Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. 1.6.1 Giao th c dƠnh tr c
Trang 1Tr n Anh Tu n
M NG INTERNET
Ngµnh: C«ng NghÖ §iÖn tö - ViÔn th«ng Chuyªn ngµnh: Kü thuËt v« tuyÕn ®iÖn tö vµ th«ng tin liªn l¹c M· sè: 2.07.00
Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: PGS.TS NguyÔn C¶nh TuÊn
Hµ Néi – 2007
Trang 2DANH M C HỊNH V .viii
M Uầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ x CH NG 1: S PHÁT TRI N C A M NG INTERNET VÀ YểU C U V CH T L NG D CH V - CÁC MÔ HỊNH CH T L NG D CH V (QoS) 1
1.1 Gi i thi u m ng Internet vƠ ch t l ng d ch v IP (IP QoS) 1
1.2 L ch s ch t l ng d ch v giao th c Internet (IP QoS) 2
1.3 Các th c đo thông s v n hƠnh 4
1.3.1 D i thông Error! Bookmark not defined
1.3.2 Tr vƠ Tr t gói tin Error! Bookmark not defined
1.3.3 M t gói Error! Bookmark not defined
1.4 Các ch c n ng QoS Error! Bookmark not defined
1.4.1 ánh d u vƠ phơn lo i gói tin Error! Bookmark not defined
1.4.2 Qu n lỦ t c đ l u l ng Error! Bookmark not defined
1.4.3 C p phát tƠi nguyên Error! Bookmark not defined
1.4.4 Chính sách tránh t c ngh n vƠ lo i b gói Error! Bookmark not defined
1.4.5 Giao th c báo hi u QoS Error! Bookmark not defined
1.4.6 Chuy n m ch Error! Bookmark not defined
1.4.7 nh tuy n Error! Bookmark not defined
1.5 Các m c đ c a ch t l ng d ch v (QoS) Error! Bookmark not defined
1.5.1 D ch v N l c cao nh t (Best-effort service) Error! Bookmark not
defined
1.5.2 D ch v có phơn lo i Error! Bookmark not defined
1.5.3 D ch v có b o đ m Error! Bookmark not defined
1.6 D ch v có b o đ m (Intergrated Service): Giao th c dƠnh tr c tƠi nguyên
(RSVP) Error! Bookmark not defined
1.6.1 Giao th c dƠnh tr c tƠi nguyên (RSVP) Error! Bookmark not defined
1.6.1.1 V n hƠnh c a RSVP Error! Bookmark not defined
1.6.1.2 Các thƠnh ph n RSVP Error! Bookmark not defined
1.6.1.3 Các b n tin RSVP Error! Bookmark not defined
1.6.2 Các ki u dƠnh tr c Error! Bookmark not defined
1.6.2.1 DƠnh riêng riêng bi t Error! Bookmark not defined
1.6.2.2 DƠnh riêng chia x Error! Bookmark not defined
1.6.3 Ki u d ch v Error! Bookmark not defined
1.6.3.1 T i ki m soát Error! Bookmark not defined
1.6.3.2 T c đ Bit b o đ m Error! Bookmark not defined
1.6.4 Tính quy mô c a RSVP Error! Bookmark not defined
1.7 C u trúc d ch v có phơn lo i (Differentiated Services Architecture) Error! Bookmark not defined
1.7.1 C u trúc diffserv Error! Bookmark not defined
1.7.2 i m mƣ d ch v có phơn lo i (DSCP) Error! Bookmark not defined
1.7.3 Kh i đi u hoƠ l u l ng biên m ng Error! Bookmark not defined
Trang 31.7.4 c tính truy n theo ch ng (PHB) Error! Bookmark not defined
1.7.5 Chính sách phơn b tƠi nguyên Error! Bookmark not defined
CH NG 2: CÁC C CH TH C HI N INTSERV VÀ DIFFSERV ÁP D NG
CHO THI T BI NH TUY N C A CISCO Error! Bookmark not defined
2.1 B đi u hoƠ l u l ng biên m ng: thi t b phơn lo i, đánh d u vƠ qu n lỦ t c
đ l u l ng Error! Bookmark not defined
2.1.1 S phơn lo i gói Error! Bookmark not defined
2.1.2 ánh d u gói Error! Bookmark not defined
2.1.3 S c n thi t c a vi c qu n lỦ t c đ l u l ng Error! Bookmark not defined
2.1.3.1 Kh ng ch l u l ng: s d ng T c đ truy c p cam k t (CAR) Error! Bookmark not defined
2.1.3.2 Ch tiêu phù h p l u l ng Error! Bookmark not defined
2.1.3.3 Thi t b đo l u l ng Error! Bookmark not defined
2.1.3.4 Chính sách hƠnh đ ng Error! Bookmark not defined
2.1.4 nh d ng l u l ng Error! Bookmark not defined
2.1.4.1 Thi t b đo l u l ng dùng cho đ nh d ng l u l ng Error! Bookmark not defined
2.1.4.2 nh d ng l u l ng chung (GTS) vƠ nh d ng l u l ng phơn b
(DTS) Error! Bookmark not defined
2.2 Các c ch x p l ch cho gói tin Error! Bookmark not defined
2.2.1 X p hƠng VƠo tr c ra tr c (FIFO) Error! Bookmark not defined
2.2.2 Nguyên lỦ c p phát chia x công b ng Max-Min Error! Bookmark not defined
2.2.3 X p hƠng công b ng (FQ) vƠ X p hƠng công b ng có tr ng s (WFQ)
d a trên tính toán s th t Error! Bookmark not defined
2.2.4 X p hƠng công b ng có tr ng s theo lu ng Error! Bookmark not defined
2.2.5 WFQ phơn tán theo t ng lu ng (FlowBased Distributed WFQ-DWFQ)
Error! Bookmark not defined
2.2.6 WFQ theo lo i (Class-Based WFQ) Error! Bookmark not defined
2.2.7 Các c ch x p hƠng WFQ khác Error! Bookmark not defined
2.2.7.1 X p hƠng công b ng có tr ng s phơn tán DWFQ theo ToS Error! Bookmark not defined
2.2.7.2 X p hƠng công b ng có tr ng s phơn tán DWFQ theo nhóm QoS
Error! Bookmark not defined
2.2.8 X p hƠng u tiên (Priority Queuing ậ PQ) Error! Bookmark not defined
2.2.9 X p hƠng tu bi n (Custom Queuing-CQ) Error! Bookmark not defined
2.2.10 Các c ch x p l ch cho l u l ng tho i Error! Bookmark not defined
2.2.10.1 WFQ theo lo i v i hƠng đ i u tiên (PQ-CBWFQ) Error! Bookmark not defined
2.2.10.2 X p hƠng tu bi n v i các hƠng đ i u tiên (PQ-CQ) Error! Bookmark not defined
2.2.11 X p hƠng s d ng thu t toán Round-Robin Error! Bookmark not defined
Trang 42.2.11.1 Round Robin theo tr ng s c i ti n (Modified Weighted Round
Robin - MWRR) Error! Bookmark not defined
2.2.11.2 Round Robin kh u tr c i ti n (Modified Deficit Round Robin - MDRR) Error! Bookmark not defined
2.3 Các c ch tránh t c ngh n vƠ chính sách lo i b gói tin Error! Bookmark not defined
2.3.1 Kh i đ ng ch m giao th c ki m soát truy n d n (TCP Slow Start) vƠ
Lo i tr ngh n Error! Bookmark not defined
2.3.2 Ho t đ ng c a l u l ng TCP trong mô hình lo i b cu i hƠng
(Tail-Drop) Error! Bookmark not defined
2.3.3 Phát hi n s m ng u nhiên (RED): Qu n lỦ hƠng đ i tích c c đ tránh
ngh n m ng Error! Bookmark not defined
2.3.4 Phát hi n s m ng u nhiên có tr ng s (WRED) Error! Bookmark not defined
2.3.5 Phát hi n s m ng u nhiên có tr ng s theo lu ng (Flow WRED) Error! Bookmark not defined
CH NG 3: O KI M M T S C CH HO T NG C A
DIFFERENTIATED SERVICE TRểN THI T B NH TUY N CISCO Error! Bookmark not defined
3.1 K t qu đo thông s Diffserv Error! Bookmark not defined
3.1.1 BƠi đo T c đ truy c p cam k t (CAR) Error! Bookmark not defined
3.1.2 BƠi đo kích th c bursts bình th ng vƠ v t quá Error! Bookmark not defined
3.1.3 BƠi đo ch c n ng X p hƠng có tr ng s theo lo i (Class-Based Weighted
Fair Queuing - CB-WFQ) Error! Bookmark not defined
3.1.4 BƠi đo WRED đ i v i đ ng truy n ngh n nút c chai Error! Bookmark not defined
3.1.5 BƠi đo so sánh WFQ vƠ PQ khi h tr l u l ng EF Error! Bookmark not defined
3.2 Áp d ng các bƠi đo Ch t l ng d ch v có phơn lo i tiêu bi u vƠo m ng th c
t c a B u đi n thƠnh ph H Chí Minh Error! Bookmark not defined
3.2.1 M ng IP c a B u đi n thƠnh ph H Chí Minh Error! Bookmark not defined
3.2.2 BƠi đo c ch T c đ truy c p cam k t (CAR) Error! Bookmark not defined
3.2.3 BƠi đo ch c n ng X p hƠng có tr ng s theo lo i (CB-WFQ) - cách
ly l u l ng (traffic isolation) Error! Bookmark not defined
3.2.4 BƠi đo WRED đ i v i đ ng truy n ngh n nút c chai Error! Bookmark not defined
3.2.5 BƠi đo so sánh WFQ vƠ PQ khi h tr l u l ng EF Error! Bookmark not defined
K T LU N Error! Bookmark not defined
TƠi li u tham kh o 5
Trang 5M U
M ng vi n thông hi n đ i ngƠy nay đang phát tri n m t cách m nh m c v quy
mô c ng nh công ngh Vi t Nam, cùng v i m c đ t ng tr ng chóng m t
c a thuê bao đi n tho i lƠ t l ng i dùng Internet b ng thông r ng LƠm vi c vƠ
gi i trí, giao ti p trên môi tr ng m ng Internet nói riêng vƠ m ng IP nói chung đang lƠ hình th c giao ti p hi u qu vƠ thu n ti n nh t Xu h ng h i t t t c các d ch v vi n thông lên n n t ng IP đƣ đ c d đoán vƠ đang đ c ki m
ch ng ngay t i Vi t Nam Các d ch v trên n n IP r t đa d ng: t g i th đi n t , truy c p web, th ng m i đi n t đ n truy n file, m ng riêng o, tho i VOIP, truy n hình tr c tuy n, truy n hình h i ngh
Tr c s bùng n v s l ng vƠ ch ng lo i d ch v thông tin trên m ng IP, các nhƠ s n xu t vƠ cung c p m ng ngƠy cƠng ph i chú Ủ đ n ch t l ng d ch v NgoƠi vi c t ng c ng đ u t thi t b m i đ cung c p d ch v , m t vi c h t s c
c n thi t lƠ s d ng h t ng m ng m t cách hi u qu Các k thu t Ch t l ng
d ch v QoS đ c đ a ra nh m m c đích nƠy Th c ra các k thu t vƠ khái niêm
IP QoS đƣ xu t hi n t r t lơu nh ng ph i đ n nh ng n m g n đơy nó m i đ c
th c s chú Ủ đ n LỦ do lƠ ban đ u, l u l ng trên m ng Internet r t ít, ch g m các d ch v nh email, truy n file vƠ truy c p web ơy lƠ nh ng d ch v b ng
h p, dùng ít d i thông vƠ không ph i lƠ d ch v th i gian th c NgƠy nay, s
l ng d ch v đƣ t ng lên r t nhi u, bao g m c d ch v truy n th ng vƠ các d ch
v đòi h i th i gian th c nh VOIP vƠ h i ngh truy n hình Các nhƠ cung c p
d ch v ph i tìm m i cách tho mƣn khách hƠng v l u l ng thông tin vƠ ch t
l ng thông tin Các k thu t QoS có th đ m nhi m vi c đ m b o ch t l ng thông tin c ng nh s d ng hi u qu nh t b ng thông c a m ng M t m ng dù
đ c trang b b ng thông l n c ng c n ph i có nh ng chính sách QoS thích h p
đ cơn b ng nhu c u gi a các lo i d ch v Tr c nh ng nhu c u c a th c t khai thác v n hƠnh m ng nh v y, tôi đ ng kỦ đ tƠi nghiên c u v các k thu t đ m
b o ch t l ng d ch v QoS N i dung c a đ tƠi nƠy lƠ tìm hi u các mô hình
Trang 6QoS m ng IP vƠ ng d ng trên m ng Vi n Thông Vi t Nam, đó lƠ mô hình N
l c cao nh t (Best effort), mô hình D ch v có b o đ m (Integrated Service) vƠ
mô hình D ch v phơn bi t (Diffrentiated Service) c bi t chú Ủ đ n mô hình
D ch v phơn bi t vì nó có th đáp ng ch t l ng d ch v quy mô l n M c tiêu c a đ tƠi lƠ: Tìm hi u t t c các k thu t c a mô hình D ch v có phơn lo i
đ có th ng d ng mô hình nƠy m t cách t t nh t trên m ng l i Vi t Nam Trên c s các hi u bi t v QoS, đ tƠi c ng đ c p đ n m t s bƠi đo ch t l ng
d ch v trên n n t ng D ch v phơn bi t cho m ng IP c a B u đi n thƠnh ph H Chí Minh
Do th i gian nghiên c u còn h n ch nên m t s v n đ ch a đ c đ c p chi
ti t , vì v y lu n v n ch c s khó tránh kh i các thi u sót Tôi mong nh n đ c
s quan tơm vƠ đóng góp Ủ ki n c a các th y, cô vƠ các b n đ ng nghi p đ hoƠn thi n đ tƠi nƠy
Xin cám n
Trang 7CH NG 1: S PHÁT TRI N C A M NG INTERNET VÀ YÊU C U
V CH T L NG D CH V - CÁC MÔ HỊNH CH T L NG D CH V (QoS)
1.1 Gi i thi u m ng Internet và ch t l ng d ch v IP (IP QoS)
M ng IP l n nh t lƠ m ng Internet toƠn c u Internet phát tri n v i t c đ chóng m t trong su t vƠi n m g n đơy cùng v i m t s l ng l n các ng d ng trên n n t ng Internet Khi Internet vƠ các m ng intranet ti p t c phát tri n, nhi u
ng d ng khác ngoƠi d li u truy n th ng nh tho i trên n n IP (VoIP) vƠ h i ngh truy n hình (video-conferencing) c ng xu t hi n theo đó NgƠy cƠng nhi u
ng d ng vƠ ng i dùng h ng đ n Internet m i ngƠy, vì v y, Internet c n có
ch c n ng đ h tr ch t l ng các d ch v hi n có c ng nh t ng lai D ch v
ph bi n nh t mƠ Internet cung c p hi n nay lƠ d ch v ắn l c cao nh t” (best-effort) D ch v best-effort không b o đ m gói đ c chuy n giao đ n n i nh n khi nƠo ho c có chuy n đ n hay không, trong khi đó các gói th ng xuyên b
lo i b trong lúc ngh n m ng
Trong m t m ng, thông th ng các gói theo t ng lu ng (flow) đ c phơn bi t
b i n m tr ng trong mƠo đ u gói IP: a ch IP ngu n, đ a ch IP đích, tr ng
ph ng th c IP, c ng ngu n, vƠ c ng đích M t lu ng riêng l đ c t o b i các gói xu t phát t m t ng d ng trên m t máy ngu n đ n m t ng d ng trên m t máy đích, vƠ các gói thu c m t lu ng mang các giá tr n m tr ng mƠo đ u
gi ng nhau
h tr l u l ng tho i, vƠ video, vƠ ng d ng d li u v i các yêu c u d ch
v khác nhau t m ng, các h th ng t i m ng lõi IP c n phơn bi t vƠ đáp ng các
d ng l u l ng khác nhau d a trên c s nhu c u c a chúng Tuy nhiên,v i d ch
v best-effort, không th phơn bi t trong s hƠng nghìn lu ng l u l ng t n t i trong m ng lõi IP Vì v y, không có m c u tiên hay s đ m b o cho b t c
lu ng l u l ng ng d ng nƠo i u nƠy h n ch c b n kh n ng c a m ng IP
đ truy n l u l ng trong khi m ng đó ch có m t ngu n tƠi nguyên h n ch cùng v i các yêu c u kèm theo v b o đ m d ch v Ch t l ng d ch v IP nh m
đ gi i quy t v n đ nƠy Các ch c n ng IP QoS h ng đ n vi c cung c p các
Trang 8d ch v đ c đ m b o vƠ đa d ng b ng cách trao cho nhƠ khai thác m ng quy n
ki m soát vƠ cách s d ng tƠi nguyên m ng Internet QoS lƠ m t t p h p các yêu
c u d ch v mƠ m ng ph i đáp ng trong khi truy n m t lu ng QoS cung c p s
b o đ m d ch v t đi m đ u đ n đi m cu i (end-to-end) vƠ s đi u khi n các
ph ng pháp v n hƠnh m ng IP, nh các c ch c p phát tƠi nguyên, chuy n
m ch, đ nh tuy n, x p l ch vƠ lo i b gói
M t s l i ích chính c a IP QoS:
- Giúp các m ng có th h tr các yêu c u d ch v vƠ ng d ng multimedia hi n có c ng nh đang xu t hi n Các ng d ng m i nh Voice over IP (VoIP) s có đ c các yêu c u QoS rõ rƠng c th đ i v i
m ng
- Cho phép nhƠ v n hƠnh m ng đi u khi n tƠi nguyên m ng vƠ cách
th c s d ng chúng
- Cung c p s đ m b o d ch v vƠ s phơn bi t l u l ng trên m ng
i u nƠy c n thi t đ h i t l u l ng tho i, video vƠ d li u trên m t
m ng IP duy nh t
- Nó cho phép các nhƠ cung c p d ch v đ a ra thêm các d ch v
ch t l ng cao cùng lúc v i các d ch v best-effort hi n t i NhƠ cung
c p có th phơn lo i các d ch v ch t l ng cao c a h thƠnh các m c ví
d nh m c B ch kim, Platinum, VƠng hay B c, vƠ đ t c u hình m ng
đ theo đó phơn bi t các lo i d ch v khác nhau nói trên
- QoS đóng vai trò ch ch t trong vi c đ a ra nh ng d ch v m ng
m i nh M ng riêng o (VPNs)
1.2 L ch s ch t l ng d ch v giao th c Internet (IP QoS)
IP QoS không ph i lƠ m i xu t hi n Các nhƠ sáng ch ra Internet đƣ s m nh n
th y s c n thi t nƠy vƠ đ a ra m t byte có tên g i D ng d ch v (ToS) trong mƠo đ u IP đ lƠm cho QoS tr thƠnh m t ph n đ c đi m k thu t IP ban đ u
M c đích c a byte ToS đ c miêu t nh sau:
D ng d ch v th hi n nh ng thông s tóm t t c a ch t l ng d ch v mong
Trang 9mu n Nh ng thông s này đ c s d ng đ h ng d n l a ch n các thông s
d ch v th c t khi truy n m t datagram qua m t m ngc th [5]
Cho đ n cu i nh ng n m 1980, Internet v n còn m c đ nghiên c u vƠ ch
có m t ít d ch v vƠ l u l ng thông tin Vì v y, s h tr ToS không đóng vai trò quan tr ng, vƠ h u h t t t c các tri n khai m ng IP đ u b qua byte ToS
Nh ng ng d ng IP không đánh d u rõ byte ToS, vƠ các router c ng không s
d ng nó đ đi u khi n cách th c chuy n ti p gói IP T m quan tr ng c a QoS trên Internet đƣ t ng lên cùng v i s phát tri n c a Internet đ t đ n m c đ ph
bi n vƠ th ng m i nh hi n nay M ng Internet d a trên c s d ch v gói end-to-end không k t n i th ng cung c p các công c truy n t i best-effort (n l c cao nh t), dùng b Giao th c đi u khi n truy n d n/Giao th c Internet (TCP/IP)
M c d u thi t k không k t n i cung c p cho m ng Internet tính linh ho t vƠ
m nh m , s linh ho t c a gói tin c a nó c ng lƠ nguyên nhơn c a hi n t ng t c ngh n, đ c bi t t i các router k t n i các m ng v i r t nhi u d i thông khác nhau
T p h p các ch c n ng QoS ban đ u đ c thi t l p cho các host Internet M t
v n đ l n đ i v i nh ng k t n i m ng di n r ng (WAN) có giá thƠnh cao lƠ vi c kích th c mƠo đ u quá l n so v icác gói TCP nh đ c t o b i nh ng ng d ng
nh telnet vƠ rlogin Thu t toán Nagle đƣ gi i quy t v n đ nƠy vƠ ngƠy nay
đ c h tr b i t t c các ng d ng host IP Thu t toán Nagle báo tr c s ra đ i
c a ch c n ng QoS Internet trong m ng IP [4]
VƠo n m 1986, Van Jacobson phát tri n t p h p ti p theo các công c QoS Internet ó lƠ c ch tránh t c ngh n cho h th ng đ u cu i, c ch nƠy đang
đ c s d ng trong nh ng ng dung TCP Nh ng c ch nƠy lƠ kh i đ ng ch m
vƠ tránh t c ngh n, vƠ chúng đƣ h tr r t l n trong vi c ng n ch n s s p m ng
do t c ngh n c a Internet hi n nay Chúng b c đ u khi n các lu ng TCP có kh
n ng đáp ng nh ng tín hi u báo t c ngh n (nh ng gói b m t) trong m ng Hai
c ch n a lƠ tái truy n nhanh vƠ khôi ph c nhanh đ c b sung thêm vƠo n m
1990, cung c p ho t đ ng t i u trong th i đo n m t gói
Trang 10M c dù nh ng c ch QoS trong h th ng đ u cu i lƠ y u t c n thi t, chúng
v n không lƠm nên QoS end-to-end cho đ n khi nh ng c ch t ng x ng đ c
ng d ng vƠo các router đ truy n t i l u l ng d li u gi a các h th ng đ u
cu i Vì v y, kho ng n m 1990, QoS t p trung vƠo các router Nh ng router ch
có c ch x p hƠng vƠo tr c, ra tr c (FIFO) thì th không cung c p c ch đ phơn lo i vƠ c p u tiên cho l u l ng X p hƠng FIFO gơy ra lo i b cu i hƠng (tail drop) vƠ không b o v đ c nh ng lu ng đang ho t đ ng chu n kh i nh ng
lu ng ho t đ ng không chu n WFQ, m t thu t toán x p l ch gói, vƠ WRED, m t thu t toán qu n lỦ x p hƠng, đ c ch p nh n r ng rƣi đ l pbù đ p nh ng khi m khuy t c a m ng đ ng tr c Internet
S phát tri n c a QoS Internet ti p t c v i nh ng n l c tiêu chu n hoá trong
vi c cung c p QoS end-to-end trên Internet Nhóm ho t đ ng IETF (Internet
Engineering Task Force) v d ch v có b o đ m h ng t i cung c p các công c cho các ng d ng đ th hi n nh ng yêu c u tƠi nguyên end-to-end v i nh ng c
ch h tr trong các router vƠ nh ng công ngh m ng con RSVP lƠ m t giao
th c báo hi u cho m c tiêu nƠy Mô hình d ch v có b o đ m (inteserv) đòi h i các tr ng thái theo t ng lu ng d c theo tuy n k t n i, do đó intserv không th m
r ng quy mô m ng đ ng tr c Internet, n i ph c v hƠng nghìn lu ng t i m t
th i đi mb t k
Byte ToS IP không đ c s d ng nhi u trong quá kh , nh ng nó l i đ c t ng
c ng s d ng sau nƠy nh m t cách đ báo hi u QoS Byte ToS đƣ tr thƠnh
m t k thu t ban đ u cho vi c cung c p d ch v có phơn lo i (diffserv) trên Internet, vƠ đ ph c v m c đích nƠy, nhóm ho t đ ng ITEF diffserv đƣ tiêu chu n hoá vi c s d ng TOS nh lƠ byte d ch v có phơn lo i
1.3 Các th c đo thông s v n hành
S tri n khai QoS nh m m c đích cung c p m t k t n i v i nh ng gi i h n
ho t đ ng nƠo đó t m ng r ng b ng thông, tr vƠ tr t gói tin, m t gói lƠ
nh ng th c đo ph bi n đ c s d ng đ mô t v n hƠnh c a k t n i trong
m ng Chúng đ c miêu t trong nh ng ph n sau đơy