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、阻塞和丟包等問題的一種技術(shù)。它通過有效的保證傳輸?shù)膸挕⒔档蛡魉偷臅r延及數(shù)據(jù)的丟包率等措施來提高服務(wù)質(zhì)量。
2服務(wù)模型(Service model)
2.1簡單服務(wù)模型
應用程序可在任何時候發(fā)出報文，網(wǎng)絡(luò)盡可能來發(fā)送報文，但對于時延、可靠性等不提供任何保證措施。這種模型是現(xiàn)在Internet默認的服務(wù)模型。盡力傳輸服務(wù)模型是傳統(tǒng)路由器所提供的服務(wù)，它對服務(wù)質(zhì)量無法做出保證，需要采用資源預留協(xié)議來實現(xiàn)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(shù)據(jù)報的形式進行發(fā)送，沒有搭載任何有效數(shù)據(jù)，它和ICMP, IGMP-樣是一個控制協(xié)議，它支持IPv6和多播業(yè)務(wù)。其本身沒有路由功能，必須依賴于現(xiàn)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)議將通過數(shù)據(jù)源端發(fā)出的信號和數(shù)據(jù)接收端發(fā)出的信號進行快速的動態(tài)QoS協(xié)商，并充分利用了兩個數(shù)據(jù)發(fā)送和傳輸端的中間節(jié)點來傳送的預留相關(guān)信息，來創(chuàng)建和維護多路傳輸路徑的分布預留狀態(tài)，根據(jù)這些相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸途徑來實現(xiàn)數(shù)字資源的預約和釋放請求。
2.2網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合服務(wù)模型
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合服務(wù)模型在發(fā)送數(shù)據(jù)報文前，首先需要向網(wǎng)絡(luò)來申請一個特殊的服務(wù)請求。這個請求是通過帶外信令完成的，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合服務(wù)模型中的每個路由器都支持RSVP控制協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)流保持原來的狀態(tài)信息，在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，如果任何一個中間路由器不支持RSVP協(xié)議，那么，這個數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆⻊?wù)質(zhì)量就不可能得到相就在的保障。目前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合服務(wù)模型共有以下兩種:
(1)端到端質(zhì)量保證型。這個數(shù)據(jù)傳輸請求將提供延時、帶寬與丟包率等參數(shù)的基本保障。但是它不能控制固定的數(shù)據(jù)傳輸延遲，只能保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的排隊延遲大小，并采用加權(quán)排隊算法。
(2)控制負荷型。它提供最少的傳輸延時，對排隊算法不做特殊要求。在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合服務(wù)模型中的每個路由器都需支持RSVP協(xié)議，如果有任何一個中間路由器對RSVP協(xié)議支持不好，服務(wù)質(zhì)量就不能保證。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合服務(wù)模型能夠?qū)崿F(xiàn)兩端之間的服務(wù)質(zhì)量保障，但這個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合服務(wù)模型還要求在每個轉(zhuǎn)發(fā)端上要有一個優(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，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點還須具有資源的預留和資源控制手段。
2.3多服務(wù)模型
它采用分類聚合思想，由邊界路由器檢查業(yè)務(wù)合同，重新填寫IP包的DscP(TOS)字段，核心路由器則根據(jù)代表業(yè)務(wù)分類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(qū)分服務(wù)(DiffServ)的類型有兩種:
(1)獎賞服務(wù):為用戶提供低延遲、抖動、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，保證用戶有一定的預約帶寬。它通常采用下列技術(shù)方法來實現(xiàn)。
首先，根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級別或QoS組進行分類、度量和監(jiān)管，制定訪問速度;然后采用優(yōu)先隊列、定制隊列、加權(quán)公平隊列、基于類的加權(quán)公平隊列等隊列技術(shù)來管理報文。將報文分為四類，按優(yōu)先級的高、低進行出隊。
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(shù)據(jù)傳輸機制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸延遲和阻塞等諸多問題的技術(shù)最好解決手段。一般在Web應用、E-mail設(shè)置等情況下，并不需要QoS。但是在多媒體數(shù)據(jù)傳輸應用中就顯得非常必要，而且也是解決這個問題的相關(guān)重要的手段，每當網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)擁塞時，QoS就能夠確保這些流媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾獦I(yè)務(wù)不受任何干擾，從而保證了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Х�(wěn)定流暢運行[Sao QoS機制本身并不能增加帶寬，它只是根據(jù)應用的不同需求來調(diào)整上傳下載的速率，利用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸自適應功能來管理網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。
在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸過程中，需要根據(jù)用戶傳輸數(shù)據(jù)的流量、請求的QoS和當前網(wǎng)絡(luò)的實際運行狀況，來確定這個用戶是否能夠進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，并協(xié)商其QoS。為給用戶提供滿意的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，需要對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸帶寬分割，留出一部分帶寬，以確保相應的數(shù)據(jù)傳輸帶寬不被其他用戶使用。數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中，需要進行分組處理和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，在這個過程中，就要給每個不同的分組提供不同的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級別，還要限制每個應用不同的丟包率，確保所有的用戶都能得到其QoS的足夠資源。
另外，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點也要有一套相關(guān)的調(diào)節(jié)機制，以保證都能得到其足夠的QoS資源，同時還要提供一種合理的方法來分配空閑帶寬。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，一個好的排隊策略對于網(wǎng)絡(luò)來說是非常重要的。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(tǒng)一的策略，由策略服務(wù)器集中統(tǒng)一定義策略，策略服務(wù)器通過COPS協(xié)議向網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)設(shè)備分發(fā)策略配置信息;同時采用基于LDAP的策略存儲虛擬化目錄服務(wù)器存儲策略信息的統(tǒng)一制定策略、統(tǒng)一分發(fā)策略、統(tǒng)一存儲策略的全網(wǎng)統(tǒng)一管理方式，在一定程度上能夠有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源以實現(xiàn)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，使得滿足條件的數(shù)據(jù)流進人QoS網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行相應動作與整形機制，然后通過各種策略對網(wǎng)絡(luò)中的QoS服務(wù)進行控制和管理。定義的策略是由時間計劃、動作、標記優(yōu)先級、整形和分流五個部分組成的。
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(guī)則，分別為服務(wù)質(zhì)量、安全、監(jiān)控和配置。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆⻊?wù)質(zhì)量原則，是在實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，根據(jù)每個數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型來分別設(shè)定各個不同業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，然后再根據(jù)所預先設(shè)置好的優(yōu)先級進行數(shù)據(jù)流的處理，在這種情況下，優(yōu)先級別較高的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)姆⻊?wù)。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩瓌t是為了防止用戶在數(shù)據(jù)傳輸過程中受到安全威脅，在一般情況下，網(wǎng)絡(luò)的管理者都是通過設(shè)置高強度的密碼、統(tǒng)一身份認證、安全防火墻和數(shù)據(jù)加密等多種方式來實現(xiàn)，根據(jù)不同的安全需要，有時使用其中一種方式，有時采取多種方式組合使用。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋O(jiān)控原則就是在數(shù)據(jù)傳輸過程中，采取動態(tài)檢測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和鏈路的工作狀態(tài)是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，保證網(wǎng)絡(luò)暢通。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐渲迷瓌t就是設(shè)置網(wǎng)絡(luò)工作方式，保證網(wǎng)絡(luò)從上至下、端到端的Qos實現(xiàn)。
4.3策略分發(fā)
首先要將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按著對COPS協(xié)議是否支持進行分類:支持COPS協(xié)議的設(shè)備，設(shè)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(shè)備，在策略服務(wù)器上創(chuàng)建對應的設(shè)備，通過CLI, COPS等開放的接口，將QoS控制和流量管理信息下發(fā)到每個網(wǎng)元，實現(xiàn)服務(wù)器保證Qosmo
5結(jié)論(Conclusion)
根據(jù)以上的分析可以看出，無論是從數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的開展還是從計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實施的角度出發(fā)，Qos服務(wù)質(zhì)量保障都是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中必須采用的一種手段，也是確保數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定高效傳輸?shù)淖钪匾蛩刂唬跀?shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)必將進一步發(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)中實現(xiàn)端到端的QoS變得非常困難，同時實現(xiàn)QoS也是最關(guān)鍵、最重要的課題。
要實現(xiàn)上述的QoS策略設(shè)計，還需要有一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制平臺，通過網(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(shè)計的關(guān)鍵。
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