論文：淺談基于IP網(wǎng)絡(luò )的Qos策略研究
Qos是網(wǎng)絡(luò )的一種安全機制，是解決網(wǎng)絡(luò )的有限帶寬、延遲、阻塞和丟包等問(wèn)題的一種技術(shù)。它通過(guò)有效的保證傳輸的帶寬、降低傳送的時(shí)延及數據的丟包率等措施來(lái)提高服務(wù)質(zhì)量。
2服務(wù)模型(Service model)
2.1簡(jiǎn)單服務(wù)模型
應用程序可在任何時(shí)候發(fā)出報文，網(wǎng)絡(luò )盡可能來(lái)發(fā)送報文，但對于時(shí)延、可靠性等不提供任何保證措施。這種模型是現在Internet默認的服務(wù)模型。盡力傳輸服務(wù)模型是傳統路由器所提供的服務(wù)，它對服務(wù)質(zhì)量無(wú)法做出保證，需要采用資源預留協(xié)議來(lái)實(shí)現路徑上的QoS，目前采用的是RSVP協(xié)議。
RSVP協(xié)議是集成服務(wù)的核心，它的分組以IP數據報的形式進(jìn)行發(fā)送，沒(méi)有搭載任何有效數據，它和ICMP, IGMP-樣是一個(gè)控制協(xié)議，它支持IPv6和多播業(yè)務(wù)。其本身沒(méi)有路由功能，必須依賴(lài)于現有的單播或多播路由協(xié)議。
在網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)中的兩個(gè)不同角色之間所建立的通訊路徑中，RSVP網(wǎng)絡(luò )標準協(xié)議將通過(guò)數據源端發(fā)出的信號和數據接收端發(fā)出的信號進(jìn)行快速的動(dòng)態(tài)QoS協(xié)商，并充分利用了兩個(gè)數據發(fā)送和傳輸端的中間節點(diǎn)來(lái)傳送的預留相關(guān)信息，來(lái)創(chuàng )建和維護多路傳輸路徑的分布預留狀態(tài)，根據這些相關(guān)的數據傳輸途徑來(lái)實(shí)現數字資源的預約和釋放請求。
2.2網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的綜合服務(wù)模型
網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的綜合服務(wù)模型在發(fā)送數據報文前，首先需要向網(wǎng)絡(luò )來(lái)申請一個(gè)特殊的服務(wù)請求。這個(gè)請求是通過(guò)帶外信令完成的，網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的綜合服務(wù)模型中的每個(gè)路由器都支持RSVP控制協(xié)議，為數據傳輸的業(yè)務(wù)流保持原來(lái)的狀態(tài)信息，在數據的傳輸過(guò)程中，如果任何一個(gè)中間路由器不支持RSVP協(xié)議，那么，這個(gè)數據傳輸的服務(wù)質(zhì)量就不可能得到相就在的保障。目前網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的綜合服務(wù)模型共有以下兩種:
(1)端到端質(zhì)量保證型。這個(gè)數據傳輸請求將提供延時(shí)、帶寬與丟包率等參數的基本保障。但是它不能控制固定的數據傳輸延遲，只能保證數據在傳輸過(guò)程中的排隊延遲大小，并采用加權排隊算法。
(2)控制負荷型。它提供最少的傳輸延時(shí)，對排隊算法不做特殊要求。在網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的綜合服務(wù)模型中的每個(gè)路由器都需支持RSVP協(xié)議，如果有任何一個(gè)中間路由器對RSVP協(xié)議支持不好，服務(wù)質(zhì)量就不能保證。
網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的綜合服務(wù)模型能夠實(shí)現兩端之間的服務(wù)質(zhì)量保障，但這個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的綜合服務(wù)模型還要求在每個(gè)轉發(fā)端上要有一個(gè)優(yōu)先級隊列和擁塞控制要素，并且還需要相關(guān)的信令支持，在業(yè)務(wù)兩端預先建立一條有質(zhì)量保證的虛連接，各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)還須具有資源的預留和資源控制手段。
2.3多服務(wù)模型
它采用分類(lèi)聚合思想，由邊界路由器檢查業(yè)務(wù)合同，重新填寫(xiě)IP包的DscP(TOS)字段，核心路由器則根據代表業(yè)務(wù)分類(lèi)的字段提供相應的服務(wù)保證，比較適合于大型核心網(wǎng)絡(luò )。
目前被推薦的區分服務(wù)(DiffServ)的類(lèi)型有兩種:
(1)獎賞服務(wù):為用戶(hù)提供低延遲、抖動(dòng)、丟包率和保證帶寬足夠的端到端傳輸服務(wù)。
(2)確保服務(wù):確保服務(wù)是在網(wǎng)絡(luò )不暢通的情況下，保證用戶(hù)有一定的預約帶寬。它通常采用下列技術(shù)方法來(lái)實(shí)現。
首先，根據IP數據包的優(yōu)先級別或QoS組進(jìn)行分類(lèi)、度量和監管，制定訪(fǎng)問(wèn)速度;然后采用優(yōu)先隊列、定制隊列、加權公平隊列、基于類(lèi)的加權公平隊列等隊列技術(shù)來(lái)管理報文。將報文分為四類(lèi)，按優(yōu)先級的高、低進(jìn)行出隊。
3影響網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量的因素(The influencingfactors on the quality of the network services)
影響網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量的因素就是影響網(wǎng)絡(luò )Qos的因素。網(wǎng)絡(luò )QoS技術(shù)是網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)領(lǐng)域中的一種非常有效和便捷的網(wǎng)絡(luò )安全管理和數據傳輸機制，是用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò )數據傳輸延遲和阻塞等諸多問(wèn)題的技術(shù)最好解決手段。一般在Web應用、E-mail設置等情況下，并不需要QoS。但是在多媒體數據傳輸應用中就顯得非常必要，而且也是解決這個(gè)問(wèn)題的相關(guān)重要的手段，每當網(wǎng)絡(luò )數據傳輸出現擁塞時(shí)，QoS就能夠確保這些流媒體數據傳輸的重要業(yè)務(wù)不受任何干擾，從而保證了網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的高效穩定流暢運行[Sao QoS機制本身并不能增加帶寬，它只是根據應用的不同需求來(lái)調整上傳下載的速率，利用網(wǎng)絡(luò )的數據傳輸自適應功能來(lái)管理網(wǎng)絡(luò )帶寬，從而節約了網(wǎng)絡(luò )資源。
在網(wǎng)絡(luò )數據的傳輸過(guò)程中，需要根據用戶(hù)傳輸數據的流量、請求的QoS和當前網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際運行狀況，來(lái)確定這個(gè)用戶(hù)是否能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )數據傳輸，并協(xié)商其QoS。為給用戶(hù)提供滿(mǎn)意的數據傳輸服務(wù)，需要對網(wǎng)絡(luò )數據傳輸帶寬分割，留出一部分帶寬，以確保相應的數據傳輸帶寬不被其他用戶(hù)使用。數據在傳輸的過(guò)程中，需要進(jìn)行分組處理和轉發(fā)數據，在這個(gè)過(guò)程中，就要給每個(gè)不同的分組提供不同的數據傳輸優(yōu)先級別，還要限制每個(gè)應用不同的丟包率，確保所有的用戶(hù)都能得到其QoS的足夠資源。
另外，各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)也要有一套相關(guān)的調節機制，以保證都能得到其足夠的QoS資源，同時(shí)還要提供一種合理的方法來(lái)分配空閑帶寬。擁塞產(chǎn)生的`主要原因是網(wǎng)絡(luò )資源不足或帶寬分配不合理造成的，一個(gè)好的排隊策略對于網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)是非常重要的。QoS路由、約束路由和策略路由都是在某種條件下影響網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量的重要因素。
4網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量QoS控制策略(Network quality of service QoS control strategy)
通過(guò)對影響網(wǎng)絡(luò )QoS的因素分析，我認為在網(wǎng)絡(luò )中采用統一的策略，由策略服務(wù)器集中統一定義策略，策略服務(wù)器通過(guò)COPS協(xié)議向網(wǎng)絡(luò )中相關(guān)設備分發(fā)策略配置信息;同時(shí)采用基于LDAP的策略存儲虛擬化目錄服務(wù)器存儲策略信息的統一制定策略、統一分發(fā)策略、統一存儲策略的全網(wǎng)統一管理方式，在一定程度上能夠有效地利用網(wǎng)絡(luò )資源以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的QoS保證。
4.1定義策略
網(wǎng)絡(luò )管理員在策略服務(wù)器的策略控制平臺上定義策略，使得滿(mǎn)足條件的數據流進(jìn)人QoS網(wǎng)絡(luò )，執行相應動(dòng)作與整形機制，然后通過(guò)各種策略對網(wǎng)絡(luò )中的QoS服務(wù)進(jìn)行控制和管理。定義的策略是由時(shí)間計劃、動(dòng)作、標記優(yōu)先級、整形和分流五個(gè)部分組成的。
4.2策略原則
在策略性網(wǎng)絡(luò )中，網(wǎng)絡(luò )的運作應該遵從以下四項策略規則，分別為服務(wù)質(zhì)量、安全、監控和配置。
數據傳輸的服務(wù)質(zhì)量原則，是在實(shí)現數據傳輸的過(guò)程中，根據每個(gè)數據傳輸的業(yè)務(wù)類(lèi)型來(lái)分別設定各個(gè)不同業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，然后再根據所預先設置好的優(yōu)先級進(jìn)行數據流的處理，在這種情況下，優(yōu)先級別較高的數據傳輸業(yè)務(wù)就要比級別低的傳輸業(yè)務(wù)更先一步得到數據傳輸的服務(wù)。
數據傳輸的安全原則是為了防止用戶(hù)在數據傳輸過(guò)程中受到安全威脅，在一般情況下，網(wǎng)絡(luò )的管理者都是通過(guò)設置高強度的密碼、統一身份認證、安全防火墻和數據加密等多種方式來(lái)實(shí)現，根據不同的安全需要，有時(shí)使用其中一種方式，有時(shí)采取多種方式組合使用。
數據傳輸的監控原則就是在數據傳輸過(guò)程中，采取動(dòng)態(tài)檢測網(wǎng)絡(luò )設備和鏈路的工作狀態(tài)是否正常，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)調整，保證網(wǎng)絡(luò )暢通。
數據傳輸的配置原則就是設置網(wǎng)絡(luò )工作方式，保證網(wǎng)絡(luò )從上至下、端到端的Qos實(shí)現。
4.3策略分發(fā)
首先要將網(wǎng)絡(luò )設備按著(zhù)對COPS協(xié)議是否支持進(jìn)行分類(lèi):支持COPS協(xié)議的設備，設定策略服務(wù)器的IP地址，并且啟用策略控制;不支持COPS協(xié)議的設備，在策略服務(wù)器上創(chuàng )建對應的設備，通過(guò)CLI, COPS等開(kāi)放的接口，將QoS控制和流量管理信息下發(fā)到每個(gè)網(wǎng)元，實(shí)現服務(wù)器保證Qosmo
5結論(Conclusion)
根據以上的分析可以看出，無(wú)論是從數據傳輸業(yè)務(wù)的開(kāi)展還是從計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)施的角度出發(fā)，Qos服務(wù)質(zhì)量保障都是網(wǎng)絡(luò )數據傳輸技術(shù)中必須采用的一種手段，也是確保數據安全穩定高效傳輸的最重要因素之一，基于數據傳輸的網(wǎng)絡(luò )必將進(jìn)一步發(fā)展QoS。由于IP網(wǎng)絡(luò )本身所特有的特征，使得在IP網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現端到端的QoS變得非常困難，同時(shí)實(shí)現QoS也是最關(guān)鍵、最重要的課題。
要實(shí)現上述的QoS策略設計，還需要有一個(gè)統一的網(wǎng)絡(luò )控制平臺，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )控制平臺完成網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的檢測、QoS策略的制定、存儲等功能，因此搭建策略控制平臺也是QoS策略設計的關(guān)鍵。
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