QoS(Quality of Service)服務(wù)質(zhì)量，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制， 是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。在正常情況下并不需要QoS，比如Web應(yīng)用。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(yùn)行。

　　背景：

　　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(yùn)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(diǎn)到終點(diǎn)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(dá)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(wǎng)絡(luò)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(yù)先就知道，接收端的應(yīng)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(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(diǎn)，因?yàn)樗鼤宦L的隊(duì)列遲滯，或需要運(yùn)用間接路由以避免阻塞;也許能找到快速、直接的路由。總之，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(dá)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(fù)責(zé)刷新失序的數(shù)據(jù)包。

　　·出錯 - 有些時候，數(shù)據(jù)包在被運(yùn)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。

　　QoS服務(wù)模型

　　通常QoS提供以下三種服務(wù)模型：

　　l Best-Effort service(盡力而為服務(wù)模型)

　　l Integrated service(綜合服務(wù)模型，簡稱Int-Serv)

　　l Differentiated service(區(qū)分服務(wù)模型，簡稱Diff-Serv)

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

　　Best-Effort服務(wù)模型是網(wǎng)絡(luò)的缺省服務(wù)模型，通過FIFO隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)。它適用于絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如FTP、E-Mail等。

　　2. Int-Serv服務(wù)模型Int-Serv是一個綜合服務(wù)模型，它可以滿足多種QoS需求。該模型使用資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)，RSVP運(yùn)行在從源端到目的端的每個設(shè)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(wù)流的服務(wù)質(zhì)量，為網(wǎng)絡(luò)提供最細(xì)粒度化的服務(wù)質(zhì)量區(qū)分。

　　但是，Inter-Serv模型對設(shè)備的要求很高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流數(shù)量很大時，設(shè)備的存儲和處理能力會遇到很大的壓力。Inter-Serv模型可擴(kuò)展性很差，難以在Internet核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)施。

　　3. Diff-Serv服務(wù)模型Diff-Serv是一個多服務(wù)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(luò)為每個業(yè)務(wù)預(yù)留資源。區(qū)分服務(wù)實(shí)現(xiàn)簡單，擴(kuò)展性較好。

　　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

　　性命攸關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)，例如遠(yuǎn)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(yùn)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。

　　關(guān)鍵指標(biāo)

　　QoS in InternetQoS的關(guān)鍵指標(biāo)主要包括：可用性、吞吐量、時延、時延變化(包括抖動和漂移)和丟失。下面詳細(xì)敘述。

　　可用性

　　是當(dāng)用戶需要時網(wǎng)絡(luò)即能工作的時間百分比?？捎眯灾饕窃O(shè)備可靠性和網(wǎng)絡(luò)存活性相結(jié)合的結(jié)果。對它起作用的還有一些其他因素，包括軟件穩(wěn)定性以及網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)或升級時不中斷服務(wù)的能力。

　　吞吐量

　　是在一定時間段內(nèi)對網(wǎng)上流量(或帶寬)的度量。對IP網(wǎng)而言可以從幀中繼網(wǎng)借用一些概念。根據(jù)應(yīng)用和服務(wù)類型，服務(wù)水平協(xié)議(SLA)可以規(guī)定承諾信息速率(CIR)、突發(fā)信息速率(BIR)和最大突發(fā)信號長度。承諾信息速率是應(yīng)該予以嚴(yán)格保證的，對突發(fā)信息速率可以有所限定，以在容納預(yù)定長度突發(fā)信號的同時容納從話音到視像以及一般數(shù)據(jù)的各種服務(wù)。一般講，吞吐量越大越好。

??????? 丟包

　　不管是比特丟失還是分組丟失，對分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響比對實(shí)時業(yè)務(wù)的影響都大。在通話期間，丟失一個比特或一個分組的信息往往用戶注意不到。在視像廣播期間，這在屏幕上可能造成瞬間的波形干擾，然后視像很快恢復(fù)如初。即便是用傳輸控制協(xié)議(TCP)傳送數(shù)據(jù)也能處理丟失，因?yàn)閭鬏斂刂茀f(xié)議允許丟失的信息重發(fā)。事實(shí)上，一種叫做隨機(jī)早丟(RED)的擁塞控制機(jī)制在故意丟失分組，其目的是在流量達(dá)到設(shè)定門限時抑制TCP傳輸速率，減少擁塞，同時還使TCP流失去同步，以防止因速率窗口的閉合引起吞吐量擺動。但分組丟失多了，會影響傳輸質(zhì)量。所以，要保持統(tǒng)計數(shù)字，當(dāng)超過預(yù)定門限時就向網(wǎng)絡(luò)管理人員告警。

　　時延

　　指一項(xiàng)服務(wù)從網(wǎng)絡(luò)入口到出口的平均經(jīng)過時間。許多服務(wù)，特別是話音和視像等實(shí)時服務(wù)都是高度不能容忍時延的。當(dāng)時延超過200-250毫秒時，交互式會話是非常麻煩的。為了提供高質(zhì)量話音和會議電視，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須能保證低的時延。

　　產(chǎn)生時延的因素很多，包括分組時延、排隊(duì)時延、交換時延和傳播時延。傳播時延是信息通過銅線、光纖或無線鏈路所需的時間，它是光速的函數(shù)。在任何系統(tǒng)中，包括同步數(shù)字系列(SDH)、異步傳輸模式(ATM)和彈性分組環(huán)路(RPR)，傳播時延總是存在的。

　　時延變化

　　QoS流程是指同一業(yè)務(wù)流中不同分組所呈現(xiàn)的時延不同。高頻率的時延變化稱作抖動，而低頻率的時延變化稱作漂移。抖動主要是由于業(yè)務(wù)流中相繼分組的排隊(duì)等候時間不同引起的，是對服務(wù)質(zhì)量影響最大的一個問題。某些業(yè)務(wù)類型，特別是話音和視像等實(shí)時業(yè)務(wù)是極不容忍抖動的。分組到達(dá)時間的差異將在話音或視像中造成斷續(xù)。所有傳送系統(tǒng)都有抖動，只要抖動落在規(guī)定容差之內(nèi)就不會影響服務(wù)質(zhì)量。利用緩存可以克服過量的抖動，但這將增加時延，造成其他問題。

　　漂移是任何同步傳輸系統(tǒng)都有的一個問題。在SDH系統(tǒng)中是通過嚴(yán)格的全網(wǎng)分級定時來克服漂移的。在異步系統(tǒng)中，漂移一般不是問題。漂移會造成基群失幀，使服務(wù)質(zhì)量的要求不能滿足。