什么是網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量 (QoS)，其相關(guān)技術(shù)和關(guān)鍵指標(biāo)有哪些？

QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，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)。QoS的保證對(duì)于容量有限的網(wǎng)絡(luò)來說是十分重要的，特別是對(duì)于流多媒體應(yīng)用，例如VoIP和IPTV等，因?yàn)檫@些應(yīng)用常常需要固定的傳輸率，對(duì)延時(shí)也比較敏感。

本文火傘云將帶大家探討QoS的誕生背景，QoS的相關(guān)技術(shù)和關(guān)鍵指標(biāo)，QoS的重要之處在哪，QoS的應(yīng)用場(chǎng)景等。

一、QoS誕生的背景？

在因特網(wǎng)創(chuàng)建初期，沒有人意識(shí)到QoS應(yīng)用的重要。因此，整個(gè)因特網(wǎng)運(yùn)作如一個(gè)“竭盡全力”的系統(tǒng)。每段信息都有4個(gè)“服務(wù)類別”位和3個(gè)“優(yōu)先級(jí)”位，但是他們完全沒有派上用場(chǎng)。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(huì)發(fā)生許多事情，并產(chǎn)生如下有問題的結(jié)果：

1、丟失數(shù)據(jù)包。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)一個(gè)緩沖器（buffer）已滿的路由器時(shí)，則代表此次的發(fā)送失敗，路由器會(huì)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(shí)必須請(qǐng)求重新傳送，而這同時(shí)可能造成總體傳輸嚴(yán)重的延遲。

2、延遲。需要很長(zhǎng)時(shí)間才能將數(shù)據(jù)包傳送到終點(diǎn)，因?yàn)樗鼤?huì)被漫長(zhǎng)的隊(duì)列遲滯，或需要運(yùn)用間接路由以避免阻塞；雖然也許能找到快速、直接的路由，但總而言之是否會(huì)導(dǎo)致延遲非常難以預(yù)料。

3、傳輸順序混亂。當(dāng)一群相關(guān)的數(shù)據(jù)包被路由經(jīng)過因特網(wǎng)時(shí)，不同的數(shù)據(jù)包可能選擇不同的路由器，這會(huì)導(dǎo)致每個(gè)數(shù)據(jù)包有不同的延遲時(shí)間。最后數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地的順序會(huì)和數(shù)據(jù)包從發(fā)送端發(fā)送出去的順序不一致，這個(gè)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。

4、出錯(cuò)。有些時(shí)候，數(shù)據(jù)包在被運(yùn)送的途中會(huì)發(fā)生跑錯(cuò)路徑、被合并甚至是毀壞的情況，這時(shí)接收端必須要能偵測(cè)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(qǐng)求發(fā)送端再送一份同樣的數(shù)據(jù)包。

5、吞吐量。在特定時(shí)段內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的請(qǐng)求數(shù)量，這個(gè)指標(biāo)同樣也受到負(fù)載能力和延時(shí)性的限制。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的時(shí)候，所有的數(shù)據(jù)流都有可能被丟棄；為滿足用戶對(duì)不同應(yīng)用不同服務(wù)質(zhì)量的要求，就需要網(wǎng)絡(luò)能根據(jù)用戶的要求分配和調(diào)度資源，對(duì)不同的數(shù)據(jù)流提供不同的服務(wù)質(zhì)量：對(duì)實(shí)時(shí)性強(qiáng)且重要的數(shù)據(jù)報(bào)文優(yōu)先處理；對(duì)于實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的普通數(shù)據(jù)報(bào)文，提供較低的處理優(yōu)先級(jí)，網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)甚至丟棄。

QoS就是為解決這個(gè)問題應(yīng)運(yùn)而生，支持QoS功能的設(shè)備，能夠提供傳輸品質(zhì)服務(wù)；針對(duì)某種類別的數(shù)據(jù)流，可以為它賦予某個(gè)級(jí)別的傳輸優(yōu)先級(jí)，來標(biāo)識(shí)它的相對(duì)重要性，并使用設(shè)備所提供的各種優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)策略、擁塞避免等機(jī)制為這些數(shù)據(jù)流提供特殊的傳輸服務(wù)。配置了QoS的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，增加了網(wǎng)絡(luò)性能的可預(yù)知性，并能夠有效地分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，更加合理地利用網(wǎng)絡(luò)資源。

在特定的環(huán)境下合理地使用這些技術(shù)，可以有效地提高服務(wù)質(zhì)量。通常QoS提供以下三種服務(wù)模型：Best-Effort service（盡力而為服務(wù)模型），Integrated service（綜合服務(wù)模型，簡(jiǎn)稱Int-Serv），Differentiated service（區(qū)分服務(wù)模型，簡(jiǎn)稱Diff-Serv）。

①Best-Effort服務(wù)模型。其是一個(gè)單一的服務(wù)模型，也是最簡(jiǎn)單的服務(wù)模型。對(duì)Best-Effort服務(wù)模型，網(wǎng)絡(luò)盡最大的可能性來發(fā)送報(bào)文。但對(duì)延時(shí)、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（first in first out 先入先出）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。

②Int-Serv服務(wù)模型。Int-Serv是一個(gè)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(gè)設(shè)備上，可以監(jiān)視每個(gè)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(gè)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(duì)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(shí)，設(shè)備的存儲(chǔ)和處理能力會(huì)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。

③Diff-Serv服務(wù)模型。它是一個(gè)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(gè)業(yè)務(wù)預(yù)留資源。區(qū)分服務(wù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性較好。

二、QoS的相關(guān)技術(shù)

鏈路層QoS技術(shù)主要針對(duì)ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）、幀中繼、令牌環(huán)等鏈路層協(xié)議支持QoS。作為一種面向連接的技術(shù)，ATM提供對(duì)QoS最強(qiáng)有力的支持，而且可以基于每個(gè)連接提供特定的QoS保證。幀中繼網(wǎng)絡(luò)確保連接的CIR（Committed Information Rate，承諾信息速率）最小，即在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，傳輸速度不能小于這個(gè)值。令牌環(huán)和更新的IEEE802.1p標(biāo)準(zhǔn)具有區(qū)分服務(wù)的機(jī)制。

1、鏈路效率機(jī)制

鏈路效率機(jī)制用于改善鏈路的性能，間接提高網(wǎng)絡(luò)的QoS，如降低鏈路發(fā)包的時(shí)延（針對(duì)特定業(yè)務(wù)）、調(diào)整有效帶寬。鏈路效率機(jī)制有很多種，下面介紹兩種比較典型的鏈路效率機(jī)制及其基本原理。

①鏈路分片與交叉（Link Fragment & Interleave，LFI）對(duì)于低速鏈路，即使為語音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)報(bào)文配置了高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列（如RTP優(yōu)先隊(duì)列或LLQ），也不能夠保證其時(shí)延與抖動(dòng)，原因在于接口在發(fā)送其他數(shù)據(jù)報(bào)文的瞬間，語音業(yè)務(wù)報(bào)文只能等待，而對(duì)于低速接口發(fā)送較大的數(shù)據(jù)報(bào)文要花費(fèi)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。采用LFI以后，數(shù)據(jù)報(bào)文（非RTP實(shí)時(shí)隊(duì)列和LLQ中的報(bào)文）在發(fā)送前被分片、逐一發(fā)送，而此時(shí)如果有語音報(bào)文到達(dá)則被優(yōu)先發(fā)送，從而保證了語音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的時(shí)延與抖動(dòng)。LFI主要用于低速鏈路。

②RTP報(bào)文頭壓縮（RTP Header Compression，cRTP）cRTP主要在低速鏈路上使用，可將40字節(jié)的IP/UDP/RTP頭壓縮到2~4個(gè)字節(jié)（不使用校驗(yàn)和可到2字節(jié)），提高鏈路的利用率。cRTP主要得益于同一會(huì)話的語音分組頭和語音分組頭之間的差別往往是不變的，因此只需傳遞增量。RTP協(xié)議用于在IP網(wǎng)絡(luò)上承載語音、視頻等實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)。RTP報(bào)文包括數(shù)據(jù)部分和頭部分，RTP的數(shù)據(jù)部分相對(duì)小，而RTP的報(bào)頭部分較大。12字節(jié)的RTP頭，加上20字節(jié)的IP頭和8字節(jié)的UDP頭，就是40字節(jié)的IP/UDP/RTP頭。而RTP典型的負(fù)載是20字節(jié)到160字節(jié)。為了避免不必要的帶寬消耗，可以使用cRTP特性對(duì)報(bào)文頭進(jìn)行壓縮。cRTP可以將IP/UDP/RTP頭從40字節(jié)壓縮到2～5字節(jié)，對(duì)于40字節(jié)的負(fù)載，頭壓縮到5字節(jié)，壓縮比為（40+40）/（40+5），約為1.78，可見效果是相當(dāng)可觀的，可以有效的減少鏈路，尤其是低速鏈路帶寬的消耗。

2、ATM QoS

ATM是一種大小固定的信元交換和多路復(fù)用技術(shù)，它是面向連接的，任何用戶數(shù)據(jù)在兩個(gè)或更多ATM連接設(shè)備之間傳輸之前，都必須建立虛電路（VC，Virtual Circuit）。ATM有兩種主要的連接方式（或VC）：永久虛電路（PVC，Permanent Virtual Circuit）和交換虛電路（SVC，Switched Virtual Circuit）。PVC通常是靜態(tài)的，需要手工或外部配置來建立；而SVC是動(dòng)態(tài)，根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建。它們的創(chuàng)建需要在ATM端點(diǎn)和ATM交換機(jī)之間運(yùn)行信令協(xié)議。

ATM通過使ATM端系統(tǒng)顯示流量合同來提供QoS保證，流量合同描述了希望的通信流指標(biāo)。流描述符包括QoS參數(shù)，例如峰值信元速率（PCR，Peak Cell Rate）、持續(xù)信元速率（SCR，Sustained Cell Rate）以及突發(fā)量。

ATM端系統(tǒng)負(fù)責(zé)確保傳輸?shù)牧髁糠螿oS合同。ATM端系統(tǒng)通過緩沖數(shù)據(jù)來對(duì)流量進(jìn)行整形，并按約定的QoS參數(shù)傳輸通信。ATM交換機(jī)控制每個(gè)用戶的通信指標(biāo)，并將其與QoS合同進(jìn)行比較。對(duì)于超過了QoS合同的通信，交換機(jī)可以設(shè)置不順從通信的CLP位。在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，CLP位被設(shè)置的信元被丟棄的可能性更大。

3、FR QoS

FR（Frame Relay，幀中繼）是一種流行的適用于數(shù)據(jù)通信的廣域網(wǎng)（WAN）分組技術(shù)。它是一種較簡(jiǎn)單的協(xié)議，消除了X.25網(wǎng)絡(luò)中鏈路層流控和糾錯(cuò)功能，這些功能被留給端點(diǎn)站的應(yīng)用程序處理。這種協(xié)議最適合于數(shù)據(jù)通信，因?yàn)樗梢詡魉团既坏耐话l(fā)。

幀中繼使用VC（Virtual Circuit）運(yùn)行，VC提供了幀中繼網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)端點(diǎn)之間的邏輯連接，網(wǎng)絡(luò)可以使用幀中繼VC代替私有的租用線。PVC是網(wǎng)絡(luò)操作員在網(wǎng)絡(luò)管理站創(chuàng)建的，而SVC是基于呼叫動(dòng)態(tài)建立的。

幀中繼報(bào)頭中的3個(gè)位提供了幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制機(jī)制，這3個(gè)位分別叫做向前顯式擁塞通知（FECN，F(xiàn)orward Explicit Congestion Notification）位、向后顯式擁塞通知（BECN，Backward Explicit Congestion Notification）位和丟棄合格（DE，Discard Eligible）位?？梢酝ㄟ^交換機(jī)將FECN位置1來告知諸如路由器等目標(biāo)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE，Data Terminal Equipment），在幀從源傳送到目的地的方向發(fā)生了擁塞。交換機(jī)將BECN位置1則告知目標(biāo)路由器，在幀從源傳送到目的地的反方向上發(fā)生了擁塞。DE位由路由器或其他DTE設(shè)備設(shè)置，指出被標(biāo)記的幀沒有傳輸?shù)钠渌麕敲粗匾?，它在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中提供了一種基本的優(yōu)先級(jí)機(jī)制，如果發(fā)生擁塞時(shí)，DE位被設(shè)置的幀將在DE位沒有被設(shè)置的幀之前被丟棄。

幀中繼流量整形（FRTS，F(xiàn)rame Relay Traffic Shaping）對(duì)從幀中繼VC輸出的通信進(jìn)行整形，使之與配置速率一致，它將超出平均速率的分組放到緩沖區(qū)來使突發(fā)通信變得平滑。根據(jù)配置的排隊(duì)機(jī)制，當(dāng)有足夠的可用資源時(shí)，這些緩沖的分組出隊(duì)并等候被傳輸。排隊(duì)算法是基于單個(gè)VC配置的，它只能針對(duì)接口的出站通信進(jìn)行設(shè)置。FRTS可對(duì)每個(gè)VC的流量進(jìn)行整形，將其峰值速率整形為承諾信息速率（CIR，Committed Information Rate）或其他定義的值，如超額信息速率（EIR，Excess Information Rate）。自適應(yīng)模式的FRTS還能夠根據(jù)收到的網(wǎng)絡(luò)BECN擁塞指示符降低幀中繼VC的輸出量，將PVC的輸出流量整形為與網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬一致。

4、MPLS QoS

于MPLS標(biāo)簽交換路由器（LSR）在標(biāo)簽交換的轉(zhuǎn)發(fā)過程中并不檢查IP頭，所以MPLS標(biāo)簽交換路由器利用MPLS標(biāo)簽中的EXP比特來配置QoS策略。因此，在MPLS網(wǎng)絡(luò)中可以利用MPLS標(biāo)簽中的EXP比特來設(shè)置MPLS報(bào)文的優(yōu)先級(jí)別，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)。類似對(duì)IP報(bào)文實(shí)施的區(qū)分服務(wù)一樣，我們可以利用class-map命令將MPLS報(bào)文分成一個(gè)類或者多個(gè)類別，可以利用policy-map命令對(duì)已經(jīng)分好的類進(jìn)行QoS策略設(shè)置。最后利用service-policy命令將已經(jīng)配置好的QoS策略應(yīng)用于接口上。

MPLS QoS即在MPLS網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用QoS。MPLS QoS并沒有定義專門的QoS結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的MPLS網(wǎng)絡(luò)中，MPLS QoS通常使用區(qū)分服務(wù)（Differentiated Services）結(jié)構(gòu)（又稱分類服務(wù)），區(qū)分服務(wù)結(jié)構(gòu)是為IP QoS而專門定義的。MPLS QoS結(jié)構(gòu)就是在區(qū)分服務(wù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了MPLS對(duì)區(qū)分服務(wù)的支持。

區(qū)分服務(wù)的基本原理是：在網(wǎng)絡(luò)邊緣，根據(jù)業(yè)務(wù)的QoS要求將該業(yè)務(wù)映射到一定的業(yè)務(wù)類別中，如果是IP報(bào)文，可以通過6比特的區(qū)分服務(wù)代碼點(diǎn)字段（DSCP）來設(shè)置報(bào)文的優(yōu)先級(jí)別，從而唯一地標(biāo)記該類業(yè)務(wù)，然后，骨干網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)根據(jù)該字段對(duì)各種業(yè)務(wù)采取預(yù)先設(shè)定的服務(wù)策略，保證相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量。與傳統(tǒng)的IP QoS的不同在于，MPLS QoS是以MPLS標(biāo)簽中的EXP比特來設(shè)置MPLS報(bào)文的優(yōu)先級(jí)別從而實(shí)現(xiàn)區(qū)分服務(wù)。

5、IP QoS

對(duì)于Ip QoS，QoS是由流量標(biāo)記、擁塞管理、擁塞避免和流量整形構(gòu)成，可以對(duì)IP報(bào)文實(shí)施WRR（帶權(quán)重的隊(duì)列輪轉(zhuǎn)），DRR，SP等調(diào)度方式，實(shí)施加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè)（WRED），流量監(jiān)管，以及流量整形。在為MPLS報(bào)文實(shí)施QoS的時(shí)候可以根據(jù)EXP比特來使用相同的特性。

三、QoS的關(guān)鍵指標(biāo)

QoS的關(guān)鍵指標(biāo)主要包括：可用性、吞吐量、時(shí)延、時(shí)延變化(包括抖動(dòng)和漂移)和丟失。

1、可用性?？捎眯允钱?dāng)用戶需要時(shí)網(wǎng)絡(luò)即能工作的時(shí)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(duì)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(jí)時(shí)不中斷服務(wù)的能力。

2、吞吐量。吞吐量是在一定時(shí)間段內(nèi)對(duì)網(wǎng)上流量(或帶寬)的度量。對(duì)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(hào)長(zhǎng)度。承諾信息速率是應(yīng)該予以嚴(yán)格保證的，對(duì)突發(fā)信息速率可以有所限定，以在容納預(yù)定長(zhǎng)度突發(fā)信號(hào)的同時(shí)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。

3、時(shí)延。時(shí)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(shí)間。許多服務(wù)，特別是話音和視像等實(shí)時(shí)服務(wù)都是高度不能容忍時(shí)延的。當(dāng)時(shí)延超過200-250毫秒時(shí)，交互式會(huì)話是非常麻煩的。為了提供高質(zhì)量話音和會(huì)議電視，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須能保證低的時(shí)延。產(chǎn)生時(shí)延的因素很多，包括分組時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延、交換時(shí)延和傳播時(shí)延。傳播時(shí)延是信息通過銅線、光纖或無線鏈路所需的時(shí)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(shí)延總是存在的。

4、時(shí)延變化。時(shí)延變化是指同一業(yè)務(wù)流中不同分組所呈現(xiàn)的時(shí)延不同。高頻率的時(shí)延變化稱作抖動(dòng)，而低頻率的時(shí)延變化稱作漂移。抖動(dòng)主要是由于業(yè)務(wù)流中相繼分組的排隊(duì)等候時(shí)間不同引起的，是對(duì)服務(wù)質(zhì)量影響最大的一個(gè)問題。某些業(yè)務(wù)類型，特別是話音和視像等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)是極不容忍抖動(dòng)的。分組到達(dá)時(shí)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(dòng)，只要抖動(dòng)落在規(guī)定容差之內(nèi)就不會(huì)影響服務(wù)質(zhì)量。利用緩存可以克服過量的抖動(dòng)，但這將增加時(shí)延，造成其他問題。漂移是任何同步傳輸系統(tǒng)都有的一個(gè)問題。在SDH系統(tǒng)中是通過嚴(yán)格的全網(wǎng)分級(jí)定時(shí)來克服漂移的。在異步系統(tǒng)中，漂移一般不是問題。漂移會(huì)造成基群失幀，使服務(wù)質(zhì)量的要求不能滿足。

5、丟包。不管是比特丟失還是分組丟失，對(duì)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響比對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的影響都大。在通話期間，丟失一個(gè)比特或一個(gè)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(shí)抑制TCP傳輸速率，減少擁塞，同時(shí)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(dòng)。但分組丟失多了，會(huì)影響傳輸質(zhì)量。所以，要保持統(tǒng)計(jì)數(shù)字，當(dāng)超過預(yù)定門限時(shí)就向網(wǎng)絡(luò)管理人員告警。

四、QoS的重要性

QoS在確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的最佳性能、可靠性和安全性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它可以較好的解決以下相關(guān)問題：

1、減少延時(shí)：QoS有助于減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t。通過對(duì)關(guān)鍵流量進(jìn)行優(yōu)先排序和分配足夠的帶寬，QoS確保時(shí)間敏感的應(yīng)用，如VoIP電話或?qū)崟r(shí)視頻流確保最小的延遲，這促進(jìn)了響應(yīng)速度和用戶體驗(yàn)。

2、減少抖動(dòng)：為了確保實(shí)時(shí)應(yīng)用中一致的音頻和視頻質(zhì)量，減少抖動(dòng)很重要——抖動(dòng)是指數(shù)據(jù)包延遲的變化。為了幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，服務(wù)質(zhì)量可以通過為時(shí)間敏感的數(shù)據(jù)提供一致和可預(yù)測(cè)的傳輸速率來管理和減少抖動(dòng)。這些遲來的和可能不符合順序的數(shù)據(jù)包在終端用戶看來是閃爍的顯示器、音頻和視頻的空白等，而QoS最大限度地減少了抖動(dòng)的發(fā)生。

3、預(yù)防數(shù)據(jù)包丟失：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在大量流量或資源有限時(shí)，可能會(huì)發(fā)生丟包。這可能對(duì)通信質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，并破壞數(shù)據(jù)的傳輸。QoS機(jī)制對(duì)重要的數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)先處理，并分配足夠的資源以減少數(shù)據(jù)包丟失。 通過管理網(wǎng)絡(luò)擁堵和確?？煽拷桓?，QoS有助于保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?/p>

4、安全性提高：實(shí)施流量整形和帶寬分配等QoS措施可以提高網(wǎng)絡(luò)安全，QoS對(duì)關(guān)鍵流量進(jìn)行優(yōu)先排序，確保重要的應(yīng)用程序有足夠的資源，并保護(hù)它們免受潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊。此外QoS可以通過阻止或節(jié)制惡意流量來緩解DDoS攻擊。

5、提高帶寬：帶寬指在一定時(shí)間內(nèi)可以通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，這通常是以兆字節(jié)/秒（Mbps）為單位，不能與傳輸速度相混淆，服務(wù)質(zhì)量旨在通過對(duì)需要更快的交付時(shí)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)先排序和資源分配來提高帶寬。

6、擁堵管理：有時(shí)由于連接速度不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)流量承載了太多的負(fù)荷而導(dǎo)致無法處理。為了解決這個(gè)問題，路由器使用QoS將數(shù)據(jù)包分成不同的隊(duì)列，特定服務(wù)隊(duì)列對(duì)某些數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)先處理，而不是將所有數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在一個(gè)隊(duì)列中并按順序發(fā)送出去。

7、流量整形：流量整形是一種技術(shù)，用于保持網(wǎng)絡(luò)流量的一致性并防止擁堵，它涉及控制數(shù)據(jù)包的傳輸速率，可用于將特定類型的流量?jī)?yōu)先于其他流量，以確保服務(wù)質(zhì)量。

8、確定優(yōu)先次序：QoS是根據(jù)重要性或特定需求給予網(wǎng)絡(luò)流量不同優(yōu)先級(jí)的方法，有了QoS，重要的和時(shí)間敏感的數(shù)據(jù)被賦予優(yōu)先權(quán)，以確保像視頻流這樣的應(yīng)用得到它們所需的資源，而不會(huì)受到不太重要的流量的負(fù)面影響。

五、QoS的主要應(yīng)用場(chǎng)景？

QoS是網(wǎng)絡(luò)與用戶之間以及網(wǎng)絡(luò)上互相通信的用戶之間關(guān)于信息傳輸與共享的質(zhì)的約定，例如，傳輸延遲允許時(shí)間、最小傳輸畫面失真度以及聲像同步等,是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。路由器一般均支持QoS。在正常情況下，如果網(wǎng)絡(luò)只用于特定的無時(shí)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。數(shù)據(jù)包對(duì)延遲的敏感度比語音或視頻包低，舉例來說：一個(gè)網(wǎng)站晚一秒鐘打開不會(huì)特別影響到大家，但視頻會(huì)議、電話會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)、會(huì)議和音樂廣播中的一秒鐘中斷可能都會(huì)讓大家體驗(yàn)非常糟糕。所以對(duì)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(shí)，QoS 能確保重要業(yè)務(wù)量不受延遲或丟棄，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。各類音視頻傳輸應(yīng)用場(chǎng)景，比如IP語音（VoIP）、視頻會(huì)議和視頻點(diǎn)播、專線服務(wù)、文件傳遞、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、交互式視頻和廣播視頻等相關(guān)領(lǐng)域，對(duì)延遲很敏感，是高帶寬、實(shí)時(shí)流量的例子，因而QoS對(duì)它們至關(guān)重要。比如要經(jīng)常使用文件傳輸服務(wù)和視頻會(huì)議的應(yīng)用程序，如騰訊會(huì)議、釘釘及ZOOM等產(chǎn)品來進(jìn)行視頻會(huì)議就都需要用到QoS。

審核編輯 黃宇