QoS（Quality of Service，服务质量）是指能够利用各种基础技术为特定网络通信提供更好服务能力的网络。它是一种网络安全机制，是一种用于解决网络延迟和拥塞等问题的技术。 　　

　　

　　对于容量有限的网络来说，QoS的保证是非常重要的，特别是对于流媒体应用，如VoIP和IPTV，因为这些应用通常需要固定的传输速率，并且对延迟非常敏感。 　　

　　

　　网络资源总是有限的。只要有抢夺网络资源的情况，就会有服务质量的要求。 　　

　　

　　服务质量是相对于网络服务而言的。在保证某些服务的服务质量的同时，可能会损害其他服务的服务质量。 　　

　　

　　比如在网络总带宽固定的情况下，如果某一类业务占用的带宽多，那么其他业务可以使用的带宽就少，可能会影响其他业务的使用。 　　

　　

　　因此，网络管理者需要根据各种业务的特点，合理规划和分配网络资源，从而高效利用网络资源。 　　

　　

　　QoS服务模型 　　

　　

　　QoS通常提供以下三种服务模型：Best-Effort service（尽力而为服务模型），Integrated service（综合服务模型，简称Int-Serv），Differentiated service（区分服务模型，简称Diff-Serv） 　　

　　

　　1.尽力服务模型是单一服务模型，也是最简单的服务模型。对于尽力服务模型，网络尽可能多地发送消息。但是延迟、可靠性等性能没有保证。 　　

　　

　　尽力服务模型是网络的默认服务模型，由FIFO(先进先出)队列实现。它适用于大多数网络应用，如FTP、电子邮件等。 　　

　　

　　2.Int-Serv服务模型Int-Serv是一个集成的服务模型，可以满足各种QoS需求。该模型使用资源预留协议(RSVP)，该协议运行在从源端到目的端的每台设备上，可以监控每个流，防止其消耗过多的资源。 　　

　　

　　该系统能够清晰地区分和保证各业务流的服务质量，为网络提供最细粒度的服务质量区分。但是Inter-Serv模式对设备的要求很高，当网络中有大量数据流时，设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。Inter-Serv模型可扩展性差，难以在互联网核心网络中实现。 　　

　　

　　3.Diff-Serv服务模型Diff-Serv是一种多服务模型，可以满足不同的QoS需求。与Int-Serv不同，它不需要通知网络为每个服务预留资源。区分服务易于实现，具有良好的可扩展性。 　　

　　

　　三种服务模型的对比： 　　

　　

　　 　　

　　

　　常用QoS技术在网络中的位置 　　

　　

　　 　　

　　

　　流分类：使用一定的规则来识别符合一定特征的消息，这是网络服务区分服务的前提和基础。 　　

　　

　　流量监管：监督流入或流出设备的具体流量。当流量超过设定值时，可以采取限制或惩罚措施来保护网络资源不受损害。它可以作用于界面的入口方向和出口方向。 　　

　　

　　流量整形：是一种流量控制措施，可主动调整流量的输出速率。它用于使流适应可由下游设备提供的网络资源，并避免不必要的消息丢失。它通常在接口输出方向起作用。 　　

　　

　　拥塞管理：是如何制定一个资源调度策略，确定拥塞发生时报文转发的处理顺序，通常作用于接口的出接口方向。 　　

　　

　　监控网络资源的使用拥塞避免：,在发现拥塞加剧时主动丢弃消息，并调整队列长度以缓解网络过载，通常作用于接口出口方向。 　　

　　

　　Qos功能 　　

　　

　　分组分类器和标记器 　　

　　

　　根据TCP/IP数据包报头中的一个或多个字段，边界上的路由器使用分类器功能来标记和识别属于特定通信类别的数据包，然后使用标记器功能来标记分类的通信。这通过设置IP优先级字段或区分服务代码点(DSCP)字段来实现。 　　

　　

　　通信速率管理 　　

　　

　　服务提供商使用监管功能来测量进入网络的客户通信，并将其与客户的通信简档进行比较。同时，接入服务提供商网络的企业可能需要使用通信整形功能来测量它们的所有通信，并以恒定速率发送它们，以符合服务提供商的控制功能。令牌桶是一种常见的通信测量方案。 　　

　　

　　资源分配 　　

　　

　　先进先出(FIFO)调度是当前互联网路由器使用的一种方法 　　

和交换机所广泛采用的传统排队机制。虽然先进先出调度部署起来很简单，但是在提供 QoS 时有一些基本的问题。它没有提供优先级处理对延迟敏感的通信并将其移至队开头的手段，对所有的通信都完全同等地对待，不存在通信区分或服务区分的概念。

　　

对于提供QoS的调度算法，至少要能区分队列中的不同分组，并知道每个分组的服务等级。调度算法决定接下来处理队列中的哪一个分组，而流分组获得服务的频度决定了为这个流分配的带宽或资源。

　　

拥塞避免和分组丢弃策略

　　

在传统的先进先出排队技术中，队列管理是这样实现的：当队列中的分组数量达到队列的最大长度后，将到达的分组全部丢弃。这种队列管理技术叫做尾部丢弃(tail drop), 它只在队列完全填满时发出拥塞信号。在这种情况下，没有使用积极的队列管理来避免拥塞，也没有减小队列尺寸来使排队延迟最小。积极的队列算法管理使得路由器在队列溢出前就可以检测到拥塞。

　　

QoS信令协议

　　

RSVP 是在 Internet 上提供端到端 QoS 的 IETF Intserv 体系结构的一部分，它使得应用程序可以向网络提出每个流的服务质贯要求。服务参数用来量化这些要求，供管理控制使用。

　　

交换

　　

路由器的主要功能是根据转发表中的信息快速、高效地将所有输入通信交换到正确的输 出端口和下一中继段地址。传统的基于缓存的转发机制虽然高效，但是由于 它是由通信驱动 的，所以存在扩展性和性能方面的问题，并且在网络不稳定时会增加缓存维护工作，并降低 交换性能。

　　

基于拓扑的转发方法通过建立一个与路由器路由表完全相同的转发表，解决了基于缓存的转发机制中存在的问题。

　　

路由

　　

传统的路由仅仅基于目的地，并且在最短路径上是根据路由表来路由分组的。对于某些网络情况，这显得不够灵活。策略路由是一种 QoS 功能，它使得用户可以不根据目的地进行路由，而是根据各种用户自己可以配置的分组参数进行路由。

　　

当前的路由选择协议提供了最短路径路由，它基于量度值（如管理成本、权重或中继段数）来选择路由。分组是根据路由表被传输的，而对流的要求或路由上可用的资源一无所知。QoS 路由则是一种考虑了流的 QoS 要求的路由选择机制，它在选择路由时，对网络上可用的资源有一定的了解。

　　

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