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目 录3

第一部分QoS的体系结构3

第1章QoS的定义及概述3

1.1 QoS的一般性描述3

1.1.1 QoS的应用需求3

1.1.2 QoS的概念描述4

1.1.3 QoS的发展概述5

1.2 QoS的定义和标准6

1.2.1 OSI参考模型中的QoS定义6

1.2.2 CCITT(ITU)的QoS定义7

1.2.3 ATM的QoS定义7

1.2.4 IETF的QoS定义9

1.2.5 QoS定义的分层、分类及分维10

1.3.1 QoS设计的基本原则12

1.3 QoS控制和管理概述12

1.3.2 QoS的描述13

1.3.3 QoS的控制和管理机制14

1.3.3.1 QoS的提供机制14

1.3.3.2 QoS的控制机制16

1.3.3.3 QoS的管理机制18

参考文献18

第2章综合服务体系结构IntServ21

2.1 IntServ概述21

2.2 IntServ模型22

2.3 IntServ的服务类型23

2.3.1可控负载型服务23

2.3.2质量保证型服务23

2.4资源共享要求与服务范围24

2.5 QoS控制的实现框架25

2.7.1 RSVP简介26

7.3.3.3规则个数的压缩 126

2.6 QoS控制参数26

2.7资源预留协议RSVP26

2.7.2 RSVP的工作原理28

2.7.2.1 RSVP实现资源预留的过程28

2.7.2.2 RSVP与其他QoS控制模块的关系29

2.7.2.3 RSVP的控制分组30

2.8 IntServ的QoS研究31

2.9 IntServ的局限性31

参考文献32

3.1 DiffServ概述35

第3章区分服务体系结构DiffServ35

3.2 DiffServ的体系结构36

3.2.1 DS区域与DS区36

3.2.2 区分服务标记域与区分服务标记DSCP37

3.2.3边界节点的传输分类与调节机制37

3.2.4 逐点行为PHB、PHB组与PHB组族38

3.3 DiffServ的典型服务与技术40

3.3.1奖赏服务PS40

3.3.2确保服务AS41

3.3.3其他服务类型42

3.4 DiffServ网络中的组播问题42

3.4.1 DiffServ网络支持组播存在的问题43

3.4.2 DiffServ网络中支持组播的方案44

3.5 DiffServ中带宽分配的公平性问题45

3.5.1适应流与非适应流共享AF时的公平性45

3.5.2 Web流的公平待遇46

3.5.3通用的解决办法47

参考文献47

第4章DiffServ与IntServ相结合的端到端QoS提供机制51

4.1 DiffServ网络区支持IntServ/RSVP的意义52

4.2 DiffServ网络区支持端到端IntServ的实现框架53

4.3.2使用RSVP的动态资源管理方案54

4.3支持端到端IntServ的DiffServ网络区资源管理方案54

4.3.1静态资源管理方案54

4.3.3使用其他方式的动态资源管理方案56

4.4 DiffServ网络区支持端到端IntServ的研究展望56

参考文献57

第二部分QoS的实现机制61

第5章ATM网络的传输管理与QoS控制61

5.1 ATM网络的传输特点62

5.2.1 接纳控制63

5.2 ATM网络的传输管理与QoS控制技术63

5.2.2拥塞控制64

5.2.2.1开环预防控制65

5.2.2.2反馈流控66

5.2.3信元丢弃控制67

5.2.4信元传输实时调度68

5.3 ATM网络的传输管理与QoS控制策略68

5.3.1资源管理策略68

5.3.2信元的存储和调度策略70

5.3.3模型描述和求解证明71

参考文献72

第6章拥塞控制73

6.1拥塞的定义74

6.2拥塞控制概述75

6.3流量控制与拥塞控制的关系76

6.4 TCP流量控制76

6.4.1 TCP流量控制的工作原理76

6.4.1.1 TCP报文头76

6.4.1.2 TCP的滑窗机制77

6.4.1.3重传策略79

6.4.1.4确认策略80

6.4.2 自同步机制80

6.4.3加性增加倍乘减小81

6.4.4.1 RTT方差估计（Jacobson算法）85

6.4.4重发超时管理85

6.4.4.2指数RTO退避86

6.4.4.3 Karn算法86

6.4.5窗口管理87

6.4.5.1慢启动87

6.4.5.2拥塞避免88

6.4.6 TCP Tahoe89

6.4.7 TCP.Reno和TCP NewReno89

6.4.8 TCP SACK91

6.4.9 TCP Vegas91

6.5端到端拥塞控制机制92

6.6 中间节点上的增强机制94

6.6.1 调度95

6.6.2 队列管理95

6.7主动队列管理96

6.7.1 AQM与RED96

6.7.2 RED的变种算法97

6.7.3 AQM新策略98

6.7.4我们的研究思路与成果98

参考文献100

7.1报文分类基础103

7.1.1报文分类概述103

第7章报文分类103

7.1.2相关符号术语的定义105

7.1.3报文分类的可用字段107

7.1.4报文分类的几何解释110

7.1.5报文分类规则的冲突问题111

7.1.6报文分类举例111

7.2.1.2交叉组合（cross-producting）算法113

7.2报文分类算法113

7.2.1报文分类算法综述113

7.2.1.1线性（linear）查找算法113

7.2.1.3 Hierarchicaltries算法114

7.2.1.4 Bitmap-Intersection算法115

7.2.1.5 Tuple space search算法116

7.2.1.6 Modular算法117

7.2.1.7 RFC算法117

7.2.2报文分类算法的评价标准119

7.2.3报文分类算法的性能比较120

7.3报文分类器的设计122

7.3.1报文分类器的特性122

7.3.2报文分类器的设计原则123

7.3.3报文分类算法的基本设计思路124

7.3.3.1范围查找124

7.3.3.2计算几何的上下界125

7.3.3.4分类域宽的压缩127

7.3.4高速可行的报文分类算法的设计思路129

7.4.1 区分服务体系结构中的报文分类131

7.4报文分类的应用131

7.4.2报文分类在网络技术领域中的应用132

7.5进一步的研究工作135

参考文献137

第8章流量整形与监测140

8.1漏桶算法140

8.2令牌桶算法141

8.3滑动窗口协议142

8.3.1 数据链路层的滑动窗口协议142

8.3.2传输层的滑动窗口协议145

参考文献146

第9章队列管理147

9.1缓冲管理的意义147

9.1.1对于QoS控制的意义147

9.1.2对于拥塞控制的意义148

9.2缓冲管理的目标149

9.2.1系统吞吐量与分组排队延迟149

9.2.2系统的缓冲与带宽资源149

9.2.3用户的公平性150

9.2.4与端系统配合——拥塞控制150

9.3.1资源管理策略151

9.3缓冲管理的控制策略151

9.3.2分组丢弃策略154

9.4缓冲管理的典型算法155

9.4.1 RED及其衍生算法155

9.4.2 AVQ算法159

9.4.3动态阈值算法161

9.4.4成比例丢失率控制算法162

9.4.5缓冲管理和调度联合算法163

9.4.6动态部分缓冲共享算法164

9.5.1基于流量预测提高系统资源利用率166

9.5缓冲管理的研究方向166

9.5.2与分组调度相结合融入带宽分配167

9.5.3队列长度的控制与维护167

参考文献167

第10章分组调度170

10.1分组调度概述170

10.1.1分组排队策略170

10.1.2分组调度的功能171

10.2分组调度算法本质分析172

10.3分组调度算法的性能指标173

10.4常用的分组调度算法比较174

10.4.1基于静态优先级的算法175

10.4.2基于轮循的算法175

10.4.3基于GPS模型的算法（PFQ算法）176

10.4.4基于时延的算法177

10.4.5分层链路共享算法178

10.4.6核心无状态算法179

10.4.7基于服务曲线的算法180

10.4.8比例区分算法181

10.4.9结合缓冲管理的算法181

10.4.10分组调度算法小结182

参考文献183

第11章QoS路由186

11.1基本路由算法187

11.1.1路由算法概述187

11.1.2 Dijkstra最短路径算法189

11.1.3距离矢量路由算法190

11.1.4链路状态路由算法190

11.2 QoS路由问题191

11.2.1 QoS路由问题的基本结论191

11.2.2 QoS路由算法的主要特征193

11.2.3 QoS路由的性能度量标准194

11.3路由选择方法195

11.3.1集中式路由选择方法195

11.3.2分布式路由选择方法195

11.4分布式时延受限的路由算法196

11.4.1网络模型196

11.4.2问题描述197

11.5 Internet路由协议197

11.5.1内部网关协议197

11.6组播路由问题198

11.5.2外部网关协议198

11.6.1组播路由问题的网络模型199

11.6.2组播路由算法199

11.6.3组播路由协议201

11.7无线网络中的路由算法203

11.7.1 自适应树型算法203

11.7.2 SP和DSDSP204

11.7.3 PNNI204

11.7.4 ZRP204

参考文献204

12.1 概述209

第12章QoS控制的综合性能评价标准209

第三部分QoS的性能评价与应用扩展209

12.2 网络QoS控制策略的性能目标210

12.3综合性能评价标准1：吞吐率T＋延迟D211

12.4综合性能评价标准2：QoS要求＋公平性F213

12.4.1延迟D＋公平F214

12.4.2丢失率L＋公平F215

12.5标准1和标准2的结合218

12.6.1几个基本问题219

12.6.1.1性能评价的多指标219

12.6综合性能评价标准3219

12.6.1.2性能评价的时间尺度220

12.6.1.3性能评价的粒度220

12.6.2综合性能评价标准220

12.6.2.1有效性的评价220

12.6.2.2公平性的评价222

12.6.2.3应用225

参考文献225

第13章Web QoS控制227

13.1 引言227

13.1.1 Web QoS控制的研究背景227

13.1.2 Web QoS控制的研究概况229

13.2 Web服务器概述230

13.2.1 Web应答内容的编码与生成230

13.2.2 HTTP协议231

13.2.3 Web服务器体系结构233

13.3 Web请求的分类机制236

13.3.1基于客户的分类236

13.3.2基于目标的分类236

13.4.1服务器的优先调度237

13.4 Web服务器应用软件的QoS控制机制237

13.4.2选择性的资源分配238

13.4.3有效的接纳控制238

13.4.4 Web内容自适应238

13.4.5基于控制理论的方法239

13.4.6典型软件产品实现240

13.5操作系统的Web QoS控制机制243

13.6 中间件的Web QoS控制机制245

13.7 Web服务器集群的QoS控制247

13.7.2基于DNS的集群248

13.7.3基于请求分配器的集群248

13.7.1镜像站点248

13.8Web服务器集群QoS-aware负载均衡的策略、模型与性能分析250

13.8.1 可扩展的Web服务器体系结构与负载共享模型251

13.8.2 SHLPN模型255

13.8.2.1 SHLPN的非形式化介绍255

13.8.2.2系统模型257

13.8.2.3模型精化258

13.8.3 QoS-aware负载均衡策略及其性能评价指标259

13.8.3.1策略描述260

13.8.3.2性能评价指标262

13.8.4.1两个优先级的例子263

13.8.4数值结果263

13.8.4.2三个优先级的例子267

13.8.5近似性能分析270

13.8.5.1近似分析技术271

13.8.5.2近似分析的数值结果274

13.8.6结论277

参考文献278

第四部分QoS的仿真与实现285

第14章基于NS2的网络仿真285

14.1网络仿真工具NS2概述285

14.2.1用户编程语言OTcl287

14.2NS仿真基础287

14.2.2网络仿真289

14.2.3事件调度器293

14.2.4网络组件294

14.2.5分组297

14.3仿真后续处理298

14.3.1跟踪分析298

14.3.2队列监测299

14.4 NS的扩展302

14.4.1 NS软件的相关内容302

14.4.2Tcl映射303

14.4.3添加新的应用和代理307

14.4.4添加新的队列313

第15章基于网络处理器平台的实现316

15.1网络处理器综述316

15.1.1 网络处理器的硬件结构及基本处理技术317

15.1.2系统设计与应用所面临的问题319

1 5.1.2.1系统处理特性319

15.1.2.2系统并行性要求320

15.1.2.3建立Gigabit链路系统的挑战321

15.1.3.1基于网络处理器的现有研究工作323

15.1.3网络处理器的应用研究323

1 5.1.3.2网络处理器的发展方向和相关工作330

15.2基于Intel网络处理器的路由器队列管理332

15.2.1体系结构设计333

15.2.1.1软件体系结构334

15.2.1.2模块接口334

15.2.1.3系统资源分配334

15.2.1.4队列结构335

15.2.2系统处理基本流程336

15.2.2.1输入处理336

15.2.3.1 系统同步337

15.2.2.2输出处理337

15.2.3几个设计问题337

15.2.3.2线程分配339

15.2.3.3 发送缓冲TFIFO的管理340

15.2.3.4队列管理的几个基本操作341

15.2.4性能评价342

15.2.4.1局部性能342

15.2.4.2系统性能344

参考文献344

英汉对照术语表349