DE69829203T2

DE69829203T2 - Paketnetzwerk

Info

Publication number: DE69829203T2
Application number: DE69829203T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Terence Woodbridge HODGKINSON; Francis Simon Woodbridge CARTER; William Alan Ipswich O'NEILL; Patrick Paul Swinton WHITE
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1997-11-03
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: EP1031224A1; EP1031224B1; JP2001522199A; WO1999023799A1; JP4399109B2; US6163807A; AU9754498A; DE69829203D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reservieren von Ressourcen in einem Paketnetzwerk. Es hat insbesondere Nutzen in Beziehung auf die Bereitstellung eines Weitbereichsnetzes, das Dienstqualitätsgarantien anbietet.
Verfahren zum Reservieren von Ressourcen in einem Weitbereichsnetz sind wohlbekannt. Das Verfahren, das derzeit im Internet derzeit am besten unterstützt wird, ist das, das durch das Ressourcenreservierungsprotokoll (RSVP, Ressource Reservation Protocol) definiert ist.
Es besteht der Wunsch, einem Weitbereichsnetz zu ermöglichen, Echtzeitkommunikation zur Verfügung zu stellen, wie es zum Beispiel erforderlich ist, wenn Telefonkonversationen oder Videokonferenzen über es übertragen werden sollen. In diesem Hinblick sind zwei Dienstqualitäten, die bereitgestellt werden können, durch die folgenden Dokumente spezifiziert worden (die hier durch Bezugnahme aufgenommen werden)

(1) S. Schenker, C. Partridge, R. Guerin. Specification of Guaranteed Quality of Service, Request For Comments, September 1997, RFC 2212; und
(2) J. Wroclawski. Specification of the Controlled-Load Network Element Service; Request For Comments, September 1997, RFC 2211. Im Grunde genommen ermöglicht der Garantierte Dienst, wie er in dem ersten Dokument definiert ist, einem Benutzer, eine obere Grenze der Zeit anzugeben, die eine Nachricht braucht, um einen Empfänger zu erreichen, während ein Dienst mit Geregelter Last einen Dienst anbietet, der quantitativ dem ähnlich ist, der vom Internet an geboten wird, wenn es nur leicht belastet ist. Das Betreiben eines Weitbereichsnetzes entsprechend dem RSVP-Protokoll ermöglicht die Bereitstellung von Echtzeitkommunikation. Die Bereitstellung solcher Kommunikation für die oben erwähnten Klassen der Dienstqualität, wenn ein Weitbereichsnetz entsprechend dem RSVP-Protokoll betrieben wird, wird in dem folgende Dokument diskutiert (das hier ebenso durch Bezugnahme aufgenommen wird):
(3) P. White. RSVP and Integrated Services in the Internet: a tutorial, IEEE Communications magazine, Mai 1997.

In einem Weitbereichsnetzwerk, das nach dem RSVP-Protokoll arbeitet, sendet ein Sender, der das Verkehrsaufkommen erhöhen möchte, zuerst ein Paket mit Pfadinformationen, das Informationen enthält, die die Eigenschaften des Pfades betreffen, entlang dem es gelaufen ist, und auch Informationen, die das erhöhte Verkehrsaufkommen spezifizieren. Dieses läuft durch jeden der Knoten, durch den der erhöhte Verkehr des Senders beim Laufen zu einem oder mehreren Empfängern hindurchlaufen wird. Die Eigenschaftsdaten des Pfades werden in den Knoten als Ergebnis davon, dass das Paket durch sie gelaufen ist, gespeichert. Wenn dieser Prozess einmal vollendet ist, berechnen der eine oder die mehreren Empfänger eine erforderliche Reservierung auf Basis der Spezifikation des erhöhten Verkehrs und den Ende-zu-Ende-Pfadeigenschaften (die aus dem empfangenen Paket mit Pfadinformationen erhalten werden), und senden ein Paket zurück zu dem Sender, das die angeforderte Reservierung spezifiziert. Vorausgesetzt, dass ausreichende Netzwerkressourcen verfügbar sind, reserviert jeder Knoten, der das Reservierungsanfragepaket empfängt, geeignete Ressourcen und leitet das Paket zurück zum Sender.
Wenn ein Weitbereichsnetz nach RSVP betrieben wird, sind die Empfänger für das Anfragen der Reservierung von Ressourcen verantwortlich. Im Gegensatz dazu sind in einem Weitbereichsnetz, das nach dem Internet-Datenstromprotokoll Version 2 (ST2, Stream Protocol Version 2) arbeitet, die Sender für das Anfragen der Reservierung von Ressourcen verantwortlich. Eine weiter überarbeitete Version dieses Protokolls ist ST2+, wie es in Delgrossi L. und Berger L.: „RFC 1819" Internet Stream Protocol Version 2 (ST2), Protocol Specification, August 1995, Seiten 28–45, Internet Engineering Task Force beschrieben ist.
Obwohl ein Netzwerk, das nach ST2 arbeitet, ermöglicht, dass Ressourcen schneller reserviert werden, als es mit RSVP möglich ist, ermöglicht es nicht, verschiedene Dienstniveaus im Zusammenhang mit einer einzelnen Einer-zu-Vielen- oder Viele-zu-Vielen-Kommunikation bereitzustellen.
Sowohl RSVP als auch ST werden in Schenker et al: "Two issues in reservation establishment" Computer Communications Review, vol. 25, no. 4, 1. Oktober 1995, S. 14–26 diskutiert.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reservieren von Ressourcen für eine Nachricht von einem oder mehreren Senderhosts an mehrere Empfängerhosts in einem Paketnetzwerk geschaffen, das mehrere Hosts (H1–H7) und einen oder mehrere verbindende Knoten (A-E, R1–R6) enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Betreiben wenigstens eines Hosts, um ein Paket mit den Eigenschaften des Pfades entlang eines Leitwegs über einen oder mehrere der verbindenden Knoten zu einem oder mehreren anderen Hosts zu senden, das einen oder mehr Parameter enthält, die die Reservierung beeinflussen;
Betreiben eines oder mehrerer verbindender Knoten, um die Parameter zu speichern, die die Reservierung beeinflussen;
Betreiben eines oder mehrerer der anderen Hosts, um ein Ressourcenreservierungspaket an den wenigstens einen Host zu senden;
Betreiben eines oder mehrerer verbindender Knoten, die auf das Reservierungspaket reagieren, um Ressourcen entsprechend der Parameter, die die Reservierung beeinflussen, die in dem Knoten gespeichert sind, zu reservieren;
wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:
Betreiben der mehreren Empfängerhosts, um die Pakete mit den Eigenschaften des Pfades, die die Parameter enthalten, die die Reservierung beeinflussen, zu senden, und des wenigstens einen Senderhosts, um die Ressourcenreservierungspakete zu senden; und
Betreiben eines oder mehrerer verbindender Knoten, um:
einen oder mehrere Parameter aus Paketen mit Eigenschaften des Pfades, die von verschiedenen Knoten empfangen wurde, zu kombinieren, um kombinierte Parameter zu erzeugen, die die Reservierung beeinflussen; und
die kombinierten Parameter zu speichern; und
ein Paket mit den Eigenschaften des Pfades, das die kombinierten Parameter enthält, weiter entlang des Leitwegs in Richtung der Senderhosts zu senden.
Weil die dazwischenliegenden Knoten die Daten untersuchen, die die Reservierung beeinflussen, die von den Empfängern gesendet werden, und die Ressourcen entsprechend reservieren, passt die vorliegende Erfindung eine Ressourcenreservierung an die Erfordernisse des Empfängers an. Darüber hinaus erreicht die vorliegende Erfindung dies, ohne die schnellere Ressourcenreservierung zu opfern, die mit vom Sender eingeleiteten Ressourcenreservierungsprotokollen zusammenhängt.
Indem die Daten mit den Pfadeigenschaften auf diese Weise kombiniert werden, wird auch die Menge der Daten mit Pfadeigenschaften in einem Netzwerk reduziert, in dem ein Sender Verkehr an viele Empfänger sendet (d.h. in dem ein Sender Mehrfachsendungen sendet).
In manchen Ausführungen enthält der eine oder die mehreren Parameter, die die Reservierung beeinflussen, eine Angabe einer gewünschten Qualität der Dienstklasse; und der eine oder die mehreren verbindenden Knoten können betrieben werden, um:
die Parameter zu aktualisieren, sodass sie die höchste Qualität der Dienstklasse darstellen, die von Empfängern, die stromabwärts liegen, angefragt wurde; und
Ressourcen nach dem Ressourcenreservierungsprozess zu reservieren, der der höchsten Klasse der Dienstqualität zugeordnet ist.
Auf diese Weise ist es möglich, verschiedene Klassen der Dienstqualität in einer einzelnen Einer-zu-Vielen- oder einer Viele-zu-Vielen-Kommunikation zu unterstützen. Zum Beispiel können manche Empfänger eine Dienstqualität entsprechend dem oben erwähnten Garantierten Dienst anfragen, während andere nur eine Dienstqualität entsprechend der oben erwähnten Spezifikation der Geregelten Last benötigen können. Folglich kann ein flexiblerer Satz von Diensten bereitgestellt werden.
In manchen Ausführungen enthält das Reservierungspaket Informationen, die die Art des Verkehrs angeben, der von dem einen oder den mehreren Sendern ausgegeben wird, und der Knoten berücksichtigt diese Informationen bei der Berechnung der Ressourcen, die reserviert werden sollen. In Anwendungen, bei denen die Art des Verkehrs von einem Sender von vorn herein festgelegt ist, ist dies dann nicht notwendig.
In bevorzugten Ausführungen entspricht die Leitweglenkung zwischen den Hosts einem Protokoll mit gemeinsamem Baum. In Situationen, in denen es mehrere Sender gibt, verringert dies die Menge der Daten, die die Reservierung beeinflussen, die in einem Knoten gespeichert werden müssen.
Dies ist besonders vorteilhaft hinsichtlich Kommunikationen, an denen eine große Anzahl von Sendern beteiligt ist. Eine große Anzahl von Sendern kann bei Video- oder Audiokonferenzen bestehen, an denen eine große Anzahl von Leuten beteiligt ist. Sogar noch größere Anzahlen von Sendern sind bei Spielen mit vielen Spielern oder Verteilten Interaktiven Simulationen möglich. An diesen sind potentiell viele tausende von Hosts beteiligt, die sowohl Nachrichten senden, als auch empfangen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Knoten eines Paketnetzwerks geschaffen, der folgendes umfasst:
eine Einrichtung zum Empfangen von Parametern, die die Reservierung beeinflussen;
eine Einrichtung zum Speichern der Parameter, die die Reservierung beeinflussen;
eine Einrichtung zum Verarbeiten der Parameter, um verarbeitete Parameter, die die Reservierung beeinflussen, zu erzeugen;
eine Einrichtung zum Weiterleiten der Verarbeitungsparameter;
eine Einrichtung zum Empfangen eines Reservierungspakets;
eine Einrichtung zum Reservieren von Ressourcen entsprechend der Parameter, die die Reservierung beeinflussen, die auf den Empfang des Reservierungspakets reagiert, das von einem Host (H1–H7) gesendet wird,
gekennzeichnet
dadurch, dass die Einrichtung zur Verarbeitung der Parameter dazu eingerichtet ist, bei der Verwendung einen oder mehrere Parameter aus empfangenen Paketen mit Eigenschaften des Pfades zu kombinieren, um kombinierte Parameter, die die Reservierung beeinflussen, zu erzeugen;
durch eine Einrichtung zum Speichern der kombinierten Parameter;
durch eine Einrichtung zum Senden eines Paketes mit Eigenschaften des Pfades, das die kombinierten Parameter enthält, weiter entlang eines Leitweges in Richtung eines oder mehrerer Senderhosts; und
durch eine Einrichtung zum Reservieren von Ressourcen entsprechend kombinierten Parametern, die die Reservierung beeinflussen, die in dem Knoten gespeichert sind, der auf ein Reservierungspaket reagiert.
Spezielle Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun als Beispiel mit Bezug auf die Zeichnungen im Anhang beschrieben, in denen:
1 eine Darstellung einer Gruppe von Rechnern ist, die über ein Weitbereichsnetz miteinander kommunizieren;
2 eine schematische Darstellung der Inhalte eines Pakets zum Festlegen der Reservierung ist, das in einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 eine schematische Darstellung der Inhalte eines stromaufwärts geleiteten Pakets mit den schlechtesten Pfadeigenschaften pro Knoten ist, das in der ersten Ausführung verwendet wird;
4 eine schematische Darstellung der Daten mit den schlechtesten Pfadeigenschaften pro Pfad ist, die in einem Knoten gespeichert sind, der nach der ersten Ausführung arbeitet; und
5 eine schematische Darstellung der Daten mit den schlechtesten Pfadeigenschaften pro Schnittstelle ist, die in einem Knoten gespeichert sind, der nach der ersten Ausführung arbeitet.
1 zeigt sieben Rechner (H1 bis H7), von denen jeder mit einem LAN (L1 bis L6, Local Area Network) verbunden ist, die auch einen Gatewayrouter (R1 bis R6) enthalten. Zwei der Rechner, H5 und H6 sind mit einem einzelnen LAN verbunden, wobei die anderen fünf Computer mit entsprechenden LANs verbunden sind. Die Gatewayrouter (R1 bis R7) sind über ein Netzwerk miteinander verbunden, das eine Anzahl von Subnetzen (S1 bis S6) umfasst, die mit einem oder mehreren anderen Subnetzen über Zwischenrouter (A bis E) verbunden sind.
Ein erstes Subnetz S1 verbindet die ersten drei Gatewayrouter (R1 bis R3) mit einem ersten Zwischenrouter A, der wiederum über ein zweites Subnetz S2 mit einem zweiten Zwischenrouter B verbunden ist. Ein drittes Subnetz S3 verbindet den zweiten Zwischenrouter mit einem dritten und vierten Zwischenrouter C und D. Der dritte Zwischenrouter C ist über ein viertes Subnetz S4 mit dem vierten Gatewayrouter R4 verbunden. Das fünfte Subnetz S5 verbindet den vierten Zwischenrouter D sowohl mit dem fünften Zwischenrouter E, als auch dem fünften Gatewayrouter R5. Der fünfte Zwischenrouter E ist mit dem sechsten Gatewayrouter R5 über ein sechstes Subnetz S6 verbunden.
Die Rechner (H1 bis H7), Router (R1 bis R7, A bis E) und Subnetze (S1 bis S6) bilden einen Teil eines Weitbereichsnetzes. Das Weitbereichsnetz enthält eine Anzahl anderer Rechner (nicht gezeigt), die mit den LANs (L1 bis L6) verbunden sind, und können weitere Subnetze, Router und LANs enthalten. Das Weitbereichsnetz kann derart betrieben werden, dass den Rechnern H1 bis H7) ermöglicht wird, einander Nachrichten zu senden. Es kann beispielsweise das Netzwerk sein, das allgemein als Internet bekannt ist.
Das Internet arbeitet entsprechend der TCP/IP-Netzwerkarchitektur. Außerdem unterstützen wenigstens die Router und Rechner, die in 1 gezeigt sind, Mehrfachsendungen.
Jeder der sieben Rechner (H1 bis H7) wird von einem Programm gesteuert, das seinem Benutzer ermöglicht, an einem Spiel mit mehreren Spielern teilzunehmen. Nachdem ein Benutzer eine Aktion unternimmt, um das Spiel zu beeinflussen, wird eine Nachricht, die seine Aktion darstellt, an jeden der anderen Rechner gesendet. Wie Fachleuten klar ist, wird eine solche Nachricht entsprechend einem Protokoll für Mehrfachsendungen weitergeleitet, wobei die sieben Rechner eine Gruppe für Mehrfachsendungen bilden. Die Beschreibung unten nimmt an, dass ein quellenbasiertes Protokoll für die Leitweglenkung von Mehrfachsendungen mit Baumstruktur verwendet wird, aber ein Protokoll mit gemeinsamem Baum wie das kernbasierte Protokoll für Baumstrukturen (CBT-Protokoll, Core based Tree Protocol) kann stattdessen verwendet werden. Fachleute werden wenig Schwierigkeiten haben, die Ausführung anzupassen, sodass sie nach einem Protokoll für Mehrfachsendungen mit gemeinsamer Baumstruktur arbeitet.
Nach der Internet-Terminologie werden die Rechner unten Hosts genannt, und das Wort „Knoten" soll sich sowohl auf Hosts, als auch auf Router beziehen. Programme, die auf den Rechnern laufen, werden Anwendungen genannt. Da mehr als eine Anwendung, die Zugang zum Internet benötigt, auf irgendeinem gegebenen Host ausgeführt werden kann, wird jeder Anwendung eine „Portnummer" zugeordnet, sodass ankommende Nachrichten, die mit einer entsprechenden Portnummer markiert sind, an die entsprechende Anwendung weitergeleitet werden kann.
Fachleute wissen, dass das Programmpaket für das TCP/IP-Protokoll Adressen verwendet, die sich auf Schnittstellen statt Knoten beziehen. Folglich wird der Host H1 durch die IP-Adresse für die Schnittstelle I1 identifiziert, und der Router R1 hat eine IP-Adresse für die Schnittstelle, über die er mit dem LAN L1 verbunden ist, und eine andere Adresse für die Schnittstelle I3, über die er mit dem ersten Subnetz S1 verbunden ist.
Von einer Nachricht wird gesagt, dass sie stromabwärts läuft, wenn sie von einem sendenden Host zu anderen Hosts in einer Gruppe für Mehrfachsendungen läuft. Wenn die Reservierung von Ressourcen für eine Nachricht von beispielsweise dem ersten Host H1 zu den anderen Hosts diskutiert wird, ist die Schnittstelle zwischen dem ersten Router R1 und dem ersten LAN L1 aus diesem Grund als Stromaufwärts-Schnittstelle bekannt, und die Schnittstelle I2 zwischen dem ersten Router R1 und dem ersten Subnetz S1 als Stromabwärts-Schnittstelle bekannt.
Im Allgemeinen kann nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung der Teil des Internets, der die sieben Hosts (H1 bis H7) bedient, nach der TCP/IP-Netzwerkarchitektur betrieben werden, kann aber zusätzlich nach der folgenden Prozedur betrieben werden, um jedem der Hosts zu ermöglichen, Ressourcen des Internets für die Kommunikation mit anderen Hosts zu reservieren. Indem die Hosts geeignete Ressourcen reservieren, können die Eigenschaften der Kommunikationspfade zu anderen Hosts gesteuert werden. Beispielsweise kann die Verzögerung in der Kommunikation minimiert oder bis unterhalb einer vorher festgelegten Grenze verringert werden.
In dieser Ausführung sendet jeder Host gelegentlich ein Reservierungspaket (im folgenden mit RES-Paket bezeichnet) an alle anderen Hosts. Ein Teil des Zwecks dieses Pakets ist es, jedem Knoten die Adresse der Stromabwärts-Schnittstelle des Knotens bereitzustellen, der direkt stromaufwärts in der quellenbasierten Baumstruktur liegt, der die Nachricht zu jedem der anderen Hosts folgt. Diese Adresse ist als vorherige Zwischenschrittadresse bekannt. Fachleute verstehen, dass eine ähnliche Funktion von den PATH-Nachrichten des RSVP-Protokolls ausgeführt wird.
Nachdem ein Empfänger wenigstens ein RES-Paket empfangen hat, beginnt er, Rückwärtssteuerpakete (im folgenden BWDC-Pakete (Backwards Control Packets)) in Richtung des sendenden Hosts zu senden. Normalerweise sendet der Empfänger ein solches Paket in einem vorher festgelegten Wiederholungszeitraum (obwohl er unter gewissen Umständen (die unten beschrieben werden) mehr als eins sendet).
Jeder der Knoten liest jedes der BWDC-Pakete, die er empfängt, und speichert die schlechtesten Werte der Pfadeigenschaften, die in dem Paket enthalten sind, in seinen Speicher. Die gespeicherten Werte werden dann verwendet, um die Daten zu aktualisieren, die die schlechtesten Eigenschaften pro Schnittstellenpfad darstellen (gespeicherte Daten, die Fachleuten als ein „Zustands"eintrag bekannt sind). Ein ähnlicher Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Schnittstelle wird in Bezug auf jede andere Stromabwärts-Schnittstelle des Knotens gemacht. Die Zustandseinträge werden dann verglichen und die schlechtesten Pfadeigenschaften pro Knoten aus den Zustandseinträgen entnommen, und in ein BWDC-Paket eingebunden, das stromaufwärts gesendet werden soll.
Wenn die Inhalte eines BWDC-Pakets, das stromaufwärts gesendet werden soll, von den Inhalten des vorangehenden BWDC-Pakets abweichen, dann wird das BWDC-Paket sofort gesendet. Ansonsten wird das BWDC-Paket beim Ablauf des Wiederholungszeitraums gesendet.
Diese Prozedur resultiert darin, dass jeder der Knoten in der quellenbasierten Baumstruktur einen schlechtesten Eintrag pro Schnittstelle speichert, der die schlechtesten aller Pfadeigenschaften von Wegen in dem Baum darstellt, die von dem Knoten zu einem oder mehreren der Empfängerhosts führen.
Auf Basis eines RES-Pakets, das nachfolgend empfangen wird, berechnet jeder Knoten mit dem entsprechenden Eintrag des schlechtesten Zustands der Schnittstelle die Reservierung, die auf jeder Stromabwärtsverbindung des Baumes erforderlich ist.
Alle festgelegten Reservierungen oder Zustandseinträge in dem Knoten sind mit so genannten „Soft-Zuständen" implementiert, wie sie bei RSVP verwendet werden. Dies bedeutet, dass Zustandseinträge beim Fehlen von geeigneten Aktualisierungen, die Fachleuten bekannt sind, gelöscht werden.
Der Reservierungsprozess wird nun mit Bezug auf die 2 bis 5 detaillierter beschrieben.
Das RES-Paket, das von einem sendenden Host gesendet wird, enthält die Informationen, die in 2 dargestellt sind. Das Paket ist in einem IP-Datagramm auf ähnliche Weise wie beispielsweise eine RSVP-Nachricht eingekapselt, das als Datagramm identifiziert wird, das sich über ein Next-Kopffeld (nicht gezeigt) in dem IP-Kopf auf das vorliegende Reservierungsprotokoll bezieht. Fachleute sind mit anderen Feldern in dem IP-Kopf vertraut, der in 2 nicht gezeigt ist.
Die anderen Felder in dem RES-Paket enthalten die folgenden Informationen.

– Sitzung – dies ist identisch mit dem Sitzungsfeld, das durch das RSVP-Protokoll definiert wird – es enthält die Zieladresse (eine Adresse für Mehrfachsendungen für die Gruppe für Mehrfachsendungen) für den Strom (das heißt, eine oder mehrere Nachrichten), auf die sich das RES-Paket bezieht, und andere Parameter, die sich auf den Strom beziehen. Das Wesen dieser Parameter ist Fachleuten bekannt.
– Senderschablone – dies ist mit dem entsprechenden Feld identisch, das durch das RSVP-Protokoll definiert wird – d.h., es ist eine Filterspezifikation, die den sendenden Host identifiziert. Es enthält die IP-Adresse des sendenden Hosts und optional den Port des sendenden Hosts, der verwendet wird.
– Verkehrsspezifikation (Tspec, Traffic specification) – dies ist identisch zu dem entsprechenden Feld, das durch das RSVP-Protokoll definiert wird, das die Eigenschaften des Verkehrs des sendenden Hosts mit der folgenden Token-Bucket-Darstellung beschreibt. p = Spitzenrate des Stroms (Byte/Sekunde) b = Buckettiefe (Byte) r = Token-Bucket-Rate (Byte/Sekunde) m = Minimale überwachte Einheit (Byte) M = Maximale Datagrammgröße (Byte)
– Vorangehender Zwischenschritt (Phop, previous hop) – dies ist identisch mit dem entsprechende Feld, das von dem RSVP-Protokoll definiert wird, das heißt, es ist ein Objekt, das die Adresse des vorherigen Zwischenschritts enthält.
– Zeitstempelfeld – dieses wird mit der Zeit der Uhr des lokalen Knotens gestempelt, kurz bevor es zu dem/den nächsten Knoten weiter unten im Verteilerbaum weitergeleitet wird.
– Feld mit Ende-zu-Ende-Verzögerung – dieses gibt die aktuelle Verzögerung ab dem Zeitpunkt an, zu dem ein Paket von dem sendenden Host gesendet wurde, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es an der Stromaufwärts-Schnittstelle des nächsten Knotens ankommen soll.
– CRTs-Feld (2 Bit) – dieses definiert den Typ der Obergrenze der Reservierung der Anwendung auf dem sendenden Host. 11 gibt Garantierten Dienst, 10 geregelte Last, und 00 das größte Bemühen an. 01 ist aktuell nicht spezifiziert, obwohl es irgendwann für einen neuen Dienst mit Qualität zwischen größtem Bemühen und Geregelter Last verwendet werden kann.
– Dienstqualität-ungültig-Bit – wenn es auf 1 gesetzt wird, zeigt dies an, dass keine Garantie für die Qualität des Dienstes angeboten werden kann.

Wenn der sendende Host Garantierten Dienst verlangt, dann enthält das Datagramm weiter ein Objekt des Garantierten Dienstes, das die folgenden Informationen enthält. Die Werte CSum und DSum entsprechen der Definition in der Spezifikation des Garantierten Dienstes, die oben erwähnt wurde.

– CSum – Akkumulation von C-Werten seit dem letzten Stromaufwärts-Neustrukturierungspunkt.
– DSum – Akkumulation von D-Werten seit dem letzten Stromaufwärts-Neustrukturierungspunkt.
– Feld mit gewünschter Verzögerungsgrenze, das die festgelegte Grenze für die Verzögerung von Ende zu Ende anzeigt, die von der Anwendung auf dem sendenden Host gewünscht wird.
– Feld mit akkumulierter Verzögerungsgrenze, das die installierte Verzögerungsgrenze zwischen dem sendenden Host und der Stromaufwärts-Schnittstelle des nächsten Knotens angibt.
– Verzögerung-Ungültig-Bit (Wenn es gesetzt ist, zeigt dieses Bit jedem Empfängerhost an, dass die gewünschte Verzögerungsgrenze nicht garantiert werden kann.
– Verlust-Ungültig-Bit (Wenn es gesetzt ist, zeigt dieses Bit jedem Empfängerhost an, dass ein verlustfreier Dienst nicht garantiert werden kann.

Die BWDC-Pakete, die von jedem Knoten gesendet werden, und die Empfängerhosts, die unter der Steuerung der Anwendung laufen, sind in 3 dargestellt. Wie die RES-Pakete sind die BWDC-Pakete in ein IP-Datagramm eingekapselt. Die Ziel-IP-Adresse ist in jedem Fall die Adresse des vorherigen Zwischenschritts. Fachleute verstehen, dass in diesem Aspekt die BWDC-Pakete wie die RESV-Pakete des RSVP-Protokolls sind.
Die anderen Informationen, die in dem BWDC-Paket enthalten sind, enthalten:

– Sitzung – dies ist identisch mit dem Sitzungsfeld, das oben für das entsprechende RES-Paket definiert ist.
– Stromabwärts-Zwischenschritt-Objekt – dieses ist identisch mit dem RSVP-Objekt für den nächsten Zwischenschritt – das heißt, es gibt die Adresse der Stromaufwärts-Schnittstelle des Knotens an, der direkt stromabwärts liegt, der das Paket gesendet hat.
– Zeitstempelfeld – dieses wird mit der Zeit der Uhr des lokalen Knotens gestempelt, kurz bevor es zu dem Knoten direkt stromaufwärts gesendet wird.
– Zeitdeltavorher-Feld – in dieses wird der gespeicherte Wert von Zeitdeltavorher eingetragen (dessen Wert unten erklärt ist), kurz bevor es zu dem Knoten direkt stromaufwärts gesendet wird.
– CRTr-Feld (2 Bit) – dieses definiert den Typ der Obergrenze der Reservierung der Anwendung auf dem Empfängerhost. Die Abbildung der Werte dieses Feldes auf die Reservierungstypen, die sie darstellen, ist dieselbe wie bei dem CRTs-Feld in der RES-Nachricht.
– Feld mit Verzögerung im schlechtesten Fall. Dieses ist gleich der maximalen Verzögerung bei der Fortleitung der Datenpakete, die zwischen der Stromaufwärts-Schnittstelle des Knotens, von dem das BWDC-Paket gesendet wurde, und jedem Empfängerhost stromabwärts dieses Knotens gemessen wird.
– Pfad-MTU-Feld. Dieses ist gleich dem minimalen Pfad-MTU-Wert zwischen der Stromaufwärts-Schnittstelle, von der das BWDC-Paket gesendet wurde, und jedem Empfängerhost stromabwärts dieses Knotens.
– Feld mit Ctot im schlechtesten Fall – dieses ist wie in der Spezifikation des Garantierten Dienstes definiert – d.h., es ist gleich dem maximalen akkumulierten Ctot-Wert entlang der Pfade zwischen der Stromaufwärts-Schnittstelle des Knotens, von dem das Paket gesendet wurde, und jedem Empfängerhost stromabwärts dieses Knotens.
– Feld mit Dtot im schlechtesten Fall – dieses ist wie in der Spezifikation des Garantierten Dienstes definiert – d.h., es ist gleich dem maximalen akkumulierten Dtot-Wert entlang der Pfade zwischen der Stromaufwärts-Schnittstelle des Knotens, von dem das Paket gesendet wurde, und jedem Empfängerhost stromabwärts dieses Knotens.
– Pfadbandbreite. Diese ist gleich dem maximalen Wert der Pfadbandbreite entlang der Pfade zwischen der Stromaufwärts-Schnittstelle des Knotens, von dem das Paket gesendet wurde, und jedem Empfängerhost stromabwärts dieses Knotens.
– Senderadresse – die auf die Adresse des sendenden Hosts gesetzt ist – Die Adresse (in Kombination mit der Adresse für Mehrfachsendungen der Gruppe von Hosts H1 bis H7) zeigt auf den Knoten, dessen quellenbasierter Baum sich auf das Paket bezieht.

Ctot und Dtot sind wie in der Spezifikation des Garantierten Dienstes definiert. Wenn der sendende Host Garantierten Dienst angefragt hat, enthält das BWDC-Paket zusätzlich folgendes:

– Verzögerungsüberschreitungsfeld – der Umfang, um den die eingesetzte Grenze für die Ende-zu-Ende-Verzögerung aktuell die gewünschte Grenze für die Ende-zu-Ende-Verzögerung überschreitet.
– Flaschenhals-Flag – wenn dieser wie unten erklärt auf 1 gesetzt wird, zeigt dies an, dass die BWDC-Nachricht wenigstens bis zum Flaschenhals-Router gelaufen ist (d.h. dem Router, bei dem beim ersten Durchleiten der RES-Nachricht die akkumulierte Grenze zuerst die gewünschte Grenze überschreitet)

Nach dem anfänglichen Festlegen der Reservierung sendet jeder Host ein RES-Paket an die anderen Hosts. Jeder Knoten in dem quellenbasierten Baum, den die Pfade von dem sendenden Host zu den Empfängerhosts bilden, führt die folgenden Zeitsteuerungsoperationen aus. Wie unten erklärt führt jeder Knoten diese Operationen jedes mal aus, wenn ein RES-Paket empfangen wird.
Zuerst wird das Zeitstempelfeld gelesen und mit der lokalen Uhr des Knotens verglichen, um die Zeit zu bestimmen, die das RES-Paket gebraucht hat, um den letzten Zwischenschritt auszuführen. Diese Dauer wird in jedem Knoten als der Parameter Zeitdeltavorher gespeichert. Der Zeitstempel wird dann entsprechend der lokalen Uhr des Knotens gesetzt und das RES-Paket wird weiter zu dem/den nächsten Knoten entlang dem quellenbasierten Baum in Richtung der Empfängerhosts gesendet. Dieser Prozess wird wiederholt, bis jeder der beteiligten Knoten einen Parameter (Zeitdeltavorher) gespei chert hat, der die Durchleitungsverzögerung über den Zwischenschritt direkt stromaufwärts von ihnen darstellt (wenn er in Stromabwärtsrichtung durchlaufen wird).
Nachdem die RES-Pakete durch die Knoten des quellenbasierten Baumes gelaufen sind, sendet jeder der Empfängerhosts ein BWDC-Paket in Richtung der sendenden Hosts. Die Anfangswerte, die in das Paket durch die Hosts eingesetzt werden, werden wie folgt bestimmt. Die PFAD-MTU und die Pfadbandbreite entsprechen den Eigenschaften des LAN, an das der sendende Host angeschlossen ist. Der Host trägt seine IP-Adresse in dem Feld des Stromabwärts-Knotens ein und setzt CRTr entsprechend der Dienstqualität, die er fordert. Die Pfadeigenschaften im schlechtesten Fall werden alle auf Null gesetzt, wie auch der Flaschenhals-Flag. Das Verzögerungsüberschreitungsfeld ist in dieser Stufe ungenutzt. Der Parameter Zeitdeltavorher wird dem Zeitdeltavorher-Feld zugeordnet.
Nach Empfang eines BWDC-Pakets führt ein Knoten Zeitsteuerungsoperationen und Operationen zur Bestimmung der Pfadeigenschaften für jeden Knoten wie unten beschrieben aus.
An den Zeitsteuerungsoperationen ist der Knoten beteiligt, welcher zuerst das Zeitdeltavorher-Feld in dem Paket liest. Es ist verständlich, dass dies die Durchleitungsverzögerung über den Zwischenschritt (die das RES-Paket erfährt) stromabwärts von dem Knoten aufzeichnet (wenn er in Stromabwärtsrichtung durchlaufen wird). Indem auch das Zeitstempelfeld des BWDC-Pakets und die lokale Uhr gelesen werden, erhält man einen Wert für die Durchleitungsverzögerung über den gleichen Zwischenschritt in die andere Richtung. Es wird angenommen, dass die Verzögerung über den Zwischenschritt stromabwärts in jede Richtung der gleiche ist. Indem der Durch schnitt dieser zwei Verzögerungen genommen wird, erhält man folglich einen Wert für die Durchleitungsverzögerung unabhängig von jeglichen Unterschieden zwischen den Uhren der Knoten. Diese Durchschnittsverzögerung für den Zwischenschritt stromabwärts wird von dem Knoten als ein Parameter „dnext" gespeichert.
Die Operationen zur Überwachung der Pfadeigenschaften sind wie folgt.
Nach Ankunft eines BWDC-Pakets überprüft der erste Knoten zuerst das Vorhandensein eines Eintrags des schlechtesten Zustands pro Pfad, der sich auf die aktuelle Sitzung und auf den Pfad stromabwärts bezieht, der von zwei Parametern identifiziert wird, die den Pfad identifizieren, nämlich das Feld mit dem Knoten stromabwärts von dem Paket und die Adresse der Stromabwärts-Schnittstelle, an der die BWDC-Nachricht ankam.
Wenn kein zuvor gespeicherter Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad gefunden wird, der sich auf den Pfad und die Sitzung bezieht, dann wird ein neuer Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad erzeugt.
Das Format eines Eintrags mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad ist wie in 4 gezeigt, und enthält ein Sitzungsidentifikationsfeld und ein Adressfeld mit dem Sender, die zwei Pfadidentifizierungsfelder und zusätzlich die folgenden Felder:

– Ctot im schlechtesten Fall
– Dtot im schlechtesten Fall
– Verzögerung im schlechtesten Fall
– Pfadbandbreite
– CRTr
– Pfad-MTU
– dnext
– Flaschenhals-Flag

Der neue Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad wird erzeugt, indem die Werte von CRTr, Pfadbandbreite, Pfad-MTU, Verzögerung im schlechtesten Fall, Ctot im schlechtesten Fall und Dtot im schlechtesten Fall, die in dem BWDC-Paket enthalten sind, den entsprechenden Feldern des Eintrags mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad zugeordnet werden. Der Parameter dnext, der in der Zeitsteuerungsoperation berechnet wird, wird dem dnext-Feld zugeordnet. Der Flaschenhals-Flag wird zu Null initialisiert, und wie unten erklärt verwendet.
Wenn der Knoten mehrere Einträge mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad an der selben Schnittstelle hat und diese sich auf die selbe Sitzung beziehen, dann kombiniert er sie, um einen Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad zu erzeugen. Diese Situation kann entstehen, wenn die Stromabwärts-Schnittstelle mit einem LAN mit gemeinsamem Medium verbunden ist.
Wie in 5 gezeigt ist, enthält der Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad die gleichen Felder wie der Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad, außer dass das Feld mit dem Knoten stromabwärts fehlt. Die Werte, die der Sitzung, dem Adressfeld des Senders und den Feldern mit den Stromabwärts-Schnittstellen zugeordnet sind, sind die der Einträge mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad. Die Werte für die anderen Felder werden wie folgt berechnet:

– Ctot im schlechtesten Fall = MAX{Ctot_i im schlechtesten Fall}
– Dtot im schlechtesten Fall = MAX{Dtot_i im schlechtesten Fall}
– Verzögerung im schlechtesten Fall = MAX{Verzögerung_i im schlechtesten Fall}
– Pfadbandbreite = MAX{Pfadbandbreite_i}
– Pfad-MTU = MIN{PFAD-MTU_i}
– CRTr = MAX{CRT_i}
– dnext = MAX{dnext_i}

Nachdem er einen Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad für jeden seiner Stromabwärts-Schnittstellen erzeugt hat, erzeugt der Knoten dann wenigstens einmal in jedem Wiederholungszeitraum ein BWDC-Paket, das die schlechtesten Daten pro Knoten enthält. Die Parameter, die in die schlechtesten Daten pro Knoten einbezogen werden sollen, werden wie folgt berechnet:

– Ctot im schlechtesten Fall = MAX{Ctot_i im schlechtesten Fall + Clokal_n}, wobei Clokal_n der Wert von Ctot zwischen der Stromabwärts-Schnittstelle, an der das BWDC-Paket ankam, und der Stromaufwärts-Schnittstelle (festgelegt durch die Sitzung) des Knotens ist;
– Dtot im schlechtesten Fall = MAX{Dtot_i im schlechtesten Fall + Dlokal_n}, wobei Dlokal_n der Wert von Ctot zwischen der Stromabwärts-Schnittstelle, an dem das BWDC-Paket ankam, und der Stromaufwärts-Schnittstelle (festgelegt durch die Sitzung) des Knotens ist; Verzögerung im schlechtesten Fall = MAX{Verzögerung_n im schlechtesten Fall} + dnext_n
– Pfadbandbreite = MIN(MAX{Pfadbandbreite_n}, Pfadbandbreite stromaufwärts}
– CRTr = MAX{CRT_n}
– Pfad-MTU = MIN(MIN{PFAD-MTU_n}, Pfad-MTU stromaufwärts)

Wenn CRTr nicht auf 11 gesetzt ist, werden Ctot, Dtot und die Verzögerung im schlechtesten Fall auf Null gesetzt.
Die obigen Operationen werden von jedem Knoten in dem quellenbasierten Baum wiederholt, der mit der aktuellen Sitzung zu tun hat. Es ist verständlich, dass für einen Strom von einem gegebenen sendenden Host jeder Knoten die Eigenschaften des schlechtesten Falls von allen Pfaden speichert, die von dem Knoten zu den Empfängerhosts führen.
Der sendende Host sendet dann ein weiteres RES-Paket (2), das zum Beispiel Garantierten Dienst anfragt. Folglich wird das CRTs-Feld in dem Paket auf 11 gesetzt, und die gewünschte Verzögerungsgrenze wird auf die Grenze gesetzt, die der Empfänger für die Anwendung auf die Zeit wünscht, die für ein Paket von dem sendenden Host gebraucht wird, um alle Empfängerhosts zu erreichen.
Die Felder mit der Verkehrsspezifikation werden von dem sendenden Host ausgefüllt, und das Feld mit der Ende-zu-Ende-Verzögerung wird auf den Wert des Parameters dnext gesetzt, der in dem sendenden Host gespeichert ist. Jedes andere der Felder des Garantierten Dienstes außer der gewünschten Verzögerungsgrenze wird mit Null initialisiert.
Am ersten Knoten stromabwärts entlang des quellenbasierten Baums wird die Verzögerung durch das Einreihen, die auf den Strom in Bezug auf den einen oder die mehreren Zwischenschritte stromabwärts einwirken soll, die an der aktuellen Sitzung beteiligt sind, entsprechend der Gleichung unten bestimmt:
Gleichung (1)

QVerzögerung = gewünschte-Grenze – akkumulierte-Grenze – Verzögerung im schlechtesten Fall

Die Verzögerung im schlechtesten Fall ist gleich der Summe des entsprechenden Feldes und dem dnext-Parameter des Eintrags des schlechtesten Zustands pro Schnittstelle an dem aktuellen Knoten. An dem ersten Knoten ist die akkumulierte Grenze normalerweise Null oder vernachlässigbar. Der Wert QVerzögerung stellt eine Schät zung der gesamten Verzögerung durch das Einreihen dar, der über den Rest der Pfades zu einem Empfängerhost toleriert werden kann.
Verarbeitung ähnlich der, die von den Empfängern ausgeführt werden, die entsprechend dem RSVP-Protokoll arbeiten, wird dann angewendet, um eine Bandbreite zu berechnen, die für jeden der Zwischenschritte stromabwärts reserviert werden soll, um für die gewünschte Grenze „auf Kurs" zu bleiben. Diese Berechnung wird oft eine Überabschätzung sein, weil es sein kann, dass die einzelnen schlechtesten Parameter pro Schnittstelle sich auf verschiedene Pfade von dieser Schnittstelle aus beziehen. Fachleute verstehen, dass die Schätzung mit den folgenden Gleichungen berechnet werden: Gleichung 2
(für den Fall, dass p > R >= r) Gleichung 3
(für den Fall, dass R >= p >= r)
Die Parameter M, p, b und r werden den entsprechenden Feldern der RES-Nachricht entnommen (wobei die Bedeutung der Symbole wie oben in Bezug auf die RES-Nachricht dargestellt ist). Die Werte von Ctot und Dtot sind eine Summe der Werte von dem Eintrag mit dem schlechtesten Zustand pro Schnittstelle, der sich auf die aktuelle Stromabwärts-Schnittstelle und die lokalen Werte C und D bezieht.
Um den Wert von QVerzögerung zu erhalten, um ihn in die Gleichungen 2 und 3 einzusetzen, wird Gleichung 1 verwendet. Die Gleichung wird aufgelöst, damit man einen Wert für R erhält, und eine Bandbreite R über den Zwischenschritt wird reserviert, der von der aktuellen Stromabwärts-Schnittstelle weiterführt.
Entsprechend Regeln, die in der Spezifikation des Garantierten Dienstes dargestellt sind, werden die Werte von CSum und DSum zusammen mit anderen Parametern verwendet, um den Umfang der Pufferung zu berechnen, der der Reservierung zugeordnet werden muss, um den Verlust von Paketen zu verhindern.
Wenn die Reservierungsanfrage einmal bedient wurde, wird das Feld mit der Ende-zu-Ende-Verzögerung in dem RES-Paket erweitert, indem ihm das folgende hinzugefügt wird:

– Die Durchleitungsverzögerung, dnext für den nächsten Zwischenschritt
– Eine Schätzung der aktuellen lokalen Verzögerung durch das Einreihen (für die relevante Ausgangsschnittstelle) von Datenpaketen des Stroms, zu dem das RES-Paket gehört.

Die folgenden Aktualisierungen werden außerdem mit dem RES-Paket durchgeführt:

– Das Feld mit der akkumulierten Grenze des kopierten Paketes wird ausgeweitet durch:
1) Die Durchleitungsverzögerung, dnext für den nächsten Zwischenschritt, und
2) Die installierte lokale Grenze für die Einreihungsverzögerung (für die relevante Stromabwärts-Schnittstelle) für Nachrichten aus dem Strom, zu dem das RES-Paket gehört. Diese lokale Begrenzung für die Einreihungsverzögerung erhält man, indem der reservierte Wert von R in den Gleichung 2 und 3 zusammen mit den lokalen Werten C und D für die Parameter Ctot bzw. Dtot eingesetzt werden.

Die folgenden Aktualisierungen werden dann mit den RES-Paket durchgeführt:

– Der lokale Wert von C wird zu dem CSum-Feld hinzuaddiert
– Der lokale Wert von D wird zu dem DSum-Feld hinzuaddiert wenn nicht Neustrukturierung des Verkehrs der sendenden Hosts an der Stromabwärts-Schnittstelle ausgeführt wird, wobei in diesem Fall sowohl CSum als auch DSum zu Null gesetzt werden.

Auch das Dienstqualität-ungültig-Feld wird auf Null gesetzt, wenn entweder

a) der Reservierungsversuch für den Garantierten Dienst dabei versagt, eine Bandbreite zu reservieren, die wenigstens so groß wie die Token-Bucket-Rate der Spezifikation des Verkehrs ist; oder
b) eine Reservierung für Geregelte Last fehlschlägt.

Wenn ein Knoten ein RES-Paket empfängt, bei dem Dienstqualitätungültig auf eins gesetzt ist, dann versucht er, eine Reservierung für Geregelte Last sicherzustellen, wenn Min{CRTs, CRTr} 10 oder 11 ist.
Wenn die Aktualisierung der Felder abgeschlossen ist, wird das Zeitstempel-Feld (wie oben beschrieben) gleich der lokalen Uhr gesetzt, bevor das RES-Paket zu jedem nächsten Zwischenschritt den Baum der Leitweglenkung hinunter weitergeleitet wird.
An jedem der nachfolgenden Knoten wird ähnliche Verarbeitung ausgeführt, wobei sich das Anwachsen der akkumulierten Grenze durch die installierte Verzögerung durch das Einreihen im Wert von QVerzögerung niederschlägt, der aus Gleichung (1) erhalten wird, und weiterhin ein Schätzwert für die Gesamtverzögerung durch das Einreihen ist, die für den Rest des Pfades zu einem Empfängerhost toleriert werden kann. Nimmt man an, dass die Nachrichten von dem Host der erklärten Spezifikation des Verkehrs entsprechen, und vorausgesetzt, dass jeder der Knoten die berechnete Bandbreite R reservieren kann, bewirkt die oben beschriebene Verarbeitung an den Knoten, zu ermöglichen, dass Nachrichten von den sendenden Hosts innerhalb der gewünschten Begrenzung der Verzögerung an alle Empfängerhosts geliefert werden.
Wenn irgendein Knoten die Bandbreite wie oben berechnet nicht reservieren kann, dann (was den Einstellungen zur Vorgehensweise unterliegt) wird so viel Bandbreite wie möglich reserviert. Wenn jedoch der Umfang der reservierten Bandbreite geringer als der Wert des Felds mit der Token-Bucket-Rate des RES-Pakets ist, dann wird der Garantierte Dienst nicht angeboten und dies wird angezeigt, indem die Flags Verzögerung ungültig, Verlust ungültig und Dienstqualitätungültig auf 1 gesetzt werden.
Wenn die reservierte Bandbreite höher als der Wert des Feldes mit der Token-Bucket-Rate des RES-Pakets ist, dann wird die akkumulierte Begrenzung mit der gewünschten Grenze verglichen.
Wenn die gewünschte Grenze höher liegt, dann wird der Reservierungsprozess wie oben fortgesetzt. Da die reservierte Bandbreite R wie oben erklärt überschätzt werden kann, resultiert dies oft im Aufbau von Reservierungen, die eine Verzögerung über den Ende-zu-Ende-Pfad liefern, die geringer als die gewünschte Verzögerungsgrenze ist.
Wenn jedoch die gewünschte Begrenzung niedriger ist, setzt der Knoten

– einen Flaschenhals-Flag für die Reservierung, die dem relevanten Eintrag des Zustands pro Schnittstelle zugeordnet ist, wodurch er sich selbst als Flaschenhals-Knoten markiert,
– den Verzögerung-ungültig-Flag in dem RES-Paket auf eins und leitet es zu Knoten weiter unten im Baum weiter.

Wenn ein Knoten ein RES-Paket empfängt, bei dem der Verzögerungungültig-Flag auf 1 und das Verzögerungsverlust-Feld auf 0 gesetzt ist (für CRTs = CRTr = 11), berechnet der Empfängerhost den Umfang, um den das Feld mit der akkumulierten Verzögerungsgrenze das Feld mit der gewünschten Verzögerungsgrenze überschreitet. Der Empfängerhost sendet dann sofort ein BWDC-Paket, bei dem das Feld mit der Verzögerungsüberschreitung auf die berechnete Verzögerungsüberschreitung gesetzt ist, und bei dem der Flaschenhals-Flag auf Null gesetzt ist. Jeder Knoten, der ein solches BWDC-Paket empfängt, ignoriert das Paket, wenn nicht der Flaschenhals-Flag des Eintrags des schlechtesten Zustands pro Schnittstelle, der dem Knoten zugeordnet ist, auf 1 gesetzt ist. Der Flaschenhals-Knoten empfängt das BWDC-Paket und setzt das Flaschenhals-Feld auf 1. Der Knoten versucht, die Verzögerungsüberschreitung, die in der BWDC-Nachricht angegeben ist, zu beseitigen oder zu verringern, indem die lokale Bandbreitenreservierung erhöht wird. Wenn immer noch Verzögerungsüberschreitung besteht, nachdem dieses Vorgehen verfolgt wurde, dann wird das BWDC-Paket mit dem modifizierten Wert der Verzögerungsüberschreitung einen Zwischenschritt auf einmal in Richtung des Senders gesendet, wobei eine Steigerung der Reservierung an jedem Knoten versucht wird, bis entweder das BWDC-Paket den Sender erreicht, oder die Verzögerungsüberschreitung beseitigt ist.
In der obigen Ausführung werden Daten an einem Knoten kombiniert, und an einen Knoten stromaufwärts gesendet, wo diese kombinierten Daten verwendet werden, um eine geeignete Ressourcenreservierung zu berechnen. In anderen Ausführungen kann die Ressourcenreservierung auf Basis der kombinierten Daten an dem Knoten berechnet werden, an dem die Kombination stattfindet.
Eine zweite Ausführung ist der ersten Ausführung ähnlich, verwendet aber ein Protokoll mit gemeinsamem Baum. In der zweiten Ausführung ist das Feld mit der Senderadresse (in dem BWDC-Paket, die Einträge mit dem schlechtesten Zustand pro Pfad und mit dem schlechtesten Zustand pro Schnittstelle) nicht erforderlich. Dies liegt daran, dass die Schnittstellen, von denen aus das RES-Paket gesendet werden soll, von dem Knoten auf Basis der Sitzungsparameter und der Eingangsschnittstelle bestimmt werden können. Wenn ein gemeinsamer Baum verwendet wird, beziehen sich die Einträge mit den schlechtesten Zuständen pro Eintrag auf die Gruppe für Mehrfachsendungen statt auf einen speziellen Sender an die Gruppe mit Mehrfachsendungen, wobei die Anzahl der Einträge mit dem schlechtesten Zustand pro Schnittstelle in jedem Knoten nur so groß ist, wie die Anzahl von Ausgangsschnittstellen aus dem Knoten.
Es ist offensichtlich, wie in Umgebungen mit vielen Sendern die zweite Ausführung den Umfang der erforderlichen Einträge mit dem schlechtesten Zustand pro Schnittstelle im Vergleich mit bekannten Reservierungsprotokollen verringert.
In den obigen Ausführungen wurde das Zusammenführen für den schlechtesten Fall der C-Terme (z.B. Ctot), D-Terme (z.B. Dtot) und der Verzögerung der Durchleitung durch die Verbindung für jeden Term unabhängig durchgeführt. Dies resultiert in einer übermäßig konservativen lokalen Bandbreitenreservierung. In bevorzugten Ausführungen wird ein ratenunabhängiger Parameter verwendet, der sowohl den D-Term, als auch die Verzögerung der Durchleitung durch die Verbindung enthält. Dies kann durchgeführt werden, indem der weitergeleitete Wert von D als Wert von dem Verzögerungsparameter betrachtet wird, der von der Rate im schlechtesten Fall unabhängig ist, statt einfach der Maximalwert von D von jedem Pfad.
Es ist offensichtlich, wie die obigen Ausführungen einem Router ermöglichen, die höchste angefragte Dienstqualität zu finden, die von irgendeinem der Empfänger stromabwärts angefragt wird. Ähnliche Betrachtungen treffen auf Daten der Pfadeigenschaften und andere Parameter zu, die die Reservierung beeinflussen. Es ist die Kombination solcher Parameter an den Zwischenknoten im Netzwerk, die ermöglicht, dass eine flexiblere Ressourcenreservierung für Kommunikation mit Mehrfachsendungen in einem Paketnetzwerk geschaffen wird.

Claims

Verfahren zum Reservieren von Ressourcen für eine Nachricht von einem oder mehreren Senderhosts an mehrere Empfängerhosts in einem Paketnetzwerk, das mehrere Hosts (H1–H7) und einen oder mehrere verbindende Knoten (A–E, R1–R6) enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Betreiben wenigstens eines Hosts, um ein Paket mit den Eigenschaften des Pfades entlang eines Leitwegs über einen oder mehrere der verbindenden Knoten zu einem oder mehreren anderen Hosts zu senden, das einen oder mehr Parameter enthält, die die Reservierung beeinflussen; Betreiben eines oder mehrerer verbindender Knoten, um die Parameter zu speichern, die die Reservierung beeinflussen; Betreiben eines oder mehrerer der anderen Hosts, um ein Ressourcenreservierungspaket an den wenigstens einen Host zu senden; Betreiben eines oder mehrerer verbindender Knoten, die auf das Reservierungspaket reagieren, um Ressourcen entsprechend der Parameter, die die Reservierung beeinflussen, die in dem Knoten gespeichert sind, zu reservieren; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Betreiben der mehreren Empfängerhosts, um die Pakete mit den Eigenschaften des Pfades, die die Parameter enthalten, die die Reservie rung beeinflussen, zu senden, und des wenigstens einen Senderhosts, um die Ressourcenreservierungspakete zu senden; und Betreiben eines oder mehrerer verbindender Knoten, um: einen oder mehrere Parameter aus Paketen mit Eigenschaften des Pfades, die von verschiedenen Knoten empfangen wurde, zu kombinieren, um kombinierte Parameter zu erzeugen, die die Reservierung beeinflussen; und die kombinierten Parameter zu speichern; und ein Paket mit den Eigenschaften des Pfades, das die kombinierten Parameter enthält, weiter entlang des Leitwegs in Richtung der Senderhosts zu senden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: der eine oder die mehreren Parameter, die die Reservierung beeinflussen, eine Angabe einer gewünschten Qualität der Dienstklasse enthalten; der eine oder die mehreren verbindende Knoten (A–E, R1–R6) betrieben werden können, um: die Parameter zu aktualisieren, sodass sie die höchste Qualität der Dienstklasse darstellen, die von Empfängern, die stromabwärts liegen, angefragt wurde; und Ressourcen entsprechend dem Ressourcenreservierungsprozess zu reservieren, der der höchsten Klasse der Dienstqualität zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem einer oder mehrere der Parameter, die die Reservierung beeinflussen, Parameter mit Eigenschaften des Pfades enthalten.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Parameter mit Eigenschaften des Pfades einen oder mehrere Verzögerungsparameter enthalten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Hosts (H1–H7) entsprechend eines Leitweglenkungsalgorithmus für einen gemeinsamen Baum kommunizieren.
Knoten eines Paketnetzwerks (A–E, R1–R6), der folgendes umfasst: eine Einrichtung zum Empfangen von Parametern, die die Reservierung beeinflussen; eine Einrichtung zum Speichern der Parameter, die die Reservierung beeinflussen; eine Einrichtung zum Verarbeiten der Parameter, um verarbeitete Parameter, die die Reservierung beeinflussen, zu erzeugen; eine Einrichtung zum Weiterleiten der Verarbeitungsparameter; eine Einrichtung zum Empfangen eines Reservierungspakets; eine Einrichtung zum Reservieren von Ressourcen entsprechend der Parameter, die die Reservierung beeinflussen, die auf den Empfang des Reservierungspakets reagiert, das von einem Host (H1–H7) gesendet wird, gekennzeichnet dadurch, dass die Einrichtung zur Verarbeitung der Parameter dazu eingerichtet ist, bei der Verwendung einen oder mehrere Parameter aus empfangenen Paketen mit Eigenschaften des Pfades zu kombinieren, um kombinierte Parameter, die die Reservierung beeinflussen, zu erzeugen; durch eine Einrichtung zum Speichern der kombinierten Parameter; durch eine Einrichtung zum Senden eines Paketes mit Eigenschaften des Pfades, das die kombinierten Parameter enthält, weiter entlang eines Leitweges in Richtung eines oder mehrerer Senderhosts; und durch eine Einrichtung zum Reservieren von Ressourcen entsprechend kombinierten Parametern, die die Reservierung beeinflussen, die in dem Knoten gespeichert sind, der auf ein Reservierungspaket reagiert.
Paketnetzwerk, das mehrere Hosts (H1–H7) und einen oder mehrere verbindende Knoten (A–E, R1–R6) umfasst, wobei das Netzwerk folgendes umfasst: wenigstens einen Host (H1–H7), der dazu eingerichtet ist, bei der Verwendung ein Paket mit Eigenschaften des Pfades, das einen oder mehrere Parameter enthält, die die Reservierung beeinflussen, entlang eines Leitwegs über einen oder mehrere der verbindenden Knoten (A–E, R1–R6) an einen oder mehrere andere Hosts (H1–H7) zu senden; einen oder mehrere der anderen Hosts (H1–H7), die dazu eingerichtet ind, bei der Verwendung ein Ressourcenreservierungspaket an den wenigstens einen Host (H1–H7) zu senden; den einen oder die mehreren verbindenden Knoten (A–E, R1–R6), der/die auf das Reservierungspaket reagieren, der/die bei der Verwendung dazu eingerichtet sind, Ressourcen entsprechend der Parameter, die die Reservierung beeinflussen, die in dem Knoten gespeichert sind, zu reservieren; dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Empfängerhosts (H1–H7) dazu eingerichtet sind, bei der Verwendung Pakete mit Eigenschaften des Pfades zu senden, die Parameter enthalten, die die Reservierung beeinflussen, und dass der wenigstens eine Senderhost dazu eingerichtet ist, bei der Verwendung die Ressourcenreservierungspakete zu senden; und ein oder mehrere verbindende Knoten (A–E, R1–R6) bei der Verwendung dazu eingerichtet sind, einen oder mehrere Parameter aus Paketen mit Eigenschaften des Pfades, die von verschiedenen Knoten empfangen wurden, zu kombinieren, um kombinierte Parameter, die die Reservierung beeinflussen, zu erzeugen; die kombinierten Parameter zu speichern; und ein Paket mit Eigenschaften des Pfades, das die kombinierten Parameter enthält, weiter entlang des Leitwegs in Richtung der Senderhosts (H1–H7) zu senden.