利用QoS技术保障网络服务质量

利用QoS技术保障网络服务质量

黄巍吴晓霞朱广全

黄巍吴晓霞朱广全（河北机电职业技术学院）

摘要：基于QoS（服务质量）技术，确保企业的正常网络应用不被P2P等大流量下载所影响，能够确保某些应用得到高优先级的服务。

关键词：QoS优先级带宽

0引言

P2P技术的出现，丰富了人们对于网络资源的获取方式，使人们获取大容量的文件变得更加容易。不过，大量下载文件，占用了大量的网络带宽，使得很多企业的日常办公受到了影响。例如，企业的视频会议，VOIP等应用会因为网络带宽的不足造成严重的延迟，使得通话双方无法忍受。增加带宽是一个解决类似问题的办法，不过，新增的带宽仍然可能会被下载等应用占满，也就是说，增加带宽只能起到缓解的作用，但是不能够根本解决类似的问题。以往可以采用封端口的技术，中断客户端与服务器端的连接，可是，P2P技术出现之后，传统的客户端与服务器端界限之分不再明显，每一台参与P2P的主机，都充当了客户端与服务器端两个角色，而且，端口是可以随机变化的，这就为封端口技术造成了实现的难度。在这种情况下，必须寻找到一种有效的解决手段，确保企业日常办公的正常运行。

1QoS

Internet是建立在TCP/IP协议族基础之上的，其中的核心协议之一IP协议采用的是尽力而为（Best-Effort）的工作方式，对所有的报文采取无区别的方式对待，都按照先来先服务的原则进行处理。网络带宽被占满意味着有大量的报文同时需要处理，这些报文没有优先级之分，所以造成延迟甚至是丢包等情况的发生是不可避免的，必须有一种机制能够确保某些应用的网络服务质量得到保障。QoS（QualityofService）服务质量就是在这种情况下提出的。

1.1QoS工作原理QoS（QualityofService）顾名思义，就是指的服务质量。QoS工作在传输层上，提供端到端的服务质量保证。QoS有两种机制可以确保服务质量。第一种机制是QoS可以识别报文的种类并且在此基础上，对不同种类的报文设置不同的优先级，优先级高的应用报文能够率先得到服务，这样就保证了这些应用能够实现最小的传输时延。例如，可以将对于延迟敏感的语音、视频类报文设置高优先级，对于FTP、E-mail等对于延迟不敏感的服务设置低优先级，当传输层需要同时处理大量报文时，会将这些报文按照优先级进行排队，语音、视频类报文由于优先级高，先于其他类报文得到处理，保证了低延迟，保证了网络通信服务质量。这种工作机制能够在大多数情况下保证网络服务质量，不过当出现严重的网络拥塞时，传输层会丢弃一切的报文，这种情况下，优先级高的报文也会被丢弃。第二种机制是QoS可以为应用程序保留带宽。应用程序在发送报文之前，通过发送信令（Signal）请求，通知网络它所需要的带宽、流量、延迟等参数，传输层依据接收到的这些参数为应用程序预留相应的带宽资源，再向应用程序发送确认信息。这样，应用程序在发送报文时将流量控制在参数描述的范围之内，就会得到充分的网络服务，相当于开辟了一个专用通路，其他没有申请网络带宽的应用共享剩余的带宽。如果传输层认为申请的带宽等参数是无法满足的，那么，传输层可以直接告知请求失败及失败的原因。这种机制与第一种相比的优点是，即使网络发生了拥塞，出现了丢包，也能够确保网络应用的通畅。缺点是分配的带宽是静态的，不会随着网络情况的变化自行调整。由于总带宽的限制，使得只有少量应用可以“享受”到预留带宽的待遇。考虑如果通信双方分别在中国和美国，那么，需要在Internet上保留一定的带宽，如果这样的请求很多，那么只是这些预留的带宽就会占满Internet，所以这种机制的实现是很困难的，不适合在Internet上广泛应用。

1.2QoS采用技术QoS的两种机制，采用了不同的技术来实现。报文的优先级是依靠队列技术实现的，包括了PQ（PriorityQueueing）优先级排队、CQ（CustomQueueing）自定义排队、WFQ（WeightedFairQueueing）等。PQ一共分为4个优先级，对应为High、Middle、Normal、Low，缺省的优先级是Normal，将需要优先得到服务的应用放入高优先级的队列中，就会得到优先的服务处理。CQ一共有17个队列，对应着0~16这17个编号，0是高优先级的队列，1~16是优先级相同的队列。将需要优先得到处理的应用放入0队列，其余的应用在1~16队列中，1~16队列的工作方式与令牌环网令牌的传递有些类似，即16个队列进行循环，依次得到处理，每次循环都从队列中取出配置好的字节数，循环不靠时间计时，而是依据字节数来进行循环。当一个队列被清空或者取出的字节数已经超过这次循环所处理的最大字节数的时候，进入下一个队列的处理。WFQ采用基于数据流的算法，把高优先级的通信放在前端以缩短响应时间。WFQ为流量较少的应用配置更高的优先级，例如，为通信量较小的Telnet提供比大流量的FTP更高的优先级，对于同类应用平均分配带宽。预留带宽是通过发送信令实现的，信令采用的是RSVP（资源预留协议）协议。RSVP可以通过通配符发送方式，向所有的服务节点发送请求及参数，得到确认之后，就被分配了参数中说明的预留带宽。

2QoS配置过程

下面以DCR-1751路由器为例，说明QoS-PQ的配置过程。为了验证，再加入两台PC机和一台服务器。PC1的IP为192.168.1.1，PC2的IP为192.168.1.2，子网掩码均为255.255.255.0。

2.1设置两条访问控制列表，允许两台PC数据的通过。

RouterA#conf

RouterA_config#ipaccess-liststandard1

RouterA_config_std_nacl#permit192.168.1.1255.255.255.255

RouterA_config_std_nacl#exit

RouterA_config#ipaccess-liststandard2

RouterA_config_std_nacl#permit192.168.1.2255.255.255.255

RouterA_config_std_nacl#exit

2.2定义PQ优先级，第一个ACL的优先级高，即PC1优先级高。

RouterA_config#priority-list1protocoliphighlist1

RouterA_config#priority-list1protocoliplowlist2

2.3将PQ在端口上应用

RouterA_config#intf0/1

RouterA_config_f0/1#priority-group1

这样，就完成了QoS的配置。

参考文献：

[1]郑璐，杜婉琛，孙斌.创建高级路由型互联网.神州数码网络有限公司.