QoS

目錄
·QoS具有如下功能：
·問題的提出
·需要QoS的應(yīng)用
·保持 QoS
·某些技術(shù)的QoS難題
·






在封包交換網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，流量工程術(shù)語服務(wù)質(zhì)量（英文Quality of Service，QoS）指的是網(wǎng)絡(luò)滿足給定業(yè)務(wù)合同的概率，或在許多情況下，非正式地用來指分組在網(wǎng)絡(luò)中兩點間通過的概率。QoS是一種控制機制，它提供了針對不同用戶或者不同數(shù)據(jù)流采用相應(yīng)不同的優(yōu)先級，或者是根據(jù)應(yīng)用程序的要求，保證數(shù)據(jù)流的性能達到一定的水準(zhǔn)。QoS的保證對于容量有限的網(wǎng)絡(luò)來說是十分重要的，特別是對于串流多媒體應(yīng)用，例如voice over IP 和 IP電視等，因為這些應(yīng)用常常需要固定的傳輸率，對延時也比較敏感。
在電話業(yè)務(wù)領(lǐng)域，服務(wù)質(zhì)量是指線路噪音和聲音，適當(dāng)?shù)囊袅克�平等指�?biāo)的衡量，并且不能與服務(wù)等級相混淆。

在正常情況下，如果網(wǎng)絡(luò)只用于特定的無時間限制的應(yīng)用系統(tǒng)，并不需要QoS，比如Web應(yīng)用，或E-mail設(shè)置等。但是對關(guān)鍵應(yīng)用和多媒體應(yīng)用就十分必要。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)過載或擁塞時，QoS 能確保重要業(yè)務(wù)量不受延遲或丟棄，同時保證網(wǎng)絡(luò)的高效運行。

QoS具有如下功能：

1．分類
分類是指具有QoS的網(wǎng)絡(luò)能夠識別哪種應(yīng)用產(chǎn)生哪種數(shù)據(jù)包。沒有分類，網(wǎng)絡(luò)就不能確定對特殊數(shù)據(jù)包要進行的處理。所有應(yīng)用都會在數(shù)據(jù)包上留下可以用來識別源應(yīng)用的標(biāo)識。分類就是檢查這些標(biāo)識，識別數(shù)據(jù)包是由哪個應(yīng)用產(chǎn)生的。以下是4種常見的分類方法。
(1)協(xié)議 有些協(xié)議非�！敖≌劇�，只要它們存在就會導(dǎo)致業(yè)務(wù)延遲，因此根據(jù)協(xié)議對數(shù)據(jù)包進行識別和優(yōu)先級處理可以降低延遲。應(yīng)用可以通過它們的EtherType進行識別。譬如，AppleTalk協(xié)議采用0x809B，IPX使用0x8137。根據(jù)協(xié)議進行優(yōu)先級處理是控制或阻止少數(shù)較老設(shè)備所使用的“健談”協(xié)議的一種強有力方法。
(2)TCP和UDP端口號碼 許多應(yīng)用都采用一些TCP或UDP端口進行通信，如 HTTP采用TCP端口80。通過檢查IP數(shù)據(jù)包的端口號碼，智能網(wǎng)絡(luò)可以確定數(shù)據(jù)包是由哪類應(yīng)用產(chǎn)生的，這種方法也稱為第四層交換，因為TCP和UDP都位于OSI模型的第四層。
(3)源IP地址 許多應(yīng)用都是通過其源IP地址進行識別的。由于服務(wù)器有時是專門針對單一應(yīng)用而配置的，如電子郵件服務(wù)器，所以分析數(shù)據(jù)包的源IP地址可以識別該數(shù)據(jù)包是由什么應(yīng)用產(chǎn)生的。當(dāng)識別交換機與應(yīng)用服務(wù)器不直接相連，而且許多不同服務(wù)器的數(shù)據(jù)流都到達該交換機時，這種方法就非常有用。
(4)物理端口號碼 與源IP地址類似，物理端口號碼可以指示哪個服務(wù)器正在發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方法取決于交換機物理端口和應(yīng)用服務(wù)器的映射關(guān)系。雖然這是最簡單的分類形式，但是它依賴于直接與該交換機連接的服務(wù)器。
2．標(biāo)注
在識別數(shù)據(jù)包之后，要對它進行標(biāo)注，這樣其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才能方便地識別這種數(shù)據(jù)。由于分類可能非常復(fù)雜，因此最好只進行一次。識別應(yīng)用之后就必須對其數(shù)據(jù)包進行標(biāo)記處理，以便確保網(wǎng)絡(luò)上的交換機或路由器可以對該應(yīng)用進行優(yōu)先級處理。通過采納標(biāo)注數(shù)據(jù)的兩種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE 802.1p或差異化服務(wù)編碼點(DSCP)，就可以確保多廠商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)υ摌I(yè)務(wù)進行優(yōu)先級處理。
在選擇交換機或路由器等產(chǎn)品時，一定要確保它可以識別兩種標(biāo)記方案。雖然DSCP可以替換在局域網(wǎng)環(huán)境下主導(dǎo)的標(biāo)注方案IEEE 802.1p，但是與IEEE 802.1p相比，實施DSCP有一定的局限性。在一定時期內(nèi)，與IEEE 802.1p 設(shè)備的兼容性將十分重要。作為一種過渡機制，應(yīng)選擇可以從一種方案向另一種方案轉(zhuǎn)換的交換機。
3．優(yōu)先級設(shè)置
一旦網(wǎng)絡(luò)可以區(qū)分電話通話和網(wǎng)上瀏覽，優(yōu)先級處理就可以確保進行Internet上大型下載的同時不中斷電話通話。為了確保準(zhǔn)確的優(yōu)先級處理，所有業(yè)務(wù)量都必須在網(wǎng)絡(luò)骨干內(nèi)進行識別。在工作站終端進行的數(shù)據(jù)優(yōu)先級處理可能會因人為的差錯或惡意的破壞而出現(xiàn)問題。黑客可以有意地將普通數(shù)據(jù)標(biāo)注為高優(yōu)先級，竊取重要商業(yè)應(yīng)用的帶寬，導(dǎo)致商業(yè)應(yīng)用的失效。這種情況稱為拒絕服務(wù)攻擊。通過分析進入網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù)量，可以檢查安全攻擊，并且在它們導(dǎo)致任何危害之前及時阻止。
在局域網(wǎng)交換機中，多種業(yè)務(wù)隊列允許數(shù)據(jù)包優(yōu)先級存在。較高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)可以在不受較低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的影響下通過交換機，減少對諸如話音或視頻等對時間敏感業(yè)務(wù)的延遲事故。
為了提供優(yōu)先級，交換機的每個端口必須有至少2個隊列。雖然每個端口有更多隊列可以提供更為精細的優(yōu)先級選擇，但是在局域網(wǎng)環(huán)境中，每個端口需要4個以上隊列的可能性不大。當(dāng)每個數(shù)據(jù)包到達交換機時，都要根據(jù)其優(yōu)先級別分配到適當(dāng)?shù)年犃�，然后該交換機再從每個隊列轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。該交換機通過其排隊機制確定下一步要服務(wù)的隊列。有以下2種排隊方式。
(1)嚴(yán)格優(yōu)先隊列(SPQ) 這是一種最簡單的排隊方式，它首先為最高優(yōu)先級的隊列進行服務(wù)，直到該隊列為空，然后為下一個次高優(yōu)先級隊列服務(wù)，依此類推。這種方法的優(yōu)勢是高優(yōu)先級業(yè)務(wù)總是在低優(yōu)先級業(yè)務(wù)之前處理。但是，低優(yōu)先級業(yè)務(wù)有可能被高優(yōu)先級業(yè)務(wù)完全阻塞。
(2)加權(quán)循環(huán)(WRR) 這種方法為所有業(yè)務(wù)隊列服務(wù)，并且將優(yōu)先權(quán)分配給較高優(yōu)先級隊列。在大多數(shù)情況下，相對低優(yōu)先級，WRR將首先處理高優(yōu)先級，但是當(dāng)高優(yōu)先級業(yè)務(wù)很多時，較低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)并沒有被完全阻塞。

Qos可以根據(jù)報文中的802.1P判斷優(yōu)先級



問題的提出

在因特網(wǎng)創(chuàng)建初期，沒有意識到QoS應(yīng)用的需要。因此，整個因特網(wǎng)運作如一個“竭盡全力”的系統(tǒng)。每段信息都有4個“服務(wù)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(chǎn)生如下有問題的結(jié)果：

丟失數(shù)據(jù)包 - 當(dāng)數(shù)據(jù)包到達一個緩沖區(qū)(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(wǎng)絡(luò)的狀況決定要丟棄一部份、不丟棄 或者是所有的數(shù)據(jù)包，而且這不可能在預(yù)先就知道，接收端的應(yīng)用程式在這時必須請求重新傳送，而這同時可能造成總體傳輸嚴(yán)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�,延遲非常難以預(yù)料。


傳輸順序出錯 - 當(dāng)一群相關(guān)的數(shù)據(jù)包被路由經(jīng)過因特網(wǎng)時，不同的數(shù)據(jù)包可能選擇不同的路由器，這會導(dǎo)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(zé)重新整理失序的數(shù)據(jù)包。


出錯 - 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。



需要QoS的應(yīng)用

流量約定（SLA, Service Level Agreement服務(wù)等級協(xié)議）給數(shù)據(jù)流設(shè)定優(yōu)先級，以此在網(wǎng)絡(luò)/協(xié)議層面上，根據(jù)相互商定的尺度，設(shè)定有保障的性能、通過量、延遲等界限。一些特定形式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流需要定義服務(wù)質(zhì)量，例如：

多媒體流要求有保障的通過量
IP電話需要嚴(yán)格的抖動和延遲限制
性命悠關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng), 例如遠程外科手術(shù)要求有可靠保證的可用性 (也稱作硬性　QoS).

這些類型的服務(wù)被稱為非彈性，意思是它們需要固定的帶寬才能運作--如果得到多余的帶寬，它們也無法使用；如果得到較少的帶寬，則根本無法工作。相形之下，彈性應(yīng)用可以從多余的帶寬中受益。


保持 QoS

實質(zhì)上有兩種方式提供QoS保證。第一種，就是簡單地提供大量的資源，用豐富、安全的余量設(shè)備應(yīng)付預(yù)期中的“高峰”需求。這樣既好又簡單，然而有人認(rèn)為這種方式代價昂貴，而且不能應(yīng)對高峰需求超越預(yù)期的情形，部署額外的資源也很耗費時間。
第二種是要求用戶預(yù)約帶寬，并且僅在能夠提供可靠服務(wù)的前提下接受預(yù)約。自然，可以為預(yù)約服務(wù)向用戶收費。常用的實現(xiàn)方法有兩類： 恩!


某些技術(shù)的QoS難題

以下的特性也許只會被用在end ports, 但不會在服務(wù)器, 中樞 或是其它的端口上,這就緩和了許多并發(fā)流的沖突.

• 通信詞典解釋