Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh Phúc
*****
LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là: Nguyễn Thị Đoan Trang
Sinh viên lớp: 03ĐT3
Tôi xin cam đoan nội dung đồ án này không giống hoàn toàn với bất cứ đồ án hoặc
công trình đã có từ trước. Nếu không đúng, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2008
Người cam đoan
Nguyễn Thị Đoan Trang
MỤC LỤC
3
Lời mở đầu .......................................................................................................................
Bảng tra cứu từ viết tắt .......................................................................................................
CHƯƠNG 1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP
1.1
Giới thiệu chương ................................................................................................. 1
1.2
Ưu và nhược điểm của mạng IP ............................................................................ 1
1.2.1
Ưu điểm ......................................................................................................... 1
1.2.2
Nhược điểm ................................................................................................... 1
1.3
Chất lượng dịch vụ QoS ........................................................................................ 2
1.3.1
Định nghĩa QoS ............................................................................................. 2
1.3.2 Tầm quan trọng.................................................................................................... 2
1.3.3
Các đặc tính QoS ........................................................................................... 4
1.3.3.1 Băng thông (bandwidth) ................................................................................ 4
1.3.3.2 Độ trễ (delay) ................................................................................................. 4
1.3.3.3 Độ trượt (Jitter) .............................................................................................. 5
1.3.3.4 Mất gói (loss) ................................................................................................. 5
1.3.4 Các giải pháp tăng QoS ....................................................................................... 6
1.3.4.1 Tăng băng thông ............................................................................................... 6
1.3.4.2 Giảm trễ ......................................................................................................... 7
1.3.4.3 Ngăn mất gói.................................................................................................. 7
1.4
Các kiểu dịch vụ QoS trong mạng ........................................................................ 8
1.4.1
Dịch vụ tích hợp Intserv ................................................................................ 8
1.4.1.1 Giao thức dự trữ tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol) .......... 9
1.4.1.2 Cách thức hoạt động của RSVP................................................................... 10
1.4.2
Dịch vụ phân biệt Diffserv .......................................................................... 11
1.4.2.1 Các thuật ngữ sử dụng trong Diffserv ......................................................... 12
1.4.2.2 Điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP (DiffServ code point) .......................... 13
1.4.2.3 Xử lý từng chặn PHB (Per-hop Behavior) .................................................. 15
1.4.2.4 Phân lớp lưu lượng và điều hòa ...................................................................... 17
1.4.2.4.1 Các bộ phân lớp (classiffier) ....................................................................... 18
1.4.2.4.2 Các hiện trạng lưu lượng ............................................................................. 18
1.4.2.4.3 Các bộ điều hòa lưu lượng .......................................................................... 19
1.4.2.4 Ví dụ ............................................................................................................ 20
1.4.2.6 Ưu điểm và hạn chế của DiffServ ............................................................... 22
1.4.2.6.1 Ưu điểm ....................................................................................................... 22
1.4.2.6.2 Hạn chế ........................................................................................................ 23
1.5 Những tồn tại của mạng IP trong việc phát hiện lỗi và tái định tuyến lưu lượng ... 23
1.6 Kết luận ................................................................................................................... 25
CHƯƠNG 2 MPLS, KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VÀ CÁC CƠ CHẾ KHÔI PHỤC
2.1 Giới thiệu.................................................................................................................. 26
2.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS .................................................................. 26
2.2.1 Khái niệm....................................................................................................................26
2.2.2 Đặc điểm của mạng MPLS .......................................................................................26
2.2.3 Phương thức họat động .............................................................................................27
2.2.4 Ưu điểm của MPLS ...................................................................................................27
2.3 Các khái niệm chính trong MPLS ............................................................................ 28
2.3.1 Nhãn (Label) .............................................................................................................28
2.3.2 Ngăn xếp nhãn (Label Stack) ..................................................................................29
2.3.3 Router biên LER .......................................................................................................30
2.3.4 Router chuyển mạch nhãn LSR ..............................................................................31
2.3.5 Lớp chuyển tiếp tương đương FEC ........................................................................31
2.3.6 Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP .......................................................................32
2.3.7 LIB và LFIB .............................................................................................................32
2.3.8 Giao thức phân phối nhãn LDP ..............................................................................33
2.4 MPLS-TE và cơ chế khôi phục đường dẫn .............................................................. 34
2.4.1 Kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE .................................................................................34
2.4.1.1 Hoạt động của MPLS-TE ......................................................................................35
2.4.1.2 Ưu điểm của MPLS-TE .........................................................................................35
2.4.2 Các cơ chế bảo vệ và khôi phục đường trong MPLS ............................................36
2.4.2.1 Phân loại các cơ chế khôi phục .............................................................................37
2.4.2.1.1 Sửa chửa toàn cục và sửa chửa cục bộ .............................................................37
2.4.2.1.2 Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ ............................................................37
2.4.2.2 Một số mô hình bảo vệ và khôi phục đường trong MPLS ................................38
2.4.2.2.1 Mô hình Makam ..................................................................................................38
2.4.2.2.2 Mô hình Haskin (Reverse Backup) ...................................................................39
2.4.2.2.3 Mô hình Symple Dynamic .................................................................................39
2.5 Kết luận .................................................................................................................... 40
CHƯƠNG 3 SỰ KẾT HỢP GIỮA DIFFSERV VÀ MPLS
3.1 Giới thiệu.................................................................................................................. 41
3.2 Sự kết hợp giữa MPLS và DiffServ ......................................................................... 41
3.2.1 DiffServ hỗ trợ MPLS ...............................................................................................41
3.2.2 MPLS hỗ trợ DiffServ ...............................................................................................42
3.2.3 Các đặc tính khác so với IP DiffServ ......................................................................42
3.2.4 Các dạng đường dẫn LSP trong MPLS-DiffServ ..................................................44
3.2.4.1 E-LSP .......................................................................................................................44
3.2.4.2 L-LSP .......................................................................................................................46
3.3 Kiểu chuyển tiếp nhãn trong các Router LSR DiffServ .......................................... 48
3.3.1
Xác định PHB đi vào ..........................................................................................49
3.3.2
Xác định PHB đi ra .............................................................................................49
3.3.3
Chuyển tiếp nhãn .................................................................................................49
3.3.4
Việc đóng gói của thông tin miền DiffServ DS...............................................49
3.4
Các kiểu thực thi ................................................................................................. 50
3.5 Ví dụ ......................................................................................................................... 51
3.6 Kết luận .................................................................................................................... 52
CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SỰ KẾT
HỢP DIFFSERV VÀ MPLS
4.1 Giới thiệu chương .................................................................................................... 53
4.2 Khái quát chung về NS-2 ........................................................................................ 53
4.3 Mô hình và kết quả mô phỏng.................................................................................. 55
4.3.1 Mô phỏng mạng IP không sử dụng DiffServ .........................................................56
4.3.1.1 Mô tả ........................................................................................................................56
4.3.1.2 Thực hiện và kết quả mô phỏng ...........................................................................57
4.3.1.3 Nhận xét ...................................................................................................................58
4.3.2 Mạng IP truyền thống sử dụng DiffServ ................................................................59
4.3.2.1 Mô tả ........................................................................................................................59
4.3.2.2 Thực hiện và kết quả mô phỏng ...........................................................................61
4.3.2.3 Nhận xét ...................................................................................................................64
4.3.3 Mô phỏng định tuyến ràng buộc trong mạng MPLS .............................................65
4.3.3.1 Mô tả ........................................................................................................................65
4.3.3.2 Thực hiện và kết quả mô phỏng ...........................................................................66
4.3.3.3 Nhận xét ...................................................................................................................67
4.3.4 Khôi phục đường dẫn trong mạng MPLS sử dụng DiffServ ...............................69
4.3.4.1 Mô tả ........................................................................................................................69
4.3.4.2 Thực hiện và kết quả mô phỏng ...........................................................................69
4.3.4.3 Nhận xét ...................................................................................................................71
4.4 Kết luận .................................................................................................................... 71
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, Internet đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống của
chúng ta. Internet đã mở ra một chân trời mới đối với nhân loại Khi mạng Internet
phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ thì việc đáp ứng nhu cầu cho
người sử dụng về chất lượng dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch
vụ ISP luôn đứng trước thử thách. Các ISP xử lý bằng cách tăng dung lượng các kết
nối và nâng cấp router nhưng vẫn không tránh khỏi nghẽn mạch. Lý do là các giao
thức định tuyến thường hướng lưu lượng vào cùng một số các kết nối nhất định dẫn
đến kết nối này bị quá tải trong khi một số tài nguyên khác không được sử dụng. Vì
vậy, việc tìm ra giải pháp mới thỏa mãn được các nhu cầu của người dùng là vấn đề
cấp bách và đang được ưu tiên hiện nay
Được sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Điện Tử_ Viễn Thông
em đã tìm hiểu về đề tài “Kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất
lượng dịch vụ”. Nội dung của đề tài gồm những chương sau:
❖ Chương 1: Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
Trong chương này sẽ đề cập đến tầm quan trọng của chất lượng dịch vụ, một
số giải pháp tăng QoS và đi sâu vào kiến trúc DiffServ cũng như cách thức hoạt
động của nó
❖ Chương 2: MPLS, kỹ thuật lưu lượng và các cơ chế khôi phục
Chương này sẽ giới thiệu một số khái niệm chính trong MPLS, kỹ thuật lưu
lượng và các cơ chế khôi phục đường dẫn khi có sự cố đứt kết nối của nó.
❖ Chương 3: Sự kết hợp giữa DiffServ và MPLS
Đi vào tìm hiều một số thủ tục cần thiết khi thiết lập DiffServ vào trong một
mạng MPLS
❖ Chương 4: Chương trình và kết quả mô phỏng kết họp DiffServ và MPLS
Sẽ mô phỏng mạng IP sử dụng DiffServ khi xảy ra sự cố đứt kết nối và mạng
MPLS sử dụng DiffServ. Sau đó nhận xét và so sánh các kết quả đạt được
Chương trình mô phỏng hoạt động dựa trên nền tảng hoạt động thực tế của
mạng IP và MPLS
Trong quá trình làm đồ án, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn
chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý,
hướng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy Cô, bạn bè.
Suốt quá trình học tập, Thầy Cô đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý
báu tạo cơ sở cho em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến
các Thầy Cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông. Đặc biệt là Thầy giáo Nguyễn Duy
Nhật Viễn đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu và cổ vũ, động viên em trong thời
gian qua.
Em xin chân thành cám ơn!
Đà Nẵng, tháng 5 năm 2008
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Đoan Trang
Thuật ngữ viết tắt
AF
Assured Forwarding
Chuyển tiếp đảm bảo
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Phương thức truyền tải không đồng bộ
BA
Behavior Aggretate
Tập hợp đối xử
BE
Best Effort
Nổ lực tối đa
BGP
Border Gateway Protocol
Giao thức cổng biên
CBQ
Class Based Queue
Hàng đợi lớp cơ sở
CR-LSP
Contraint Routing-LSP
Định tuyến ràng buộc LSP
CS
Class Selector
Chọn lớp
DiffServ
Differented Service
Dịch vụ phân biệt
DLCI
Data Link Connection Identifier
Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu
DS
Domain Service
Miền dịch vụ
DSCP
Differantiated Service Code Point
Điểm mã dịch vụ phân biệt
EF
Expecdited Forwarding
Chuyển tiếp xúc tiến
E-LSP
EXP-inferred-class LSP
LSP có lớp tham chiếu EXP
ER
Explicit Route
Tuyến tường minh
FEC
Forwarding Equivalence Class
Lớp chuyển tiếp tương đương
FIB
Forwarding Information Base
Cơ sở thông tin chuyển tiếp
FIS
Fault Indication Signal
Chỉ định báo hiệu lỗi
FRS
Fault Recovery Signal
Tín hiệu khôi phục lỗi
IntServ
Integrated Service
Dịch vụ tích hợp
IPv4
IP version 4
LDP
Label Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhãn
LFIB
Label Forwarding Information Base
Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn
LIB
Label Information Base
Cơ sở thông tin nhãn
L-LSP
Label-inferred-class LSP
LSP có lớp tham chiếu nhãn
LSP
Label Switching Path
Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSR
Label Switching Router
Router chuyển mạch nhãn
MF
Multi-Field
Đa môi trường
MPLS
MultiProtocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
NHLFE
Next Hop Label Forwarding Entry
Trường chuyển tiếp nhãn chặn kế tiếp
OSPF
Open Shortest Path First
Đường ngắn nhất ban đầu
PHB
Per-Hop Behavior
Đối xử từng chặn
PLS
Path Switch LSR
LSR chuyển đường
PML
Path Merge LSR
LSR hợp nhất đường dẫn
PSC
PHB Scheduling Class
Lớp lập lịch PHB
QoS
Quality Of Service
Chất lượng dịch vụ
SLA
Service level Agreement
Thỏa thuận mức dịch vụ
RSVP
Resource Reservation Protocol
Giao thức dự trữ tài nguyên
TCA
Traffic Control Aggrate
Tập hợp điều khiển lưu lượng
TCP
Transport Control Protocol
Giao thức điều khiển vẫn chuyển
ToS
Type Of Service
Kiểu dịch vụ
UDP
User Datagram Protocol
Giao thức khối dữ liệu người dùng
VC
Virtual Circuit
Mạch ảo
WFQ
Weighted Fair Queue
Hàng đợi cân bằng trọng số
WRED
Weighted Random Early Drop
Hủy bỏ sớm ngẫu nhiên trọng số
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
Chương 1
Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
1.1 Giới thiệu chương
Ngày nay, Internet đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống của
chúng ta. Internet đã mở ra một chân trời mới đối với nhân loại. Khi mạng Internet
phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ thì việc đáp ứng nhu cầu cho
người sử dụng về chất lượng dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch
vụ ISP luôn đứng trước thử thách làm sao luôn làm hài lòng các “thượng đế” của
mình. Do đó việc cung cấp chất lượng dịch vụ QoS là cần thiết cho phép đảm bảo
chất lượng của các ứng dụng thời gian thực như VoIP, Video Streaming và hạn chế
nghẽn mạng.
Trong chương này sẽ trình bày khái quát các khái niệm cơ bản trong chất
lượng dịch vụ QoS, những thông số đặc trưng cho chất lượng dịch vụ, sự cần thiết
của lĩnh vực này trong mạng IP. Đồng thời sẽ đi vào tổng quan về kiến trúc của
QoS với các dịch vụ tích hợp (Intserv) và phân tích rõ các khái niệm, hoạt động
cũng như ưu và nhược điểm của dịch vụ phân biệt (DiffServ) trong mạng IP.
1.2 Ưu và nhược điểm của mạng IP
1.2.1 Ưu điểm
▪ Trong định tuyến các router IP sẽ dùng thuật tóan SPF (Shortest Path Firstvào băng thông và hop count của đường đi) để tính toán đường đi ngắn nhất
cho lưu lượng, giảm độ trễ của lưu lượng khi mạng hoạt động bình thường
1.2.2 Nhược điểm
▪ Do cơ chế định tuyến đường ngắn nhất (shortest path routing), khi lưu lượng
trên mạng quá tải, các luồng lưu lượng vẫn được tính toán đi trên đường
ngắn nhất. Do đó tắt nghẽn là không tránh khỏi trong khi một số đường vẫn
không được sử dụng. việc sử dụng băng thông trong mạng không hiệu quả
-1-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
▪ Để có thể chuyển tiếp gói tin đi trên mạng, các router phải kiểm tra địa chỉ
đích và so sánh trong bảng định tuyến và xác định chặn tiếp theo của lưu
lượng.họat động này làm tăng thời gian trễ của gói tin
▪ IP chỉ cung cấp dịch vụ Best effort, có nghĩa là khi hàng đợi cho chặn tiếp
theo quá dài, gói tin sẽ bị trễ hay khi hàng đợi quá đầy, IP router cho phép
hủy gói. Việc tăng thời gian trễ và mất dữ liệu là không thể dự đoán được.
Với nhược điểm này yêu cầu cung cấp QoS trong mạng là vấn đề cần thiết.
1.3 Chất lượng dịch vụ QoS
1.3.1 Định nghĩa QoS
Chất lượng dịch vụ là khả năng của một yếu tố mạng (ví dụ như một ứng
dụng, máy chủ hay router) để có một vài mức đảm bảo cho lưu lượng và các yêu
cầu dịch vụ cần được thỏa mãn. Nó ngày càng trở nên cần thiết trong việc quản lý
mạng và sử dụng tài nguyên mạng hiệu quả để đáp ứng nhu cầu dịch vụ Internet
ngày càng tăng nhanh.
1.3.2 Tầm quan trọng
Khi lưu lượng được chuyển tiếp với tốc độ nhanh nhưng không có bất kỳ sự
đảm bảo nào về thời gian xử lý cũng như độ tin cậy của việc vận chuyển lưu lượng
đến đích, kiểu dịch vụ này đòi hỏi các giao thức ở lớp cao hơn, ví dụ như TCP để
cung cấp tính tin cậy và điều khiển lỗi. Bảng trạng thái dưới đây thể hiện một số
vấn đề thường gặp đối với mạng không hỗ trợ QoS.
-2-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
Bảng 1-1 Các vấn đề khi mạng không hỗ trợ QoS
Dạng lưu lượng
Vấn đề khi mạng không hỗ trợ Qos
Thoại (voice)
Tiếng nói truyền trên mạng thường khó hiểu
Bị ngắt quảng, âm thanh không trong suốt
Trễ truyền làm các cuộc đối thoại khó khăn hơn,
khi đầu dây bên này đã kết thúc nhưng đầu bên kia
vẫn không hay biết
Hoặc các cuộc gọi sẽ không kết nối được
Video
Hình ảnh không ổn định
Âm thanh không đồng bộ với hình ảnh
Các hình động luôn bị “đóng băng”
Dữ liệu (data)
Tốc độ truyền dữ liệu chậm
Mất dữ liệu khi đang truyền
Với các xu hướng phát triển ồ ạt các dịch vụ thương mại điện tử (ecommerce), vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng
Internet trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.
Nhìn chung có 2 nhân tố cơ bản dẫn đến yêu cầu về chất lượng dịch vụ.
❖ Thứ nhất, với các công ty kinh doanh trên web, họ cần chất lượng dịch vụ để
cải thiện và nâng cao chất lượng vận chuyển các thông tin và dịch vụ của họ
đến khách hàng như một yếu tố để thu hút ngày càng nhiều khách hàng.
❖ Thứ 2, các nhà cung cấp dịch vụ Internet IPSs cần thêm nhiều các dịch vụ
giá trị gia tăng trên mạng của họ để tăng lợi nhuận.
Việc các nhà cung cấp không ngừng phát triển các dịch vụ, số lượng khách
hàng ngày càng nhiều. Theo truyền thống nếu một mạng làm việc không có QoS thì
giải pháp để giải quyết các tắc nghẽn trong mạng đòi hỏi một lượng băng thông lớn.
Điều này là không khả thi đối với các nhà cung cấp dịch vụ (IPS) và các nhà kinh
-3-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
doanh mạng khác về giá thành cũng như tính hiệu quả của nó. Vì thế yêu cầu phải
cung cấp chất lượng dịch vụ QoS là rất cần thiết.
1..3
Các đặc tính QoS
Mặc dù chất lượng dịch vụ QoS chưa phải là giải pháp hoàn toàn nhưng nó
ra đời nhằm giải quyết các vấn đề về lưu lượng trên mạng. Chất lượng dịch vụ
thường được đánh giá bằng các thông số sau:
❖ Băng thông
❖ Độ trễ
❖ Độ rung pha
❖ Khả năng mất gói
1..3.1 Băng thông (bandwidth)
Băng thông là tỉ lệ bit trên mỗi giây để phân phối dữ liệu đi trong mạng.
Trong một số trường hợp, băng thông còn được hiểu là tốc độ đường kết nối vật lý
hay là xung đồng hồ (clock rate) của mỗi interface. Ví dụ như các kết nối điểmđiểm trong mạng WAN thì băng thông 64kbps chính là tốc độ của đường kết nối vật
lý. Nhưng đối với các kết nối trong mạng Frame relay hay ATM thì băng thông là
tốc độ cam kết (CIR) giữa nhà cung cấp dịch vụ với khách hàng, băng thông này có
thể lớn hơn tốc độ cam kết khi lưu lượng trong mạng cho phép.
1..3.2 Độ trễ (delay)
Các mạng hiện nay thường tồn tại các loại trễ sau đây:
❖ Trễ môi trường truyền (propagation): là thời gian để chuyển gói đi, thời gian
này thường phụ thuộc vào băng thông của giao tiếp
❖ Trễ xử lý và xếp hàng: đây là hai loại trễ tồn tại trong mỗi router
➢ Trễ xử lý: là thời gian để một router lấy gói tin từ interface vào và đặt
nó vào hàng đợi của interface. Độ trễ sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Tốc độ xử lý của CPU.
+ Khả năng xử dụng của CPU.
+ Mode chuyển mạch IP được sử dụng.
+ Cấu trúc của router.
-4-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
+ Các đặc tính cấu hình trên các giao tiếp vào/ra.
➢ Trễ xếp hàng: khoảng thời gian gói nằm trên hàng đợi của router.
Thời gian này phụ thuộc vào số lượng cũng như kích thước của các
gói đang có trên hàng đợi và trên băng thông của interface. Đồng thời
thông số này cũng phụ thuộc vào cơ chế xếp hàng gói tin.
1..3.3 Độ trượt (Jitter)
Khái niệm độ trượt và độ trễ thường liên quan đến nhau. Một gói tin trong
mạng với các thành phần độ trễ thay đổi thì luôn tồn tại độ trượt. Vậy khi độ trượt
xảy ra thì có làm giảm đến chất lượng dịch vụ hay không? Đối với các ứng dụng dữ
liệu thì độ trượt không làm giảm chất lượng là bao nhưng một số dạng lưu lượng
khác như thoại được số hóa đòi hỏi các gói tin phải được truyền nhất quán tức là
khoảng cách giữa các gói tin là đồng bộ. Dạng lưu lượng này còn gọi là lưu lượng
đẳng thời (isochronous traffic). Dưới đây là một ví dụ để thấy rõ hơn về độ trượt.
Hình 1.1 Ví dụ về độ trượt
Xét 3 gói tin thoại đi từ máy 201 đến 301, thời gian truyền của mỗi gói tin là 20ms.
Nhưng khi đi đến máy 301 thì gói tin thứ 3 thời gian truyền đã tăng lên 30ms, vậy
10ms chính là độ trượt của gói.
1..3.4 Mất gói (loss)
Mất gói là một thông số quan trọng trong chất lượng dịch vụ, khi tỉ lệ mất
gói xảy ra trong mạng quá lớn thì cần phải có biện pháp để khắc phục. Ví dụ như
trường sửa lỗi FCS (Frame Check Sequence) sẽ kiểm tra các khung bị lỗi khi truyền
-5-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
trong mạng. Các công cụ của QoS có thể làm giảm mất gói tin khi các hàng đợi quá
đầy.
Ở các mạng hiện nay, số các gói tin bị mất do tỉ lệ lỗi bit là rất ít (tỉ lệ bit lỗi
BER 10-9 là có thể chấp nhận) [2], đa số các gói tin bị mất là do bộ đệm và các hàng
đợi quá tải. Do đó việc khắc phục tình trạng mất gói trong mạng là cần thiết.
Forwarding
IP
IP
IP
IP
IP
Tail-drop
Hình 1.2 Mất gói trong mạng
1.3.4 Các giải pháp tăng QoS
1.3.4.1 Tăng băng thông
Hiện nay, một vài giải pháp để giải quyết vấn đề thiếu băng thông đã được đề ra:
❖ Tăng dung lượng liên kết nhằm tạo ra một lượng băng thông thừa để đảm
bảo cho những người sử dụng hoặc các ứng dụng có yêu cầu băng thông lớn.
Vấn đề này xem có vẻ đơn giản, tuy nhiên sẽ tốn rất nhiều thời gian cũng
như tiền của để thực thi đề án này do những hạn chế trong thiết bị sẽ gây khó
khăn trong công việc nâng cao khả năng băng thông lên quá lớn.
❖ Phân loại những lưu lượng thông tin thành các lớp và trao quyền ưu tiên
chiếm giữ băng thông tùy theo tầm quan trọng của từng loại hình thông tin.
❖ Nén tải nhằm tăng dung lượng băng thông liên kết. Tuy nhiên, việc nén tải sẽ
làm tăng độ trễ trong việc truyền dẫn do phải cần khoảng thời gian dài để
thực hiện những thuật toán nhằm giải quyết việc nén dữ liệu.
❖ Một cơ chế nén hiệu quả hơn đó là nén phần header. Cơ chế nén này đặc biệt
hiệu quả đối với những mạng có gói chứa dữ liệu nhỏ ( tỉ số tải trên header là
nhỏ).
-6-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
1.3.4.2 Giảm trễ
Để giảm trễ trong mạng, dưới đây là một số giải pháp:
❖ Tăng dung lượng liên kết, với một dung lượng băng thông vừa đủ trên liên
kết sẽ giúp rút ngắn chiều dài hàng đợi và như vậy gói sẽ không phải đợi lâu
để được truyền đi. Mặt khác, thời gian phát định kỳ sẽ được giảm xuống.
Tuy nhiên giải pháp sẽ không được khả thi do cùng việc tăng dung lượng thì
giá thành cũng sẽ tăng theo.
❖ Một giải pháp có tính hiệu quả hơn đó là tạo ra một cơ cấu hàng đợi có hỗ trợ
quyền ưu tiên đối với những gói có yêu cầu độ trễ nhỏ bằng cách đưa các gói
tin này lên hàng đầu.
❖ Nén tải sẽ giảm được kích thước của gói và từ đó sẽ tăng được băng thông
liên kết. Thêm vào đó, kích thước gói sẽ nhỏ hơn sau khi nén tải và gói sẽ
yêu cầu thời gian truyền ngắn hơn. Tuy nhiên, để thực hiện nén tải cần được
thực hiện thông qua các thuật toán phức tạp. Giải pháp này thường không
được sử dụng đối với những gói truyền trong môi trường có độ trễ nhỏ.
❖ Việc nén header không là công việc tập trung xử lý chính mà nó sẽ được kết
hợp với các kỹ thuật khác để giảm độ trễ. Phương thức này đặc biệt phù hợp
với gói là voice.
Bằng cách giảm độ trễ truyền dẫn thì độ trượt cũng được giảm đáng kể.
1.3.4.3 Ngăn mất gói
Mất gói thông thường xảy ra khi router không còn thời gian bộ đệm phục vụ cho
việc xếp hàng đợi. Router sẽ thực hiện loại bỏ gói trong những trường hợp sau:
✓ CPU bị nghẽn và không thể xử lý gói.
✓ Router không còn không gian bộ đệm
✓ CPU bị nghẽn và không thể ấn định một không gian bộ đệm nào cho các gói
mới
✓ Lỗi khung (ví dụ CRC).
-7-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
Sau đây là một số giải pháp giúp tăng ngăn chặn mất gói đối với các ứng dụng:
▪ Tăng dung lượng liên kết để tránh nghẽn.
▪ Đảm bảo đủ lượng băng thông và tăng không gian bộ đệm nhằm đáp ứng
được khi xảy ra bùng nổ thông tin.
▪ Tránh nghẽn bằng cách loại bỏ gói trước khi nghẽn xảy ra. WRED sẽ được
sử dụng để thực hiện loại bỏ gói trước khi xảy ra nghẽn.
Weighted Random Early
Detection (WRED)
IP
Data
FIFO queuing
Custom Queuing (CQ)
Modified Deficit Round
Robin (MDRR)
1.4
Class-Based
Hình 1.3 Tránh nghẽn ngănWeighted
mất gói Fair
Queuing (CBWFQ)
{{{
Các kiểu dịch vụ QoS trong mạng
Định nghĩa kiến trúc QoS ra đời vào giữa năm 1990, và cho đến nay nhóm
nghiên cứu IETF (Internet Engineering Task Force) đã định nghĩa hai dạng kiến
trúc QoS cho mạng IP đó là các dịch vụ tích hợp (IntServ) và các dịch vụ phân biệt
(DiffServ).
1.4.1 Dịch vụ tích hợp Intserv
Các dịch vụ tích hợp (Intserv) được nhóm nghiên cứu IETF đưa ra nhằm
cung cấp các dịch vụ end-to-end giữa các máy chủ cho các ứng dụng point-to-point
và point-to multipoint . Nó định nghĩa quá trình xử lý báo hiệu cho các luồng riêng
biệt và yêu cầu phải dự trữ một lượng băng thông và độ trễ nhất định. Để đảm bảo
cho mỗi dòng, IntServ mô tả hai thành phần: dự trữ tài nguyên và điều khiển lưu
lượng. Dự trữ tài nguyên cho phép luồng dữ liệu riêng biệt yêu cầu một lượng băng
thông và độ trễ thích hợp. Nếu việc báo hiệu thành công, thì các thành phần mạng
sẽ phải dự trữ lượng băng thông cần thiết. Còn điều khiển lưu lượng Intserv sẽ
-8-
Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
quyết định yêu cầu dự trữ nào sẽ bị từ chối. Nếu tất cả các yêu cầu được chấp nhận
thì sẽ có quá nhiều luồng lưu lượng đi trong mạng và kết quả sẽ không có luồng nào
được nhận dịch vụ yêu cầu cả.
Hình 1.4 Kiến trúc dịch vụ Intserv
1.4.1.1 Giao thức dự trữ tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol)
RSVP là một giao thức cho việc thiết lập các dự trữ tài nguyên. Giao thức
RSVP được các máy chủ sử dụng để yêu cầu các chất lượng dịch vụ đặc biệt từ
mạng cho các ứng dụng riêng biệt như các dòng dữ liệu hay các luồng thông tin.
Các router cũng có thể sử dụng giao thức này để thiết lập, duy trì và phân phối các
yêu cầu QoS cho các node hoạt động dọc theo đường dẫn. Kết quả là các tài nguyên
sẽ được dự trữ cho mỗi node theo đường dữ liệu.
RSVP phải mang các thông tin sau:
▪ Thông tin phân loại, nhờ nó mà các luồng lưu lượng với các yêu cầu QoS cụ
thể có thể được nhận biết trong mạng. Thông tin này bao gồm địa chỉ IP phía
gửi và phía nhận, số cổng UPD.
▪ Chỉ tiêu kỹ thuật của luồng lưu lượng và các yêu cầu QoS
Rõ ràng là RSVP phải mang những thông tin này từ các máy chủ tới tất cả
các tổng đài chuyển mạch và các router dọc theo đường truyền từ bộ gửi đến bộ
-9-
- Xem thêm -