什麼是網路 QOS
什麼是服務品質？
服務品質（QoS）是指任何管理資料流量以減少網路上的資料包丟失、延遲和抖動的技術。QoS 透過為網路上的特定型別資料設定優先順序來控制和管理網路資源。
企業網路需要提供可預測和可衡量的服務，如語音、影像和延遲敏感資料，以穿越網路。 組織使用 QoS 來滿足即時語音和影像等，敏感應用的流量要求，並防止資料包丟失、延遲和抖動導致品質下降。
組織可以使用某些工具和技術（如抖動緩衝區和流量優化）來達到 QoS。對於許多組織來說，QoS 包含在與網路服務提供商的服務等級協議（SLA）中，以保證一定水準的網路效能。
服務類型（CoS）一詞，有時與 QoS 互換使用。然而，它們略有不同。CoS技術並不具體保證頻寬方面的服務水準，它從不太細粒度的角度來處理交通控制。然而，在許多情況下，無論有人指的是 CoS，還是 QoS，他們都可能談論同樣的事情。
QoS 參數
組織可以使用幾個參數定量測量 QoS，包括以下參數：
- 資料包丟失。當網路鏈路擁堵，路由器和交換機開始丟棄資料包時，就會發生這種情況。當資料包在即時通訊（例如語音或視訊通話）中丟棄時，這些會話可能會體驗到語音中的抖動和差距。 當佇列或等待傳送的資料包行溢位時，資料包可能會被丟棄。
- 抖動。這是網路擁堵、定時漂移和路線變化的結果。過多的抖動會降低語音和影像溝通的品質。
- 延遲。這是資料包從源頭到目的地所需的時間。延遲應儘可能接近零。如果 IP 語音通話的延遲很大，使用者可以體驗回聲和重疊的音訊。
- 頻寬。這是網路通訊鏈路在給定時間內，將最大數據從一個點傳輸到另一個點的能力。QoS 透過管理頻寬，和給具有更嚴格效能要求的高優先級應用，提供比其他應用更多的資源，來最佳化網路效能。
- 平均意見評分（MOS）。這是使用五點量表對語音品質，進行評分的指標，其中五分表示最高品質。
為什麼 QoS 很重要？
沒有 QoS，網路資料可能會變得雜亂無章，堵塞網路，以至於效能下降，或者在某些情況下，網路完全關閉。
服務品質很重要，因為企業需要為員工和客戶提供穩定的服務。服務品質決定了體驗品質（QoE）。如果組織提供的服務不可靠，客戶和員工關係可能會受到威脅。
此外，在 QoS 差的公司中，資料完整性和安全性更有可能受到影響。一般來說，員工和客戶依靠通訊服務來完成他們的工作。當服務品質受到影響時，工作品質和經驗品質也受到影響。
QoS 是如何工作的？
當組織使用其網路在網路上的端點之間來回傳送資訊時，資訊或資料會格式化為資料包。資料包是電腦組織，透過網路傳輸的資訊的方式，例如一個人如何打包透過實體郵件系統傳送的物品。
服務品質工具負責對資料包進行優先排序，以充分利用其網路上的有限頻寬。換句話說，網路只能在一定時間內傳輸這麼多的資訊。因此，QoS 工具優先考慮資料包，以確保頻寬用於在固定時間內，提供最佳網際網路服務。
例如，與視訊通話相關的資料包，將優先於與電子郵件下載相關的資料包。這是因為視訊通話是一種比電子郵件，更同步的通訊形式 —— 影像需要即時進行，而電子郵件不一定對時間敏感。如果資料包在影像聊天期間丟棄或延遲，終端使用者可能會在聊天中遇到抖動或延遲。如果資料包在電子郵件過程中丟棄或延遲，它們仍然可以在之後傳送，終端使用者不會遇到任何服務失誤。只有在組裝完所有資料包後，他們才會收到電子郵件，而流媒體影像的人在資料包到達時會看到它們。
QoS 工具檢視資料包頭來優先處理資料包。資料包標頭是資訊點，告訴工具和其他網路元件資料包包含什麼，它要去哪裡（其目的地的 IP 地址）以及它將用於什麼。
QoS 工具還可以讀取資料包頭，確定資料包與影像串流有關，並將其優先於時間敏感性較低的資料包。 資料包標頭可以被認為是實體包裹上的郵寄，和回貨地址。QoS 工具可以更改資料包頭的一部分，以指定優先順序。
QoS 有什麼好處？
QoS 的主要好處是，它確保了組織網路和在該網路上，執行的應用程式的可用性。它透過該網路提供安全、高效的資料傳輸。 QoS 還允許組織更有效地使用現有頻寬，而不是升級網路基礎設施以擴大頻寬。
更具體的好處包括：
- 關鍵任務應用，可以訪問他們所需的資源。
- 管理員可以更好地管理流量。
- 組織可以透過消除購買新網路基礎設施的需要來降低成本。
- 使用者體驗得到了改善。
實施 QoS
在實施 QoS 工具和策略時，組織應遵循以下步驟：
- 規劃。組織應該瞭解每個部門的服務需求和要求，選擇合適的模式，並培養利益相關者的參與。
- 設計。然後，組織應注意所有重大的軟體和硬體更改，並將所選的QoS模型應用於其網路架構的細節。
- 測試。組織應在安全、受控的測試環境中測試 QoS 設定和策略，在那裡可以解決錯誤。
- 佈署。政策應分階段推出。 組織可以選擇按網路段，或單獨的 QoS 函式（每個策略的作用）推出策略。
- 監控和分析。應根據績效資料調整策略以提高效能。
實現 QoS 有三種模式：最大努力、綜合服務和差異化服務。
- 盡最大努力。QoS 模型，其中所有資料包都獲得相同的優先順序，並且沒有保證資料包的交付。當網路未配置 QoS 策略或基礎設施不支援 QoS 時，將盡最大努力。
- 綜合服務（IntServ）。沿著網路上的特定路徑保留頻寬的 QoS 模型。 應用程式要求網路進行資源保留，網路裝置監控資料包的流動，以確保網路資源可以接受資料包。
實現 IntServ 需要支援 IntServ 的路由器，並使用資源預訂協議（RSVP）進行網路資源預訂 IntServ 的可擴充性有限，網路資源消耗量高。
- 差異化服務（DiffServ）。 一個 QoS 模型，其中路由器和交換機等網路元素被配置，為服務具有不同優先順序的多類流量。網路流量必須根據公司的配置分為幾類
例如，語音流量可以被分配比其他類型的流量，更高的優先順序。使用差分服務程式點（DSCP）為資料包分配優先順序進行分類。DiffServ 還使用每跳行為，將 QoS 技術（如排隊和優先順序）應用於資料包。
網路架構也會影響組織如何實現 QoS。多協議標籤交換（MPLS）網路，包括一個私有鏈路，該鏈路沿著單個路徑提供端到端 QoS。MPLS 的 SLA 指定頻寬、QoS、延遲和正常執行時間。 然而，MPLS 對組織來說可能很昂貴。
軟體定義的廣域網（SD-WAN）使用多種連線類型，包括 MPLS 和寬頻。SD-WAN 監控當前網路連線的狀態，以顯示效能問題，並根據狀態故障使用其多種連線類型。例如，如果一個連線的資料包丟失超過一定水準，SD-WAN 功能將尋找替代連線。
QoS 機制
某些 QoS 機制可以管理資料流量品質，並保持 SLA 中指定的 QoS 要求。QoS 機制屬於特定類型，這取決於它們在管理網路中的作用。
- 分類和標記。這些工具區分了應用，並將資料包分類為不同的流量類型。標記指示每個資料包是網路類的成員，這允許網路上的裝置 辨識資料包的類。在路由器、交換機和接入點等網路裝置上進行分類和標記。
- 擁堵管理。這些工具使用資料包分類和標記，來確定將資料包放入哪個佇列。擁堵管理工具包括優先順序等級、先入式、先出和低延遲等級。
- 避免擁堵。這些工具監控網路流量的擁堵情況，並在發生擁堵時刪除低優先順序的資料包。避免擁堵的工具包括加權隨機早期檢測，和隨機早期檢測。
- 塑造。這些工具操作流入網路的流量，並將即時應用優先於電子郵件和訊息等時間不太敏感的應用。流量整形工具包括緩衝區、通用流量整形和幀中繼流量整形。
- 連結效率。這些工具最大限度地提高了頻寬的使用，並減少了訪問網路的資料包的延遲。雖然不僅用於 QoS，但連結效率工具與其他 QoS 機制一起使用。鏈路效率工具包括即時傳輸協議、標頭壓縮、傳輸控制協議、標頭壓縮和鏈路壓縮。
QoS 工具
QoS 工具通常屬於以下類型：
- 分類。辨識流量並進行標記，以確保其他網路裝置，可以辨識流量並對其進行優先排序。
- 排隊。保留頻寬，將資料包儲存在緩衝區中，以供以後處理。
- 警務。強制執行特定的頻寬，限制和刪除不遵守規則的資料包。這是避免擁堵的一部分。
- 塑造。與警務類似，但在緩衝區中排隊多餘的流量，而不是完全丟棄它們。這與排隊一起，是擁堵管理的一部分。
- 加權隨機早期丟棄（WRED）。放棄低優先順序的資料流，以保護高優先順序資料免受網路擁堵的負面影響。
- 碎片和壓縮。降低網路上的頻寬，以防止延遲和抖動。
QoS 工具可能只執行這些功能的一個或組合。許多 QoS 工具被管理並自動執行這些功能，使管理員可以根據需要訪問更改設定和策略。一些流行的 QoS 監控工具是：
- SolarWinds NetFlow 流量分析儀
- Paessler PRTG 網路顯示器
- Nagios 網路分析儀
- ManageEngine NetFlow 分析儀
- OpenNMS（開源）
- Ntopng（開源）
- 頻寬（開源）
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