QoS(Quality of Service，服務質(zhì)量)指一個網(wǎng)絡能夠利用各種基礎技術，為指定的網(wǎng)絡通信提供更好的服務能力，是網(wǎng)絡的一種安全機制， 是用來解決網(wǎng)絡延遲和阻塞等問題的一種技術。

QoS的保證對于容量有限的網(wǎng)絡來說是十分重要的，特別是對于流多媒體應用，例如VoIP和IPTV等，因為這些應用常常需要固定的傳輸率，對延時也比較敏感。

網(wǎng)絡資源總是有限的，只要存在搶奪網(wǎng)絡資源的情況，就會出現(xiàn)服務質(zhì)量的要求。

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服務質(zhì)量是相對網(wǎng)絡業(yè)務而言的，在保證某類業(yè)務的服務質(zhì)量的同時，可能就是在損害其它業(yè)務的服務質(zhì)量。

例如，在網(wǎng)絡總帶寬固定的情況下，如果某類業(yè)務占用的帶寬越多，那么其他業(yè)務能使用的帶寬就越少，可能會影響其他業(yè)務的使用。

因此，網(wǎng)絡管理者需要根據(jù)各種業(yè)務的特點來對網(wǎng)絡資源進行合理的規(guī)劃和分配，從而使網(wǎng)絡資源得到高效利用。

QoS服務模型

通常QoS提供以下三種服務模型：Best-Effort service(盡力而為服務模型)，Integrated service(綜合服務模型，簡稱Int-Serv)，Differentiated service(區(qū)分服務模型，簡稱Diff-Serv)

(1)  Best-Effort服務模型是一個單一的服務模型，也是最簡單的服務模型。對Best-Effort服務模型，網(wǎng)絡盡最大的可能性來發(fā)送報文。但對延時、可靠性等性能不提供任何保證。

Best-Effort服務模型是網(wǎng)絡的缺省服務模型，通過FIFO(first in first out 先入先出)隊列來實現(xiàn)。它適用于絕大多數(shù)網(wǎng)絡應用，如FTP、E-Mail等。

(2) Int-Serv服務模型Int-Serv是一個綜合服務模型，它可以滿足多種QoS需求。該模型使用資源預留協(xié)議(RSVP)，RSVP運行在從源端到目的端的每個設備上，可以監(jiān)視每個流，以防止其消耗資源過多。

這種體系能夠明確區(qū)分并保證每一個業(yè)務流的服務質(zhì)量，為網(wǎng)絡提供最細粒度化的服務質(zhì)量區(qū)分。但是，Inter-Serv模型對設備的要求很高，當網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流數(shù)量很大時，設備的存儲和處理能力會遇到很大的壓力。Inter-Serv模型可擴展性很差，難以在Internet核心網(wǎng)絡實施。

(3) Diff-Serv服務模型Diff-Serv是一個多服務模型，它可以滿足不同的QoS需求。與Int-Serv不同，它不需要通知網(wǎng)絡為每個業(yè)務預留資源。區(qū)分服務實現(xiàn)簡單，擴展性較好。

三種服務模型的對比：

常用QoS技術在網(wǎng)絡中的位置

• 流分類：采用一定的規(guī)則識別符合某類特征的報文，它是對網(wǎng)絡業(yè)務進行區(qū)分服務的前提和基礎。
• 流量監(jiān)管：對進入或流出設備的特定流量進行監(jiān)管。當流量超出設定值時，可以采取限制或懲罰措施，以保護網(wǎng)絡資源不受損害。可以作用在接口入方向和出方向。
• 流量整形：一種主動調(diào)整流的輸出速率的流量控制措施，用來使流量適配下游設備可供給的網(wǎng)絡資源，避免不必要的報文丟棄，通常作用在接口出方向。
• 擁塞管理：就是當擁塞發(fā)生時如何制定一個資源的調(diào)度策略，以決定報文轉發(fā)的處理次序，通常作用在接口出方向。
• 擁塞避免：監(jiān)督網(wǎng)絡資源的使用情況，當發(fā)現(xiàn)擁塞有加劇的趨勢時采取主動丟棄報文的策略，通過調(diào)整隊列長度來解除網(wǎng)絡的過載，通常作用在接口出方向。

Qos功能

1. 分組分類器和標記器

網(wǎng)絡邊界上的路由器根據(jù)TCP/IP分組報頭中的一個或多個字段，使用分類器功能來標記識別屬于特定通信類的分組，然后用標記器功能標記已被分類的通信，這是通過設置IP優(yōu)先字段或區(qū)分服務代碼點(DSCP)字段來實現(xiàn)的。

2. 通信速率管理

服務提供商使用控制(policing)功能度量進入網(wǎng)絡的客戶通信，并將其與客戶的通信配置文件(profile)進行比較。同時，接入服務提供商網(wǎng)絡的企業(yè)可能需要使用通信整形功能 來度量其所有的通信，并以恒定的速率將它們發(fā)送出去，以符合服務提供商的控制功能。令牌桶一種常用的通信度量方案。

3. 資源分配

先進先出 (FIFO) 調(diào)度是一種被當前的 Internet 路由器和交換機所廣泛采用的傳統(tǒng)排隊機制。雖然先進先出調(diào)度部署起來很簡單，但是在提供 QoS 時有一些基本的問題。它沒有提供優(yōu)先級處理對延遲敏感的通信并將其移至隊開頭的手段，對所有的通信都完全同等地對待，不存在通信區(qū)分或服務區(qū)分的概念。

對于提供QoS的調(diào)度算法，至少要能區(qū)分隊列中的不同分組，并知道每個分組的服務等級。調(diào)度算法決定接下來處理隊列中的哪一個分組，而流分組獲得服務的頻度決定了為這個流分配的帶寬或資源。

4. 擁塞避免和分組丟棄策略

在傳統(tǒng)的先進先出排隊技術中，隊列管理是這樣實現(xiàn)的：當隊列中的分組數(shù)量達到隊列的最大長度后，將到達的分組全部丟棄。這種隊列管理技術叫做尾部丟棄(tail drop), 它只在隊列完全填滿時發(fā)出擁塞信號。在這種情況下，沒有使用積極的隊列管理來避免擁塞，也沒有減小隊列尺寸來使排隊延遲最小。積極的隊列算法管理使得路由器在隊列溢出前就可以檢測到擁塞。

5. QoS信令協(xié)議

RSVP 是在 Internet 上提供端到端 QoS 的 IETF Intserv 體系結構的一部分，它使得應用程序可以向網(wǎng)絡提出每個流的服務質(zhì)貫要求。服務參數(shù)用來量化這些要求，供管理控制使用。

6. 交換

路由器的主要功能是根據(jù)轉發(fā)表中的信息快速、高效地將所有輸入通信交換到正確的輸 出端口和下一中繼段地址。傳統(tǒng)的基于緩存的轉發(fā)機制雖然高效，但是由于 它是由通信驅動 的，所以存在擴展性和性能方面的問題，并且在網(wǎng)絡不穩(wěn)定時會增加緩存維護工作，并降低 交換性能。

基于拓撲的轉發(fā)方法通過建立一個與路由器路由表完全相同的轉發(fā)表，解決了基于緩存的轉發(fā)機制中存在的問題。

7. 路由

傳統(tǒng)的路由僅僅基于目的地，并且在最短路徑上是根據(jù)路由表來路由分組的。對于某些網(wǎng)絡情況，這顯得不夠靈活。策略路由是一種 QoS 功能，它使得用戶可以不根據(jù)目的地進行路由，而是根據(jù)各種用戶自己可以配置的分組參數(shù)進行路由。

當前的路由選擇協(xié)議提供了最短路徑路由，它基于量度值(如管理成本、權重或中繼段數(shù))來選擇路由。分組是根據(jù)路由表被傳輸?shù)模鴮α鞯囊蠡蚵酚缮峡捎玫馁Y源一無所知。QoS 路由則是一種考慮了流的 QoS 要求的路由選擇機制，它在選擇路由時，對網(wǎng)絡上可用的資源有一定的了解。