QoS---QoS服务模型、影响网络质量的因素

QoS服务模型

传统的网络设备在处理报文转发时，会依据先到达的报文优先被转发的机制进行处理，所以这样就会导致当网络发生拥塞时，一些关键业务的通信质量就得不到保障（如语音延迟、视频卡顿、关键业务无法通信等），进而影响到客户体验

QoS
在带宽有限的情况，根据不同的流量，提供不同的优先服务

一.影响通信质量的因素

1.带宽

• 网络的最大带宽是由传输路径的最小带宽决定的
  • 网络带宽不一致，出现拥塞点

FIFO队列：先进先出

2.网络时延：

发送端到接收端的路径所有时延总和

时延超过50MS，认为网络质量不好

• 处理时延：网络设备内部处理等待时延
• 传输时延：传输介质和传输距离决定
• 队列时延：网络设备内部数据调度的等待时间
• 串行化时延：链路上第一个bit至发完最后一bit所需时间

3.抖动

• 每个报文到达目的的时延不同所导致， 每个报文到达的最大时间差
• 一般抖动不超过30MS
  • 例如一个时延60ms，一个时延30s，那么抖动就是60ms-30ms=30ms

4.丢包

• 丢包由很多因素导致
  • 处理过程：CPU繁忙导致无法处理报文
  • 排队过程：在队列时，可能由于队列被装满而导致丢包
  • 传输过程：链路的种种原因
• 丢包率一般不能大于2%

二、服务模型

1.尽力而为模型（默认）

best-effort

• 通过增大网络带宽，硬件性能提升网络通信质量
• 优点：效果显著
• 缺点：成本代价大，存在一定的中断业务风险(替换设备)

2.综合服务模型

Integrated Services Model

应用程序发送消息前需要先向网络设备申请带宽和服务，收到设备同意后，程序才会发出报文，通过RSVP协议

• 保障业务带宽，延时
• 实现复杂(运行RSVP协议)，空闲时独占带宽，使用率低
  • 通过RSVP协议 ，申请预留带宽资源

3.差分服务模型

分类、标记不同流量，定义不同处理动作，进入队列中按照调度机制实现差分服务

将网络的流量分成多个类，形成多个队列，每个类有不同的优先转发、丢包率，时延等

• 差分时服务域
  • 针对报文进行区别服务的区域
• DS边界
  • DS域的网络入口设备节点
  • 负责流量的分类，标记
• DS节点
  • DS域中间设备，出口设备
  • 根据报文标记将外部优先级(报文)映射成本地优先级(设备内部)
    • 是否映射由设备决定，如果设备不信任该流量就不会映射转换其优先级
  • 根据本地优先级将报文放入不同的缓存队列，利用调度技术，使其优先转发
• 每个DS节点独立，对报文处理方式可以不一致 灵活性
• 缺点
  • 需要在每台设备部署，对人员技术要求高

实现差分服务的关键技术：

• 报文分类和标记（报文优先级字段，DSCP)

• 拥塞管理（队列技术）、拥塞避免（尾丢弃）

• 流量整形和流量监管 （令牌桶）

	优点	缺点
尽力而为服务模型	实现机制简单	对不同业务流不能进行区分对待
综合服务模型	可提供端到端QoS服务，并保证带宽、延迟	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	不需跟踪每个数据流状态，资源占用少，扩展性较强； 且能实现对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