分析計算機網絡服務質量（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）

計算機網絡系統、業務，在運行時機制有所不一樣，但是，針對服務質量進行優化的出發點都是相似的。將網絡服務作為一種資源，采取合理措施對網絡服務質量進行適當優化，針對優化方法與措施進行適當選擇，從而使計算機網絡應用期間可以為人們提供高質量服務。

一開始，網絡只是為了單數據以及非實時的通信來設計的，所有的資源共享在一起，沒有注意到QoS的管理和控制，網絡沒有按照用戶的質量要求傳送數據。這種服務不能控制分組、吞吐量等QoS參數，也不能為數據提供保證。在服務質量（QoS）概念提出后，開始提出了不同的控制制度以及策略。

1 計算機網絡服務質量定義

消費者對提供商服務的判定是服務質量的基礎。計算機網絡為使用者提供的服務就是計算機服務質量，即QoS。自計算機出現至今，人們就沒有停止對系統的研究，目的就是可以為人們提供高質量服務。QoS指的在進行網絡數據傳輸時，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是網絡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務能力。

對計算機網絡的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，這是關于QoS研究的最早文獻。長期以來，由于計算機網絡性能的限制，我們只關注QoS的部分指標，如吞吐量、準確性等。之后，到了八十年代末，ATM交換網以及B-ISDN技術的出現，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，一些實驗系統開始出現，最具有代表的是QoS-A工程[英?蘭開斯特大學]，以及XRM-擴展式集成化參考模型[美?哥倫比亞大學]，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]等。伴隨著網絡商業化的成功，網上傳輸的多媒體信息量快速增加，網絡開始出現了“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年開始擬定關于QoS控制和服務的標準，提出了兩種不同的QoS結構體系，即綜合服務以及區分服務。QoS控制技術研究的發展非常快，同時也取得了很多成果。在國內，也在這幾年開始了對QoS控制的研究。目前，計算機網絡的QoS問題是國際網絡研究的重要領域之一，也被賦予為下一代計算機最重要的研究內容之一。

2 優化計算機網絡服質量的必要性

從字面上可以看出，消費者對提供商服務的判定是服務質量的基礎。計算網絡系統是信息及計算服務的提供媒介，也存在著QoS問題。自計算機誕生以來，人們就開始關注提高系統的服務性能和質量。目前，關于QoS的定義很多。在RFC2386中，QoS描述如下：當同一個網絡傳輸數據流時，它需要滿足一系列可以量化的服務請求。它包括丟包率、吞吐量、帶寬、時延等。可以說，QoS反映了網絡保證信息傳輸和滿足業務需求的能力。計算機網絡服務的一項最為突出問題就是，其在為人們提供服務時，各項數據傳輸效率偏低，這導致用戶在接受網絡服務時，服務質量偏低，無法滿足需求。

（1）隨著計算機技術的不斷成熟，智能化辦公變得更加普及，計算機網絡服務的總體質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，不斷提升計算機網絡服務質量，進而使智能化辦公質量能夠得到進一步提高，滿足應用需求，提高辦公效率。

（2）目前，/人們對計算機網絡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，而在對計算機網絡進行應用期間，存在較為嚴重的安全隱患，這會對計算的應用造成不良影響。由此可見，優化計算機網絡服務質量，能夠使整體服務質量得到進一步提高，這可以為人們提供更加高質量服務，滿足應用需求。

3 優化計算機網絡服務質量的合理措施

3.1 選擇科學算法

算法是計算機網絡系統在運行過程中解決問題的指令，以及相應的策略機制。在構建計算機網絡服務質量優化模型期間，要依據具體情況，選擇合理的算法與隊列技術，對問題進行解決。例如盡力而為是最簡單的QoS服務模型。用戶可以在不通知網絡的情況下隨時發送任意數量的消息。當提供盡力而為的服務時，網絡盡可能多地發送消息，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務。是默認的方式，適用多數網絡運用，如E-mail等。

3.2 優化設計選擇

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

（1） IntServ模型是用戶在消息發送前，通過信令向網絡描述業務參數，申請特定服務，根據參數確保網絡預留資源充足。在該模型中，RSVP協議是一條信令，其會在原路徑網絡中留下優先資源，如果網元的資源充足，將會確定采用的路徑。

（2）DiffServ模型的基本原理是將網絡流量分成若干類，對不同的類處理方式不同，如遇到網絡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。在此模型中程序發送消息前，無需另外申請資源，而是通過設置Qos參數信息告訴網絡節點各用戶業務的需求。此模型考慮IP網絡的可拓展以及靈活性，進而減少信令工作，這也是當前網絡中的主流服務模式。

3.3 擁塞管理與避免和流量監管與整形

3.3.1 擁塞管理

當網絡擁塞時，數據包進入列隊，開始緩沖，運用隊列算法對轉發順序逐一安排。如果遇到堵塞時可監控資源使用率，現發加劇時主動丟棄數據包，從而減輕網絡出現的過載問題。

3.3.2 流量監管與整形

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

4 結束語

計算機網絡服務質量優化是一項復雜的工作，只有做好優化工作，才能使計算機服務質量能夠得到進一步提高，進而為人們提供高質量服務。可見，提高計算機網絡服務質量在未來一段時間仍然是人們研究的一項重點內容。