Increased Demands
Need to incorporate bursty and stream traffic in TCP/IP architecture
Increase capacity
– Faster links, switches, routers
– Intelligent routing policies
– End-to-end flow control
Multicasting
Quality of Service (QoS) capability
Transport protocol for streaming
Protocols for QoS Support 描述了支持服务质量（Quality of Service, QoS）的一系列协议及相关技术的需求和实现策略。以下是详细解读：
1. 提高服务质量需求的背景
需求增加
• 随着网络使用的增长，流量类型变得多样化，包括突发性流量（Bursty Traffic）和流媒体流量（Stream Traffic）。
• 当前的 TCP/IP 架构需要适应这些新需求，同时保持网络的高效和可靠性。
关键需求
• 容量扩展：
• 为了应对更高的流量需求，需要提升链路速度和设备性能。
• 更快的链路： 提升基础设施中的传输速率，例如升级光纤网络。
• 更高效的交换机和路由器： 改进硬件和算法以更快速地转发数据。
• 智能路由策略：
• 采用动态路由算法，根据实时网络状况选择最优路径。
• 平衡网络负载，避免拥塞。
• 端到端流量控制：
• 通过改进的流量控制机制，实现数据从源头到目的地的高效传输。
• 确保流量不会因节点间的负载不平衡而导致延迟或丢包。
2. 多播技术（Multicasting）
功能
• 多播技术允许将单个流的数据发送给多个接收者，而无需为每个接收者创建单独的流。
• 适用于视频会议、实时广播等需要同时传输给多个目标的场景。
优势
• 带宽效率： 减少冗余数据的传输。
• 节点负载降低： 减少源节点的处理压力。
3. 服务质量（QoS）能力
QoS 的意义
• 服务质量能力旨在为不同的流量类型提供差异化的服务，满足不同应用对延迟、带宽和丢包率的要求。
• 实时流量： 如语音通话和视频会议需要低延迟和低抖动。
• 非实时流量： 如文件传输对延迟不敏感，但需要高可靠性。
QoS 的关键技术
• 流量分类： 根据流量的重要性和需求将其划分为不同的类别。
• 优先级调度： 为关键流量分配更高的优先级，确保其在网络拥塞时优先得到服务。
• 流量整形： 控制流量的速率，防止流量突发对网络造成过大压力。
4. 适配流媒体的传输协议
流媒体需求
• 流媒体应用（如视频流和音频流）对连续性和稳定性有严格要求，需要专门设计的传输协议支持。
• 低延迟： 保证流媒体数据及时到达。
• 稳定带宽： 避免流媒体播放过程中的中断。
传输协议
• RTP（Real-Time Protocol）：
• 用于实时传输音视频数据，支持数据包的时间戳和序列号。
• 与 QoS 机制结合，保障实时流量的服务质量。
• RTCP（Real-Time Control Protocol）：
• 用于监控数据传输的质量，提供反馈机制以优化传输。
5. 总结
为了支持 QoS，现代网络需要应对流量增长和多样化的挑战。通过扩展网络容量、优化路由策略、采用多播技术和专门的传输协议，可以有效提升网络对突发性流量和流媒体流量的适应能力。同时，通过引入服务质量能力，能够在网络资源有限的情况下，为关键流量提供优先保障，实现高效可靠的端到端传输。这些技术共同构成了支持 QoS 的协议和机制体系，为复杂的现代网络需求提供了解决方案。
Resource Reservation - Unicast
Prevention as well as reaction to congestion required
Can do this by resource reservation
Unicast
– End users agree on QoS for task and request from network
– May reserve resources
– Routers pre-allocate resources
– If QoS not available, may wait or try at reduced QoS
Resource Reservation - Unicast 描述了一种为单播通信提供资源预留以预防和应对网络拥塞的机制，以下是其详细解读：
1. 资源预留的目标
预防和应对拥塞
• 资源预留不仅用于在拥塞发生后采取反应性措施，还用于在通信开始前进行预防性规划。
• 通过提前分配网络资源，可以降低因资源竞争导致的拥塞概率，提高通信的可靠性。
2. 单播中的资源预留机制
QoS 协议
• 用户协商：
• 通信的双方（发送方和接收方）根据任务的需求对服务质量 (QoS) 达成一致。
• QoS 的参数可能包括带宽需求、延迟上限、丢包率等。
• 向网络请求资源：
• 用户根据协商的 QoS 参数向网络发出资源预留请求，确保数据传输过程中可用的网络资源满足需求。
资源分配
• 资源预留：
• 路由器根据资源预留请求，在通信路径上的每个节点为单播通信分配必要的带宽和缓冲区。
• 这种预分配可以减少数据传输过程中因资源不足导致的丢包和延迟。
• 预先分配资源：
• 路由器按照 QoS 要求，提前为任务分配和锁定必要的网络资源，确保通信的稳定性和可预测性。
3. QoS 不可用时的应对措施
等待或调整 QoS
• 如果当前网络无法满足所请求的 QoS，可能会采取以下措施：
• 等待：
• 用户可以选择延迟通信任务，等待网络资源恢复或其他任务完成以释放资源。
• 降低 QoS 要求：
• 用户可以调整任务的 QoS 参数，采用较低的服务质量标准重新发起资源预留请求，以适应当前网络的可用资源。
4. 资源预留的优势
提高通信可靠性
• 通过预分配网络资源，单播通信可以避免在传输中途因资源不足而导致的丢包或延迟。
• 对于实时通信和关键任务，资源预留机制是确保高服务质量的重要手段。
优化网络利用率
• 资源预留使得网络中的每个节点能够提前规划资源使用，减少资源分配的实时竞争，提升整体网络效率。
5. 应用场景
实时通信
• 语音通话、视频会议等对延迟和抖动敏感的应用，可以通过资源预留确保数据流的稳定传输。
高优先级任务
• 关键业务任务可以通过资源预留机制获得专属的网络资源，避免因其他低优先级任务的干扰而影响性能。
高带宽需求场景
• 数据密集型应用（如大文件传输或高清视频流）可以通过资源预留保证带宽需求的满足，防止因带宽不足而中断或降低服务质量。
6. 总结
Resource Reservation - Unicast 通过预先为单播通信任务分配网络资源，有效减少了拥塞发生的可能性，同时提高了通信的服务质量。在 QoS 不可用的情况下，通过等待或调整 QoS 参数提供灵活的应对策略。这种机制适用于实时通信、高优先级任务和高带宽需求场景，为可靠、高效的网络通信提供了坚实的保障。
Resource Reservation – Multicast