多层交换中基于多层数据流分类的QoS研究

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多层交换技术为宽带IP网络支持多业务融合、服务分类、细分记费等提供了条件,是宽带IP网络的关键技术。与三层交换相比,多层交换可以分析到传输层,在支持二层/三层交换的同时,其流分类模块可以综合分析设备端口号、MAC地址、IP地址、ToS和传输层端口号来对网络数据流进行分类,提供了在网络中实现服务等级(Class of Service)的方法。并在此基础上实现流量控制、设定优先级、交换重定向等功能,从而合理地使用网络带宽,实现对QoS的支持。本文主要以Marvell公司的Gal2net3系列多层交换芯片和设备作为研究对象,具体研究QoS实现的关键技术。针对多层交换的特点,提出了一套可行的设计方案,使之能够在多层交换中实现QoS,可以灵活按照网络数据包二、三、四层信息,分别对数据采取相应的策略,可以完成QoS分类和QoS控制的功能。首先本文结合QoS的区分业务模型,从区分业务体系结构,区分服务字段的定义、区分服务中的每一跳行为等要素出发,结合芯片的特点,介绍了如何利用多层数据流分类模块实现QoS。详细分析了数据流分类模块的原理和细节,阐述了分类模块的实现机制和标记桶实现机制。然后,本论文提出一套详细的QoS实现方案,从模块功能设计、命令行设计,QoS功能对标准的支持三方面对方案进行了详细的介绍。最后,使用本文提出的QoS实现方案,进行了相关实验并给出实验结果和分析。结果表明,使用本论文提供的方法,可以完成对网络数据多层字段的提取,用于流分类,并可对数据包进行灵活的处理和控制,如包计数、转发或者丢弃、限速、制定数据包优先级和改变DSCP域等。实验分析结果表明本论文的方案达到设计要求,能够满足设计的需要。本论文的研究成果可以运用在多层智能交换机、宽带IP网络的接入设备,包括内核为IP的xDSL DSLAM及FTTH设备等。本文的工作是湖北省教育厅重点科研项目(B类)“混合模式下端到端IP网络服务质量研究”(2004x072)的一部分,研究成果成功推动了该项目的进展。
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