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{{Tecnologie e servizi di rete}}
La '''qualità del servizio''' è l'insieme delle tecnologie per tentare<ref>La qualità del servizio si limita a tentare di fare così, perché è impossibile garantire un servizio a commutazione di circuito su una rete a commutazione di pacchetto.</ref> di garantire specifici requisiti sul ritardo e sul jitter<ref>Il '''jitter''' è la variabilità dei ritardi dei pacchetti nello stesso flusso di pacchetti.</ref> dei pacchetti per le applicazioni multimediali di rete che generano del traffico anelastico.

;Approcci principali
Sono stati proposti tre approcci per la qualità del servizio:
* [[#IntServ|<span style="text-decoration:underline;">servizi integrati</span>]] (IntServ): richiede cambiamenti fondamentali all'infrastruttura di rete in modo che l'applicazione possa riservare banda end-to-end → nuovo software complesso negli host e nei router;
* [[#DiffServ|<span style="text-decoration:underline;">servizi differenziati</span>]] (DiffServ): richiede meno cambiamenti all'infrastruttura di rete;
* <span style="text-decoration:underline;">laissez-faire</span>: chi se ne importa dei ritardi e della qualità del servizio, la rete non sarà mai congestionata → tutta la complessità a livello applicazione.

==Principi==
# Marcatura dei pacchetti necessaria per il router per '''distinguere''' tra classi diverse; e nuova politica del router per trattare i pacchetti di conseguenza.
# Fornire protezione ('''isolamento''') per una classe dalle altre.
# Mentre si fornisce isolamento, si desidera utilizzare le risorse in modo il più '''efficiente''' possibile.
# Il flusso dichiara le proprie necessità con una call admission, quindi la rete può bloccare la chiamata (ad es. segnale occupato) se non è in grado di soddisfare le necessità.

==Meccanismi==
===Meccanismi di scheduling dei pacchetti===
L'obiettivo dei meccanismi di scheduling è gestire le priorità dei pacchetti in arrivo.

====Scheduling FIFO====
È facile da implementare ed efficiente solo se c'è una <span style="text-decoration:underline;">politica di scarto</span> sofisticata:
* <span style="text-decoration:underline;">drop della coda</span>: scarta sempre il pacchetto in arrivo;
* <span style="text-decoration:underline;">casuale</span>: scarta un pacchetto a caso nella coda;
* <span style="text-decoration:underline;">priorità</span>: scarta il pacchetto con la classe a più bassa priorità.
  
====Scheduling a priorità====
Per ogni classe è disponibile un buffer, e viene servito sempre il pacchetto con la classe a più alta priorità.

Non garantisce l'isolamento e può introdurre starvation: i pacchetti nei buffer a bassa priorità non vengono mai serviti perché continuano ad arrivare pacchetti ad alta priorità. Inoltre, se temporaneamente la coda ad alta priorità è vuota permettendo di iniziare la trasmissione di un pacchetto nella coda a bassa priorità, ma arriva un pacchetto ad alta priorità subito dopo l'inizio della trasmissione, quest'ultimo dovrà aspettare che la trasmissione finisca, soprattutto se il pacchetto è lungo → vengono introdotti dei ritardi di trasmissione.

====Scheduling round robin====
Effettua ciclicamente la scansione delle code delle classi, servendone una per ogni classe (se disponibile).

Garantisce l'isolamento ed è equa, ma non garantisce la priorità.

====Weighted fair queuing====
[[File:QoS weighted fair queuing.svg|thumb|Esempio di weighted fair queuing.]]

Generalizza il round robin combinandolo con lo scheduling a priorità.

Ogni classe riceve una quantità pesata del servizio in ogni ciclo, e la larghezza di banda <math>R_i</math> della classe <math>i</math> avente peso <math>w_i</math> è data dalla formula seguente (le code vuote hanno peso nullo):
:<math>R_i=\frac{w_i}{\sum_j w_j} R_{tot}</math>

Tuttavia questa soluzione non è molto scalabile perché la formula, che coinvolge operazioni in virgola mobile, deve essere calcolata per ogni singolo pacchetto.

===Meccanismi di policing===
L'obiettivo dei meccanismi di policing è limitare il traffico in modo che non superi i parametri dichiarati, come:
* <span style="text-decoration:underline;">frequenza media</span> (a lungo termine): quanti pacchetti si possono inviare per unità di tempo;
* <span style="text-decoration:underline;">frequenza di picco</span>: misurata in pacchetti al minuto;
* <span style="text-decoration:underline;">burst size</span> (massimo): massimo numero di pacchetti inviati consecutivamente (senza inattività intervenienti).

[[File:QoS tocken bucket.svg|thumb|left|Secchiello a gettoni.]]

Il '''secchiello a gettoni''' è la tecnica usata per limitare l'ingresso ad uno specifico burst size e ad una specifica frequenza media:
* un secchiello può contenere <math>b</math> gettoni;
* i gettoni vengono generati alla frequenza <math>r</math> gettoni/s, a meno che il secchiello non sia pieno;
* su un intervallo di lunghezza <math>t</math>, il numero di pacchetti ammesso è minore o uguale a <math>(rt+b)</math>.
{{clear|left}}
==IntServ==
;Riservamento delle risorse
Fondamentalmente un host chiede un servizio che richiede alcune risorse ('''messaggio di path'''): se la rete è in grado di fornire questo servizio servirà l'utente, altrimenti non lo servirà ('''messaggio di reservation''').<br />Il riservamento delle risorse è una funzionalità che non è nativa in IP.

;Call admission
La sessione in arrivo utilizza il protocollo di segnalazione '''Resource Reservation Protocol''' (RSVP) per dichiarare:
* '''R-spec''': specifica la qualità del servizio richiesta;
* '''T-spec''': definisce le caratteristiche del traffico.

Il <span style="text-decoration:underline;">ricevitore</span>, non il mittente, specifica il riservamento delle risorse.

Questa è senza dubbio una soluzione non scalabile.
Ha ancora dei problemi importanti, e attualmente non c'è alcuna ragione per implementare meglio IntServ.

==DiffServ==
'''Differentiated Services''' (DiffServ) è un'architettura proposta da IETF per la qualità del servizio: sposta la complessità (secchielli e buffer) dal core della rete agli edge router (o host) → più scalabilità.

===Architettura===
L'architettura DiffServ è costituita da due componenti principali che effettuano al gestione del traffico per flusso:
* <span style="text-decoration:underline;">edge router</span>: contrassegnano i pacchetti come '''in-profile''' (ad alta priorità) o '''out-profile''' (a bassa priorità);
* <span style="text-decoration:underline;">core router</span>: effettuano il buffering e lo scheduling in base alla marcatura eseguita ai margini, dando preferenza ai pacchetti ''in-profile''.

===Marcatura===
La marcatura viene eseguita dagli edge router nel campo '''Differentiated Service Code Point''' (DSCP), che sta nei 6 bit più significativi del campo "Type of Service" nell'intestazione IPv4 e del campo "Priority" nell'intestazione IPv6.

Sarebbe meglio lasciare che la sorgente, a livello applicazione, effettui la marcatura perché solo la sorgente conosce esattamente il tipo di traffico (traffico voce o traffico dati), ma quasi tutti gli utenti dichiarerebbero tutti i pacchetti come ad alta priorità perché non sarebbero onesti → la marcatura va eseguita dai gateway che sono sotto il controllo del provider. Tuttavia alcuni studi hanno rilevato che i router sono in grado di riconoscere correttamente al massimo il 20-30% del traffico, a causa per esempio del traffico criptato → si può semplificare la distinzione per i router connettendo il PC a una porta e il telefono a un'altra porta, così il router può marcare il traffico in base alla porta di ingresso.

===PHB===
Sono stati sviluppati alcuni '''Per Hop Behaviour''' (PHB):
* '''expedited forwarding''': il tasso di partenza dei pacchetti di una classe eguaglia o supera un tasso specificato;
* '''assured forwarding''': quattro classi di traffico: ognuna garantisce una minima quantità di larghezza di banda e tre partizioni di preferenze di drop.

I PHB specificano i servizi da offrire, non come implementarli.

==Note==
<references />
[[Categoria:Tecnologie e servizi di rete|Qualità del servizio]]