優(yōu)化計算機網絡服務質量問題研究

摘 要：隨著GDP的增長，人們的生活、經濟水平也日益增高，計算機互聯網技術也逐漸普及與應用，成為人們日常生活不可或缺的重要交流工具。本文主要從介紹QoS的工作原理切入，進而對典型網絡服務質量的模型及其優(yōu)化做了詳細分析。

關鍵詞：優(yōu)化；計算機網絡；服務質量；問題研究

中圖分類號：TP393.09

隨著通訊技術的迅速發(fā)展，諸如網絡會議、遠程教學等服務逐漸在計算機網絡上得到應用，由此帶來了一些網絡帶寬、網絡延誤等問題，本文就從以下幾個方面闡述如何保障計算機網絡服務質量的提高與優(yōu)化。

1 QoS的工作原理

在眾多的計算機網絡服務方面的優(yōu)化方法當中，QoS主要是有效借助電腦運行系統(tǒng)的傳輸層的運行來保障網絡提供端點到端點的服務。

1.1 設置優(yōu)先級。在對網絡服務進行設置優(yōu)先級的時候，優(yōu)先級中較高的報文種類可以最先獲取相關服務，所以就能盡量的減小傳輸過程中的延遲。例如：把那比較喜歡延遲的視頻、語音類報文在設置成為優(yōu)先級后就相當于避免了“時間差”的存在；而后將那些類似于FTP、E-mail等延遲不怎么敏感的程序服務設置成次級。總而言之，基本要求就是在能夠保證整體服務質量的情況下，盡量有效處理對網絡速度有較高要求的報文實現最低的延遲。

1.2 為應用程序保留所需的帶寬。在執(zhí)行報文發(fā)送任務前，首先會通過發(fā)送請求的命令，完成向網絡通知“報文發(fā)送”所需要的延遲參數、流量以及帶寬等信息的任務；進而傳輸層在收到相關數據后即可作出替應用程序保留相應帶寬資源的反映，最后再向目標程序發(fā)送最后的確認信息。如此一來，當應用程序發(fā)送報文任務時，就能夠獲得較好的網絡服務，保證所需要的流量控制在參數范圍之內了。

2 典型網絡服務質量的模型

網絡方面的服務性能主要體現在服務質量上。為了能夠確保QoS的正常運行，別說是地區(qū)級別的組織、團體提出了差異化的策略與控制機制，就連國際上的組織和和團體也在提出適合本企業(yè)運行的網絡控制機制和策略。例如ISO提出了與ODP分布式環(huán)境相關的QoS控制，而ATM論壇提出的則是QoS的實現及其相關控制策略，此外IETE提出的卻是集成式模型、區(qū)分業(yè)務模型以及流量工程等?？偠灾瑥挠嬎銠C網絡服務質量上看來，目前的網絡QoS模型主要有三種，分別是集成服務、區(qū)分服務和“盡力而為”服務。多種網絡服務并存能夠更好的使網絡所承載的業(yè)務都能得到保障?！氨M力而為”的處理原則是沿襲了較為傳統(tǒng)的IP網絡，在數據處理上一直秉承著公平競爭和處理方式簡單的態(tài)度；但是由于網絡資源之廣大、利用率之高，“集成式”網絡服務模式就提出來了。據相關資料記載，集成服務主要支持保證服務、盡力而為服務和控制服務三種“流”型服務；它主要是把網絡資源預留協議作為基本業(yè)務流的基礎上保留帶寬，進而通過預留的網絡資源來最好的實現QoS保障。當某一路徑需要預留相關的帶寬資源時，發(fā)送端在執(zhí)行發(fā)送信息數據任務前會事先把路徑信息傳遞給接收方，接收端在接到消息后在第一時間內發(fā)送一個RESV消息——數據請求資源，識別認證后再作出是否接受該請求的決定，在此請求過程中每一個路由器都被輸入所控制。若是請求被拒絕，作為路由器一方將會把錯誤信息發(fā)出，終止端根據程序判定結果進行相應的處理；不然，路由器就要為此數據流分配請求的資源數據。由此觀之，集成服務不僅能夠預留網絡服務的相關資源，而且能夠確保提供端的網絡服務質量；不過由于其復雜程度較高、開銷較大，再加上可拓展性相對較差，很難全方位的滿足QoS的內在要求。

就目前的形式看來，區(qū)分服務模型已逐步成為解決計算機網絡服務質量的主流模型。它采用的是按類排隊法與分組標記法兩種方法，即：令一小組數據的服務類型為優(yōu)先級，然后再對所有的小組進行分類，把每一個小組的服務類型一一做上標志，再根據QoS設置原理的優(yōu)先級設置要求對每個類型的報文按需設置好優(yōu)先級，從而降低延遲。與集成服務相比，區(qū)分服務的工作方式更勝一籌，首先是根據業(yè)務流QoS的要求對所到達的數據包進行分類，隨后使用區(qū)分服務對相關代碼做好標記，以便計算機網絡服務工作的展開。

3 計算機網絡服務質量的優(yōu)化方案與優(yōu)化模型

隨著計算機網絡技術的應用與普及，網絡服務所涉及的業(yè)務范圍日漸擴大，每一項業(yè)務為了能夠保障網絡服務運行秩序的正常也提出了更高的要求，相關技術人員也把與網絡服務質量相關的軟件作為研究的重點。為了更高更好的提高計算機網絡服務質量，有必要進行一些理論的優(yōu)化，建立良好的網絡模型，從而總結出網絡優(yōu)化的方案。根據相應的優(yōu)化模型分為資源的分配、多服務器等任務調度和網絡資源部署以及配置系統(tǒng)參數四大部分。

首先是單目標與多目標的優(yōu)化。習慣上所稱的網絡優(yōu)化主要是針對某一個QoS而言，也就是把其他的QoS屬性設置為限制性。若是在同一時間內有多個需要考慮的性能指標，采取多目標優(yōu)化建模是最好的選擇，比如聲音、在線游戲或者是視頻會議等方面的延遲現象較為明顯，因此在帶寬、包丟失率和傳輸成本等需要多種QoS需求進行配合。當然，在一定情況下單目標與多目標之間發(fā)生互相轉化的現象。含有某種約束性的單目標通常情況下會通過借助罰函數來完成向多目標的轉換，反之，多目標則是利用歸一加權法或者是在原函數的基礎上加上必要的約束條件來達到“由多轉一”目標的實現。其次是連續(xù)變量與離散變量的優(yōu)化。眾所周知，各個方面的網絡參數配置時刻發(fā)生著連續(xù)性的變化，由此及彼，網絡資源的分配隨之連續(xù)性的變化著。例如，可以將路由選擇問題上某條鏈路中是否被包含在路由中定向設置成為離散型變量，隨后再做進一步的整體規(guī)劃。此外，與資源部署相關的問題也視為離散變量問題，習慣上使用“二元”來指示變量從而知道表征是否體現于某個位置上。接著是確定參數與隨機參數優(yōu)化模型。相對于計算機網絡服務質量方面作為一個常數存在的確定性參數，隨機優(yōu)化的模型里參數卻是隨機變化的變量。再加上約束函數與目標中極有可能包含了與隨機變量相關的概率、數字特征；網絡方面也具有一定的隨機性與突發(fā)性，因而隨機性優(yōu)化模型能夠更好的為計算機網絡服務質量的好壞做服務、高效的處理類似于包到達速率與包處理速率等。

集中式實施模型與分布式實施模型是依據網絡優(yōu)化模型的相關實施方而進行分類的。其中集中式的優(yōu)化方案主要應用于計算方法不同、實施時間也不同、實施位置也存在變化的網絡控制，如此一來能夠更好的實現“以小極大”——即通過集中控制的點來對整個計算機網絡進行全面控制，從而更好的進行檢測、服務。不過它也存在固有的缺點，例如對相關節(jié)點的實施算法非常復雜，因此工作量較大，從而致增加算法的總體運行時間，最終也就導致了計算機網絡系統(tǒng)延誤擴大了；另一方面，單節(jié)點的控制方案往往最容易受到外界的攻擊，具有一定的脆弱性。得力于計算機網絡技術的成熟以及相關技術人員不懈的研究，分布式實施模型逐漸運用于網絡優(yōu)化系統(tǒng)，大大提高了通信代價的優(yōu)勢，包括算法實施效率以及安全性在內的各個特點的性能都得到了有效的提高。目前相關工作人員正在探尋分布式算法，旨在把計算機網絡服務的優(yōu)化算法能夠同時運行且保證能在多個網絡節(jié)點上實行使用；對于每個節(jié)點而言，它們一般情況下只執(zhí)行與該節(jié)點有著關聯的優(yōu)化問題，進而在通過互相傳遞子問題的“解”做進一步的調整，最后再作出最優(yōu)計算機網絡服務解決方案。根據優(yōu)化算法而制定的實施方案。

總而言之，能夠把QoS處理方法運用于計算機網絡服務質量的優(yōu)化上將會非常有利于程序寬帶的分配和網絡的選擇次序運行。當然，目前與QoS有關的技術保證問題正由相關技術人員做進一步的研究，以期能夠更好的提高計算機網絡服務質量。

參考文獻：

[1]石莎.計算機網絡中基于服務質量的路由算法研究[D].西安電子科技大學.應用數學，2007.

作者單位：河南工業(yè)職業(yè)技術學院，河南南陽 473000