什麼是網絡中的服務質量 (QoS)？
何謂網路 QoS？
服務品質 (QoS) 是透過特定機制或技術來控制流量，確保關鍵應用程式效能的方式。如此一來，企業就能優先處理特定的高效能應用程式，進而調整整體網路流量。
QoS 通常會用於為資源密集型系統傳送流量的網路。需使用 QoS 的常見服務包括網際網路電視 (IPTV)、網路遊戲、串流媒體、視訊會議、隨選視訊 (VOD) 和 IP 語音 (VoIP) 服務
在網路中使用 QoS，可讓組織最佳化網路上多個應用程式的效能，並檢視網路的位元速率、延遲、信號抖動、以及封包速率。如此一來，便可因應調整網路上的流量，變更封包傳遞到網際網路或其他網路的方式，以避免傳輸延遲。這也能確保應用程式達到組織預期的服務品質，並提供預期的使用者體驗。
正如 QoS 的意義所示，主要目標是讓網路和組織為流量排序，包括提供專用頻寬、管控信號抖動並降低延遲。透過技術確保這點，對提升企業應用程式、廣域網路 (WAN) 和服務供應商網路的效能至關重要。
QoS 如何運作？
QoS 網路技術透過標記封包來確認服務類型，然後依據每個應用程式的優先順序設定路由器，以建立個別的虛擬佇列。如此一來，頻寬會保留給優先存取的關鍵應用程式或網站
QoS 技術為網路流量中的特定流量提供容量和處理分配。這可讓網路管理員指派處理封包的順序，並為每個應用程式或流量提供適當的頻寬量。
網路流量類型
瞭解 QoS 網路軟體如何視各種定義測定流量類型而運作。這些是：
- 頻寬： 連結速度。QoS 可以告訴路由器如何使用頻寬。例如，將特定頻寬量指派給不同流量類型的不同佇列。
- 延遲： 封包從來源到目的地所花費的時間。這通常會受到佇列延遲的影響，即在壅塞期間封包傳輸前在佇列中等待。QoS 可讓組織為特定類型的流量建立優先順序佇列，藉此避免發生這種情形。
- 遺失： 由於封包遺失而消失的資料量，這通常是因為網路壅塞所導致。QoS 可讓組織判斷在此情況發生時，要捨棄哪些封包。
- 抖動： 由於壅塞導致網路封包的速度不穩，可能導致封包延遲和不按順序到達。這可能會導致傳送的音訊和視訊發生失真或斷訊。
QoS 入門
起初，QoS 是用來為企業找出較為重要、使用高頻寬、或是對延遲或封包遺失較敏感的流量類型。
這能幫助組織瞭解每種流量類型在網路中的需求和重要性，藉此設計一套整體方法。例如，某些組織可能只需要為特定服務設定頻寬限制，而其他組織可能只需要為所有服務設定整套介面和安全原則頻寬限制，以及根據流量速率排定關鍵服務的佇列優先順序。
接下來，組織可以實施流量分類政策，確保關鍵應用程式的可用性與一致性。流量可以透過連接埠或網際網路通訊協定 (IP) 進行分類，或透過更複雜的方法（例如應用程式或使用者）進行分類。
接著，頻寬管理和佇列工具會發揮作用，根據進入網路時所收到的分類來處理流量。這會保存流量內的封包，直到網路準備好進行處理。優先順序佇列也可用來確保重要應用程式和流量之必要網路效能可用性和最低延遲。如此一來，網路上最重要的活動就不需要和優先順序較低的應用活動爭搶頻寬。
此外，頻寬管理可測量和控制網路基礎設施的流量，確保流量不超過設定範圍，並可防止壅塞。這包括使用流量塑形 (traffic shaping) 技術，這項速率限制技術能最佳化效能、提供保證效能、提高可用頻寬和排程演算法，透過多種方法為特定流量提供頻寬。
QoS 為什麼很重要？
傳統商用網路是以獨立實體方式運作。通話和電話會議是由一個網路處理，而筆記型電腦、桌上型電腦、伺服器和其他裝置則彼此連接。它們很少相遇，除非電腦透過電話線存取網際網路。
當網路僅用來傳送資料時，速度並沒有那麼重要。但時至今日，具備音訊和視訊的互動應用程式需要透過高速、無封包遺失或速度變動的網路進行傳輸。
為確保需要高頻寬進行即時傳輸的關鍵應用程式得以發揮作用，QoS 是箇中莫大關鍵。舉例來說，它能協助企業將「無彈性」應用程式的效能優先處置，像是 VoIP 和視訊會議，這些程式通常有最低頻寬要求、最大延遲限制，並且容易受抖動和延遲影響。
QoS 可協助企業防止這些高敏感應用程式出現延遲，以確保執行效能達到使用者所需的層級。舉例來說，遺失的封包可能會導致串流延遲，進而使視訊會議通話的聲音和視訊品質變得不穩定、無法被解讀。
隨著網路使用人數增加，網路效能需求隨之提升，QoS 也越來越重要。最新的線上應用程式和服務需要大量頻寬和較高的網路效能，使用者也需要其常時高效能服務。因此，組織需要部署能保證提供最佳服務水準的技術。
隨著物聯網 (IoT) 持續成熟，QoS 也變得越來越重要。例如，生產行業的機器現在可充分運用網路，就任何潛在問題提供即時狀態更新。因此，任何回饋延遲都可能導致 IoT 網路發生代價高昂的錯誤。QoS 可讓資料串流在網路中優先處理，確保資訊以最快的速度傳遞。
現代城市佈滿各種智慧感測器，這些裝置對大型 IoT 專案（如智慧建築）至關重要。感測器收集分析的資料（例如濕度和溫度資料）通常都具有高度時間敏感性，需要經過適當辨識、標記和佇列排定。
QoS 的相關技術和最佳實務作法是什麼？
相關技術
企業可應用多種技術維持核心應用程式的高效能。這些包括：
- 透過路由器和交換器，將易受延遲影響的 VoIP 流量做優先排序：如果進出流量高於路由器和交換器的處理速度，許多企業網路可能會產生壅塞情形，並開始發生封包遺失。因此，串流應用程式會受到影響。排定優先順序可讓流量進行分類，根據其類型和目的地接收不同排定優先順序。這在高壅塞時特別實用，因為高優先順序的封包可搶先在其他流量之前傳送。
- 資源保留：資源保留通訊協定 (RSVP) 是一種傳輸層通訊協定，可跨網路保留資源，以便完成指定 QoS 等級的應用程式資料串流。資源保留可讓企業將網路資源按不同類型和來源的流量分配，並定義限制和保證頻寬。
- 佇列：佇列是建立規則讓特定資料串流進行優先處理的過程。佇列是路由器和交換器中的高效能記憶體緩衝區，通過的封包會在這個專用記憶體區域等待處理。當封包被指派較高的優先順序時，封包會移至專用佇列，以更快的速率推送資料，以降低封包遺失的機率。例如，企業可以分配一個規則，使語音流量優先於大多數網路頻寬。路由器或交換器會將此流量的封包與框架移至佇列前方，並立即進行傳輸。
- 流量標記：確定哪些應用程式的網路頻寬優先於其他應用程式後，就需要標記流量。這可以透過如服務層級 (CoS) 等程序進行，CoS 會標記第 2 層框架標頭中的資料串流，而區別服務代碼點 (DSCP) 則會標記第 3 層封包標頭中的資料串流。
最佳實務作法
除了這些技術外，組織在 判定其 QoS 需求時，也應該牢記幾個最佳實務作法。
- 確保來源介面的最大頻寬限制與安全性規則不要設定過低，避免封包捨棄情形過度發生。
- 考慮可用佇列之間分散封包的比率，以及哪些服務應使用哪些佇列。這可能會影響延遲層級、佇列分發和封包指派。
- 僅對特定服務提供頻寬保證。這可避免在高流量環境中，所有流量使用相同佇列的可能性。
- 為所有流量選擇使用服務型優先順序或安全性規則優先順序，而非合併使用。這能簡化分析和疑難排解過程。
- 試著將 QoS 組態的複雜性降至最低，以確保高效能。
- 若要取得準確的測試結果，請透過用戶資料元協定 (UDP)，並且不要超額預定頻寬吞吐量。
QoS 的優點
部署 QoS 對想確保任務關鍵性應用程式可用性的企業而言至關重要。其在傳輸分流頻寬並確保資料傳輸方面扮演舉足輕重的角色，可使流量不受干擾或造成封包遺失。部署 QoS 的主要優勢包括：
- 應用程式獲得不受限制的優先權：QoS 能保證企業最重要的應用程式隨時擁有實現高效能所需的優先權和資源。
- 改善資源管理：QoS 有助於管理者管理組織的網際網路資源。也能降低成本及擴展連結所需的投資費用。
- 提升使用者體驗：QoS 的最終目標是確保關鍵應用程式提供高效能服務，這些技術可以締造最佳使用者體驗。高頻寬應用程式為員工帶來高效能服務，使他們更有效率，並更快完成工作。
- 點對點流量管理：不論流量傳輸是「端對端」、「節點到節點」或「點對點」，管理網路都至關重要。點對點模式可讓組織透過網際網路依序交付封包給顧客，而不會遭受任何封包遺失。
- 防止封包遺失：當資料封包在網路之間傳輸時，可能會發生封包遺失。這通常是因故障或效率低下、網路壅塞、路由器故障、連接中斷或訊號不良所導致。QoS 透過提升高效能應用程式的頻寬優先權，進而避免封包遺失的可能性。
- 延遲降低：延遲是網路請求從寄件者傳送到接收者，以及接收者處理請求所需花費的時間。通常延遲會發生，是因為路由器需要較長的時間來分析資訊，以及中介交換器和橋接器產生的儲存延遲。QoS 可讓組織藉由排定關鍵應用程式的優先順序，來降低延遲或加速網路要求的程序。
QoS 保證效能
對希望保證核心應用程式和服務擁有最佳效能的組織而言，QoS 至關重要。確保 VoIP、視訊會議等高頻寬解决方案，以及日益增長的串流服務不會遇到延遲，在現代是非常重要的
QoS 可讓組織優先處理流量和資源，以確保特定應用程式或服務達到預期效能。此外，企業還可優先處理不同的應用程式、資料流和使用者，以確保網路處於最佳效能狀態。
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