網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量技術(shù)分析與研究

崔升廣

（遼寧省交通高等?？茖W(xué)校 遼寧沈陽 110122）

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量技術(shù)分析與研究

崔升廣

（遼寧省交通高等?？茖W(xué)校 遼寧沈陽 110122）

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求也越來越高，信息化需求已從單純的數(shù)據(jù)信息向交互式多媒體信息發(fā)展，本文主要研究網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量技術(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量技術(shù)的主要排列方式先入先出排隊(duì)方式、優(yōu)先權(quán)排隊(duì)方式、自定義排隊(duì)方式、加權(quán)公平排隊(duì)方式以及基于類的加權(quán)公平排隊(duì)方式進(jìn)行了分析與研究。

服務(wù)質(zhì)量 信息化 交互式 多媒體

引言

隨著Internet在全球的迅速發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求也越來越高，信息化需求已從單純的數(shù)據(jù)信息向交互式多媒體信息發(fā)展，帶寬延遲、抖動(dòng)敏感的且實(shí)時(shí)性強(qiáng)的語音、圖象和其他的重要數(shù)據(jù)越來越多地在網(wǎng)上傳輸，一方面使得網(wǎng)絡(luò)資源得到了極大的豐富；另一方面，由于數(shù)據(jù)、語音、圖像等業(yè)務(wù)在延時(shí)、吞吐量或丟失率等方面有不同的要求，這就要求網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能根據(jù)用戶的要求分配和調(diào)度資源。因此，傳統(tǒng)所采用的“盡力而為”轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，已經(jīng)不能滿足用戶的要求， 服務(wù)質(zhì)量應(yīng)運(yùn)而生，這也就引入了如何保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的問題。[1]

一、服務(wù)質(zhì)量技術(shù)概述

服務(wù)質(zhì)量，即QoS（Quality of Service）。是用來評(píng)估服務(wù)方滿足客戶需求的能力，是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種各樣的基礎(chǔ)技術(shù)，向指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)的能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的提高，直接影響著計(jì)算機(jī)使用者的滿意程度，影響著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。因此，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量的提高給予高度的重視。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)加大研究力度，從全面出發(fā)，綜合考慮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，從而選擇最佳方案，切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò)速度，提高信息共享率，滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用者的需求，簡(jiǎn)單地說，就是針對(duì)各種不同需求，提供不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，對(duì)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，重要的數(shù)據(jù)報(bào)文提供更好的服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)先處理;而對(duì)于實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，一般的普通數(shù)據(jù)報(bào)文，則提供較低的處理優(yōu)先級(jí)。在因特網(wǎng)中，為了提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，引入QoS機(jī)制，用QoS評(píng)估網(wǎng)絡(luò)投遞分組的能力，我們通常所說的QoS，是對(duì)分組投遞過程中為延遲、抖動(dòng)、丟包等核心需求提供支持的服務(wù)能力的評(píng)估，可以說提供QoS能力將是對(duì)未來IP 網(wǎng)絡(luò)的基本要求。[2]

二、服務(wù)質(zhì)量技術(shù)排隊(duì)方式

1．先入先出排隊(duì)方式（FIFO）

先入先出排隊(duì)方式不需要通信優(yōu)先權(quán)以及分類的概念。使用FIFO時(shí)，數(shù)據(jù)包發(fā)送出接口的順序依賴于數(shù)據(jù)包抵達(dá)這個(gè)接口的順序。對(duì)于高帶寬的接口，F(xiàn)IFO方式是缺省的排隊(duì)方式，不需要特殊的配置。

FIFO是一種較為簡(jiǎn)單的服務(wù)規(guī)則，僅僅提供了一條排隊(duì)隊(duì)列，數(shù)據(jù)包按照接收到的先后順序發(fā)送。FIFO不能提供延遲或速率保證，不能對(duì)共享同一鏈路的業(yè)務(wù)流進(jìn)行隔離，因而不能公平地對(duì)待共享同一鏈路的業(yè)務(wù)流。

FIFO 方式不對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行裁決，數(shù)據(jù)包到達(dá)的順序決定了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和資源的占用，因此一些惡性應(yīng)用或者攻擊將占用所有的網(wǎng)絡(luò)資源并嚴(yán)重影響關(guān)鍵業(yè)務(wù)。

2．優(yōu)先權(quán)排隊(duì)方式（PQ）

優(yōu)先權(quán)排隊(duì)方式屬于某個(gè)通信優(yōu)先權(quán)等級(jí)的數(shù)據(jù)包可以比所有優(yōu)先權(quán)等級(jí)低的數(shù)據(jù)包先發(fā)送出去，以保證優(yōu)先權(quán)級(jí)別高的數(shù)據(jù)包能夠及時(shí)地發(fā)送出去。PQ隊(duì)列用來為重要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)提供嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)別，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如IP 協(xié)議）、數(shù)據(jù)流入的接口報(bào)文長(zhǎng)短、源地址/目的地址等，靈活地指定優(yōu)先次序，確保了在應(yīng)用PQ 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上最重要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能夠得到最快速的處理。

3．自定義排隊(duì)方式（CQ）

自定義排隊(duì)方式對(duì)于每一種不同類型的通信種類來說，帶寬是按照比例來分配的，用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文的重要程度，來為不同類型的報(bào)文劃分不同比例的帶寬，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)報(bào)文的通過，CQ排隊(duì)方式還允許用戶指定從隊(duì)列中抽取出來的字節(jié)或者數(shù)據(jù)包的總數(shù)。對(duì)于速度比較慢的接口來說，這種功能是非常有用的，在CQ排隊(duì)方式中，需要進(jìn)行配置。[3]

4．加權(quán)公平排隊(duì)方式（WFQ）

加權(quán)公平排隊(duì)方式提供了動(dòng)態(tài)的、公平的排隊(duì)方式，它基于權(quán)重來劃分通信隊(duì)列的帶寬。WFQ可以保證，所有的通信都能夠根據(jù)它的權(quán)重而受到公平的對(duì)待。WFQ可以保證某些苛刻的應(yīng)用（比如一些要求及時(shí)響應(yīng)的交互式或者事務(wù)處理的應(yīng)用）能夠得到令人滿意的響應(yīng)時(shí)間。WFQ對(duì)流量進(jìn)行分類的依據(jù)有源地址、目的地址、源端口、目的端口號(hào)及協(xié)議的類型等。對(duì)于帶寬為2.048Mbps或者更低的串行接口來說，WFQ 是默認(rèn)使用的。當(dāng)沒有配置其他排隊(duì)策略的時(shí)候，所有其他接口都默認(rèn)使用FIFO 排隊(duì)方式，在WFQ排隊(duì)方式中，需要進(jìn)行簡(jiǎn)單配置。

5．基于類的加權(quán)公平排隊(duì)方式（CBWFQ）

基于類的加權(quán)公平排隊(duì)方式是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)WFQ功能的擴(kuò)展。與WFQ一樣，CBWFQ提供了動(dòng)態(tài)的、公平的排隊(duì)方式，它基于權(quán)重來劃分通信隊(duì)列的帶寬。與WFQ不同的地方在于它與WFQ的分類規(guī)則以及權(quán)重計(jì)算方式不同。WFQ對(duì)流量進(jìn)行分類的依據(jù)有源地址、目的地址、源端口、目的端口號(hào)及協(xié)議的類型等;而CBWFQ 對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分類依據(jù)的是用戶自定義的分類規(guī)則。WFQ對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包權(quán)重是按照固定的規(guī)則（譬如IP包依據(jù)ToS域計(jì)算權(quán)重）;而CBWFQ是按照用戶自定義的帶寬分配來計(jì)算權(quán)重的，并由此來實(shí)現(xiàn)通信隊(duì)列帶寬的按比例分配。CBWF實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流分類與帶寬分配的即時(shí)可控。CBWFQ可用來實(shí)現(xiàn)用戶自定義的帶寬分配，它可用確保不同類型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流獲得指定比例的帶寬分配，在CBWFQ 排隊(duì)方式中，需要進(jìn)行配置。

結(jié)語

優(yōu)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量應(yīng)當(dāng)遵循優(yōu)化原則，服務(wù)質(zhì)量技術(shù)的部署是十分靈活的，不同的應(yīng)用場(chǎng)景往往使用不同技術(shù)的組合來對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)進(jìn)行通信質(zhì)量的保證，切實(shí)提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率，并沒有一個(gè)固定的模式，目前隨著各種應(yīng)用的出現(xiàn)，服務(wù)質(zhì)量已成為組網(wǎng)中必須要考慮的一個(gè)重要因素，同時(shí)服務(wù)質(zhì)量技術(shù)也必須繼續(xù)發(fā)展以適應(yīng)不斷變化的應(yīng)用通訊要求，當(dāng)然部署了合理的服務(wù)質(zhì)量并不表示通信就一定不會(huì)出現(xiàn)異常，網(wǎng)絡(luò)攻擊的存在，特別是內(nèi)部的攻擊對(duì)網(wǎng)絡(luò)的破壞是服務(wù)質(zhì)量無法保證和避免的，所以要想真正使關(guān)鍵業(yè)務(wù)得到通信質(zhì)量的保證，也必須加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的管理力度，但服務(wù)質(zhì)量作為通信質(zhì)量保證的技術(shù)基礎(chǔ)，地位還是無可替代的。

[1] 唐柳. IP網(wǎng)絡(luò)的QoS研究[D]. 廣西大學(xué) 2005

[2] 曾向陽. IP QoS研究與關(guān)鍵技術(shù)仿真[D]. 電子科技大學(xué) 2005

[3] 董世強(qiáng). 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（QoS）控制的研究[D]. 山東大學(xué)2005