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。

網絡資源總是有限的，只要存在搶奪網絡資源的情況，就會出現服務質量的要求。

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服務質量是相對網絡業務而言的，在保證某類業務的服務質量的同時，可能就是在損害其它業務的服務質量。

例如，在網絡總帶寬固定的情況下，如果某類業務占用的帶寬越多，那么其他業務能使用的帶寬就越少，可能會影響其他業務的使用。

因此，網絡管理者需要根據各種業務的特點來對網絡資源進行合理的規劃和分配，從而使網絡資源得到高效利用。

QoS服務模型

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。它適用于絕大多數網絡應用，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議(RSVP)，RSVP運行在從源端到目的端的每個設備上，可以監視每個流，以防止其消耗資源過多。

這種體系能夠明確區分并保證每一個業務流的服務質量，為網絡提供最細粒度化的服務質量區分。但是，Inter-Serv模型對設備的要求很高，當網絡中的數據流數量很大時，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Diff-Serv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務預留資源。區分服務實現簡單，擴展性較好。

三種服務模型的對比：

常用QoS技術在網絡中的位置

• 流分類：采用一定的規則識別符合某類特征的報文，它是對網絡業務進行區分服務的前提和基礎。
• 流量監管：對進入或流出設備的特定流量進行監管。當流量超出設定值時，可以采取限制或懲罰措施，以保護網絡資源不受損害。可以作用在接口入方向和出方向。
• 流量整形：一種主動調整流的輸出速率的流量控制措施，用來使流量適配下游設備可供給的網絡資源，避免不必要的報文丟棄，通常作用在接口出方向。
• 擁塞管理：就是當擁塞發生時如何制定一個資源的調度策略，以決定報文轉發的處理次序，通常作用在接口出方向。
• 擁塞避免：監督網絡資源的使用情況，當發現擁塞有加劇的趨勢時采取主動丟棄報文的策略，通過調整隊列長度來解除網絡的過載，通常作用在接口出方向。

Qos功能

1. 分組分類器和標記器

網絡邊界上的路由器根據TCP/IP分組報頭中的一個或多個字段，使用分類器功能來標記識別屬于特定通信類的分組，然后用標記器功能標記已被分類的通信，這是通過設置IP優先字段或區分服務代碼點(DSCP)字段來實現的。

2. 通信速率管理

服務提供商使用控制(policing)功能度量進入網絡的客戶通信，并將其與客戶的通信配置文件(profile)進行比較。同時，接入服務提供商網絡的企業可能需要使用通信整形功能 來度量其所有的通信，并以恒定的速率將它們發送出去，以符合服務提供商的控制功能。令牌桶一種常用的通信度量方案。

3. 資源分配

先進先出 (FIFO) 調度是一種被當前的 Internet 路由器和交換機所廣泛采用的傳統排隊機制。雖然先進先出調度部署起來很簡單，但是在提供 QoS 時有一些基本的問題。它沒有提供優先級處理對延遲敏感的通信并將其移至隊開頭的手段，對所有的通信都完全同等地對待，不存在通信區分或服務區分的概念。

對于提供QoS的調度算法，至少要能區分隊列中的不同分組，并知道每個分組的服務等級。調度算法決定接下來處理隊列中的哪一個分組，而流分組獲得服務的頻度決定了為這個流分配的帶寬或資源。

4. 擁塞避免和分組丟棄策略

在傳統的先進先出排隊技術中，隊列管理是這樣實現的：當隊列中的分組數量達到隊列的最大長度后，將到達的分組全部丟棄。這種隊列管理技術叫做尾部丟棄(tail drop), 它只在隊列完全填滿時發出擁塞信號。在這種情況下，沒有使用積極的隊列管理來避免擁塞，也沒有減小隊列尺寸來使排隊延遲最小。積極的隊列算法管理使得路由器在隊列溢出前就可以檢測到擁塞。

5. QoS信令協議

RSVP 是在 Internet 上提供端到端 QoS 的 IETF Intserv 體系結構的一部分，它使得應用程序可以向網絡提出每個流的服務質貫要求。服務參數用來量化這些要求，供管理控制使用。

6. 交換

路由器的主要功能是根據轉發表中的信息快速、高效地將所有輸入通信交換到正確的輸 出端口和下一中繼段地址。傳統的基于緩存的轉發機制雖然高效，但是由于 它是由通信驅動 的，所以存在擴展性和性能方面的問題，并且在網絡不穩定時會增加緩存維護工作，并降低 交換性能。

基于拓撲的轉發方法通過建立一個與路由器路由表完全相同的轉發表，解決了基于緩存的轉發機制中存在的問題。

7. 路由

傳統的路由僅僅基于目的地，并且在最短路徑上是根據路由表來路由分組的。對于某些網絡情況，這顯得不夠靈活。策略路由是一種 QoS 功能，它使得用戶可以不根據目的地進行路由，而是根據各種用戶自己可以配置的分組參數進行路由。

當前的路由選擇協議提供了最短路徑路由，它基于量度值(如管理成本、權重或中繼段數)來選擇路由。分組是根據路由表被傳輸的，而對流的要求或路由上可用的資源一無所知。QoS 路由則是一種考慮了流的 QoS 要求的路由選擇機制，它在選擇路由時，對網絡上可用的資源有一定的了解。