • 区分服务的服务类型
    • MPLS Qos技术
    • • MPLS的工作原理
      • 转发等价类FEC
    • 移动网络Qos

网络管理和服务质量技术

网络管理

网络管理是指对网络的运行状态进行检测和控制，并能够提供有效、可靠、安全、经济的服务。网络管理应该完成两个任务，一是对网络的运行状态进行监测，二是对网络的运行状态进行控制。通过检测可以可以了解当前网络状态是否正常，是否出现危机和故障；通过控制可以对网络状态进行合理分配，提供网络性能，保证网络应有的服务。监测是控制的前提，控制是监测的结果。所以网络管理就是对网络的监测和控制。

网络管理模型

在网络管理中，一般采用管理站-代理的管理模型

• 网络管理站：网络管理站一般位于网络系统的主干或者接近主干位置的工作站、微机等，负责发出管理操作的指令，并且接收来自代理的信息。网络管理站要求管理代理定期收集重要的设备信息。网络管理站应该定期查询管理代理收集到的有关主机运行装填、配置以及性能的数据等信息，这些信息将被用来确定独立的网络设备、部分网络或者整个网络运行的状态是否正常。
• 管理代理：管理代理则位于被管理的设备内部。通常将主机和网络互联设备等所有被管理的网络设备称为被管理设备
• 网络管理协议：用于网络管理站和管理代理之间传递信息，并且完成信息交换安全控制的通信归约就称为网络管理协议
• 管理信息库：管理信息库是一个信息存储库，是对于通信网络管理协议可以访问信息的精确定义，所有相关的被管理对象的网络信息都放在MIB上

网络管理功能

为了标准化系统的管理功能，ISO在ISO/IEC 7498-4文档汇总定义了网络管理的5个系统管理功能域，即配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理。

• 配置管理：配置管理负责网络的简历、业务的开展以及配置数据的维护
• 故障管理：故障管理的主要是及时发现和排除网络故障，其目的是保证网络能够提供连续、可靠、优质的服务
• 性能管理：性能管理的目的是维护网络服务质量和网络运营效率。为此性能管理提供性能监测、性能分析和性能管理控制等功能
• 计费管理：计费管理的主要目的是正确的计算和收取用户使用网络服务的费用
• 安全管理：安全管理采用信息安全措施保护网络中的系统、数据和业务

网络关系系统的组成

网络管理系统是网络监控和控制工具的集合，一般包含以下的观点：

• 为执行大多数或者全部的管理任务，有一个单一操作接口，这个接口拥有的功能强大且用户界面友好的命令集
• 使用最少数量的专用设备。也就是说，网络管理所需要的大多数软件和硬件都被组合到现有的用户设备中

网络管理标准

为了支持各种网络的互连及其管理，网络管理需要有一个国际性的标准。在众多的标准化组织中，目前国际上公认的最著名、最具有权威的国际化标准组织ISO和国际电信联盟的电信标准部ITU-T，而计算机网络中IETF的因特网技术标准已经成为事实上的国际标准。

• ISO
• ITU-T
• IETF
• 其他组织

管理信息的组织与表示

• 抽象语法表示SAN.1

  • 简单类型：
  • 构造类型：
  • 标签类型：
  • 其他类型：

• 管理信息结构SMI

  • 对象的标识
  • 对象的语法
  • 对象的编码

简单的网络管理协议

SNMP

SNMP是专门设计用来管理网络设备的一种标准协议，它是一种应用层协议。SNMP使网络管理员能够管理网络运行，发现并解决网络问题以及规划网络发展。通过SNMP接收循环消息网络管理系统获知网络出现问题。

SNMP规定了5中协议单元PDU

• GetRequest：从代理进程提取一个或多个参数值
• GetNextRequest：从代理进程中提取紧跟当前参数的下一个参数值
• SetRequest：设置代理进程的一个或者多个参数值
• GetResponse：返回一个或者多个参数值。
• Trap：代理进程主动发出报文，通知管理进程有某些事情发生

SNMP报文格式：

SNMP报文有三个部分组成：即公共的SNMP首部，Get/Set首部，Trap首部，变量绑定。

SNMPv2

• 增加了管理和管理之间的信息交换机制

• 改进了管理信息结构

• 增强了关系信息通信协议的能力

RMON

远程网络监视RMON是对SNMP标准的重要补充，是简单网络管理向互联网管理过渡的重要步骤。

SNMP应用

• 访问MIB库的变量并给出相应变量的描述
• 通过访问SNMP MIB可以获得网络性能相关数据，对网络性能和吞吐量分析
• 检测中心对检测设备进行查询来获得有关网络状态的信息，对网络性能进行动态分析，并进行设备监控，用于以后的评估和分析
• 在SNMP服务器上进行警告配置，网络中任何支持SNMP-Trap协议的SNMP设备都能收到警告

网络管理工具

• 基于Web的管理
  • 基于代理的解决方案
  • 嵌入式WBM解决方案

典型网络管理工具

• CiscoWorks for Windows
• HP OpenView
• IBM Tivoli NetView
• Sun Net Manager

网络管理的应用

• 网络资源状态监视
• 阈值检测
• 事件管理
• 配置应用
• 拓扑管理
• 性能监视

服务质量技术

QoS

在通信和计算机网络中，服务质量简称QoS。Qos的提出始于ATM交换机。Qos有广义上和狭义之分；狭义Qos指技术指标（传输时延、抖动、丢失率、带宽要求、吞吐量等）；广义Qos指资源调配和利用、层与层之间的协商，从而涉及不同层次的Qos。

Qos分类

目前涉及Qos控制和管理的标准有：

在应用层，ISO/OSI提出了基于ODP分布式环境的Qos控制；

在网络层中ATM论坛提出了Qos控制策略和实现；IETF RFC2115，RFC2117中的IS和DS体系结构，用于解决因特网的Qos控制和管理

在数据链路层，以太网中提出了802.1p、802.1q以及SBM等标准

Qos指标参数以及管理测量

Qos主要指标参数：

• 可用性：可用性是指用户能够使用IP业务可用性功能的时间间隔占IP业务全部时间间隔的百分比
• 吞吐量：吞吐量是指网络中IP包的传输速率，可表示为平均速率或者峰值速率。网络的吞吐量是衡量网络能够成为一个IP流转发报的能力，主要取决于链路速率、节点设备的端口速录以及网络的业务量状况
• 延时：延时是指IP包从网络入口点到达出口点所需要的传输时间间隔
• 丢包率：丢包率是指IP包在昂罗节点之间的传输时丢失的IP包数与已发送的IP包总数的比值。当网络拥塞、传输损伤、超过生存周期时，丢包就可能发生。
• 延时抖动：延时抖动是指在一段测量时间间隔内，最大IP包传输时延与最小IP包传输时延的差值

Qos管理模型

目前IP网还没有标准的Qos管理模型，只有两个很好的参考模型。

• 一个是电信论坛TMF提出的TOM模型

• 另一个模型是IETF提出的基于策略的管理框架

SLA管理

服务等级协议SLA是用户与网络服务提供商签订关于服务质量的协议。

Qos资源管理

在Qos管理过程中，需要对用户的业务进行接纳控制。网络服务可以通过资源预留来达到这一目标，但是DiffServ还不能实现端到端的资源预留和接纳控制。为了解决这个问题，出现了带宽管理BB

BB实际上就是一个资源管理器，它手机网络的拓扑和节点以及链路状态信息，管理网络资源，并结合策略服务器规定的策略进行接纳控制，DifferServ域之间通过BB进行SLA协商，使DifferServ能工实现端到端的接纳控制和Qos保障。

Qos测量

IP网络中的Qos技术

现有的因特网最初是面向非实时的、单种数据类型通信设计的。IP协议提供一种无连接的网络层，必须辅以其他高层的端到端的协议才能更好的实现端到端的可靠传输。由于因特网设计时候没有关注Qos控制和管理技术，所以资源完全共享，资源的访问和使用没有进行有效的控制和管理，不能保证网络按照用户所需的质量要求投递。由于缺少必要的对服务质量的控制和保证，这种传统IP传输服务被称为尽力而为型服务。

尽力而为型服务无法给传输提供很好的服务质量保证，于是IETF借鉴Qos技术，加强实现资源的控制和调整机制，使得网络能够支持多种服务，既能保证有服务质量需求者的服务，又能为原有的尽力而为型服务，为此提出了一种体系–综合服务体系。其主要目的是在基于IP的网络中提供一定级别的服务质量。在IntServ中将通信业务分为两大类：有弹性通信业务和无弹性通信业务。

综合服务体系

服务分类：

• Qos保证服务型
• 受控负载服务型
• 尽力而为服务型

IntServ的服务资源预留协议

IntServ中定义RSVP为其Qos信令。通过RSVP，用户可以给每个业务流申请资源预留，要预留的资源可以包括缓冲区以及带宽的大小。这种预留需要在路径上的每一跳都进行，这样才能提供端到端的Qos保证

预留过程如下

• 发送数据的源端确定发送数据流所需要的带宽、延时和延时抖动等指标，并将其包含在PATH分组中发给接收端
• 在网络中的某一路由器接收到PATH分组时，它将PATH分组中的路径状态信息存储起来，该路径状态信息描述了PATH分组的上一级源地址
• 当接收端收到PATH分组之后，它沿着与PATH分组中获取的源路径相反的方向发送一个RESV分组。该RESV分组包含为数据流进行资源预留所需要描述的流量和性能期望等Qos信息
• 当某一路由器接收到一个RESV分组时，它通过接纳控制来决定是否有足够的资源满足Qos请求。如果有，就进行带宽和缓冲区空间的预留，并且存储一些与数据流相关的特定信息，然后将RESV分组转发给下一个路由器；如果路由器必须拒绝该请求，则它返回给接收端的一个错误信息
• 如果源端接收到RESV分组，则表明数据流的资源预留已经成功，可以开始向接收端发送数据
• 当数据流发送完毕，路由器可以释放先前设置的预留资源

以IP技术为基础的因特网正在朝着宽带化。服务综合化发展方向，而作为喝个的宽带综合服务数字网络必修要能满足不同业务的服务质量要求。

• 队列管理机制
• 队列调度机制
• 基于Qos约束的路由

区分服务体系

区分服务实现途径如下：

• 简化网络内部节点的服务机制

• 简化网络内部节点的服务对象

区分服务的服务类型：

• 优质服务
• 确保服务

特点

• 层次化结构
• 总体几种控制策略
• 不影响路由

DS域与DS区

一个DS域是由一组连续的路由器组成，即从该域中的任何路由器到该域的任何其他一个路由器都有一条不包括域外路由器的路径

区分服务标记域与区分服务编码点DSCP

IP包头的区分服务标记域是DS域的边界节点与内部节点之间传递流聚集的信息媒介，是链接边界的传输分类和调节机制与内部PHB的桥梁

区分服务的服务类型

• 优质服务
• 确保服务
• 其他类型服务

MPLS Qos技术

用面向连接的方式取代IP的无连接分组的交换方式，这样就可以利用更快捷的查找算法，而不必使用最长匹配前缀的方法来查找路由表。这种基本概念就叫做交换。

为了实现交换，可以利用面向连接的概念，使得每个分组携带一个叫做标记的小整数。当分组达到交换机时，交换机读取分组的标记，并用标记值来解锁分组转发表。

MPLS具有以下四个特点：

• 支持面向连接的服务质量
• 支持流量工程，平衡网络负载
• 有效地支持虚拟专用网VPN
• 支持多种网络协议

MPLS的工作原理

转发等价类FEC

移动网络Qos

四种解决方案

• MRSVP
• 支持隧道的RSVP
• 基于组播的RSVP
• DRSVP

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