分析計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的理論

黃琳峰

（中國鐵路南寧局集團有限公司南寧通信段，廣西 南寧 530023）

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)，在運行時機制有所不一樣，但是，針對服務(wù)質(zhì)量進行優(yōu)化的出發(fā)點都是相似的。將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)作為一種資源，采取合理措施對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量進行適當(dāng)優(yōu)化，針對優(yōu)化方法與措施進行適當(dāng)選擇，從而使計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用期間可以為人們提供高質(zhì)量服務(wù)。

一開始，網(wǎng)絡(luò)只是為了單數(shù)據(jù)以及非實時的通信來設(shè)計的，所有的資源共享在一起，沒有注意到QoS的管理和控制，網(wǎng)絡(luò)沒有按照用戶的質(zhì)量要求傳送數(shù)據(jù)。這種服務(wù)不能控制分組、吞吐量等QoS參數(shù)，也不能為數(shù)據(jù)提供保證。在服務(wù)質(zhì)量（QoS）概念提出后，開始提出了不同的控制制度以及策略。

1 計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量定義

消費者對提供商服務(wù)的判定是服務(wù)質(zhì)量的基礎(chǔ)。計算機網(wǎng)絡(luò)為使用者提供的服務(wù)就是計算機服務(wù)質(zhì)量，即QoS。自計算機出現(xiàn)至今，人們就沒有停止對系統(tǒng)的研究，目的就是可以為人們提供高質(zhì)量服務(wù)。QoS指的在進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時，要能夠滿足各種請求，從實際情況來看，可以將其劃分為帶寬、延遲、丟包率等多項性能指標。QoS是網(wǎng)絡(luò)運行過程中性能的反映，保證信息的傳輸，以及滿足不同方面的業(yè)務(wù)能力。

對計算機網(wǎng)絡(luò)的QoS研究，是從上個世紀八十年代初開始的，Seitz等人對ARPANET中的x2.5通信進行了研究，提出了面向用戶的性能評估問題，這是關(guān)于QoS研究的最早文獻。長期以來，由于計算機網(wǎng)絡(luò)性能的限制，我們只關(guān)注QoS的部分指標，如吞吐量、準確性等。之后，到了八十年代末，ATM交換網(wǎng)以及B-ISDN技術(shù)的出現(xiàn)，隨著分布式媒體的快速增長，人們開始對QoS管理和控制進行深入的研究和分析。這時，一些實驗系統(tǒng)開始出現(xiàn)，最具有代表的是QoS-A工程[英?蘭開斯特大學(xué)]，以及XRM-擴展式集成化參考模型[美?哥倫比亞大學(xué)]，還包括了國際合作的TINA-C項目工程，以及TENET工程[美?加州克利大學(xué)]等。伴隨著網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化的成功，網(wǎng)上傳輸?shù)亩嗝襟w信息量快速增加，網(wǎng)絡(luò)開始出現(xiàn)了“堵車”的情況，且這一情況日益加重。此時對于QoS的問題研究也開始進一步深入。

IETF的1997年開始擬定關(guān)于QoS控制和服務(wù)的標準，提出了兩種不同的QoS結(jié)構(gòu)體系，即綜合服務(wù)以及區(qū)分服務(wù)。QoS控制技術(shù)研究的發(fā)展非?？?，同時也取得了很多成果。在國內(nèi)，也在這幾年開始了對QoS控制的研究。目前，計算機網(wǎng)絡(luò)的QoS問題是國際網(wǎng)絡(luò)研究的重要領(lǐng)域之一，也被賦予為下一代計算機最重要的研究內(nèi)容之一。

2 優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)服質(zhì)量的必要性

從字面上可以看出，消費者對提供商服務(wù)的判定是服務(wù)質(zhì)量的基礎(chǔ)。計算網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是信息及計算服務(wù)的提供媒介，也存在著QoS問題。自計算機誕生以來，人們就開始關(guān)注提高系統(tǒng)的服務(wù)性能和質(zhì)量。目前，關(guān)于QoS的定義很多。在RFC2386中，QoS描述如下：當(dāng)同一個網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)流時，它需要滿足一系列可以量化的服務(wù)請求。它包括丟包率、吞吐量、帶寬、時延等?？梢哉f，QoS反映了網(wǎng)絡(luò)保證信息傳輸和滿足業(yè)務(wù)需求的能力。計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一項最為突出問題就是，其在為人們提供服務(wù)時，各項數(shù)據(jù)傳輸效率偏低，這導(dǎo)致用戶在接受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時，服務(wù)質(zhì)量偏低，無法滿足需求。

（1）隨著計算機技術(shù)的不斷成熟，智能化辦公變得更加普及，計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的總體質(zhì)量在一定程度上決定了智能化辦公情況，因此，要通過合理分析，不斷提升計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，進而使智能化辦公質(zhì)量能夠得到進一步提高，滿足應(yīng)用需求，提高辦公效率。

（2）目前，/人們對計算機網(wǎng)絡(luò)在運行過程中的總體安全性得到了進一步提高，在日常處理期間，各項文件越來越重要，而在對計算機網(wǎng)絡(luò)進行應(yīng)用期間，存在較為嚴重的安全隱患，這會對計算的應(yīng)用造成不良影響。由此可見，優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，能夠使整體服務(wù)質(zhì)量得到進一步提高，這可以為人們提供更加高質(zhì)量服務(wù)，滿足應(yīng)用需求。

3 優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的合理措施

3.1 選擇科學(xué)算法

算法是計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運行過程中解決問題的指令，以及相應(yīng)的策略機制。在構(gòu)建計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化模型期間，要依據(jù)具體情況，選擇合理的算法與隊列技術(shù)，對問題進行解決。例如盡力而為是最簡單的QoS服務(wù)模型。用戶可以在不通知網(wǎng)絡(luò)的情況下隨時發(fā)送任意數(shù)量的消息。當(dāng)提供盡力而為的服務(wù)時，網(wǎng)絡(luò)盡可能多地發(fā)送消息，但不能保證時延和丟包率的性能。這一模型適合那些對性能要求不高的業(yè)務(wù)。是默認的方式，適用多數(shù)網(wǎng)絡(luò)運用，如E-mail等。

3.2 優(yōu)化設(shè)計選擇

對于采用的優(yōu)化模式進行完善，并且要做好選擇，這是使計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量能夠得到合理優(yōu)化的一項有效措施。在對模型進行優(yōu)化期間，要對不同優(yōu)化特征進行辯證分析，而且要給出正確選擇，確保最終優(yōu)化的合理性。下面，對IntServ服務(wù)模型（預(yù)留資源）與DiffServ服務(wù)模型進行具體分析：

（1） IntServ模型是用戶在消息發(fā)送前，通過信令向網(wǎng)絡(luò)描述業(yè)務(wù)參數(shù)，申請?zhí)囟ǚ?wù)，根據(jù)參數(shù)確保網(wǎng)絡(luò)預(yù)留資源充足。在該模型中，RSVP協(xié)議是一條信令，其會在原路徑網(wǎng)絡(luò)中留下優(yōu)先資源，如果網(wǎng)元的資源充足，將會確定采用的路徑。

（2）DiffServ模型的基本原理是將網(wǎng)絡(luò)流量分成若干類，對不同的類處理方式不同，如遇到網(wǎng)絡(luò)堵塞時不同類處理級別也是不同的，該模型和上述的模型相比，其不需要信令。在此模型中程序發(fā)送消息前，無需另外申請資源，而是通過設(shè)置Qos參數(shù)信息告訴網(wǎng)絡(luò)節(jié)點各用戶業(yè)務(wù)的需求。此模型考慮IP網(wǎng)絡(luò)的可拓展以及靈活性，進而減少信令工作，這也是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的主流服務(wù)模式。

3.3 擁塞管理與避免和流量監(jiān)管與整形

3.3.1 擁塞管理

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時，數(shù)據(jù)包進入列隊，開始緩沖，運用隊列算法對轉(zhuǎn)發(fā)順序逐一安排。如果遇到堵塞時可監(jiān)控資源使用率，現(xiàn)發(fā)加劇時主動丟棄數(shù)據(jù)包，從而減輕網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的過載問題。

3.3.2 流量監(jiān)管與整形

流量是可以限制的，通過監(jiān)控、整形把其局限于對應(yīng)帶寬內(nèi)。流量超出額定帶寬，多出的流量直接丟棄，這種技術(shù)稱之為流量監(jiān)控技術(shù)。對過多流量進行緩存的技術(shù)稱之為流量整形技術(shù)。接口限速分為基于接口的流量監(jiān)控和基于接口的流量整形。

4 結(jié)束語

計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化是一項復(fù)雜的工作，只有做好優(yōu)化工作，才能使計算機服務(wù)質(zhì)量能夠得到進一步提高，進而為人們提供高質(zhì)量服務(wù)。可見，提高計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量在未來一段時間仍然是人們研究的一項重點內(nèi)容。