爱华网RSVP是一种支持多媒体通信的传输协议，在无连接协议上提供端到端的实时传输服务，为特定的多媒体流提供端到端的QoS协商和控制功能，以减小网络传输延迟。RSVP的工作机理：发送者在发送数据前首先发送Path报文与接收者建立一个传输路径，Path报文含有数据流标识符(ID)和其它控制信息。沿途的各个路由器都记录这个流标识符，并为它做好保留资源的准备。接收者收到Path报文后，则使用相同的流标识符回送一个Resv报文进行应答。Resv报文沿相同的路径传送给发送者，途经各个路由器时，对Path报文指定的QoS给予确认。以后，发送者和接收者之间通过这条路径传输数据流，沿途的各个路由器为该数据流保留资源，按所协商的QoS提供转发服务。
RSVP通过目的地址、传输层协议类型和目的端口号的组合来标识一个会话。RSVP消息可以使用原始(raw)IP数据报发送，也可以使用UDP数据报发送。
1 综合服务
传统的IP传输方式提供的是一种最佳效果传输服务，缺乏稳定的网络带宽和传输延迟保证，网络性能将随着负载的增加而明显下降。尤其是传输对延迟敏感的多媒体信息时，这种传输服务远不能满足要求。
为了支持多媒体通信，IETF成立了综合服务(Integrated Service)工作组，专门负责制定基于综合服务的服务质量(QoS)类，即保证服务GS（Guaranteed Service）和被控负载服务CLS（Cotrolled-Load Service）两个QoS类，并指定和RSVP一起使用。
综合服务是在源端和目的端之间所建立的传输路径上为数据流提供端到端的QoS保证，并且数据流所经过的各个路由器（或交换机）都要支持这种服务。在路由器上，通过为特定数据流保留资源（如带宽和缓冲区空间）提供所承诺的QoS。
路由器在分配资源时需要考虑链路层对QoS的支持能力。对于QoS主动链路层（如ATM或某些LAN），路由器负责与链路层协商，使链路层能够设置合适的QoS。这种链路层QoS的映射与具体的网络媒体有关，IETF有关工作组提出了有关的映射机制。对于QoS被动链路层（如专线），这种映射是没有意义的，因为网络本身没有提供相应的支持机构。
1).保证服务
GS为合法的数据分组提供一种保证的带宽级、恒定的端到端延迟范围和无排队丢失的服务。这种服务具有很高质量，主要用于有严格实时传输需求的场合，如多媒体会议，远程医疗诊断等。这类应用通常不允许声音或图像信息延迟到回放时间之后到达。这里采用一种漏桶流量模型和算法来限制排队延迟。
2).被控负载服务
CLS提供的是有一定延迟量和数据丢失的服务，但延迟和丢失被限制在一个合理范围内，并且数据流的传输特性并不随着网络负载的增加而明显降低，仍保持在一个稳定的级别上。CLS主要用于允许有一定延迟和丢失的实时传输场合，如远程多媒体点播。CLS通过控制网络延迟和数据丢失，提供相当于轻负载的传输特性。
一旦发送者和接收者之间协商好QoS(GS或CLS)级后，就可以进行数据流传输了。在数据流传输过程中，每个数据分组都必须符合已定义的传输特性。否则，路由器将按非法分组处理。对于非法的数据分组，路由器可以有选择地降低QoS级，以最佳效果方式传输，并且采取适当的服务策略和更新动作来保证非法数据流不会影响正在传输数据流的QoS。
2 RSVP报文格式
一个RSVP报文由公共头和报文体组成。公共头格式如下图所示，其中：
?版本号：4位，说明RSVP协议的版本号，目前的版本号为1。
?标志：4位，目前尚未定义标志位。
?报文类型：8位，定义了7种报文：1=Path，2=Resv，3=PathErr，4=ResvErr，5=PathTear，6=ResvTear，7=ResvConf。
?报文检查和：16位，用于保证报文传输的正确性。
?报文生存期：8位，发送报文所使用的IP生存时间值。
?报文长度：16位，以字节表示的RSVP报文总长度。
3 发送者的Path报文
RSVP规定，发送者在发送数据前首先要发送Path报文与接收者建立一个传输路径，并协商QoS级。一个Path报文包含有如下的信息。
① Phop：后续节点地址，指出转发该Path消息的下一个支持RSVP节点(路由器或接收端)的IP地址。该路径上每个支持RSVP的路由器都要更新这个地址。
② Sender Template：发送者模板，包括发送者的IP地址和可选择的发送者端口。
③ Sender Tspec：发送者传输说明，其传输说明是用一种漏桶流量模型描述的，其中有数据流峰值速率p、桶深b、标记桶速率r、最小管理单元m以及最大数据报长度M等参数。
④ Adspec：通告说明，可选项，含有OPWA(One Pass With Advertising)信息，使得接收者能计算出应保留的资源级，以获得指定的端到端QoS。该路径上每个支持RSVP的路由器都要更新这些信息。
尽管Adspec是一个可选项，但它含有接收者用来计算QoS的重要信息。因此，这里对Adspec进行详细的讨论。
Adspec由一个消息头、一个缺省通用参数DGP (Default General Parameters)段以及至少一个QoS段组成。目前，RSVP支持GS和CLS两个基本的QoS类，省略QoS段的Adspec是无效的。
1).缺省通用参数段
DGP段包含如下字段：
?最小路径等待时间。它是指在路径上单个连接等待时间的累加和，表示无任何排队延迟的端到端等待时间。在GS中，接收者可以使用该值计算端到端排队延迟限制，以及所有端到端延迟限制。
?路径带宽。它是指在路径上单个连接带宽的最小值。
?全局中止位。它是一个标志位。发送者创建Adspec时，该位置0。当路径上任何不支持RSVP的路由器都可将该位置1，以通知接收者Adspec是无效的。
?综合服务(IS)网段(hop)计数。在路径上每个支持RSVP/IS的路由器都将该值加1。
?路径最大传输单元(PathMTU)。它是指在路径上单个连接最大传输单元(MTU)的最小值。
在路径上每个支持RSVP的路由器都要更新这些参数，最后将端到端的值提供给接收者。
2).保证服务(GS)段
Adspec的GS段包含如下字段：
?Ctot 。端到端偏差项C的总和。
?Dtot 。端到端偏差项D的总和。
?Csum。自上次刷新点开始C的总和。
?Dsum 。自上次刷新点开始D的总和。
偏差项C和D是由漏桶流量模型引入的，表示路由器的近似模型与理想模型之间所允许的偏差。在分布树的某些点上，Csum和Dsum被用于刷新处理。
?GS中止位。它是一个标志位。发送者创建Adspec时，该位置0。当路径上任何支持RSVP/IS但不支持GS的路由器都可将该位置1，以通知接收者Adspec是无效的，服务得不到保证。
?GS通用参数头/值。它是一个选项。就接收者所希望的GS保留而言，如果选择了其中的任何一个，都会忽略DGP段所给定的相应值。
3).被控负载服务(CLS)段
Adspec的CLS段包含如下字段：
?CLS中止位。它是一个标志位。发送者创建Adspec时，该位置0。当路径上任何支持RSVP/IS但不支持CLS的路由器都可将该位置1，以通知接收者Adspec是无效的，服务得不到保证。
?CLS通用参数头/值。它是一个选项。与GS段一样，它忽略DGP段所给定的特殊服务通用参数。
发送者通过Path报文中的Adspec OPWA定义端到端服务的保留模式。如果在Path报文中没有定义Adspec选项，则保留模式只是简单地提交“One Pass”，接收者也就无法确定端到端的服务。Path报文通过多个中间支持RSVP的路由器传输给一个或多个接收者，并形成一个传输路径。在各个路由器上，Path报文建立起相应的路径状态，并等待接收者Resv报文的协商确认，最终将按所需QoS确定该路径上的保留资源。
4 接收者的Resv报文
接收者接收到的Path报文后，从Sender Tspec和Adspec字段中提取传输特性参数和QoS参数，利用这些参数建立起接收者保留说明Rspec。Rspec由如下参数组成：
?带宽R。根据Sender Tspec参数计算而成。如果得到的R值大于Adspec中的路径带宽值，则R值必须相应地减小。R值将保存在各个路由器上。
?时隙S。表示端到端延迟限制与应用所需端到端延迟的差值，初始为0。通过设置S值，将为各个路由器在确定局部保留上提供更多的伸缩性，提高端到端保留的成功率。
利用Rspec可以创建Resv报文。一个Resv报文包含如下的内容：
?保留模式指示。可以是FF、SE或WF模式之一（下面将讨论）。
?过滤器说明(Filterspec)。用来标识期望接收的发送者集合，采用与一个Path报文中Sender Template完全相同的格式。对于WF模式，将被忽略。
?数据流说明(Flowspec)。用来说明一个期望的服务质量(QoS)，由保留说明Rspec和流量说明TRspec组合而成。通常，将TRspec设置成与Sender Tspec相等。
保留确认对象(ResvConf)。是可选项，含有接收者的IP地址，用于指示接收该保留请求的节点。ResvConf报文在分布树上向上传播，最终达到该消息接收者，表明端到端保留的成功。
Resv报文按指定的路径逆向传送给发送者。在每个路由器节点上，Resv报文对发送者的保留请求给予确认，并且可以和达到同一端口的其它Resv报文合并，再传送给由Phop指示的上游路由器，直至到达发送者。
5 路由器的RSVP处理
1).Path报文的处理
在点到多点的传输路径上，中间要通过多个支持RSVP的路由器，形成一个分布树。这些路由器都要截获Path报文，并检查其有效性。如果发现错误，则要卸下Path报文，并用PathErr报文通告给上游的发送者，以便让发送者采取适当的动作。如果Path报文是有效的，则路由器将执行下列处理：
?更新发送者路径状态登记项。发送者是用Sender Template标识的，如果当前尚无路径状态，则要建立该状态。路径状态包含有Phop、Sender Tspec以及任意一个Adspec。Phop必须存储，以便在分布树上逆向查找转发Resv报文的路由。Sender Tspec提供一个阈值，用于对Resv报文中的Tspec进行限制。
?设置清除计时器。每个路径状态登记项采用软状态机制，必须使用Path报文进行周期性更新。如果在清除计时器规定的时间间隔内没有收到Path报文，则会自动删除相应的路径状态登记项，以免死亡的路径状态登记项长期残留在路径状态登记表中。每当收到Path报文，要重新设置清除计时器，路径状态信息就不会因超时而被删除。
?生成和转发Path报文。根据所存储的路径状态信息生成新的Path报文，并沿着分布树向下转发，以刷新下游路由器的路径状态。在下列情况下将创建并发送Path报文：一是每当所存储的路径状态发生改变时，将立即创建Path报文并发送给下游节点；二是每当更新周期计时器发生超时，将周期地创建Path报文并发送给下游节点。
为了维护路径状态信息，路由器的RSVP设有两个计时器：清除计时器和更新周期计时器，后者的时间间隔比前者要小若干倍，这样偶尔发生的Path报文丢失不会引起不必要的路径状态信息删除。但最好是用最小网络带宽来配置RSVP报文，以免因拥挤而丢失数据。
如果一直没有Path报文的刷新，路径状态信息最终因超时而被删除。当路径状态登记项被删除时，将产生PathTear报文，它沿着和Path报文相同的路径传送，沿途各个路由器都要删除该发送者的路径状态信息，并且相关的保留状态也随之被删除。
2).Resv报文处理
当路由器接收到Resv报文后，按其保留模式对Flowspec和Filterspec进行如下处理：
?将有效的Flowspec提交给路由器的传输控制模块，由传输控制模块实施许可控制和策略控制，以确定是否接受保留。许可控制将单独确定是否有足够容量来满足保留请求，策略控制采用某种策略实施控制，例如采取某种策略来限制用户的保留带宽等。
?如果该保留请求被拒绝，则路由器将保持已有的保留状态，并向下游节点发送一个ResvErr报文。
?如果该保留请求被接受，则路由器用有效的Flowspec和Filterspec设置其保留状态。这时，可采用某种规则来改变与该保留请求相关联的Rspec，还可以采用某种规则将该保留请求和其它保留请求相合并，产生新的Resv报文。
路由器将从所存储的路径状态中获得上游路由器，将Resv报文转发给它。
3).保留模式
RSVP的资源保留是针对路由器端口的，路由器使用Filterspec和Flowspec为相应的端口定义其保留模式，并实施对资源保留的控制。RSVP可用的保留模式主要有如下所示。
① Fixed Filter(FF)。为一个特定发送者建立资源保留状态，由Filterspec指定一个特定发送者，合并后的Flowspec为该发送者所有保留请求中最大的Flowspec值。重新生成的Resv报文传送给该发送者的上游节点。
② Shared Explicit(SE)。为一个特定的发送者集合建立共享的资源保留状态，由Filterspec指定一个特定的发送者集合，合并后的Flowspec为这个发送者集合所有保留请求中最大的Flowspec值。重新生成的Resv报文传送给这些发送者的上游节点。
③ Wildcard Filter(WF)。为所有发送者建立共享的资源保留状态，Filterspec是通配符，表示可以和任何发送者相匹配，合并后的Flowspec为所有保留请求中最大的Flowspec值。重新生成的Resv报文传送给它的上游节点。
在这些保留模式中，FF用于单播(点到点通信)、SE用于组播(点到多点通信)、WF用于广播(点到所有点通信) 场合，其中SE和WF适合于会议应用，因为在这类应用中，某一时刻只有一个发送者是主动的，应当为发送者的音频和视频流建立资源保留状态，并保留发送带宽。
在一个路由器端口上，可能会收到多个Resv报文。路由器对这些Resv报文中的Filterspec和Flowspec进行合并处理，重新生成Filterspec和Flowspec。合并处理规则依赖于每个Resv报文的保留模式。然后重新创建Resv报文，并把它们发送到上游路由器。需要说明的是，合并处理仅适合于相同的会话组，且只能发生在使用相同保留模式的报文间。
由于路由器中的路径状态信息是以软状态形式存储的，需要用Resv报文进行周期性更新确认，以防止路径状态信息的消失。因此，有两种情况需要创建和发送Resv报文：一是所存储的保留状态发生改变时，将立即创建Resv报文并发送给上游节点；二是在更新周期超时且保留状态无变化时，将周期地创建Resv报文并发送给上游节点。
