Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP

Nhu cầu truyền các dịch vụ thời gian thục trong mạng IP tăng lên nhanh chóng trong khi mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống trong mạng ĨPdựa trên việc truyền gói tin với cố gắng tối đa

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Mục lục

Mục lục 1

Lời nói đầu 3

PHẦN 1 4

MẠNG IP & CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐÉN CHẤT LƯỢNG DỊCH vụ 4

1.1 Phân loại lưu lượng và úng dụng trên mạng IP 4

1.2 Các thông số đánh giá chất lượng dịch vụ 5

1.2.1 Trễ 5

1.2.2 Thông lượng 6

1.3 Vấn đề cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP 7

PHẦN 2 8

CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH vụ TRÊN MẠNG IP 8

II 1 Mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ) 8

II 1.1 Những đặc trưng chính của mô hình IntServ 9

II 1.2 Giao thức RSVP 11

II 1.2.1 Các đặc trung của RSVP 11

II.1.2.2 Mô hình hoạt động của giao thức RSVP 11

II 1.2.3 Một số vấn đề của giao thức RSVP 17

II 1.3 Kiếm soát chấp nhận 17

II 1.4 Phân loại gói tin 17

II 1.5 Lập lịch gói tin 18

II 1.6 Kiến trúc dịch vụ tích hợp 18

II 1.6.1 Dịch vụ tải có kiểm soát 20

II 1.6.2 Dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service) 22

II 1.7 Các vấn đề với mô hình dịch vụ tích hợp 24

II.2 Mô hình dịch vụ phân biệt 25

11.2.1 Các đặc điếm chính của mô hình DiffServ 25

11.2.2 Kiến trúc dịch vụ phân biệt 26

11.2.3 Định nghĩa dịch vụ 28

1 Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP II 3 Multi Switching Label Protocol và Traíĩic Engineering 35

11.3.1 Giới thiệu 35

11.3 2 Kiến trúcMPLS 35

11.3.2.1 Các thành phần chính trong mô hình 36

11.3.2.2 Forwarding Equivalent Class 37

11.3.2.3 Label Distribute Protocol 37

11.3.3 Traffìc Engineering với MPLS 38

11.3.3.1 Giới thiệu chung 38

11.3.3.2 Mô hình thực hiện 39

11.3.4 Kết luận 39

PHẦN 3 ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN 41

III l Đánh giá, phân tích các phương pháp: 41

111.2 Đề xuất, kiến nghị

42

111.3 Ph ương án thực hiện các đề xuất và kiến nghị 42

111.3.1 Mô hình Kết hợp IntServ và DiííServ 42

111.3.1.1.; Lợi ích của mô hình kết hợp Intserv và Diffserv 42

111.3.1.2.; Framework cho Intserv/RSVP over Diffserv 43

111.3.1.3.; Thực thi Framework 44

111.3.1.4.; Kết luận 45

2

Lòi nói đầu

Ngày nay, các mạng dùng công nghệ IP, đặc biệt là Internet đã trở thành công cụquan trọng trong nhiều lĩnh vực Cùng với các dịch vụ truyền thong (nhu email, FTP,www, .) các dịch vụ mới (truyền tiếng nói, hình ảnh hay đa phương tiện) đòi hỏi tính thờigian thực cũng ngày càng phát triến Nhu cầu truyền các dịch vụ thời gian thục trong mạng

IP tăng lên nhanh chóng trong khi mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống trong mạng ĨPdựa trên việc truyền gói tin với cố gắng tối đa (best - effort) không đáp ứng đuợc những yêucầu chặt chẽ về mặt thời gian, độ trễ hay băng thông của các dịch vụ thời gian thực đòi hởiphải có giải pháp đế giải quyết vấn đề này

Đe đáp ứng được yêu cầu của các ứng dụng thời gian thực, có hai giải pháp cơ bản.Giải pháp thứ nhất là bố xung thêm tài nguyên bằng cách nâng cấp cơ sở hạ tầng truyềnthông Nhưng giải pháp này ton kém và dù tài nguyên mạng có tăng thì các ứng dụng tiêutốn tài nguyên cũng tăng lên và tài nguyên được xem là luôn thiếu so với nhu cầu Giải phápthứ hai hợp lý hơn là bổ sung các cơ chế hồ trợ chất lượng dịch vụ vào hạ tầng mạng Do đó

tố chức Internet Engineering Task Fork (IETF) đã nghiên cứu, phát triến và đưa ra bốnphương pháp nhằm thực hiện phương án này Đó là các phương pháp:

- Mô hình dịch vụ tích họp (ỉntegrated Services — IntServ)

- Mô hình dịch vụ phân biệt (Differentiated Services - DiffServ)

- Muìtiprotocol Labeỉ Swỉtching

- Traffic Engineering

Trong tiểu luận này, chúng em xin trình bầy về 4 phương pháp hồ trợ chất lượngdịch vụ trên Đánh giá ưu nhược điểm của từng phương pháp và đưa ra các kiến nghị và đềxuất của riêng mình

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

IP traffìc

Hình 1 Phân loại ứng dụng và lưu lượng trên mạng IP

Lưu lượng dừ liệu tạo bởi các ứng dụng như telnet, ftp, www, email, Đó là cácứng dụng mềm dẻo (chúng luôn đợi dừ liệu đến) Độ trề lớn sẽ làm giảm hiệu suất thực hiệnúng dụng nhưng dừ liệu đi đến đều được sử dụng Các ứng dụng mềm dẻo có thể tiếp tụcđược phân loại căn cứ vào đòi hỏi độ trễ của chúng Interactive burst traffic(như telnet, NFS) cần độ trễ nhỏ, interactive bulk traffíc (như ftp, www) cần độ trễ trungbình, asynchronous bulk traffíc (email) không bị ảnh hưởng gì bởi độ trễ

Lun lượng dữ liệu thường là rời rạc và không đoán trước được Các liên kết thường

có tuối thọ ngắn và dùng đế truyền một hay nhiều khối dữ liệu Các ứng dụng gửi dữ liệu đivới khả năng nhanh nhất có thê được rồi dừng lại Do đó lưu lượng dữ liệu mang tính bùng

nổ Lun lượng thời gian thực tạo bởi các ứng dụng thời gian thực Các ứng dụng thời gianthực đểu có đặc tính chỉ chịu độ trễ nhỏ Khác với các ứng dụng mềm déo, chúng rất nhạycảm với độ trễ và sự biến thiên độ trễ Quá trình truyền dữ liệu của ứng dụng thời gian thựcthường đều và kéo dài, luồng dữ liệu có tính điều hoà Đe mô tả luồng dữ liệu thời gian thực,một phương pháp thường được sử dụng là mô hình giở thẻ bài (token bucket model) Một bộ

giỏ thẻ bài được xác định bởi hai tham số : tốc độ thẻ bài r và kích thước giỏ h

4

Hình 2 Nguyên lý hoạt động của mô hình giỏ thẻ bài

1.2 Các thông số đánh giá chất lượng dịch vụ

Chất lượng dịch vụ là khả năng của mạng cung cấp dịch vụ tốt hơn cho các lưulượng mạng được lựa chọn trên các công nghệ khác nhau như Frame Relay, ATM, Nóicách khác, đó là đặc tính của mạng cho phép phân biệt các lớp lưu lượng khác nhau và xử lýchúng một cách phù hợp

Các thông số quyết định chất lượng dịch vụ là trễ, thông lượng và mất mát

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Các ứng dụng không có thuộc tính thời gian thực không nhạy cảm với trễ Đó là docác ứng dụng này có thế dùng các phép đo trễ đế điều khiến tốc độ lưu lượng (như TCP) haylưu trừ dữ liệu cho đến khi được báo nhận (như FTP) Trễ lớn hoặc thay đối có thế ảnhhưởng đến chất lượng của những ứng dụng này

Các thành phần khác nhau của trễ đầu cuối đến đầu cuối là :

Trễ phát: là thời gian cần thiết để đưa tất cả các bit của gói tin vào đường truyền

Trễ truyền: là thời gian một bit truyền qua kênh

Trễ xử lý: là thòi gian xử lý một gói trong phần tử mạng

Trễ hàng đợi: là thời gian gói tin phải đợi trong hàng đợi trước khi nó được truyền điTại đầu cuối, có thế có các trễ khác khi nhận gói tin từ giao diện mạng đến chươngtrinh và cuối cùng đến người sử dụng

1.2.2 Thông lượng

a ứng dụng thời gian thực b ứng dụng thích nghi độ trễ c ú n g dụng mềm dẻo

Hình 3 Sự phụ thuộc của hiệu suất ímg dụng vào dài thông

Một số ứng dụng có thế giảm tốc độ truyền đế thích ứng với dấu hiệu thông lượngthấp Các ứng dụng này được gọi là thích ứng tốc độ

6

Một số đặc tính của các phần tử mạng khác nhau như các thiết bị đầu cuối / máy chủ,chuyến mạch / bộ định tuyến xác định chất lượng dịch vụ cung cấp cho ứng dụng theo cácchỉ tiêu về thông lượng và độ trễ.

1.3 Vấn đề cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP

Các mạng hiện nay cần hồ trợ nhiều kiếu lưu lượng trên cùng một liên kết mạng đơn.Các kiểu lưu lượng khác nhau yêu cầu mạng phải xử lý khác nhau Lưu lượng chỉ có thểđược phân biệt tại các phần tử mạng tích cực đó là bộ định tuyến (router), chuyển mạch(switch) và gatevvay

Vì vậy, yêu cầu thiết kế mạng bao gồm :

> Mạng có thế truyền nhiều loại dịch vụ, có nghĩa là chúng phải quan tâm đến chấtlượng dịch vụ

> Khả năng mở rộng, nghĩa là lun lượng mạng có thể tăng mà không làm ảnh hưởngđến hoạt động của mạng

> Khả năng hỗ trợ các ứng dụng quan trọng, dùng nhiều tài nguyên mạng, các ứngdụng này đóng vai trò quan trọng trong hoạt động kinh doanh của các doanh nghiệp

Có hai cơ chế cơ bản để cung cấp chất lượng dịch vụ thích họp dựa trên các tiêu

chuẩn trễ và thông lượng

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

PHÂN 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH vụ

TRÊN MẠNG IP

ĨETF đã đưa bốn phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ trong mạng IP

> Integrated Services - IntServ

> Differentiated Services - DiffServ

> Multiprotocol Laheì Switching

y Traffic Engineering

Intserv cho phép đặt trước một kênh xuyên qua mạng với băng thông đảm bảo Nó

dự trữ tài nguyên mạng một cách rổ ràng bằng giao thức báo hiệu động và sử dụng kiểm soátchấp nhận, phân loại gói, lâp lịch thông minh để đạt được chất lượng dịch vụ mong muốn

DiffServ phân loại các gói thành một số nhỏ các kiểu dịch vụ và dùng cơ chế ưu tiên

để cung cấp chất lượng dịch vụ thích hợp cho lưu lượng Ở đây không sử dụng dự trữ tàinguyên hay kiểm soát chấp nhận, mặc dù các nút có sử dụng cơ chế hàng đợi thông minh đểphân biệt lưu lượng

MPLS không phải là mô hình như Intserv và Diffserv, nó là một chuân kết hợp công

nghệ chuyển mạch nhanh tầng hai và định tuyến tầng ba cho phép dẫn đường hiệu quả.MPLS thêm một nhãn ngắn vào gói tin IP và thực hiện chuyến tiếp packet dựa trên nhãn này

đế tránh những phức tạp do phải xử lý header của gói tin IP

Traffíc Engineering được sử dụng để đạt được mục tiêu hiệu năng như tối ưu tài

nguyên mạng và sắp đặt lưu lượng vào các đường truyền cụ thể Bằng cách sử dụng một

8

Ỷ tưởng chính của IntServ là hỗ trợ đăng ký từng luồng InteServ cho phép đăng ký

trên toàn tuyến trước khi thực sự gửi dữ liệu

Trung tâm của Integrated Service là giao thức đăng ký tài nguyên RSVP Khi mộtsender muốn truyền lưu lượng tới một receiver (thông qua unicast hay multicast), sender gửimột thông điệp PATH tới receiver Một thông điệp PATH chuyển thông tin tới receiver vềnguồn luu lượng, đặc điểm của đường đi mạng và cuối cùng nó cài đặt trạng thái cần thiết đểthông điệp RESV có thể tìm đến sender từ receiver Khi receiver nhận được thông điệpPATH, nó trả lại một thông điệp RESV dọc theo đường mà thông điệp PATH đã đi qua.Thông điệp RESV thực sự đặt trước băng thông cần thiết trong router dọc theo đường đi.Khi sender nhận được thông điệp RESV, nó mới bắt đầu truyền dữ liệu

11.1.1 Những đặc trưng chính của mô hình IntServ

a) Luồng (flow)

Luồng là một dòng các gói sinh ra từ cùng một hành động của người sử dụng ví dụmột phiên ứng dụng đơn Có thế xác định luồng bàng các cơ chế khác nhau Ví dụ IP V6dùng địa chỉ nguồn và nhãn luồng còn IP V4 dùng địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và cống đích

b) Các loại dịch vụ

IntServ định nghĩa các loại dịch vụ có thể cung cấp, dựa trên các yêu cầu về trễ vàmất mát, cụ the là :

* Dịch vụ đảm bảo : cung cấp sự đảm bảo tuyệt đối về trễ và mất mát gói mà luồng phải

chịu (dùng cho các ứng dụng thời gian thực không thích nghi) Các gói tuân theo sự dựtrừ sẽ không bị mất hay trễ quá giới hạn xác định Sự đảm bảo chặt chẽ đòi hỏi mức dựtrữ tài nguyên cao

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Đơn vị xử lý nhỏ nhất m (minimum policed unit), xác định số byte được tính khikiếm tra lưu lượng về sự phù hợp với Tspec Các gói có kích thước m khi kiếm trađều được coi là có kích thước bằng m

Kích thước gói tối đa M là kích thước lớn nhất của gói tuân theo Tspec M phải nhỏhơn hoặc bằng MTƯ của liên kết vì các gói sử dụng dịch vụ không được phân đoạn.Luồng sẽ bị loại bỏ (không được sử dụng dịch vụ yêu cầu) nếu kích thước gói tối đayêu cầu lớn hơn M

c) Đặc điếm dịch vụ được yêu cầu

Luồng có độ trễ đảm bảo có thế xác định thêm bằng đặc điếm dịch vụ được yêu cầu(Requested Service Speciíìcation - Rspec) để yêu cầu mức dịch vụ cụ thể Rspec có cáctham số sau :

Tốc độ yêu cầu R, xác định tốc độ mong muốn mà lưu lượng được gửi trong luồng,

nó phải lớn hơn r

Số hạng vi chỉnh s, xác định sự trênh lệch giừa độ trễ mong muốn và độ trễ thu đượckhi gửi ở tốc độ R Nó cho phép mạng điều chỉnh tốc độ được phân bố để đáp ứngyêu cầu trễ

d) Đặc điếm đường (Path Characterization)

Đế giải thích các chất lượng dịch vụ được cung cấp dọc theo một chặng đường cụthế, cơ chế dự trữ tài nguyên cũng thông báo một số đặc tính của đường, chúng bao gồm

Khả năng cung cấp IntServ: chỉ ra xem có nút nào trên đường không có khả năngcung cấp dịch vụ tích hợp

10

11.1.2 Giao thức RSVP

RSVP là giao thức cụ thể được thiết kế cho được thiết kế để cung cấp việc dự trữ tàinguyên Nó được thiết kế cho môi trường dịch vụ tích hợp, nhưng ngoài ra nó còn có thểdùng với các mô hình dịch vụ khác

11.1.2.1 Các đặc trưng của RSVP

Môi trường quảng bá (multicast): RSVP được thiết kế làm việc tốt trong môi trườngquảng bá bởi vì các ứng dụng yêu cầu dự trữ tài nguyên là hướng quảng bá (multicast -oriented), ví dụ như ứng dụng hội nghị Giao thức cung cấp quá trình truyền thông đơn giảngiữa tậpcác bên gửi và tập các bên nhận, với đường truyền thực sự sử dụng các cây truyềnbá

Hướng bên nhận (receiver - oriented): để có thể mở rộng đáp ứng môi trường quảng

bá lớn, giao thức yêu cầu bên nhận thực hiện việc dự trữ Bên nhận yêu cầu dự trữ tàinguyên dựa trên đặc tính lưu lượng của bên gửi và đặc điếm của đường truyền

Sự không đồng nhất của bên nhận: RSVP hỗ trợ các bên nhận không đồng nhất bằngcách cho phép mồi bên nhận thực hiên việc dự trữ riêng của mình, có thể khác nhau, thạmchí nếu lưu lượng nhận từ cùng một nguồn Các nút trung gian sẽ tập họp các yêu cầu dự trữTrạng thái mềm (sofì State): trạng thái dự trữ phải được các bên làm tươi định kỳ,nếu không chúng sẽ hết hạn Điều này làm cho giao thức hoạt động tốt và thích ứng với cácđiều kiện mạng và các yêu cầu dự trữ thay đối Nó cũng hạn chế yêu cầu cần có cơ chế báohiệu tin cậy

Không có cơ chế đi kèm đế định đường hay lập lịch cho gói tin, RSVP chỉ là mộtgiao thức báo hiệu Nó phụ thuộc vào quá trình định đường IP thông thường đế tính đường

dự trừ Tất nhiên, nó muốn bao gồm yêu cầu về tài nguyên trong quá trình tìm đường nhưnghiện nay chưa có giao thức tìm đường chuẩn nào trong mạng IP xem xét yếu tố chất lượngdịch vụ RSVP cũng không quan tâm đến cách các nút mạng thực hiện yêu cầu dự trừ

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Hình 4 Qui trình đặt chỗ

a) Thiết lập trạng thái đường đi

Mỗi nút gửi truyền các thông báo RSVP PATH xuôi dòng thưo các lộ trình phátđơn/quảng bá nhóm được cung cấp bởi các giao thức dẫn đường, theo lộ trình của dòng dữliệu Thông báo PATH lun “ trạng thái đường đi “ tại mỗi bộ định tuyến trên đường đi

Trạng thái đường đi bao gồm các thành phần :

PHOP (Previous Hop) : địa chỉ IP phát đơn của nút trước đó, dùng đế dẫn đường cho

thông báo RESV đi theo chiều ngược lại

Sender Template : mô tả khuôn dạng gói mà nút sẽ gửi đi

12

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

• PATHMTU : kích thước gói lớn nhất được chấp nhận (giá trị nhỏ nhất trong sốMTƯ của các liên kết trên đường đi)

• Các break bit cho từng dịch vụ : ban đầu được xoá và được đặt khi gặp một bộđịnh tuyến không hỗ trợ dịch vụ tương ứng Ví dụ, có một số bộ định tuyến chỉ

hỗ trợ dịch vụ Tải được Điều khiển nhưng không hồ trợ dịch vụ Đảm bảo

• Giá trị tổng hợp các số hạng lỗi c và D

Mồi nút trên đường đi nhận thông báo PATH và xử lý để tạo lập trạng thái đường đi.Cuối cùng nó tới ứng dụng trên các nút nhận, tuy nhiên nó không quay trở về nút nhận trongcùng tiến trình với nút gửi

b) Thiết lập trạng thái đăng ký

o Wildcard - Filter (WF): Tạo một đăng ký dùng chung cho các luồng tù’ tất cả cácnút gửi Có thể hình dung như là phần tài nguyên được đăng ký tạo thành một

“ổng “ dùng chung với “ kích thước “ là yêu cầu tài nguyên lớn nhất từ tất cả cácnút nhận, không phụ thuộc vào số lượng nút gửi sử dụng nó

o Shared - Explicit (SE) : Tạo một đăng ký dùng chung cho các luồng tù- một sốnút gửi được lựa chọn

o Fixed - Filter (FF) : Tạo một đăng ký cho luồng dừ liệu tù- mồi nút gửi, khôngchia sẻ với luồng dữ liệu của các nút gửi khác trong cùng phiên

13

hay SE với dải thông gấp đôi cho mỗi nút gửi Còn kiểu FF, tạo những đăng ký riêngbiệt cho các luồng từ những nút gửi khác nhau, phù hợp với các ứng dụng video.

• Filter Spec (vắng mặt nếu kiếu đăng ký là WF), dùng đế nhận dạng nút gửi, khuôngdạng

của Filter Spec thường tương tự như khuôn dạng của Sender Template trong thông báoPATH

• Flow Spec : gồm có Tspec và Rspec (Rspec vắng mặt nếu yêu cầu dịch vụ Tải đượcđiều

khiên) Tspec thường bằng Sender Tspec, ngoại trừ tham số M được đặt bằngPATHMTU

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Luật trộn các đặc tả tuỳ thuộc vào kiểu đăng ký của chúng Các đặc tả luồng chỉ đượctrộn khi chúng có cùng kiếu đăng ký và cùng đến một giao diện của bộ định tuyến (trongtrường hợp giao diện này nối vào một mạng LAN, nó có thế nhaanj được nhiều đặc tả luồng

từ nhiều nút nhận) Các đặc tả luồng cũng chỉ được trộn khi chúng thuộc cùng một phiên.Hình 6 minh hoạ cơ chế trộn các đặc tả luồng với các kiểu FF, SE và WF với giả sử các đặc

tả luồng là các vector một chiều và được so sánh bằng độ đo B

Mồi khi trạng thái đăng ký hiện tại thay đổi, bộ định tuyến sẽ tạo ra thông báo RESVmới và chuyển tiếp lên trên ngay tức thì (không cần đợi đến hết khoảng thời gian làm tươi)

Cơ chế trộn yêu cầu đăng ký là một ưu điểm cơ bản của RSVP, khả năng mở rộng,với một số lượng lớn người sử dụng tham gia vào một nhóm quảng bá nhóm, lưu lượng trênmạng tăng lên không nhiều

d) Duv trì trạng thái đăng ký

RSVP theo cách tiếp cận “ trạng thái mềm “đế quản lý trạng thái đăng ký trên các bộđịnh tuyến và các trạm đầu cuối Các trạng thái RSVP được tạo lập và định kỳ làm tươi bởicác thông báo PATH và RESV Trạng thái bị xoá nếu sau khoảng thời gian nhất định màkhông được làm tươi Trạng thái cũng có thế bị xoá bỏ bằng thông báo huỷ bỏ Sau mồikhoảng thời gian làm tươi ( refresh timeout) hoặc sau khi trạng thái thay đôi, tiến trìnhRSVP quét trạng thái của nó để tạo và đẩy các thông báo PATH và RESV tới các nút tiếptheo

Khi đường đi thay đôi, thông báo PATH tiếp theo sẽ khởi tạo trạng thái đường đi trên

lộ trình mới và các thông báo RESV sau đó sẽ thiết lập trạng thái đăng ký trên đó

RSVP gửi thông báo RSVP dưới dạng các gói IP với độ tin cậy không đảm bảo Vìthế cần phải kiếm soát được tình huống các thông báo làm tươi bị mất Neu như thời hạn xoá

bỏ trạng thái đăng ký bằng K lần thời hạn làm tươi thì RSVP có thế “ đối phó “ với khả năngK-l thông báo làm tươi bị mất mà không làm huỷ bỏ trạng thái đăng ký Mặt khác, cơ chế

15

e) Huỷ bỏ trạng thái

Khi cần huỷ bở trạng thái đường đi hoặc trạng thái đăng ký, tiến trình RSVP gửi đithông báo huỷ bỏ Mặc dù trạng thái sẽ bị huỷ bỏ khi hết thời hạn cleanup timeout nhưngcác nút đầu cuối nên gửi các thông báo huỷ bỏ ngay khi ứng dụng kết thúc

Có hai loại thông báo huỷ bỏ là PATHTEAR và RESVTEAR Thông báoPATHTEAR đi xuôi dòng xuống tất cả các nút nhận từ nơi nó được khởi tạo và xoá trạngthái đường đi cũng như trạng thái đăng ký kèm theo tại các nút trên đường Thông báoRESVTEAR được chuyển ngược lên các nút gửi từ nơi nó được khởi tạo và xoá các trạngthái đăng ký Có thể hiểu PATHTEAR và RESVTEAR có ý nghĩa ngược lại so với cácthông báo PATH và RESV

í) Hoạt động qua các bộ định tuyến không hỗ trợ RSVP

RSVP phải hoạt động được khi hai bộ định tuyến RSVP nối với nhau bởi một “đámmây “ các bộ định tuyến không hồ trợ RS w

RSVP được thiết kế để hoạt động chính xác qua “đám mây “ các bộ định tuyếnkhông hỗ trợ RSVP Dĩ nhiên là một đám mây không hỗ trợ RSVP thì không thể thực hiện

“Đám mây “ các bộ định tuyến không hồ trợ RSVP

Hình 6 Hoạt động của RSVP Qua các bộ định tuyến không hô trợ RSVP

g) Bảo mật

Với khả năng cho phép đăng ký trước tài nguyên, RSVP đã tạo ra các loại hình tấn

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

11.1.2.3 Một số vấn đề của giao thức RSVP

Với khả năng bảo mật hạn chế, RSVP chưa thực sự an toàn trước các loại hình pháhoại như ăn cắp tài nguyên hoặc treo tài nguyên RSVP sử dụng lược đồ mã hoá MD5 để xácthực thông báo Tuy nhiên cơ chế này đòi hỏi một hệ thống phân bố khoá Và trước khi một

hệ thống phân bo khoá như vậy được sử dụng rộng rãi, việc phân bố khoá phải được thựchiện thủ công

Các vấn đề về chính sách quản trị và quản lý chính sách cũng chưa được mô tả đầy

đủ RSVP cung cấp các cơ chế để thực hiện chính sách, nhưng nó chưa định nghĩa một chínhsách nào cụ thể

Cuối cùng là vấn đề mở rộng, khi sử dụng RSVP trên qui mô lớn sẽ nảy sinh các vấn

đề sau : lưu lượng điều khiển trên mạng quá lớn ,các trạng thái đăng ký cũng rất lớn đòi hỏitài nguyên rất lớn và phải có cơ chế điều khiến lưu lượng cho nhiều đăng ký

11.1.3 Kiểm soát chấp nhận

Mô hình IntServ dựa vào việc kiếm soát chấp nhận đế giới hạn thông tin được nhậnvào mạng, do đó có thể có đủ tài nguyên để cung cấp chẩt lượng dịch vụ cho các luồng đangtồn tại Các yêu cầu dự trữ tài nguyên được các nút xử lý để xem xét một yêu cầu mới có thểđược chấp nhận hay không mà không ảnh hưởng đến các luồng đang tồn tại Module kiếmsoát chấp nhận tại các bộ định tuyến ra quyết định dựa vào các thuật toán đo tải cục bộ củamình tại thời điếm ra quyết định, phương pháp này được gọi là kiếm soát chấp nhận dựa trênphép đo (measurement - based admission control) Cách tiếp cận truyền thống được đề nghị

là các router cần ghi nhớ các thông số dịch vụ của các yêu cầu trước đó và tính toán dựatrên giới hạn xấu nhất của mỗi dịch vụ Cách tiếp cận này an toàn nhưng hiệu quả không cao

do rất hiếm khi các dịch vụ đồng thời đạt đến giới hạn xấu nhất Cách tiếp cận được đề nghịgần đây có vẻ giúp sử dụng đường tryền hiệu quả hơn là router đánh giá sự sử dụng đườngtruyền thực tế của các luồng packet đang tồn tại và sử dụng thông tin này làm cơ sở cho việcchấp nhận hay không yêu cầu dịch vụ của luồng mới Cách tiếp cận này có rủi ro lớn hơnnhưng làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông

17

Việc phân lớp chỉ có ý nghĩa cục bộ : một gói có thể thuộc các lớp khác nhau tại các

bộ định tuyến khác nhau dọc theo đường đi Ví dụ, các bộ định tuyến trên mạng trục(backbone) có thế gộp nhiều luồng vào một số lớp, còn các bộ định tuyến ở gần đầu cuối,nơi có rất ít luồng có thế phân mỗi lớp vào một luồng

11.1.5 Lập lịch gói tin

Lập lịch cho gói tin là chức năng nền tảng của hệ thống, là cơ sở để đảm bảo khảnăng cung cấp dịch vụ thời gian thực của phần tử mạng Lập lịch gói tin dựa trên việc xắpxếp lại hàng đợi ở đầu ra Có nhiều cách thực hiện việc này

Cách đơn giản nhất là sơ đồ ưu tiên trong đó các packet được xắp thứ tự theo mức độ

un tiên Các packet có mức un tiên cao nhất sẽ được gửi đi đầu tiên Nhưng sơ đồ này có thểdẫn đến các packet có mức ưu tiên thấp được gửi đi quá chậm hoặc thậm chí không được gửi

đi nếu có nhiều packet có mức ưu tiên cao

Một sơ đồ lập lịch gói khác là cơ chế phục vụ quay vòng (round - robin) hoặc một số

sơ đồ cải biến từ sơ đồ này (tiêu biếu là Weighted Fair Ọueuing) Nó cho phép các lớppacket khác nhau chia sẻ một đường truyền chung

Ngoài ra còn nhiều sơ đồ phức tạp cho phép quản lý hàng đợi tuỳ thuộc vào một sốmục tiêu dịch vụ đối với một số luồng riêng biệt

RSVP

RSVP

Chức năng kiếm soát chính sách

Xử lý đối tượng kiêm soát ỌoS

Xử lý đối ượng định danh

Xử lý đối tượng kế toán

Chức năng đường dừ liệu Kiểm soát ỌoS

Hình 7 Kiến trúc của mô hình dich vụ tích hợp

Hình 7 trình bày một phần của kiến trúc hệ thống dịch vụ tích hợp Trong đó RSVP

là giao thức duy nhất mang yêu cầu của chức năng chất lượng dịch vụ Nó được gửi đến cáckhối chức năng thực sự cung cấp chất lượng dịch vụ trong bộ định tuyến / mạng con RSVPtruyền tải các đối tượng nhưng các đối tượng này lại trong suốt đối với RSVP Hình 10 minhhoạ mối quan hệ giừa các khối chức năng Ví dụ chức năng kiểm soát thu nhận sẽkhông chỉdùng đối tượng chính sách của RSVP chuyển mà còn dùng các đối tượng dùng để gọi chứcnăng chất lượng dịch vụ và thậm chí cả đối tượng định danh và kế toán

Một điểm cần lưu ý là việc yêu cầu và cung cấp chất lượng dịch vụ là khác nhau, hơnnữa giao thức RSVP không cung cấp chất lượng dịch vụ mà cung cấp dịch vụ truyền thông

Do đó việc cung cấp dịch vụ tích hợp (và cả dịch vụ DiffServ) là độc lập với RSVP

Hình 7 mô tả các đổi tượng dừ liệu trong tin báo PATH Như trình bày ở trên trongRSVP, tin báo PATH được truyền tù- bên gửi đến bên nhận và chứa thông tin về lun lượngxuất phát từ bên gửi

Dòng lưu lượng mô tả trong Tspec của bên gửi Tspec không thay đối các đặc trưng

Hình 8 Các đổi tượng trong tin báo PATH

Filter spec chỉ làm nhiệm vụ phân biệt các gói một cách logic Căn cứ vào nhãn củaluồng (trong IP vó) hay địa chỉ đích, cổng đích (trong gói ĨP v4), việc lựa chọn dòng conthích hợp với dịch vụ trên được thực hiện

Mô tả luồngFlowSpec

Filter Spec

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Hình 9 mô tả chi tiết hơn về chức năng đường dữ liệu kiểm soát chất lượng Thôngtin từ giao thức RSVP được đưa vào các khối chức năng khác nhau trong bộ định tuyến, tại

đó chúng được xử lý đế đưa ra quyết định cung cấp chất lượng dịch vụ tưong ứng Bộ phânloại gói xác định cách xử lý các gói Bộ lập lịch gói áp dụng các cơ chế xác định với các gói

để cung cấp chất lượng dịch vụ được yêu cầu Chức năng kiểm soát chính sách và kiểm soátchấp nhận xác định một luồng cụ thể có được phép yêu cầu một dịch vụ nhất định tại thờiđiểm đó hay không (chính sách) và có đủ tài nguyên trong phần tử mạng để hồ trợ dịch vụđược yêu cầu (chấp nhận) Ket quả của các hoạt động đó ảnh hưởng đến quyết định của bộphân loại gói Hơn nữa, các thông tin của RSVP cũng ảnh hưởng tới các giải thuật chọnđường của phần tử mạng (chọn đường có xem xét đến chất lượng dịch vụ)

Hình 10 Quan hệ giữa thông tin RSVP và

lỷ gói trong bộ định tuyến

Dịch vụ tải có kiếm soát được áp dụng cho một lóp ứng dụng có đặc tính thời gianthực nhưng có thể thích nghi với điều kiện mạng không quá tải Dịch vụ tải có kiểm soát cốgắng tạo ra điều kiện mạng “không tải “ cho các úng dụng đó nhưng không cung cấp đảmbảo dịch vụ Các dịch vụ này có thể là audio hoặc video

20

• Kiến trúc dịch vụ.

Hình 11 Dịch vụ tải có kiêm soát

Hình 11 mô tả một phần tử mạng cung cấp dịch vụ tải có kiếm soát, trong đó phầnquan trọng nhất là chức năng xử lý gói Tại đây, tất cả các luồng gói đều đi qua bộ phân loạigói trong bộ định tuyến Nó xác định gói nào thích hợp với dịch vụ này gói nào không Ởđầu ra của bộ phân loại gói là thùng thẻ bài Cơ chế thùng thẻ bài được dùng để xác định góinào nhận dịch vụ tải có kiêm soát Trong thiết kế hình 11 có hai hàng đợi Hàng đợi trênđược ưu tiên và các các gói tuân theo cơ chế thùng thẻ bài của luồng được đưa vào hàng đợi

ưu tiên cao hơn này Hàng đợi thấp hơn được dùng chung cho các gói không tuân theo cơchế thùng thẻ bài và các gói chỉ nhận được dịch vụ cố gắng tối đa Hàng đợi ở dưới lại có thểphân thành hai hàng đợi nhỏ hơn

Ớ đây, có một số vấn đề cần xem xét Trước hết là cách xử lý lưu lượng không tuântheo yêu cầu dịch vụ RFC 2211 đề nghị đối xử với chúng như với lưu lượng cố gắng tối đa

Do đó trên hình 6, ta thấy phần vượt quá được đưa vào hàng đợi cố gắng tối đa Tất nhiênlưu lượng vượt quá không được ảnh hưởng nhiều đến dịch vụ cố gắng tối đa bình thường, ví

dụ nó không được gây ra sự suy giảm chất lượng dịch vụ đáng kết với dịch vụ thông thường.Vấn đề là khi có nhiều lưu lượng tải được kiêm soát không tuân thủ, chúng có thê làm dịch

vụ thông thường bị dừng lại do bị mất nhiều gói trong hàng đợi Do đó cần có cơ chế xử lýlưu lượng vượt quá từ dịch vụ tải có kiếm soát Một số giải pháp được đề nghị như dùng mộtmức hàng đợi ưu tiên khác cho phần lưu lượng này hay dùng cơ chế hàng đợi WFQ hayCBQ để đảm bảo lưu lượng cố gắng tối đa không bị ảnh hưởng bởi lưu lượng vượt quá

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

gửi ADSPEC trong tin báo PATH, chứa thông báo rằng dịch vụ này có được cài đặt trên mỗichặng của đường hay không, kích thước MTU tối thiếu và các tham số đặc trưng của đường

đi của các gói trong luồng Các nút trung gian có thế sửa đổi ADSPEC nhưng không thế sửađổi SENDERTSPEC Khi bên nhận thấy tin báo PATH cho dịch vụ tải có kiểm soát, chúngchỉ báo dịch vụ có được hồ trợ hay không bằng cách đặt “ bit gãy “ (break - bit) Bit nàybáo cho mọi người biết rằng có ít nhất một nút trên đường không hồ trợ dịch vụ này

Một điếm chú ý quan trọng là không có định nghĩa mang tính định lượng chính xáccủa dịch vụ tải có kiểm soát Mỗi phần tử mạng cần quyết định một cách độc lập xem nó cóthể cung cấp dịch vụ này dựa trên mức tải hiện tại của nó cũng như mức độ rủi ro có thể có(do cung cấp quá mức tống của Tspec của các luồng tải có kiếm soát)

Khi luồng đã được chấp nhận, chức năng đường dừ liệu bắt đầu làm việc Chức năngnày quan tâm đến việc xử lý và lập lịch gói Ớ đây chúng ta cần xem xét một khía cạnh trongđáp ứng của thùng thẻ bài : giả sử luồng đạt đến số gói mà thùng thẻ bài cho phép và sau đógửi với tốc độ thẻ ghi trong Tspec Neu nút chọn phục vụ luồng với tốc độ thẻ đó thì sẽ cóđống (backlog) “ cố định “ các gói tại hàng đợi của nút đó Vì vậy RFC 2211 khuyến nghịnên có cơ chế để cho phép dọn dẹp backlog đó để làm giảm thời gian xắp xếp hàng đợi choluồng Một cách tương tự, như chúng ta đã biết, lưu lượng gửi qua nhiều nút không duy trìđược hình dạng và đặc tính ban đầu của nó, nếu một nut đặt kích thước bộ đệm tối đa bangkích thước chùm chỉ ra trong Tspec thì sẽ có mất mát gói (không cần thiết) do lưu lượngkhông được định dạng lại tại mỗi nút trong mạng RFC cũng khuyến nghị dùng sơ đồ phân

bô bộ đệm mêm dẻo đê có thê cung câp thêm bộ đệm cho các chùm

Nút xác định sự tương thích của luồng bang cơ chế thùng thẻ bài (được tham số hoátrong Tspec) Việc xử lý các gói không tương thích không quá chặt chẽ, nhưng không đượclàm giảm dịch vụ cung cấp cho các luồng tải có kiếm soát khác và dịch vụ cố gắng tối đa.Tất nhiên, một tuỳ chọn trong việc xử lý luồng với lưu lượng không tương thích là làm giảmdịch vụ của cả luồng (chứ không chỉ cho các gói không tương thích) Một khả năng khác làđịnh dạng lại luồng đế các gói không tương thích đợi đến khi chúng tương thích hoặc đếnmột thời hạn xác định nào đó Một cách xử lý khác là đưa chúng vào hàng đợi cùng với lưulượng cổ gắng tối đa (hoặc sau lưu lượng đó) Điều đó làm các gói trong luồng bị chuyểnkhông theo thứ tự và gây trễ cho các giao thức tầng cao hơn

22

Mô hình dịch vụ

B

Mô hình thùng thé bài Mô hình đệm dòng chất lỏng

Hình 12 Mô hình dịch vụ đảm hảo

Vì dịch vụ đảm bảo là định lượng - nó có giới hạn trễ xác định - nên nó cần dựa trên

cả hai mô hình : đáp ứng của nguồn và cách phần tử mạng xử lý luồng Mục đích của các môhình này là giới hạn trễ hàng đợi Một thành phần khác của trễ đầu cuối đến đầu cuối là trễtruyền, được kiếm soát bằng các giải thuật định đường dùng khi thiết lập luồng Các mô hìnhđược mô tả dưới đây

Bên trái là mô hình thùng thẻ bài, dùng cho bên nguồn Có nghĩa là dòng bên nguồnluôn phải nằm trong giới hạn do thùng thẻ bài qui định Bên phải là mô hình của một liên kếttrong bộ định tuyến Nó chỉ ra tài nguyên (bộ đệm và băng thông) mà bộ định tuyến phảiphân bô cho luồng được đảm bảo Mô hình được sử dụng là “ mô hình dòng chất lỏng “(íluid model) Nguồn sinh ra dòng chất long với tốc độ r (là tốc độ thẻ bài được tạo ra)nhưng đôi khi nó có thế tạo ra luồng có tốc độ nhanh hơn r Phần vượt quá sẽ được giữ lại ởnguồn và đưa ra với tốc độ r Neu nguồn không phát trong một thời gian, thẻ bài được giữđến giới hạn b, bất kỳ luồng nào đến sẽ được truyền ngay lập tức khi còn thẻ bài Tốc độtruyền sẽ là p

Khi dòng dữ liệu đến phần tử mạng, nó được phục vụ với tốc độ R và dùng bộ đệmkích thước B cần có bộ đệm vì tốc độ truyền p có thể lớn hơn nhiều so với R