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随着网络的不断发展，网络规模及流量类型的不断增加，使得互联网流量激增，产生网络拥塞，增加转发时延，严重时还会产生丢包，导致业务质量下降甚至不可用。所以，要在IP网络上开展这些实时性业务，就必须解决网络拥塞问题，而解决网络拥塞的最直接的办法就是增加网络带宽，但从网络的建设成本考虑，这是不现实的。QoS ( Quality of Service )技术就是在这种背景下发展起来的。在带宽有限的情况下，该技术应用一个“有保证”的策略对网络流量进行管理，并实现不同的流量可以获得不同的优先服务。
具体来说QOS就是指在通信过程中，允许用户业务在带宽、时延、时延抖动、丢包率等方面获得可预期的服务水平。
1、影响网络通信的因素
传统的IP网络无区别地对待所有的报文，网络设备处理报文采用的策略是先入先出FIFO（First In First Out），它依照报文到达时间的先后顺序分配转发所需要的资源。所有报文共享网络和设备的带宽等资源，然而最终得到资源的多少完全取决于报文到达的时机。 FIFO尽最大的努力将报文送到目的地，但对报文的延迟、抖动、丢包率和可靠性等需求不提供任何承诺和保证，故对于一些关键业务（如语音、视频等）的通信质量无法进行保证。
网络带宽
网络带宽是指在单位时间内能传输的数据量，如图所示一条路径上的最大带宽取决于传输路径上的最小带宽。所以带宽小的链路是影响传输速率的关键。
网络时延
时延是指一个报文从网络的一端传递到另一端的所需的时间。实时应用通信质量都比较关注时延大小，如语音、视频。以语音传输为例，时延是指从 说话者开始说话到对方听到所说内容的时间。若时延太大，会引起通话声音不清晰、不连贯或破碎。
抖动
由于每个报文的端到端时延不一样，就会导致这些报文不能等间隔到达目的端，这种现象叫做抖动。一般来说，时延越小则时延抖动的范围越小。某些业务类型（特别是语音和视频等实时业务）是极其不能容忍抖动的。报文到达时间的差异将在语音或视频中造成断续；另外，抖动也会影响一些网络协议的处理，有些协议是按固定的时间间隔发送交互性报文，抖动过大就会导致协议震荡，而实际上所有传输系统都有抖动，但只要抖动在规定容差之内就不会影响服务质量，另外，可利用缓存来克服过量的抖动，但这将会增加时延。
丢包率
丢包率是指在网络传输过程中丢失报文占传输报文的百分比，丢包率可衡量网络的可靠性。丢包（packet loss）可能在所有环节中发生，例如：
- 处理过程：路由器在收到报文的时候可能由于CPU繁忙，无法处理报文而导致丢包。
- 排队过程：在把报文调度到队列的时候可能由于队列被装满而导致丢包。
- 传输过程：报文在链路上传输的过程中，可能由于种种原因（如链路故障等）导致的丢包。
2、QOS的服务模型
2.1 尽力而为的服务模型
在尽力而为的服务模型中可以通过增大网络带宽、升级网络设备等方式来提升网络通信质量。
- 增大网络带宽：可以增大单位时间内传输的数据量，使其按照传统先进先出的方式在单位时间内传输更多的数据，改善网络拥塞问题。
- 升级网络设备：可以增大数据处理能力，使其按照传统先进先出的方式在单位时间内 能够处理更多的数据，改善网络拥塞问题。
传统的先进先出转发即Best-Effort（尽力而为）服务模型：
- Best-Effort是一个单一的服务模型，也是最简单的服务模型，应用程序可以在任何时候，发出任意数量的报文，而且不需要事先获得批准，也不需要通知网络。
- 应用Best-Effort服务模型的网路尽最大可能性来发送报文，但对时延，可靠性等性能不提供任何保证；但它适用于大多数网络应用，如FTP、Email等。
- Best-Effort服务是现在Internet的缺省服务模型，它是通过先入先出队列实现的。
2.2 综合服务模型
使设备运行一些协议来保障关键业务的通信质量。优点：可以为某些特定的业务提供带宽、延时保障。缺点：实现复杂；当无流量发送时，任然独占带宽，使用率较低；该方案要求端到端所有节点都支持并运行RSVP协议。所以该模型在现实网络中并不多见。
IntServ是一种最为复杂的服务模型，它需要用到RSVP（Resource Reservation Protocol）协议（资源预留协议）。RSVP协议工作过程：在应用程序发送报文前，需要向网络申请特定的带宽和所需的特定服务质量的请求，等收到了确认消息后才发送报文。
一旦认可并为应用程序的报文分配了资源，则只要应用程序的报文控制在流量参数描述的范围内，网络节点将承诺满足应用程序的 QoS 需求。预留路径上的网络节点可以通过执行报文的分类、流量监管、低延迟的排队调度等行为，来满足对应用程序的承诺。IntServ 模型常与组播应用结合，适用于需要保证带宽、低延迟的实时多媒体应用，如电视会议、视频点播等
目前采用RSVP协议的IntServ模型定义了两种业务类型：
- 保证型服务提供保障的时延和带宽限制来满足应用程序的要求。如VoIP（Voice over IP）应用可以预留10M带宽和要求不超过1秒的时延。
- 负载均衡型服务保证即使在网络过载的情况下，仍能对报文提供类似best Effort模型在未过载时的服务质量，即在网络拥塞的情况下，保证某些应用程序报文的低延时和低丢包率需求。
可以提供端到端的QOS投递服务是Intserv模型的最大优点。Intserv模型最大的缺点是可扩展性不好。网络节点需要为每个资源预留维护一些必要的软状态信息。在与组播应用相结合时，还要定期的向网络发送资源请求和路径更新的信息，以支持组播成员的加入和退出。以上操作在网络规模扩大时，维护开销大幅度增加，对网络节点报文的处理性能造成严重影响。IntServ模型不适于在流量汇集的骨干网上大量应用。
2.3 区分服务模型
为解决综合服务模型的协议实现复杂性及带宽利用率低的问题，在网络中可部署Diffserv区分服务模型来保证业务的通信质量。这也是目前应用最广泛的模型。
DiffServ区分服务工作过程：首先将网络中的流量分成多个类，然后为每个类定义相应的处理行为，使其拥有不同的优先转发、丢包率、时延等。
- 业务流分类和标记由边缘路由器来完成。边界路由器可以通过多种条件（比如报文的源地址和目的地址、ToS域中的优先级、协议类型等）灵活的对报文进行分类，然后对不同类型的报文设置不同的标记字段，而其他路由器只需要简单的识别报文中的这些标记，然后对其进行相应资源分配和流量控制即可。因此，DiffServ是一种基于报文流的QOS模型。
- 它包含有限数量的服务等级，少量的状态信息来提供有差别的流量控制和转发。
- DS节点：实现DiffServ功能的网络节点称为DS节点。
- DS边界节点：负责连接另一个DS域或者连接一个没有DS功能的域的节点。DS边界节点负责将进入此DS域的业务流进行分类和流量调整。
- DS内部节点用于在同一个DS域中连接DS边界节点和其他内部节点。DS内部节点仅需要基于报文中的EXP、802.1P、IPP等字段进行简单的流分类以及相对应的流进行流量控制。
- DS域：一组采用相同的服务提供策略和实现了相同PHB的相连DS节点组成。一个DS域由相同管理部门的一个或多个网络组成，如一个DS域可以是一个ISP，也可以是一个企业的内部网络。
DiffServ模型充分考虑了IP网络本身所具有的灵活性、可扩展性强等特点，将复杂的服务质量保证通过报文自身携带的信息转换为单跳行为，从而大大减少了信令的工作，该模型是目前应用最广泛的服务模型。
3、三种模型的比较
| 优点 | 缺点 | |
| 尽力而为的模型 | 实现机制简单 | 对不同业务流量不能进行区分对待 |
| 综合服务模型 | 可提供端到端QOS服务，并保证带宽、延时 | 需要跟踪和记录每个数据流的状态，实现较复杂，且扩展性较差，带宽利用率较低 |
| 区分服务模型 | 不需要跟踪每个数据流状态；资源占用较少，扩展性较强；且实现不同业务流提供不同的服务质量 | 需要在端到端每个节点都进行手工部署，对人员能力要求较高。 |