QoS связана с возможностью сети предоставить клиенту необходимый ему уровень услуг в условиях работы поверх сетей с самыми разнообразными технологиями, включая Frame Relay, ATM, Ethernet, сети 802.1, SONET, и маршрутизуемые IP-сети.
QoS представляет собой собрание технологий, которые позволяют приложениям запрашивать и получать предсказуемый уровень услуг с точки зрения пропускной способности, временного разброса задержки откликa, а также общей задержки доставки данных. В частности, QoS подразумевает улучшение параметров или достижение большей предсказуемости предоставляемых услуг. Это достигается следующими методами:
Поддержкой определенной полосы пропускания.
Сокращением вероятности потери кадров.
Исключением или управляемостью сетевых перегрузок.
Возможностью конфигурирования сетевого трафика.
Установкой количественных характеристик трафика по пути через сеть.
IEFT определяет для QoS следующие две архитектуры:
Интегрированные услуги (IntServ)
Дифференцированные услуги (DiffServ)
IntServ для явного задания уровня услуги (QoS) использует протокол RSVP. Это делается путем уведомления об этом требовании всех узлов вдоль пути обмена. Если все сетевые устройства вдоль пути могут предоставить запрошенную полосу, резервирование завершается успешно (смотри документ RFC-1633 [2]).
DiffServ, вместо того чтобы уведомлять о требованиях приложения, использует в IP-заголовке DiffServ Code Point (DSCP), чтобы указать требуемые уровни QoS. Cisco IOS® Software Release 12.1(5)T вводит совместимость маршрутизаторов Cisco c DiffServ (см. [15-16]). DSCP размещается в поле TOS IP-пакета. В таблице 3 представлены различные виды использования QoS.
Управление перегрузкой может осуществляться путем изменения порядка, в котором посылаются пакеты согласно приписанного им приоритету. QoS-управление перегрузкой имеет четыре модификации протоколов управления очередями, каждый из которых позволяет организовать разное число очередей.
L2 QoS предполагает следующее:
Управление входными очередями: когда кадр приходит на вход порта, он может быть отнесен к одной из нескольких очередей, ассоциированных с портом, прежде чем он будет направлен на один из выходных портов. Обычно, несколько очередей используются тогда, когда различные информационные потоки требуют различных уровней услуг или минимизации задержки. Например, IP мультимедиа требует минимизации задержки, в отличие от передачи данных в FTP, WWW, email, Telnet, и т.д.
Классификация: процесс классификации включает просмотр различных полей в заголовке Ethernet L2, а также полей IP-заголовка (уровень 3 - L3) и заголовков TCP/UDP (уровень 4 - L4), чтобы обеспечить определенный уровень услуг при коммутации пакетов.
Политика: осуществление политики является процессом анализа кадра Ethernet, чтобы определить, не будет ли превышен заданный уровень трафика за определенный интервал времени (обычно, это время является внутренним параметром переключателя). Если кадр создает ситуацию, при которой трафик превысит заданный уровень, он будет отброшен. Или значение CoS (Class of Service) может быть понижено.
Перезапись: процесс перезаписи предоставляет возможность переключателю модифицировать CoS в заголовке или ToS (Type of Service) в IPv4-заголовке. Следует учесть, что заголовок Ethernet 802.3 поля CoS не имеет (именно эта версия стандарта наиболее распространена в РФ).
Управление выходными очередями: после процесса перезаписи переключатель поместит кадр Ethernet, в выходную очередь для последующей коммутации. Переключатель выполнит управление буфером так, чтобы не произошло переполнение. Это обычно осуществляется с помощью алгоритма RED (Random Early Discard), когда некоторые кадры случайным образом удаляются из очереди. Weighted RE (WRED) является директивой RED (используемой некоторыми модулями семейства Catalyst 6000), где значения CoS анализируются с целью определения того, какие кадры следует отбросить. Когда буферы окажутся заполнены до определенного уровня, кадры с низким уровнем приоритета отбрасываются, в очереди сохраняются только высокоприоритетные кадры.