Bài giảng Thiết kế hạ tầng máy tính - Chương 4: Đặc tính hóa lưu lượng mạng

Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng

NỘI DUNG

ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD

ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOUR

ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS

CHECKLIST

Nhận diện nguồn và đích của lưu lượng mạng

Phân tích về hướng di chuyển và tính đối xứng của luồng data giữa các nguồn và đích

Tính đối x ứng

Tên cộng đồng người dùng

Được dùng bởi cộng đồng người dùng

Các ứng dụng

Vị trí Tên kho dữ liệu

Ghi nhận luồng lưu lượng hiện tại

Đo lường số byte trong một đơn vị thời gian

giữa các thực thể truyền thông

Có thể dùng bộ phân tích giao thức hay hệ

thống quản lý mạng để ghi lại lượng tải giữa các nguồn và đích trọng yếu

Dùng dạng bảng sau để ghi lại những thông tin

về hướng và độ lớn của luồng

6

Đặ c tính hóa các loại luồng lưu

lượng cho các ứng dụng mới

Phân loại các ứng dụng theo sự hỗ trợ loại nào trong các loại luồng lưu lượng thông thường

sau:

– Terminal/host traffic flow

– Client/server traffic flow

– Peer-to-peer traffic flow

– Server/server traffic flow

– Distributed computing traffic flow

Ghi nhận luồng lưu lượng cho các

Ghi nhận lưu lượng cho các ứng dụng mạng

cả cũ lẫn mới là ghi lại loại luồng cho mỗi ứng dụng và liệt kê các cộng đồng người dùng vàkho dữ liệu liên hệ với ứng dụng đó

Các yêu cầu QoS

Nhu cầu băng thông xấp xỉ cho ứng dụng

Các kho dữ liệu (Servers, Hosts)

Cộng đồng người dùng

Các giao thức được dùng bởi ứng dụng

Loại luồng lưu lượng

Đặ c tính hóa các loại lưu lượng

Phân loại các ứng dụng:

– Terminal/host traffic flow

– Client/server traffic flow

– P2P traffic flow

– Server/server traffic flow

– Distributed computing traffic flow

Các client/server protocol: server message

block, network file system, apple filing protocol, netware core protocol

Client/server traffic flow(2/2)

Nhiều ứng ứng dụng trên môi trường TCP/IP theo kiểu client/server như FTP, HTTP

Mạng CDN (content delivery network) phân phối các trang web đến user dựa vào vị trí địa lý

Khái niệm thin client traffic flow: phần cứng vàphần mềm đựơc thiết kế đơn giản và làm việc trên môi trường server-based computing

Các ứng dụng P2P như upload/download nhạc, video hay phần mềm

Nhiều enterprice hay campus không cho phép P2P vì vấn đề về lưu lượng và bản quyền

Distributed computing traffic flow

Yêu cầu nhiều node cùng thực hiện một công việc

Ví dụ thiết kế chip, mô phỏng

Data di chuyển giữa máy quản lý và node thực thi hay giữa các node thực thi

– Cộng tác chặt: trao đổi data thường xuyên

– Cộng tác lỏng: trao đổi data không thường xuyên

Công cụ: protocol analyzer, network simulator

VoIP traffic flow

Nhiều luồng

Luồng voice tách biệt với luồng báo hiệu

Voice flow được vận chuyển qua RTP (connectionless)

H323, SGCP, MGCP, SIP

P2P flow hay client/server flow

NỘI DUNG

ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOUR

ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS

CHECKLIST

Là tổng số data mà các node mạng sẵn sàng truyền tại một thời điểm

Dung lượng liên kết mạng phải lớn hơn traffic load

– Phân bố thời gian nghỉ

Total load = số trạm x flow traffic load

Flow traffic load

Ướ c lượng nhu cầu băng thông trên

từng ứng dụng

Số user

Tần suất phiên (phiên/ngày, tuần, tháng )

Khoảng thời gian trung bình của phiên

Số user đồng thời

Có thể giả sử số user đồng thời = số user của ứng dụng

Xét ở tình trạng xấu nhất là tất cả các ứng

dụng đều được dùng mọi lúc

Giả sử mỗi user mở một phiên kéo dài cả ngày

100 000 Đối tượng multimedia

50 000 Ảnh có độ phân giải cao

2000 Tài liệu trình chiếu

200 Văn bản (ví dụ doc)

100 Bảng tính (ví dụ exel)

50 Web page (bao gồm các ảnh gif hay jpeg)

10 Email message

Kbyte Loại đối tượng

AppleTalk DDP

30 Header size

Novel IPX

20 Header size

TCP

20 Header size

IP

10 Flag=2 byte, address=2 byte, control =1 hay 2 byte, CRC = 4 byte

HDLC

36

Preamble = 8byte, staring delimiter = 1byte, header=13byte, LLC=3 hay 4 byte, SNAP =5byte, CRC=4byte, ending delimiter=1byte, frame status=1byte

FDDI

29

Staring delimiter = 1byte, header=14byte, LLC=3 hay 4 byte, SNAP

=5byte CRC=4byte, ending delimiter=1byte, frame status=1byte IEEE 802.5

46

Preamble = 8byte, header=14byte, LLC=3hay 4 byte, SNAP (nếu có)

=5 byte, CRC=4byte, interframe gap=12byte IEEE 802.3

Giao thức

Ướ c lượng tải phát sinh do các giao

thức định tuyến

1488 32

104 14

90

IP IGRP

532 32

25 20

30

IP RIP

Kích thước toàn bộ gói

Update overhead (byte)

Số route cho phép trên mỗi gói

Kích thước một mục (byte)

Định thời cập nhật mặc định (giây)

Giao thức

định tuyến

Bảng thông tin dùng bởi các giao thức định tuyến theo distance-vector

OSPF gửi các gói đồng bộ cơ sở dữ liệu mỗi 30 phút

EIGRP gửi hello packet mỗi 5 giây, chỉ gửi cập nhật tuyến khi có thay đổi

NỘI DUNG

ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD

ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS

CHECKLIST

Động thái của ứng dụng và giao thức (ví dụ mức lưu lượng quảng bá,

Broadcast/multicast behavior

Mức lưu lượng Broadcast/multicast

Khuyến nghị giới hạn số trạm trong một

broadcast domain

200 NetBIOS

200 AppleTalk

300 NetWare

500 (nếu người dùng chạy các ứng dụng truyền thông đa phương tiện với các yêu cầu băng thông cao và trễ thấp, mức độ quảng bá cao thì số lượng này giảm xuống còn 200)

IP

Số trạm tối đa Protocol

Kích thước lớn nhất của một Broadcast Domain

Hiệu suất mạng

Đặc tính hóa động thái lưu lượng mạng yêu cầu biết rõ hiệu suất của các ứng dụng mạng mới Hiệu suất đề cập đến khía cạnh các ứng dụng và giao thức dùng băng thông có hiệu quả hay không

Kích thước frame

Điều khiển luồng theo phương pháp cửa sổ

ARQ

NỘI DUNG

ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD

ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOUR

CHECKLIST

Xác định dịch vụ mạng mà chủ đầu tư sẽ dùng

Dịch vụ theo kiến trúc QoS nào: ATM QoS,

IntServ (controlled-load service, guaranteed service), DiffServ

Xếp mỗi loại ứng dụng mạng vào một loại dịch

vụ nào đó

Checklisk

 Đã nhận biết các nguồn lưu lượng và kho dữ liệu, đã ghi lại các luồng lưu lượng giữa chúng

 Đã phân loại luồng lưu lượng cho mỗi ứng dụng

 Đã ước lượng băng thông yêu cầu của mỗi ứng dụng

 Đã ước lượng băng thông yêu cầu cho các giao thức

định tuyến

 Đã đặc tính hóa lưu lượng mạng theo động học của

luồng

 Đã phân loại theo các nhu cầu QoS cho mỗi ứng dụng

 Đã nêu bật các thách thức liên quan đến cài đặt end QoS

Số sinh viên đã tăng gấp đôi trong hai năm gần đây và nhân sự cũng tăng gấp đôi Riêng phòng IT vẫn còn nhỏ Phòng IT có một người điều hành, một quản trị server, hai quản trị mạng và hai nhân viên phụ việc bán thời gian.

Ví dụ

Do gia tăng số lượng sinh viên và một số yếu tố khác khiến cho hệ thống mạng hiện tại có vấn đề Các phàn nàn về mạng ngày càng gia tăng Các khoa cho biết họ rất khó gửi thông tin cũng như liên lạc với đồng nghiệp ở xa, khó theo dõi các thông tin do các lỗi mạng Sinh viên phàn nàn là không thể nộp bài và bị trễ.

Mạng wireless trở thành điểm tranh chấp giữa bộ phận IT

và các phòng ban khác Các sinh viên thường đặt các access point trong các tòa nhà mà không được phép của phòng IT Vì lo ngại về an ninh mạng nên phòng IT giao cho nhân viên bán thời gian tìm kiếm và cắt các access point bất hợp lệ Sinh viên và các phòng ban khác không đồng ý muốn được phép gắn access point

Mục tiêu sử dụng cần cải thiện

Tăng từ 1000 lên 1500 sinh viên trong hai năm tới

Giảm thất thoát từ 30 xuống 15% trong hai năm tới

Cải thiện điều kiện làm việc của các khoa và cho phép các khoa tham gia nhiều vào các dự án nghiên cứu với các đồng nghiệp ở nơi khác

Cải thiện điều kiện học tập của sinh viên, giải quyết các trở ngại về nộp bài qua mạng

Cho phép sinh viên truy xuất vào mạng campus và Internet

từ laptop dùng wireless

Cho phép khách viếng campus có thể truy cập Internet

bằng laptop dùng wireless

Bảo vệ mạng chống đột nhập

Mục tiêu kỹ thuật cần cải thiện (1/2)

Sau khi khảo sát và tìm hiểu các nguyên nhân gây ra trở ngại về

mạng, các mục tiêu kỹ thuật được đặt ra là:

Tạo mạng cho thời gian đáp ứng xấp xỉ 1/10 giây hay nhỏ hơn cho các ứng dụng tương tác

Tạo mạng campus khả dụng xấp xỉ 99,9% thời gian và có MTBF

Mục tiêu kỹ thuật cần cải thiện(2/2)

Thiết kế lại lược đồ địa chỉ IP

Tăng băng thông của kết nối Internet để hỗ trợ ứng dụng mới và mở rộng sử dụng các ứng dụng hiện hành

Tạo mạng wireless riêng, an ninh cho sinh viên truy cập vào mạng campus và Internet

Tạo một mạng wireless mở cho khách viếng truy cập Internet

Các ứng dụng (1/3)

Ứng dụng 1, bài tập: sinh viên viết các báo

cáo, bài tập rồi lưu vào file server tại Computing Center và in trên các máy in đặt tại đây hay trong các tòa nhà khác

Ứng dụng 2, email : sinh viên, giáo viên và

nhân viên sử dụng email rộng rãi

Ứng dụng 3, web: sinh viên, giáo viên và nhân viên dùng trình duyệt Firefox, IE …để truy xuất thông tin, chat và các dịch vụ web phổ biến

khác

Ứng dụng 6, quan trắc: sinh viên và giảng viên thường download các file ảnh từ các nguồn ởxa

Các ứng dụng (3/3)

ảnh đến một nhà in bên ngoài trường để in các ảnh

có kích thước lớn, ảnh được truyền qua Internet

Ứng dụng 8, đào tạo từ xa: Khoa công nghệ thông tin liên kết đào tạo từ xa với một viện khác Viện này cho phép các sinh viên của trường đăng ký và nhận các luồng video bài giảng của họ Sinh viên cũng có thể thực hiện chat room trong khi tham gia lớp

Ứng dụng 9, hệ thống quản lý: Phòng đào tạo dùng hệ thống quản lý để theo dõi việc đăng ký lớp và hồ sơ sinh viên

Cộng đồng người dùng

Data store

Mạng hiện hành

Bên trong thư viện và trung tâm máy tính lưu lượng đến và đi từ các server:

Lưu lượng đến và đi từ router nối campus với Internet Application 2 120 Kbps

Lưu lượng xuyên qua campus

HẾT CHƯƠNG 4