QoS

QoS(Quality of Service，服务质量)指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制， 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。QoS的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的，特别是对于流多媒体应用，例如VoIP和IPTV等，因为这些应用常常需要固定的传输率，对延时也比较敏感。

当网络发生拥塞的时候，所有的数据流都有可能被丢弃;为满足用户对不同应用不同服务质量的要求，就需要网络能根据用户的要求分配和调度资源，对不同的数据流提供不同的服务质量：对实时性强且重要的数据报文优先处理;对于实时性不强的普通数据报文，提供较低的处理优先级，网络拥塞时甚至丢弃。QoS应运而生。支持QoS功能的设备，能够提供传输品质服务;针对某种类别的数据流，可以为它赋予某个级别的传输优先级，来标识它的相对重要性，并使用设备所提供的各种优先级转发策略、拥塞避免等机制为这些数据流提供特殊的传输服务。配置了QoS的网络环境，增加了网络性能的可预知性，并能够有效地分配网络带宽，更加合理地利用网络资源。下面从QoS服务模型出发，对使用最多、最成熟的一些QoS技术逐一进行描述。在特定的环境下合理地使用这些技术，可以有效地提高服务质量。通常QoS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. Best-Effort服务模型是一个单一的服务模型，也是最简单的服务模型。对Best-Effort服务模型，网络尽最大的可能性来发送报文。但对延时、可靠性等性能不提供任何保证。Best-Effort服务模型是网络的缺省服务模型，通过FIFO(first in first out 先入先出)队列来实现。它适用于绝大多数网络应用，如FTP、E-Mail等。

2. Int-Serv服务模型Int-Serv是一个综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。该模型使用资源预留协议(RSVP)，RSVP运行在从源端到目的端的每个设备上，可以监视每个流，以防止其消耗资源过多。这种体系能够明确区分并保证每一个业务流的服务质量，为网络提供最细粒度化的服务质量区分。但是，Inter-Serv模型对设备的要求很高，当网络中的数据流数量很大时，设备的存储和处理能力会遇到很大的压力。Inter-Serv模型可扩展性很差，难以在Internet核心网络实施。3. Diff-Serv服务模型是一个多服务模型，它可以满足不同的QoS需求。与Int-Serv不同，它不需要通知网络为每个业务预留资源。区分服务实现简单，扩展性较好。

产生背景在因特网创建初期，没有意识到QoS应用的需要。因此，整个因特网运作如一个“竭尽全力”的系统。每段信息都有4个“服务类别”位和3个“优先级”位，但是他们完全没有派上用场。依发送和接收者看来，数据包从起点到终点的传输过程中会发生许多事情，并产生如下有问题的结果：·丢失数据包- 当数据包到达一个缓冲器(buffer)已满的路由器时，则代表此次的发送失败，路由器会依网络的状况决定要丢弃、不丢弃一部份或者是所有的数据包，而且这不可能在预先就知道，接收端的应用程序在这时必须请求重新传送，而这同时可能造成总体传输严重的延迟。·延迟- 或许需要很长时间才能将数据包传送到终点，因为它会被漫长的队列迟滞，或需要运用间接路由以避免阻塞;也许能找到快速、直接的路由。总之，延迟非常难以预料。·传输顺序出错- 当一群相关的数据包被路由经过因特网时，不同的数据包可能选择不同的路由器，这会导致每个数据包有不同的延迟时间。最后数据包到达目的地的顺序会和数据包从发送端发送出去的顺序不一致，这个问题必须要有特殊额外的协议负责刷新失序的数据包。·出错- 有些时候，数据包在被运送的途中会发生跑错路径、被合并甚至是毁坏的情况，这时接收端必须要能侦测出这些情况，并将它们统统判别为已遗失的数据包，再请求发送端再送一份同样的数据包。吞吐量：在特定时段内可以实现的请求数量，这个指标同样也受到负载能力和延时性的限制。

释义1.国际电信联盟(ITU)在x.902标准即“信息技术开放式处理参考模型”中定义服务质量(QoS)为：定义在一个或多个对象的集体行为上的一套质量需求的集合。吞吐量、传输延迟和错误率等一些服务质量参数描述了数据传输的速度和可靠性等。2.在ATM中定义服务质量(QoS)为“关于ATM性能参数集合的术语，这些参数描述了在一个给定虚拟连接上数据流量的特征”。服务质量参数大多应用在较低层次的协议层上，这些参数并不直接被应用程序所观察和感觉到。这些参数包括信元丢失率、信元错误率、信元错误插入率、信元延迟变化、信元传输延迟和平均信元传输延迟。根据服务质量参数定义了五种服务级别，级别0指的是“尽最大努力”服务方式，在这种服务级别中没有特定的流量参数和绝对的服务质量保证。3.IETF在研究ATM时就已经开始考虑服务质量的问题。即有陈述：“随着在网络上实时服务的逐步增加，在共享网络上要求提供确定的传输服务。这些确定的传输服务要求应用程序和网络基础设施有能力请求、设置和强化数据的传输。总的来说，这些服务指的是带宽预留和服务质量”。在“基于ATM的IP”中这样描述: “实时应用程序所使用的服务质量参数被假设在数据传输之前的资源预留协议中设置，或者以某种形式携带在数据之中”。“工作正在重点研究服务质量参数怎样被表达出来和怎样做出本地的决定”。