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QoS技术是什么?它有哪些功能?

2019-12-26 09:33 思科CCIE俱乐部
关键词:QoS物联网

导读: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?#31181;?#35201;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。

QoS的保证对于容量有限的网络来说是十?#31181;?#35201;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。

网络资源总是有限的,只要存在抢夺网络资源的情况,就会出现服务质量的要求。

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服务质量是相对网络业务而言的,在保证某类业务的服务质量的同?#20445;?#21487;能就是在损害其它业务的服务质量。

例如,在网络总带宽固定的情况下,如果某类业务占用的带宽越多,那么其他业务能使用的带宽就越少,可能会影响其他业务的使用。

因此,网络管理者需要根据各种业务的特点来对网络资源进行合理的规划和分配,从而使网络资源得到高效利用。

QoS服务模型

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 ?#28909;?#20808;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?#35828;?#30446;的端的每个设备上,可以监?#29992;?#20010;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?#20445;?#35774;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Diff-Serv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?#30784;?#21306;分服务实现简单,扩展性较好。

三种服务模型的对比:

常用QoS技术在网络中的位置

流分类:采用一定的规则识别符合某类特征的报?#27169;?#23427;是对网络业务进行区分服务的前提和基础。

流量监管:对进入或流出设备的特定流量进行监管。当流量超出设定值?#20445;?#21487;以采取限制或惩罚措施,以保护网络资源不受损害。可以作用在接口入方向和出方向。

流量整形:一种主动调整流的输出速率的流量控制措施,用来使流量适配下游设备可供给的网络资源,避免不必要的报文丢弃,通常作用在接口出方向。

拥塞管理:就是当拥塞发生时如何制定一个资源的调度策略,以决定报文转发的处理次序,通常作用在接口出方向。

拥塞避免:监督网络资源的使用情况,当发现拥塞有加剧的趋势时采取主动丢弃报文的策略,通过调整队列长度来解除网络的过载,通常作用在接口出方向。

Qos功能

1. 分组分类器和标记器

网络边界上的路由器根据TCP/IP分组报头中的一个或多个字段,使用分类器功能来标记识别属于特定通信类的分组,然后用标记器功能标记已被分类的通信,这是通过设置IP优先字?#20301;?#21306;分服务代码点(DSCP)字段来实现的。

2. 通信速率管理

服务提供商使用控制(policing)功能度量进入网络的客户通信,并将其与客户的通信配置文件(profile)进行比较。同?#20445;?#25509;入服务提供商网络的企业可能需要使用通信整形功能 来度量其所有的通信,并以恒定的速率将它们发送出去,以符合服务提供商的控制功能。令牌桶一种常用的通信度量方案。

3. 资源分配

先进先出 (FIFO) 调度是一种被当前的 Internet 路由器和交换机所广泛采用的传统排队机制。虽然先进先出调度部署起来很简单,但是在提供 QoS 时有一些基本的问题。它没有提供优先级处理对延迟敏感的通信并将其移至队开头的手段,对所有的通信都完全同等地对待,不存在通信区分或服务区分的概念。

对于提供QoS的调度算法,至少要能区分队列中的不同分组,并知道每个分组的服务等级。调度算法决定接下来处理队列中?#21738;?#19968;个分组,而流分组获得服务的频度决定了为这个流分配的带宽或资?#30784;?/p>

4. 拥塞避免和分组丢弃策略

在传统的先进先出排队技术中,队列管理是这样实现的:当队列中的分组数量达到队列的最大长度后,将到达的分组全部丢弃。这种队列管理技术叫做尾部丢弃(tail drop), 它只在队列完全填满时发出拥塞信号。在这种情况下,没有使用积极的队列管理来避免拥塞,也没有减小队列尺寸来使排队延迟最小。积极的队列算法管理使得路由器在队列溢出前就可以检测到拥塞。

5. QoS信令协议

RSVP 是在 Internet 上提供?#35828;?#31471; QoS 的 IETF Intserv 体系结构的一部分,它使得应用程序可以向网络提出每个流的服务质贯要求。服务?#38382;?#29992;来量化这些要求,供管理控制使用。

6. 交换

路由器的主要功能是根据转发表中的信息快速、高效地将所有输入通信交换到正确的输 出端口和下一中继段地址。传统的基于缓存的转发机制虽然高效,但是由于 它是由通信驱动 的,所?#28304;?#22312;扩展性和性能方面的问题,并且在网络不稳定时会增加缓存维护工作,并降低 交换性能。

基于拓扑的转发方法通过建立一个与路由器路由表完全相同的转发表,解决了基于缓存的转发机制中存在的问题。

7. 路由

传统的路由仅仅基于目的地,并且在最短路径上是根据路由表来路由分组的。对于某些网络情况,这显得不够灵活。策略路由是一种 QoS 功能,它使得用户可以不根据目的地进?#26032;?#30001;,而是根据各种用户自己可以配置的分组?#38382;?#36827;?#26032;?#30001;。

当前的路由选择协议提供了最短路径路由,它基于量度值(如管理成?#23613;?#26435;重或中继?#38382;?来选择路由。分组是根据路由表被传输的,而对流的要求或路由上可用的资源一无所知。QoS 路由则是一种考虑了流的 QoS 要求的路由选择机制,它在选择路由?#20445;?#23545;网络上可用的资源有一定的了解。


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