許璟

摘 要：經(jīng)過10多年的建設和發(fā)展，校園網(wǎng)網(wǎng)絡所承載的網(wǎng)絡運用越來越多，如何提高網(wǎng)絡服務的質量目前是我們網(wǎng)絡管理者必須面對的問題。QoS技術是我們區(qū)別網(wǎng)絡業(yè)務，保障網(wǎng)絡穩(wěn)定的有效手段。通過在校園網(wǎng)中應用QoS技術，提高校園網(wǎng)絡的服務質量，從而滿足日益多樣化的網(wǎng)絡使用需求。

關鍵詞：QoS；校園網(wǎng)；帶寬；擁塞避免技術；鏈路效率機制

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）04-0085-03

一、QoS的概念

QoS的英文全稱為“Quality of Service”，中文名為“服務質量”。QoS是網(wǎng)絡的一種安全機制， 是用來解決網(wǎng)絡延遲和阻塞等問題的一種技術——用于評價網(wǎng)絡傳送、分組的一種技術?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡條件早已經(jīng)不是以前單一的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，而是集成了語音、視頻、圖像等多種業(yè)務。這些新業(yè)務的共同特點——即對帶寬、延遲、抖動等性能有特殊需求，這也就說對網(wǎng)絡的質量——QoS有著更高的需求。QoS 能確保重要業(yè)務量不受延遲或丟棄，同時保證網(wǎng)絡的高效運行。

二、QoS在校園網(wǎng)中的作用和決定QoS的因素

1.QoS在校園網(wǎng)中的作用

從學校網(wǎng)絡教學需求的角度，要求一個及時的、安全的、高速的、快捷的、穩(wěn)定的信息交互平臺。眾所周知，網(wǎng)絡教學中語音、視頻的應用對帶寬要求和延時要求都比較高，還有就是學校重要的應用數(shù)據(jù)的傳輸很重要，其重要性和優(yōu)先級和學生使用校園的網(wǎng)絡資源進行的其他活動是完全不同的。如何來滿足學校信息頻繁傳輸?shù)男枰?，使師生更加便捷有效的進行教學互動，特別是保證關鍵業(yè)務在網(wǎng)絡傳輸?shù)膬?yōu)先傳輸和足夠的帶寬保證是迫切需要解決的問題。這種情況下就要考慮到QoS技術。

提高服務質量無非是保障傳輸?shù)膸?，降低傳送的延遲和抖動，降低數(shù)據(jù)丟包率等措施。廣義來講，網(wǎng)絡服務質量是網(wǎng)絡應用的方方面面，只要對網(wǎng)絡應用有利的措施都是提高服務質量。所以從廣義來講，校園網(wǎng)中的防火墻、路由的策略部署、快速轉發(fā)，這些都是提高網(wǎng)絡服務質量的業(yè)務和措施，當然網(wǎng)絡服務質量又是相對網(wǎng)絡業(yè)務而言的。在保障某一業(yè)務的時候，可能導致其他網(wǎng)絡業(yè)務受到限制。這些都是由于網(wǎng)絡資源的有限性決定的。只要網(wǎng)絡環(huán)境存在競爭，就會存在網(wǎng)絡質量的要求。比如校園網(wǎng)絡總出口帶寬為1G，而BT下載占用了800M，那么其他業(yè)務就只剩下200M，如果限制了BT下載的帶寬為200M，那么其他業(yè)務就提高了服務質量。

可以看出，各種業(yè)務在帶寬資源有限的情況下，彼此是互為競爭關系的，而資源的有限性又決定了網(wǎng)絡服務質量在網(wǎng)絡應用中存在的絕對必要性。

2.決定QoS的因素

（1）帶寬

1G的帶寬表示數(shù)據(jù)可以以1Gbps的速率進行傳送，但數(shù)據(jù)的送達需要通過多個網(wǎng)絡、多個路由才能進行數(shù)據(jù)交換，還需要考慮到全局的網(wǎng)絡帶寬。全局網(wǎng)絡帶寬取決于整個網(wǎng)絡鏈路上最小的帶寬，這是我們說鏈路帶寬的關鍵之處。如圖2所示，256kbs是整條鏈路的實際帶寬。

（2）延遲

傳輸延遲：從鏈路一端到另一端的延遲。一般來說，鏈路帶寬越大，傳輸?shù)难舆t越小。

交換延遲：交換機或者路由器把數(shù)據(jù)從一個接口傳送到另一個接口所需要的時間與交換機或者路由器的性能有直接關系。

排隊延遲：數(shù)據(jù)從進入隊列到發(fā)出所需的時間，即停留的時間。這個時間與數(shù)據(jù)的大小、數(shù)據(jù)包的量、帶寬和隊列機制有關。

數(shù)據(jù)的延遲和以上三個方面密切相關。

（3）丟包

丟包是數(shù)據(jù)在傳送過程中，由于設備繁忙、隊列排滿、鏈路中斷等原因被丟棄。丟包可能發(fā)生在數(shù)據(jù)傳輸過程中的任何環(huán)節(jié)。

上述三個因素就是決定QoS的關鍵因素。如何有效的提高網(wǎng)絡服務質量，就要從上面三個方面入手，即提高鏈路帶寬、適時的使用隊列機制避免擁塞、使用有效的鏈路機制，提高交換性能，從而提高網(wǎng)絡整體服務質量。

三、在校園網(wǎng)應用中提高QoS的技術

在IP網(wǎng)絡中部署QoS，那就是要在網(wǎng)絡中使用各種QoS技術，包括分類標示技術，監(jiān)管、整形技術，擁塞管理技術，擁塞避免技術，鏈路效率機制，如圖3所示。

1.流分類和標示技術

依據(jù)一定的匹配規(guī)則，讓流分組，是區(qū)別地實行流分類的前提。流量監(jiān)管的前提就是指對進入交換設備特定的流量進行監(jiān)管，當流量超出規(guī)格時，可采用限制、關閉或者行政管理措施，以保護校園網(wǎng)用戶的正常使用。

2.流量整形技術

流量整形是一種主動調整傳出數(shù)據(jù)控制措施的技術，通常是為下一個網(wǎng)絡交換設備提供網(wǎng)絡資源，避免不必要的報文丟失和擁塞。

3.擁塞管理

擁塞管理是指網(wǎng)絡擁塞時，所要采取的避免措施。通常是通過隊列調整技術，將報文放入隊列中，緩存，并采取特定算法，安排報文轉發(fā)秩序。每一種報文調度技術都用來解決特定問題，這些問題都會對網(wǎng)絡產(chǎn)生特定影響。

在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信中，通信信道是被多個終端共享的，并且外網(wǎng)的帶寬通常小于校內網(wǎng)的帶寬。這樣，當一個局域網(wǎng)的終端向另一個局域網(wǎng)的終端發(fā)送數(shù)據(jù)時，由于外網(wǎng)的帶寬小于內網(wǎng)的帶寬，數(shù)據(jù)將不可能按內網(wǎng)發(fā)送的速度在外網(wǎng)上發(fā)送。此時，處在外網(wǎng)和內網(wǎng)之間的交換設備將不能發(fā)送某些報文，即網(wǎng)絡發(fā)生了擁塞。如圖4所示，當局域網(wǎng) 1向局域網(wǎng) 2以10M的速率發(fā)送數(shù)據(jù)時，將會使Router 1的串口S1發(fā)生擁塞。

4.擁塞避免技術

擁塞避免技術是指過度擁塞會對網(wǎng)絡造成影響，擁塞避免是監(jiān)管網(wǎng)絡的擁塞情況，當擁塞情況加重時，采用主動丟棄報文的策略，通過調整流量來避免網(wǎng)絡過度擁塞。這里的流控具有廣泛的意義，它影響到設備中更多的業(yè)務流的負載。設備在丟棄報文時，并不排斥與源端的流控動作（比如TCP流控）的配合，更好地使網(wǎng)絡的流量到達一個合理的負載狀態(tài)。丟包策略和源端流控機制有效的組合，可以使網(wǎng)絡的吞吐量和利用效率最大化，并且使報文丟棄和延遲最小化。

5.鏈路效率機制

鏈路效率機制是可以改善鏈路的性能，間接提高網(wǎng)絡的QoS，如降低鏈路發(fā)包的時延（針對特定業(yè)務）、調整有效帶寬。

網(wǎng)絡設備對QoS的支持是應用各種QoS技術來實現(xiàn)的。在這些QoS技術中，流分類和標記是基礎，是有區(qū)別地實施服務的前提，而其他QoS技術則從不同方面對網(wǎng)絡流量及帶寬的資源實施控制（見圖5），是校園網(wǎng)管理者有區(qū)別地提供服務思想的具體體現(xiàn)。

四、QoS在校園網(wǎng)中的技術優(yōu)勢

QoS的應用使校園網(wǎng)管理者可以管理各種網(wǎng)絡應用，針對不同的需求，提供不同的網(wǎng)絡服務質量?？梢韵拗浦鞲删W(wǎng)上各種應用所需的帶寬，針對不同業(yè)務需求，有針對性地提高某種業(yè)務的網(wǎng)絡服務質量。對于實時的網(wǎng)絡應用，如語音、視頻等，校園網(wǎng)網(wǎng)絡服務提供者可以針對不同報文加以區(qū)別對待，滿足教學所求。校園網(wǎng)服務提供者能夠保障重要網(wǎng)絡活動（如視頻會議）的帶寬和低延遲，在網(wǎng)絡進行基本服務外不會影響到重大敏感業(yè)務。

綜上所述，隨著目前視頻和語音等技術的發(fā)展，它們在網(wǎng)絡中的應用的廣泛，對網(wǎng)絡服務質量也有了很強的需求。通過在校園網(wǎng)絡有效的利用QoS技術，能夠有效整合網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡多種運用的不沖突；校園網(wǎng)的管理者也有了保障校園網(wǎng)穩(wěn)定運行的靈活管理手段，從而保證了整個網(wǎng)絡的QoS。

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（編輯：魯利瑞）endprint