作者：宋嵩，杜文，牛志升，李康

移動(dòng)通信給人們帶來(lái)了十分方便的服務(wù)，無(wú)線局域網(wǎng)作為一種移動(dòng)接入Internet的方法，逐漸成為研究的熱門課題。但是，由于應(yīng)用日益廣泛的多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量比較大，而無(wú)線帶寬有限，同時(shí)IP 網(wǎng)絡(luò)基本上是采用點(diǎn)到點(diǎn)盡力型（BestEffort） 服務(wù)方式，所以很難有效滿足實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service）要求。為保證WLAN中多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸，需要進(jìn)行QoS差分，給多媒體業(yè)務(wù)提供不同服務(wù)質(zhì)量選擇。目前，關(guān)于多媒體QoS保證的研究普遍采用軟件仿真來(lái)完成，缺乏實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。為了驗(yàn)證各種差分算法的可行性，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)開(kāi)放式試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試多媒體業(yè)務(wù)QoS保證調(diào)度算法，包括我們自己提出的調(diào)度算法。

IPv6擴(kuò)大了IPv4地址空間，徹底解決了IPv4的地址空間耗盡和路由表爆炸等問(wèn)題，并且在安全性、移動(dòng)性以及QoS等方面提供了強(qiáng)有力的支持，而且， 更加合理的IPv6協(xié)議包頭設(shè)計(jì)使得路由器在處理數(shù)據(jù)包時(shí)更加快捷。Linux操作系統(tǒng)以其源代碼開(kāi)放、性能高和穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)得到了日益廣泛的應(yīng)用，越來(lái)越多的科研項(xiàng)目利用Linux系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)的軟件平臺(tái)。因此，測(cè)試平臺(tái)選擇了在IPv6 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用Linux操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

IPv6網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和L inux實(shí)現(xiàn)機(jī)制

IPv6對(duì)IP4的改進(jìn)

IPv6繼承了IPv4的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了它的缺點(diǎn)。IPv6與IPv4不兼容，但同所有TCP / IP 協(xié)議簇中的協(xié)議兼容，所以IPv6完全可以取代IPv4。相對(duì)于IPv4， IPv6 最大的優(yōu)點(diǎn)是有足夠的地址空間。IPv6的地址是128位，大大增加了可用的地址空間，甚至以后每臺(tái)家電或者手機(jī)都分配一個(gè)IP地址都綽綽有余。而且， IPv6 的自動(dòng)配置地址的功能使得用戶配置網(wǎng)絡(luò)非常簡(jiǎn)單。

相對(duì)于IPv4， IPv6簡(jiǎn)化了包頭格式，包頭有8個(gè)字段，總長(zhǎng)固定為40字節(jié);由于包頭長(zhǎng)度統(tǒng)一，因此不再需要包頭長(zhǎng)度字段，并且去除了IPv4 中一些其他字段，可以節(jié)省大量網(wǎng)絡(luò)路由器資源。此外， IPv6 提供了可擴(kuò)展協(xié)議（ ExtensibleProtocol） ，設(shè)計(jì)更為靈活，去掉選項(xiàng)字段，引入“下一頭標(biāo)”（Next Header）指示IPv6 報(bào)頭之后的第一個(gè)擴(kuò)展頭的類型。

IPv6擴(kuò)展頭也必須攜帶一個(gè)Next Header字段。這樣，協(xié)議頭的結(jié)構(gòu)像一個(gè)鏈表一樣可以不斷擴(kuò)展，所以很容易加入新的特性，加強(qiáng)選擇功能。

Linux 2. 2以上內(nèi)核版本，Windows XP Service Pack 1和Windows Server 2003等操作系統(tǒng)都提供對(duì)IPv6的支持。

Linux的Netfilter鉤子函數(shù)

NetFilter是Linux 2. 4內(nèi)核實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包過(guò)濾、數(shù)據(jù)包處理等的功能框架。NetFilter提供了一個(gè)抽象、通用化的框架，該框架定義的一個(gè)子功能的實(shí)現(xiàn)就是包過(guò)濾子系統(tǒng)。Netfilter框架包含以下三部分：

1） 鉤子（Hook） 。Netfiter為IPv6協(xié)議定義了5個(gè)鉤子函數(shù)（如表1所示） ，這些鉤子函數(shù)在數(shù)據(jù)包流過(guò)協(xié)議棧的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)被調(diào)用。在這幾個(gè)點(diǎn)中，協(xié)議棧將把數(shù)據(jù)包及鉤子函數(shù)標(biāo)號(hào)作為參數(shù)調(diào)用Netfilter的框架。

2） ip tables。內(nèi)核模塊可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)鉤子進(jìn)行注冊(cè)，實(shí)現(xiàn)掛接，當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)包被傳遞給Netfilter框架時(shí)，內(nèi)核檢測(cè)是否有模塊對(duì)該協(xié)議和鉤子函數(shù)進(jìn)行了注冊(cè)。若注冊(cè)了，則調(diào)用該模塊注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)，檢查、修改、丟棄該數(shù)據(jù)包并指示Netfilter將該數(shù)據(jù)包傳入用戶空間的隊(duì)列。

3） 用戶空間。排隊(duì)的數(shù)據(jù)包被傳遞給用戶空間異步地進(jìn)行處理。一個(gè)用戶進(jìn)程能檢查、修改數(shù)據(jù)包，甚至可以重新將該數(shù)據(jù)包通過(guò)離開(kāi)內(nèi)核的同一個(gè)鉤子函數(shù)注入內(nèi)核。

Netfilter實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。圖示指明了Netfilter 5個(gè)鉤子函數(shù)掛載點(diǎn)在Linux內(nèi)核協(xié)議棧中的位置，箭頭標(biāo)明了IP包在包含Netfilter框架的IP層的流向。IP包從最左端進(jìn)入系統(tǒng)經(jīng)過(guò)校驗(yàn)和版本檢查后經(jīng)過(guò)第一個(gè)掛載點(diǎn)， 交給NF_IP6_PRE_ROUTING注冊(cè)的鉤子函數(shù)進(jìn)行處理;經(jīng)過(guò)路由選擇，決定該數(shù)據(jù)包需要轉(zhuǎn)發(fā)還是發(fā)給本機(jī);若該數(shù)據(jù)包是發(fā)給本機(jī)的，則經(jīng)過(guò)NF_ IP6_LOCAL_ IN注冊(cè)的鉤子函數(shù)處理以后傳遞給上層協(xié)議; 若需要轉(zhuǎn)發(fā)，則轉(zhuǎn)至NF_ IP6_FORWARD注冊(cè)的鉤子函數(shù)進(jìn)行處理;所有需要發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，無(wú)論是本機(jī)發(fā)出的還是轉(zhuǎn)發(fā)的，都要經(jīng)過(guò)最后一個(gè)鉤子函數(shù)NF_IP6_POST_ROUTING處理以后，才能發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。本地網(wǎng)絡(luò)層以上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包通過(guò)NF_ IP6_LOCAL _OUT注冊(cè)的鉤子函數(shù)處理后，才可以進(jìn)行路由選擇，然后由NF_ IP6_POST_ROUTING處的鉤子函數(shù)處理后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。

根據(jù)所需要處理的數(shù)據(jù)包的不同特點(diǎn)，選擇合適的掛載點(diǎn)，加入相應(yīng)的回調(diào)處理函數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的截獲和各種控制。本文測(cè)試平臺(tái)使用Netfilter在NF_ IP6_POST_ROUTING掛載點(diǎn)截獲所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包對(duì)其進(jìn)行調(diào)度管理，實(shí)現(xiàn)差分QoS機(jī)制，保證多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸。

實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保證機(jī)制

基于SIP協(xié)議的多媒體業(yè)務(wù)

會(huì)話初始協(xié)議SIP （ Session Initiation Protocol）是一個(gè)基于應(yīng)用層的控制協(xié)議，用來(lái)建立、控制維護(hù)和終止多媒體會(huì)話或呼叫。SIP協(xié)議為大范圍應(yīng)用的多媒體通信提供了高級(jí)的信令和控制功能，通過(guò)少量基于文本的消息包在兩個(gè)實(shí)體之間傳遞消息， 還在網(wǎng)絡(luò)中提供代理服務(wù)器和重定位服務(wù)器來(lái)中繼和傳送消息， 支持多媒體會(huì)議、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、Internet會(huì)話和多媒體發(fā)布等一系列服務(wù)。在SIP協(xié)議應(yīng)用中包含兩個(gè)部分：用戶端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。用戶端可以產(chǎn)生SIP消息包并通過(guò)一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳送到其他用戶端， 用戶端之間也可以直接通信。這里使用IPv6下的SIP服務(wù)器為用戶端建立連接。這樣，在進(jìn)行多媒體通信時(shí)，就構(gòu)成了兩類數(shù)據(jù)包，一類用于管理多媒體業(yè)務(wù)的信令數(shù)據(jù)包，一類為用于不同的SIP客戶端之間通信時(shí)的圖像、語(yǔ)音數(shù)據(jù)。為了保證在網(wǎng)絡(luò)中多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸，給多媒體業(yè)務(wù)以高優(yōu)先級(jí)進(jìn)行傳輸;同時(shí)，為了保證多媒體會(huì)話可以隨時(shí)建立，特別給予用于建立連接的信令數(shù)據(jù)以更高的優(yōu)先級(jí)。這樣就形成了三級(jí)服務(wù)差分的概念，信令、多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸，其中SIP服務(wù)器的數(shù)據(jù)為信令數(shù)據(jù)，具有絕對(duì)高優(yōu)先級(jí)，多媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸分別具有高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。

差分QoS調(diào)度

先入先出（ FIFO）排隊(duì)法是指先到達(dá)的分組先被發(fā)送，這和處理機(jī)任務(wù)調(diào)度的F IFO算法思想是一致的。系統(tǒng)每次發(fā)送位于等待隊(duì)列頭部的分組，新到的分組則加到隊(duì)列的尾部。當(dāng)一個(gè)新的分組到達(dá)而緩存已滿時(shí)，就需要一個(gè)丟棄策略來(lái)決定丟棄分組。這里，使用隊(duì)尾丟棄（Drop Tail）策略， 丟棄最新到達(dá)的分組。根據(jù)使用SIP服務(wù)器在IP網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多媒體通信時(shí)的三種數(shù)據(jù)包劃分三種不同的優(yōu)先級(jí)，設(shè)置三個(gè)不同隊(duì)列，如圖2所示。

其中，用于建立實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)連接的信令數(shù)據(jù)包，具有絕對(duì)高優(yōu)先級(jí)，對(duì)應(yīng)接入隊(duì)列0，系統(tǒng)檢測(cè)到之后，直接轉(zhuǎn)發(fā)，以保證實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)可以隨時(shí)建立。SIP客戶端進(jìn)行多媒體通信的數(shù)據(jù)具有高優(yōu)先級(jí)，對(duì)應(yīng)接入隊(duì)列1;普通數(shù)據(jù)具有地優(yōu)先級(jí)，對(duì)應(yīng)接入隊(duì)列2。接入隊(duì)列1和2中的數(shù)據(jù)包都將等待系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)。系統(tǒng)每次進(jìn)入時(shí)間中斷進(jìn)行數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)，都先檢查高優(yōu)先級(jí)的接入隊(duì)列1，如果隊(duì)列中有數(shù)據(jù)包等待則轉(zhuǎn)發(fā)、退出;如果隊(duì)列為空，則檢查接入隊(duì)列2執(zhí)行相同的操作。這樣，多媒體業(yè)務(wù)會(huì)話就可以隨時(shí)建立，并進(jìn)行有服務(wù)質(zhì)量保證的實(shí)時(shí)傳輸。

測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

測(cè)試平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

測(cè)試平臺(tái)由六臺(tái)計(jì)算機(jī)、一個(gè)AP和一個(gè)Hub組成，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。測(cè)試網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)和一個(gè)有線局域網(wǎng)組成，兩個(gè)子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)通過(guò)路由器（計(jì)算機(jī)F）來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)通過(guò)路由器時(shí)，路由器將其截獲，然后根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的順序等，實(shí)現(xiàn)差分QoS調(diào)度。

圖3中計(jì)算機(jī)F裝有雙網(wǎng)卡，配置為路由器，同時(shí)運(yùn)行差分QoS調(diào)度算法，是測(cè)試平臺(tái)的核心部件。無(wú)線局域網(wǎng)由AP來(lái)組成，有兩個(gè)無(wú)線終端A和B。有線局域網(wǎng)中有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)C和D。在A和C之間建立VoIP傳輸會(huì)話（ Session） 1， 被賦予高優(yōu)先級(jí)。在B和D之間建立數(shù)據(jù)傳輸會(huì)話2，被賦予低優(yōu)先級(jí)。計(jì)算機(jī)E為SIP服務(wù)器，用于在兩個(gè)計(jì)算機(jī)終端上創(chuàng)建視頻會(huì)話。

測(cè)試平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)配置

所有實(shí)現(xiàn)都在IPv6 下進(jìn)行，路由器和SIP服務(wù)器運(yùn)行Red Hat L inux 9操作系統(tǒng)，其他計(jì)算機(jī)終端運(yùn)行Windows XP操作系統(tǒng)。無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)前綴為3ffe： 327d： 8： 810： ： /64，有線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)前綴為3ffe： 327d： 8： 811： ： /64。

計(jì)算機(jī)F為路由器，無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)中IPv6地址分別為3ffe： 327d： 8： 810： ： 1 /64和3ffe： 327d： 8： 811： ： 1 /64，并且開(kāi)啟路由功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的連接。網(wǎng)絡(luò)配置方法為：

ifconfig eth0 add 3ffe： 327d： 8： 810： ： 1 /64

#添加IPv6地址

ifconfig eth1 add 3ffe： 327d： 8： 811： ： 1 /64

echo 1 》 /p roc / sys/ net/ ipv6 / conf / all/ forwarding

#開(kāi)啟IPv6路由功能

計(jì)算機(jī)E作為SIP服務(wù)器，除設(shè)定IPv6地址之外，還需要為其配置默認(rèn)路由，以便不僅可以為本子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)提供服務(wù)，而且可以為其他子網(wǎng)的主機(jī)提供服務(wù)。SIP服務(wù)器的IPv6地址為3ffe： 327d： 8： 811： ： 111 /64， 默認(rèn)路由為3ffe：

327d： 8： 811： ： 1 /64。設(shè)置方法如下：

ifconfig eth0 add 3ffe： 327d： 8： 811： ： 1 /64

#添加IPv6地址

route - A inet6 add ： ： /0 gw 3ffe： 327d： 8： 811： ： 1 /64

#添加默認(rèn)路由

計(jì)算機(jī)A和C的IP地址分別為3ffe： 327d： 8： 810： ： 5 /64和3ffe： 327d： 8： 810： ： 7 /64，默認(rèn)路由為3ffe： 327d： 8： 810： ： 1 /64。計(jì)算機(jī)B和D的IP地址分別為3ffe： 327d： 8： 811： ： 4 /64和3ffe： 327d： 8： 811： ： 8 /64，默認(rèn)路由為3ffe： 327d： 8： 811： ： 1 /64。計(jì)算機(jī)A～D運(yùn)行Windows XP操作系統(tǒng)， IPv6配置方法與在Linux下有所不同。計(jì)算機(jī)A的配置方法為在命令行下使用命令：

ipv6 adu 4 /3ffe： 327d： 8： 810： ： 5

#設(shè)定IPv6地址

ipv6 rtu 3ffe： 327d： 8： 810： ： /64

#指定網(wǎng)絡(luò)前綴

ipv6 rtu ： ： /0 4 /3ffe： 327d： 8： 810： ： 1

#設(shè)置默認(rèn)路由

計(jì)算機(jī)B～D配置方法同上，只是將相應(yīng)的IPv6地址和默認(rèn)路由作些改動(dòng)即可。

Linux可加載內(nèi)核模塊編程

測(cè)試平臺(tái)使用Linux可加載內(nèi)核模塊（Loadable KernelModule， LKM）來(lái)實(shí)現(xiàn)差分QoS調(diào)度。模塊（Module）是內(nèi)核空間運(yùn)行的程序，實(shí)際上是一種目標(biāo)對(duì)象文件，沒(méi)有鏈接，不能獨(dú)立運(yùn)行，但是其代碼可以在運(yùn)行時(shí)鏈接到系統(tǒng)中作為內(nèi)核的一部分運(yùn)行或從內(nèi)核取下，動(dòng)態(tài)擴(kuò)展內(nèi)核的功能。動(dòng)態(tài)可加載內(nèi)核模塊的目標(biāo)代碼一旦鏈接到內(nèi)核，作用和靜態(tài)鏈接的內(nèi)核目標(biāo)代碼完全等價(jià)。

每個(gè)LKM至少由兩個(gè)基本的函數(shù)組成，一個(gè)是用于初始化所有的數(shù)據(jù)的函數(shù)init_module （ ） ，一個(gè)是用于清除數(shù)據(jù)從而能安全地退出的函數(shù)cleanup_module （ ） 。為了在模塊中使用Netfitler的鉤子函數(shù)，需要在初始化函數(shù)中調(diào)用nf_register_hook （ ） 函數(shù)注冊(cè)Netfiter Hook， 在清除函數(shù)中調(diào)用nf _unregister_hook （ ）函數(shù)注銷Netfiter Hook。具體過(guò)程如下：

/ /定義并填充用于注冊(cè)函數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

static struct nf_hook_op s post_route = {

{NULL， NULL}，

DiffSev_post_route， / /處理函數(shù)

PF_ INET6， / /使用IPv6協(xié)議NF_ IP6_POST_ROUTING，

/ /使用IPv6的第一個(gè)Hook

NF_ IP6_PR I_F IRST，

/ /讓自己的函數(shù)首先執(zhí)行

};

/ /初始化程序

int init_module （）

{**

nf_register_hook （&post_route） ;

/ /注冊(cè)Netfiter Hook

return 0;

}

/ /清除程序

void cleanup_module （）

{

**

nf_unregister_hook （&post_route） ;

/ /注銷Netfiter Hook

return;

}

注冊(cè)鉤子函數(shù)后，需要編寫處理函數(shù)，對(duì)截獲的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。模塊獲取數(shù)據(jù)包后，判斷其優(yōu)先級(jí)，然后根據(jù)放入不同的隊(duì)列，進(jìn)行業(yè)務(wù)差分的調(diào)度，保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。模塊在完成對(duì)數(shù)據(jù)包的操作之后，可以返回下列預(yù)定義的Netfiter返回之中的一個(gè)。

其中，最為常用的為前三個(gè)返回值。NF_DROP的含義是該數(shù)據(jù)包將被完全丟棄，所有為它分配的資源都應(yīng)當(dāng)被釋放。NF_ACCEP返回值告訴Netfilter到目前為止，該數(shù)據(jù)包還是被接受的并且該數(shù)據(jù)包應(yīng)當(dāng)被遞交到網(wǎng)絡(luò)堆棧的下一個(gè)階段。NF_STOLEN告訴Netfilter“忘掉”這個(gè)數(shù)據(jù)包。這里告訴Netfilter的是：該hook函數(shù)將從此開(kāi)始對(duì)數(shù)據(jù)包的處理，并且Netfilter應(yīng)當(dāng)放棄對(duì)該數(shù)據(jù)包做任何的處理。但是，這并不意味著該數(shù)據(jù)包的資源已經(jīng)被釋放。這個(gè)數(shù)據(jù)包以及它獨(dú)自的sk_buff數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)仍然有效，只是hook函數(shù)從Netfilter獲取了該數(shù)據(jù)包的所有權(quán)。

程序中對(duì)數(shù)據(jù)判斷時(shí)，首先有一個(gè)對(duì)SIP服務(wù)器數(shù)據(jù)的處理，模塊對(duì)截獲數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址進(jìn)行檢查，只要是發(fā)往和來(lái)自SIP的數(shù)據(jù)都將被無(wú)條件返回，返回值為NF_ACCEPT。這樣用作會(huì)話連接建立服務(wù)器的數(shù)據(jù)被看作是網(wǎng)絡(luò)信令數(shù)據(jù)，獲得絕對(duì)的高優(yōu)先級(jí)，保證了不同主機(jī)之間可以隨時(shí)建立連接。為了簡(jiǎn)化操作，這里我們只比較IPv6地址的最后32位來(lái)判斷。以下為數(shù)據(jù)包處理函數(shù)片斷：

unsigned intVowlan_post_route （unsigned int hooknum， struct sk_buff

3 3 skb， const struct net_device 3 in， const struct net_device 3

out， int （3 okfn） （ struct sk_buff 3 ） ）

{

struct ipv6hdr 3 ipv6h = （3 skb） - 》 nh. ipv6h;

struct in6_addr saddr = ipv6h - 》 saddr;

struct in6_addr daddr = ipv6h - 》 daddr;

int p rio = addr_belong（daddr） ;

/ /SIP服務(wù)器數(shù)據(jù)，不進(jìn)行處理，直接返回，具有絕對(duì)高優(yōu)先級(jí)

if （ saddr. s6_addr32 ［3 ］ = = 0x11010000） return NF_ACCEPT;

if （daddr. s6_addr32 ［3 ］ = = 0x11010000） return NF_ACCEPT;

**/ /區(qū)分QoS， 將數(shù)據(jù)插入不同的隊(duì)列

switch （p rio） {

case H IGH_PR IOR ITY： {

sendbuffer_insert（3 skb， H IGH_PR IOR ITY） ;

/ /加入高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列

return NF_STOLEN;

}

case LOW_PR IOR ITY： {

sendbuffer_insert （3 skb， LOW_PR IOR ITY） ;

/ /加入低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列

return NF_STOLEN; }

return NF_ACCEPT;

}

被加入不同優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的數(shù)據(jù)包將被按照上一節(jié)中提到的調(diào)度算法被轉(zhuǎn)發(fā)，因?yàn)楸疚闹荚诮榻B開(kāi)放式的試驗(yàn)平臺(tái)，所以具體調(diào)度算法的程序?qū)崿F(xiàn)不再贅述。

編譯內(nèi)核模塊，將生成的DiffServ. o作為一個(gè)內(nèi)核模塊插入系統(tǒng)，此模塊可以象其他系統(tǒng)模塊一樣進(jìn)行后臺(tái)運(yùn)行。當(dāng)內(nèi)核模塊不再需要時(shí)，可以使用命令將其卸載。相應(yīng)命令分別如下：

insmod DiffServ. o / /加載內(nèi)核模塊

rmmod DiffServ / /卸載內(nèi)核模塊

實(shí)驗(yàn)演示結(jié)果

延時(shí)性能測(cè)試

首先讓會(huì)話1運(yùn)行多媒體視頻業(yè)務(wù)，賦予高優(yōu)先級(jí);會(huì)話2運(yùn)行FTP數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，賦予低優(yōu)先級(jí)。開(kāi)啟優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，使用IPv6下的Ping命令測(cè)定不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的通信延時(shí)情況。考慮程序開(kāi)銷等因素，測(cè)得高優(yōu)先級(jí)的會(huì)話1延時(shí)為11ms～230ms，低優(yōu)先級(jí)的會(huì)話2延時(shí)為40ms～359 7ms。很顯然，高優(yōu)先級(jí)的多媒體業(yè)務(wù)由于被賦予了高的優(yōu)先級(jí)而得到了更好的服務(wù)質(zhì)量。

多媒體業(yè)務(wù)通信演示

為了便于觀察算法調(diào)度效果，兩個(gè)會(huì)話都用來(lái)傳輸視頻業(yè)務(wù)，改變優(yōu)先級(jí)，觀察效果。先給兩個(gè)會(huì)話賦予相同的優(yōu)先級(jí)。這時(shí)兩個(gè)會(huì)話發(fā)起連接呼叫，由于SIP服務(wù)器被賦予了絕對(duì)高優(yōu)先級(jí)，所以呼叫總能順利完成，兩個(gè)會(huì)話建立連接。由于程序開(kāi)銷等因素，建立連接后兩個(gè)視頻會(huì)話在通信時(shí)，都會(huì)有一些數(shù)據(jù)丟失引起的不連續(xù)現(xiàn)象。這時(shí)，將會(huì)話1調(diào)整為高優(yōu)先級(jí)，會(huì)話2調(diào)整為低優(yōu)先級(jí)，可以看到會(huì)話1視頻變得十分流暢，但是會(huì)話2的通信效果變得更差。效果如圖4所示，其中a為會(huì)話1效果， b為會(huì)話2效果，圖中有一只鳥(niǎo)在飛，當(dāng)鳥(niǎo)飛到白色標(biāo)桿處時(shí)，會(huì)話2由于數(shù)據(jù)丟失，左側(cè)不遠(yuǎn)處還有鳥(niǎo)的影子，而會(huì)話1由于優(yōu)先級(jí)比較高，所以比較流暢，畫(huà)面比較清晰。

調(diào)整兩個(gè)會(huì)話的優(yōu)先級(jí)，將會(huì)話2調(diào)整為高優(yōu)先級(jí)，會(huì)話1調(diào)整為低優(yōu)先級(jí)，這時(shí)看到會(huì)話2視頻變得十分流暢，但是會(huì)話1的通信效果變得較差。再切換優(yōu)先級(jí)，反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以得到相同的效果，高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)可以得到好的服務(wù)質(zhì)量，也就是說(shuō)，可以通過(guò)優(yōu)先級(jí)設(shè)置來(lái)保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸。

結(jié)語(yǔ)

為了進(jìn)行實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)QoS的研究，本文使用Linux操作系統(tǒng)基于IPv6設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了的測(cè)試平臺(tái)。測(cè)試平臺(tái)使用NetFilter截獲數(shù)據(jù)包，然后根據(jù)具體算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)QoS改善策略。測(cè)試平臺(tái)使用Linux的動(dòng)態(tài)可加載模塊技術(shù)，以模塊的形式作為L(zhǎng)inux系統(tǒng)的一部分來(lái)運(yùn)行，所以效率較高，維護(hù)方便。實(shí)驗(yàn)表明，測(cè)試平臺(tái)工作穩(wěn)定，可以很好地支持QoS算法的測(cè)試，同時(shí)，測(cè)試平臺(tái)有良好的開(kāi)放性，很容易在其基礎(chǔ)上驗(yàn)證其他的算法、方案，對(duì)于實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)QoS研究測(cè)試有十分重要的意義。

責(zé)任編輯：gt