QoS(Quality of Service)服務質量，是網絡的一種安全機制， 是用來解決網絡延遲和阻塞等問題的一種技術。在正常情況下并不需要QoS，比如Web應用。當網絡過載或擁塞時，QoS 能確保重要業務量不受延遲或丟棄，同時保證網絡的高效運行。

　　背景：

　　在因特網創建初期，沒有意識到QoS應用的需要。因此，整個因特網運作如一個“竭盡全力”的系統。每段信息都有4個“服務類別”位和3個“優先級”位，但是他們完全沒有派上用場。依發送和接收者看來，數據包從起點到終點的傳輸過程中會發生許多事情，并產生如下有問題的結果：

　　·丟失數據包 - 當數據包到達一個緩沖器(buffer)已滿的路由器時，則代表此次的發送失敗，路由器會依網絡的狀況決定要丟棄、不丟棄一部份或者是所有的數據包，而且這不可能在預先就知道，接收端的應用程序在這時必須請求重新傳送，而這同時可能造成總體傳輸嚴重的延遲。

　　·延遲 - 或許需要很長時間才能將數據包傳送到終點，因為它會被漫長的隊列遲滯，或需要運用間接路由以避免阻塞;也許能找到快速、直接的路由。總之，延遲非常難以預料。

　　·傳輸順序出錯 - 當一群相關的數據包被路由經過因特網時，不同的數據包可能選擇不同的路由器，這會導致每個數據包有不同的延遲時間。最后數據包到達目的地的順序會和數據包從發送端發送出去的順序不一致，這個問題必須要有特殊額外的協議負責刷新失序的數據包。

　　·出錯 - 有些時候，數據包在被運送的途中會發生跑錯路徑、被合并 甚至是 毀壞的情況，這時接收端必須要能偵測出這些情況，并將它們統統判別為已遺失的數據包，再請求發送端再送一份同樣的數據包。

　　QoS服務模型

　　通常QoS提供以下三種服務模型：

　　l Best-Effort service(盡力而為服務模型)

　　l Integrated service(綜合服務模型，簡稱Int-Serv)

　　l Differentiated service(區分服務模型，簡稱Diff-Serv)

　　1. Best-Effort服務模型Best-Effort是一個單一的服務模型，也是最簡單的服務模型。對Best-Effort服務模型，網絡盡最大的可能性來發送報文。但對時延、可靠性等性能不提供任何保證。

　　Best-Effort服務模型是網絡的缺省服務模型，通過FIFO隊列來實現。它適用于絕大多數網絡應用，如FTP、E-Mail等。

　　2. Int-Serv服務模型Int-Serv是一個綜合服務模型，它可以滿足多種QoS需求。該模型使用資源預留協議(RSVP)，RSVP運行在從源端到目的端的每個設備上，可以監視每個流，以防止其消耗資源過多。這種體系能夠明確區分并保證每一個業務流的服務質量，為網絡提供最細粒度化的服務質量區分。

　　但是，Inter-Serv模型對設備的要求很高，當網絡中的數據流數量很大時，設備的存儲和處理能力會遇到很大的壓力。Inter-Serv模型可擴展性很差，難以在Internet核心網絡實施。

　　3. Diff-Serv服務模型Diff-Serv是一個多服務模型，它可以滿足不同的QoS需求。與Int-Serv不同，它不需要通知網絡為每個業務預留資源。區分服務實現簡單，擴展性較好。

　　需要QoS的應用

　　流量約定(SLA,Service Level Agreement服務等級協議)給數據流設定優先級，以此在網絡/協議層面上，根據相互商定的尺度，設定有保障的性能、通過量、延遲等界限。一些特定形式的網絡數據流需要定義服務質量，例如：

　　多媒體流要求有保障的通過量

　　IP電話需要嚴格的抖動和延遲限制

　　性命攸關的應用系統，例如遠程外科手術要求有可靠保證的可用性(也稱作硬性　QoS)

　　這些類型的服務被稱為非彈性，意思是它們需要固定的帶寬才能運作--如果得到多余的帶寬，它們也無法使用;如果得到較少的帶寬，則根本無法工作。相形之下，彈性應用可以從多余的帶寬中受益。

　　關鍵指標

　　QoS in InternetQoS的關鍵指標主要包括：可用性、吞吐量、時延、時延變化(包括抖動和漂移)和丟失。下面詳細敘述。

　　可用性

　　是當用戶需要時網絡即能工作的時間百分比。可用性主要是設備可靠性和網絡存活性相結合的結果。對它起作用的還有一些其他因素，包括軟件穩定性以及網絡演進或升級時不中斷服務的能力。

　　吞吐量

　　是在一定時間段內對網上流量(或帶寬)的度量。對IP網而言可以從幀中繼網借用一些概念。根據應用和服務類型，服務水平協議(SLA)可以規定承諾信息速率(CIR)、突發信息速率(BIR)和最大突發信號長度。承諾信息速率是應該予以嚴格保證的，對突發信息速率可以有所限定，以在容納預定長度突發信號的同時容納從話音到視像以及一般數據的各種服務。一般講，吞吐量越大越好。

??????? 丟包

　　不管是比特丟失還是分組丟失，對分組數據業務的影響比對實時業務的影響都大。在通話期間，丟失一個比特或一個分組的信息往往用戶注意不到。在視像廣播期間，這在屏幕上可能造成瞬間的波形干擾，然后視像很快恢復如初。即便是用傳輸控制協議(TCP)傳送數據也能處理丟失，因為傳輸控制協議允許丟失的信息重發。事實上，一種叫做隨機早丟(RED)的擁塞控制機制在故意丟失分組，其目的是在流量達到設定門限時抑制TCP傳輸速率，減少擁塞，同時還使TCP流失去同步，以防止因速率窗口的閉合引起吞吐量擺動。但分組丟失多了，會影響傳輸質量。所以，要保持統計數字，當超過預定門限時就向網絡管理人員告警。

　　時延

　　指一項服務從網絡入口到出口的平均經過時間。許多服務，特別是話音和視像等實時服務都是高度不能容忍時延的。當時延超過200-250毫秒時，交互式會話是非常麻煩的。為了提供高質量話音和會議電視，網絡設備必須能保證低的時延。

　　產生時延的因素很多，包括分組時延、排隊時延、交換時延和傳播時延。傳播時延是信息通過銅線、光纖或無線鏈路所需的時間，它是光速的函數。在任何系統中，包括同步數字系列(SDH)、異步傳輸模式(ATM)和彈性分組環路(RPR)，傳播時延總是存在的。

　　時延變化

　　QoS流程是指同一業務流中不同分組所呈現的時延不同。高頻率的時延變化稱作抖動，而低頻率的時延變化稱作漂移。抖動主要是由于業務流中相繼分組的排隊等候時間不同引起的，是對服務質量影響最大的一個問題。某些業務類型，特別是話音和視像等實時業務是極不容忍抖動的。分組到達時間的差異將在話音或視像中造成斷續。所有傳送系統都有抖動，只要抖動落在規定容差之內就不會影響服務質量。利用緩存可以克服過量的抖動，但這將增加時延，造成其他問題。

　　漂移是任何同步傳輸系統都有的一個問題。在SDH系統中是通過嚴格的全網分級定時來克服漂移的。在異步系統中，漂移一般不是問題。漂移會造成基群失幀，使服務質量的要求不能滿足。