QoS

QoS(Quality of Service，服務質量)指一個網絡能夠利用各種基礎技術，為指定的網絡通信提供更好的服務能力，是網絡的一種安全機制， 是用來解決網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。

當網絡發(fā)生擁塞的時候，所有的數(shù)據(jù)流都有可能被丟棄;為滿足用戶對不同應用不同服務質量的要求，就需要網絡能根據(jù)用戶的要求分配和調度資源，對不同的數(shù)據(jù)流提供不同的服務質量：對實時性強且重要的數(shù)據(jù)報文優(yōu)先處理;對于實時性不強的普通數(shù)據(jù)報文，提供較低的處理優(yōu)先級，網絡擁塞時甚至丟棄。QoS應運而生。支持QoS功能的設備，能夠提供傳輸品質服務;針對某種類別的數(shù)據(jù)流，可以為它賦予某個級別的傳輸優(yōu)先級，來標識它的相對重要性，并使用設備所提供的各種優(yōu)先級轉發(fā)策略、擁塞避免等機制為這些數(shù)據(jù)流提供特殊的傳輸服務。配置了QoS的網絡環(huán)境，增加了網絡性能的可預知性，并能夠有效地分配網絡帶寬，更加合理地利用網絡資源。下面從QoS服務模型出發(fā)，對使用最多、最成熟的一些QoS技術逐一進行描述。在特定的環(huán)境下合理地使用這些技術，可以有效地提高服務質量。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)務流的服務質量，為網絡提供最細粒度化的服務質量區(qū)分。但是，Inter-Serv模型對設備的要求很高，當網絡中的數(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核心網絡實施。3. Diff-Serv服務模型是一個多服務模型，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。

產生背景在因特網創(chuàng)建初期，沒有意識到QoS應用的需要。因此，整個因特網運作如一個“竭盡全力”的系統(tǒng)。每段信息都有4個“服務類別”位和3個“優(yōu)先級”位，但是他們完全沒有派上用場。依發(fā)送和接收者看來，數(shù)據(jù)包從起點到終點的傳輸過程中會發(fā)生許多事情，并產生如下有問題的結果：·丟失數(shù)據(jù)包- 當數(shù)據(jù)包到達一個緩沖器(buffer)已滿的路由器時，則代表此次的發(fā)送失敗，路由器會依網絡的狀況決定要丟棄、不丟棄一部份或者是所有的數(shù)據(jù)包，而且這不可能在預先就知道，接收端的應用程序在這時必須請求重新傳送，而這同時可能造成總體傳輸嚴重的延遲。·延遲- 或許需要很長時間才能將數(shù)據(jù)包傳送到終點，因為它會被漫長的隊列遲滯，或需要運用間接路由以避免阻塞;也許能找到快速、直接的路由?？傊舆t非常難以預料。·傳輸順序出錯- 當一群相關的數(shù)據(jù)包被路由經過因特網時，不同的數(shù)據(jù)包可能選擇不同的路由器，這會導致每個數(shù)據(jù)包有不同的延遲時間。最后數(shù)據(jù)包到達目的地的順序會和數(shù)據(jù)包從發(fā)送端發(fā)送出去的順序不一致，這個問題必須要有特殊額外的協(xié)議負責刷新失序的數(shù)據(jù)包?！こ鲥e- 有些時候，數(shù)據(jù)包在被運送的途中會發(fā)生跑錯路徑、被合并甚至是毀壞的情況，這時接收端必須要能偵測出這些情況，并將它們統(tǒng)統(tǒng)判別為已遺失的數(shù)據(jù)包，再請求發(fā)送端再送一份同樣的數(shù)據(jù)包。吞吐量：在特定時段內可以實現(xiàn)的請求數(shù)量，這個指標同樣也受到負載能力和延時性的限制。

釋義1.國際電信聯(lián)盟(ITU)在x.902標準即“信息技術開放式處理參考模型”中定義服務質量(QoS)為：定義在一個或多個對象的集體行為上的一套質量需求的集合。吞吐量、傳輸延遲和錯誤率等一些服務質量參數(shù)描述了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群涂煽啃缘取?.在ATM中定義服務質量(QoS)為“關于ATM性能參數(shù)集合的術語，這些參數(shù)描述了在一個給定虛擬連接上數(shù)據(jù)流量的特征”。服務質量參數(shù)大多應用在較低層次的協(xié)議層上，這些參數(shù)并不直接被應用程序所觀察和感覺到。這些參數(shù)包括信元丟失率、信元錯誤率、信元錯誤插入率、信元延遲變化、信元傳輸延遲和平均信元傳輸延遲。根據(jù)服務質量參數(shù)定義了五種服務級別，級別0指的是“盡最大努力”服務方式，在這種服務級別中沒有特定的流量參數(shù)和絕對的服務質量保證。3.IETF在研究ATM時就已經開始考慮服務質量的問題。即有陳述：“隨著在網絡上實時服務的逐步增加，在共享網絡上要求提供確定的傳輸服務。這些確定的傳輸服務要求應用程序和網絡基礎設施有能力請求、設置和強化數(shù)據(jù)的傳輸。總的來說，這些服務指的是帶寬預留和服務質量”。在“基于ATM的IP”中這樣描述: “實時應用程序所使用的服務質量參數(shù)被假設在數(shù)據(jù)傳輸之前的資源預留協(xié)議中設置，或者以某種形式攜帶在數(shù)據(jù)之中”?！肮ぷ髡谥攸c研究服務質量參數(shù)怎樣被表達出來和怎樣做出本地的決定”。