Triển khai các ứng dụng và tối ưu chất lượng dịch vụ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức

ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn lối vào IS-IS Intermediate System to Intermediate System Hệ thống trung gian đến hệ thống trung gian ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

MỤC LỤC

MỤC LỤC… i

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU vi

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ ỨNG DỤNG MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 2

1.1 Giới thiệu tổng quan về MPLS 2

1.1.1 Giới thiệu tổng quan 2

1.1.2 Đặc điểm của MPLS 6

1.2 Các ứng dụng của MPLS trong Mạng Viễn Thông 7

1.2.1 Ứng dụng mạng riêng ảo trong MPLS 7

1.2.2 Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS 14

1.3 Kết luận chương 1 27

CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 29

2.1 Tổng quan về QoS 29

2.1.1 Định nghĩa 29

2.1.2 Các đặc tính của QoS 31

2.1.3 Mô hình Best-Effort trong QoS 35

2.1.4 Mô hình dịch vụ tích hợp IntServ trong QoS 36

2.2 Ý nghĩa của QoS với MPLS 42

2.3 Kết luận chương 2 44

CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ SỬ DỤNG DIFFSERV-MPLS 46

3.1 Tổng quan về Diff-Serv 46

3.1.1 Khái niệm 46

3.1.2 Đặc điểm 48

3.1.3 Các thuật ngữ sử dụng trong Diff-Serv 48

3.1.4 Nguyên lí hoạt động 50

3.1.5 Mô hình DiffServ 51

3.2 Kiến trúc mạng DiffServ 52

3.2.1 Kiến trúc mạng 52

3.2.2 Quá trình xử lí gói tin 54

3.2.3 Xử lý từng chặng (PHP) 57

3.2.4 Các điểm mã của DiffServ (Code point) 59

3.2.5 Phân lớp lưu lượng và điểu hòa 60

3.2.6 Ưu điểm và nhược điểm của DiffServ 63

3.3 Sử dụng Diff-Serv kết hợp MPLS để tối ưu hóa chất lượng dịch vụ 64

3.3.1 Động lực hình thành DiffServ kết hợp MPLS 64

3.3.2 MPLS hỗ trợ DiffServ 65

3.3.3 DiffServ với kỹ thuật lưu lượng trong MPLS 69

3.3.4 Thực tế quản lý hàng đợi trong MPLS-DiffServ 73

3.3.5 Các đặc tính QoS của MPLS UNI 74

3.4 Phân tích hiệu năng 77

3.4.1 Kiểm tra hiệu năng thông qua Băng thông và Độ mất gói 77

3.4.2 Kết luận phân tích hiệu năng 82

3.5 Triển khai MPLS QoS trên hạ tầng mạng của công ty SPT 83

3.5.1 Hạ tầng mạng của công ty SPT 83

3.5.2 Phương án triển khai 83

3.5.3 Cấu hình triển khai MPLS QoS trên mạng SPT 87

3.6 Kết luận chương 4 89

KẾT LUẬN 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết

tắt

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng

bộ

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên

DS Differentiated Services Dịch vụ phân biệt

DSCP Differentiated Services Codes Point Điểm mã dịch vụ phân biệt EGP External Gateway Protocol Giao thức cổng ngoài

EIGRP Enhance Interio Gateway Routing

Protocol

Giao thức định tuyến mở rộng của IGRP

E-LSPs E-Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn

E

EF Expedited Forwarding Chuyển tiếp nhanh

FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

GMPLS Generalized Multiprotocol Label

miền

ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn lối vào

IS-IS Intermediate System to Intermediate

System

Hệ thống trung gian đến hệ thống trung gian

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

Internet L3VPN Layer 3 Vitual Private Network Mạng riêng ảo lớp 3

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãn biên LSA Link state advertisements Quảng bá kiểu trạng thái

liên kết L-LSPs L-Label Switch Path Con đường chuyển nhãn L

nhãn LSR Label Switched Routers Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãn

MAM Maximum Allocation Model Mô hình phân bổ tối đa

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao

thức MPLS

UNI

MPLS User to Network Interface Giao diện người sử dụng –

mạng trong mạng MPLS NLRI Network Layer Reachability

Information

Thông tin về khả năng tiếp cận lớp mạng

OSPF Open Shortest Path First Đường đi ngắn nhất

PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

PE Provider Edge Thiết bị biên của nhà cung

cấp dịch vụ

PPP Point to Point Tunneling Protocol Giao thức đường hầm điểm

tới điểm

RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định

tuyến RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài

nguyên mạng SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ SVC Switched Virtual Connections Kết nối ảo Chuyển mạch TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền

dẫn TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian

SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ

TCA Traffic Conditinoning Agreement Thỏa thuận điều kiện lưu

lượng

OA&M Operations Administration and

Management

vận hành quản lý và bảo dưỡng

VPN Vitual Private Network Mạng riêng ảo

VRF Virtual Routing Forwarding Chuyển tiếp định tuyến ảo

WFQ Weighted Fair Queuing Hàng đợi công bằng trọng

số

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình 1 1: Tương tác cuả các giao thức trong mặt phẳng điều khiển 12

Hình 1 2: Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu (Data Plane) 13

Hình 1 3: Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào 15

Hình 1 4: Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS 16

Hình 1 5: Thủ tục phát hiện LSR lân cận 18

Hình 1 6: Tiêu đề LDP 20

Hình 1 7: Khuôn dạng các bản tin LDP 20

Hình 1 8 Các bản tin PATH truyền từ bộ gửi tới bộ nhận và các bản tin RESV truyền theo hướng ngược lại 23

Hình 1 9 Các bản tin Path và Reservation 24

Hình 1 10 Đối tượng Session và Explicit Route 25

Hình 1 11: Tránh tắc nghẽn 26

Hình 1 12: Sự chia sẻ tải 27

Hình 2 1 Mất gói trong mạng 35

Hình 2 2 Kiến trúc IntServ 40

Hình 2 3 Luồng thông điệp PATH và RESV 41

Hình 3 1 Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng 51

Hình 3 2 Kiến trúc mạng 53

Hình 3 3 Quá trình xử lý gói tin tại router biên của mạng DS 55

Hình 3 4 : Byte ToS trước và sau DiffServ 59

Hình 3 5 Khung DSCP 60

Hình 3 6 Cấu trúc của router DiffServ 62

Hình 3 7 Ánh xạ giữa tiêu đề IP và tiêu đề đệm MPLS cho một E-LSP 66

Hình 3 8 Ánh xạ giữa tiêu đề IP và tiêu đề đệm MPLS cho một L-LSP 66

Hình 3 9 Luồng của gói tin trong MPLS không kết hợp DiffServ 67

Hình 3 10 Luồng của gói tin trong MPLS kết hợp DiffServ 68

Hình 3 11 Maximum Allocation Model –MAM 70

Hình 3 12 Russian Dolls Model 71

Hình 3 13 Kiến trúc LSR với hàng đợi và lịch trình 73

Hình 3 14 Giao diện MPLS người dùng tới giao diện mạng 75

Hình 3 15 Phục vụ VNP trên nền MPLS UNI 77

Hình 3 16 Mô hình được sử dụng trong thí nghiệm 78

Hình 3 17 Bảng biểu diễn định nghĩa các dịch vụ 80

Hình 3 18 Kết quả QoS 80

Hình 3 19 Độ mất gói với những đảm bảo về băng thông khác nhau 81

Hình 3 20 Lịch sử xác suất thất thoát gói tin 81

Hình 3 21 Hình thể hiện bảng tóm tắt lưu lượng luồng 82

Hình 3 22 Cấu trúc phân lớp mạng SPT 84

Hình 3 23 Mạng IP tích hợp nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác nhau 85

DANH MỤC BẢNG Bảng 3 1 Ánh xạ giữa PHB và DSCP 56

Bảng 3 2: Các lớp AF và mức độ ưu tiên loại bỏ gói 58

Bảng 3 3 : Byte ToS trước và sau DiffServ 59

Bảng 3 4 Thống kê chính sách QoS 86

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày này, khi Internet vô cùng phát triển, lưu lượng di chuyển trên Internet không chỉ đơn thuần là data, mà còn là các dịch vụ Voice, Video, và các dịch vụ mang tính thời gian thực… luôn yêu cầu độ ưu tiên cao nhất và độ trễ nhỏ nhất Chính vì thế, nên vấn đề tối ưu chất lượng dịch vụ luôn được các nhà mạng thực hiện thường xuyên và đặt lên hàng đầu để giải quyết vấn đề về băng thông khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng mà còn đáp ứng các yêu cầu của khách hàng Bên cạnh đó, MPLS là cơ chế chuyển mạch nhãn hỗ trợ khả năng chuyển mạch, định tuyến luồng thông tin một cách hiệu quả Nó cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở mạng biên bằng cách dựa vào nhãn

Vì những lợi ích công nghệ chuyển mạch nhãn mang lại để giải quyết các vấn đề về chất lượng dịch vụ được thực hiện tốt nên sử dụng MPSL đang là xu hướng phát triển của ngày nay Được sự hướng dẫn của cô Phan Thị Nga, em đã

đi tìm hiểu và nghiên cứu đề tài “Triển khai các ứng dụng và tối ưu chất lượng dịch vụ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức” Nội dung đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Phan Thị Thanh Mai

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ ỨNG DỤNG MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG

1.1 Giới thiệu tổng quan về MPLS

1.1.1 Giới thiệu tổng quan

Rất nhiều tài liệu trong sách, cũng như trên Internet đề cập tới MPLS và các tối ưu của nó trong sự phát triển của ngành Viễn thông ngày nay Chỉ trong vòng vài năm kể từ khi MPLS ra đời thì nó đã phát triển từ một công nghệ kỳ lạ trở thành công cụ chính được sử dụng bởi các ISP để tạo ra các lợi nhuận dịch vụ

Vậy, MPLS là gì và tại sao MPLS lại có vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành Viễn Thông như thế? Ta xét một quá trình chuyển thư điện tử từ

hệ thống máy tính gửi đến hệ thống máy tính nhận Trong mạng internet truyền thống (không sử dụng chuyển mạch nhãn) quá trình chuyển thư điện tử giống hệt quá trình chuyển thư thông thường Các địa chỉ đích được truyền qua các thực thể trễ (các bộ định tuyến) Địa chỉ đích sẽ là yếu tố để xác định con đường

mà gói tin chuyển qua các bộ định tuyến Trong chuyển mạch nhãn, thay vì sử dụng địa chỉ đích để quyết định định tuyến, một “nhãn” được gán với gói tin và được dặt trong tiêu đề gói tin với mục đích thay thế cho địa chỉ và nhãn được sử dụng để chuyển lưu lượng các gói tin tới đích

Mục tiêu của chuyển mạch nhãn đưa ra nhằm cải thiện hiệu năng chuyển tiếp gói tin của các bộ định tuyến lõi qua việc sử dụng các chức năng gán và phân phối nhãn gắn với các dịch vụ định tuyến lớp mạng khác nhau.Thêm vào

đó là lược đồ phân phối nhãn hoàn toàn độc lập với quá trình chuyển mạch

MPLS viết tắt của Multi Protocol Layer Switching, chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một công nghệ kết hợp giữa định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2 cho phép chuyển tải gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở mạng biên bằng cách dựa vào nhãn MPLS là phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gán vào mỗi gói IP, tế bảo ATM hoặc frame lớp 2 MPLS cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng có sẵn

 Phương thức hoạt động:

Thay thế cơ chế định tuyến lớp 3 bằng cơ chế chuyển mạch lớp 2 MPLS hoạt động trong lõi của mạng IP Các router trong lõi phải enable trên từng giao diện Nhãn được gắn thêm vào gói đi vào mạng MPLS, nhãn được tách ra khi gói ra khỏi mạng MPLS Sử dụng nhãn trong quá trình gửi gói khi đã thiết lập đường đi MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn Một trong những thế mạnh của MPLS là tự định nghĩa chồng nhãn

Những tính năng nào của MPLS vẫn còn phù hợp với ngày nay:

- Khả năng mở rộng của việc định tuyến lớp mạng: Sử dụng nhãn như là

một phương tiện để tổng hợp các thông tin chuyển tiếp (forwarding information), nó làm việc như là bộ định tuyến phân cấp VPN lớp 3 đã chứng minh là một ví dụ điển hình về sự kết hợp các thông tin chuyển tiếp Router biên cần chưa rất nhiều thông tin định tuyến liên quan đến mỗi VPN mà nó cung cấp dịch vụ Nhưng Router lõi lại không cần đến điều đó Như vậy, giả sử bất kỳ Router biên nào cung cấp dịch vụ cho duy nhất một subnet của các VPN liên quan đến mạng thì không một Router nào trong mạng cần giữ lại toàn bộ các tuyến đường hiện có trong mạng

- Tốc độ và trễ: Chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều bởi vì giá trị nhãn

được đặt ở header của gói được sử dụng để truy nhập bảng chuyển tiếp tại router, nghĩa là nhãn được sử dụng để tìm kiếm trong bảng Việc tìm kiếm này chỉ yêu cầu một lần truy nhập tới bảng, khác với truy nhập bảng định tuyến truyền thống việc tìm kiếm có thể cần hàng ngàn lần truy nhập Kết quả là lưu lượng người sử dụng trong gói được gửi qua mạng nhanh hơn nhiều so với

chuyển tiếp IP truyền thống

- Jitter: Là sự thay đổi độ trễ của lưu lượng người sử dụng do việc

chuyển gói tin qua nhiều node trong mạng để chuyển tới đích của nó Tại từng node, địa chỉ đích trong gói phải được kiểm tra và so sánh với danh sách địa chỉ đích khả dụng trong bảng định tuyến của node, do đó trễ và biến thiên trễ phụ thuộc vào số lượng gói và khoảng thời gian mà bảng tìm kiếm phải xử lý trong

khoảng thời gian xác định Kết quả là tại node cuối cùng, Jitter là tổng cộng tất

cả các biến thiên độ trễ gại mỗi node giữa bên gửi và bên thu Với gói là thoại thì cuộc thoại bị mất đi tính liên tục Do chuyển mạch nhãn hiệu quả hơn, lưu lượng người dùng được gửi qua mạng nhanh hơn và ít Jitter hơn so với định

tuyến IP truyền thống

- Tính linh hoạt trong việc cung cấp các dịch vụ định tuyến: Sử dụng

nhãn để xác định lưu lượng truy cập để nhận các dịch vụ đặc biệt ví dụ: QoS

Sử dụng nhãn để cung cấp chuyển tiếp dọc theo một đường dẫn, nó khác với việc chuyển tiếp dựa vào đích MPLS có khả năng xác định lưu lượng truy cập các dịch vụ đặc biệt như QoS Nó cũng dùng Kỹ thuật lưu lượng cho phép nó cung cấp chuyển tiếp dọc theo đường dẫn cụ thể rõ ràng Hai thuộc tính này được kết hợp trong DiffServ Aware Traffic Engineering , sẽ được mô tả chi tiết trong chương 3

- Tăng hiệu suất làm việc của Mạng: Sử dụng mô hình hoán đổi nhãn để

tối ưu hóa hiệu năng mạng Bởi vì các bộ định tuyến hiện đại thực hiện chuyển tiếp gói tin trong phần cứng, các tốc độ chuyển tiếp cho các gói IP và MPLS tương tự nhau Tuy nhiên, 'Tối ưu hóa hiệu suất mạng' hàm ý một ngữ cảnh rộng hơn đơn giản hiệu suất của từng nút Nhưng MPLS lại giúp ích trong phạm vi rộng lớn hơn ví dụ: thông qua việc sử dụng kỹ thuật lưu lượng để tránh tắc nghẽn và sử dụng các tuyến định tuyến nhanh để giảm sự gián đoạn của lưu lượng khi một liên kết trong mạng bị lỗi

- Đơn giản hóa việc tích hợp các bộ định tuyến với công nghệ chuyển mạch tế bào: bằng cách làm cho các thiết bị chuyển mạch di động có thể có

chức năng định tuyến như một router Do đó làm giảm số lượng các bộ định tuyến ngang hàng mà router phải duy trì Bên cạch đó việc đơn giản hóa việc tích hợp các bộ định tuyến với công nghệ chuyển mạch tế bào bởi việc tạo thông tin về mô hình mạng vật lý luôn sẵn sàng cho các thủ tục định tuyến lớp mạng Cuối cùng thì việc đơn giản hóa việc tích hợp các bộ định tuyến với công nghệ

chuyển mạch tế bào cũng được làm bằng cách sử dụng địa chỉ chung, định tuyến và thủ tục quản lý

Chuyển mạch nhãn khác với phương pháp chuyển mạch khác ở chỗ nó là

kĩ thuật điều khiển giao thức chuyển mạch IP theo kiểu topo Mặt khác sự tồn tại của một địa chỉ mạng đích sẽ xác định quá trình cập nhật trong bảng định tuyến

để ra một đường dẫn chuyển mạch hướng tới đích Nó cũng khái quát cơ cấu chuyển tiếp và trao đổi nhãn, phương pháp này không chỉ thích hợp với các mạng lớn như ATM, chuyển mạch khung, PPP, và nó có thể thích hợp với bất kì phương pháp đóng gói nào

 Chức năng của MPLS:

- Định quá trình quản lý lưu lượng luồng của các mạng khác nhau, như luồng giữa các máy, phần cứng khác nhau hoặc thậm chí luồng giữa các ứng dụng khác nhau

- Duy trì sự độc lập của giao thức lớp 2 và lớp 3

- Cung cấp cách thức để ánh xạ các địa chỉ IP thành các nhãn đơn giản có

độ dài không đổi được sử dụng bởi các công nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch gói khác nhau

- Giao diện dùng chung với các giao thức định tuyến RSVP hay OSPF

- Hỗ trợ IP, ATM, Frame Relay

 Lợi ích của MPLS:

- Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu như IP, ATM…

- Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đến Internet

- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol)

- Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn (label) cho trước

- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM)

- Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp

- Có tính tương thích cao

1.1.2 Đặc điểm của MPLS

MPLS là một công nghệ tích hợp tốt nhất các khả năng hiện tại để phân phát gói tin từ nguồn tới đích qua mạng Internet Có thể định nghĩa MPLS là một tập các công nghệ mở dựa vào chuẩn Internet mà kết hợp chuyển mạch lớp

2 và định tuyên lớp 3 để chuyển tiếp gói tin bằng cách sử dụng các nhãn ngắn

có chiều dài cố định

Bằng cách sử dụng các giao thức điều khiển và định tuyến Internet MPLS cung cấp chuyển mạch hướng kết nối ảo qua các tuyến Internet bằng cách hỗ trợ các nhãn và trao đổi nhãn MPLS bao gồm việc thực hiện các đường chuyển mạch nhãn LSP, nó cũng cung cấp các thủ tục và các giao thức cần thiết để phân phối các nhãn giữa các chuyển mạch và các bộ định tuyến

Nghiên cứu MPLS đang được thực hiện dưới sự bảo trợ của nhóm làm việc MPLS trong IETF MPLS vẫn là một sự phát triển tương đối mới, nó mới chỉ được tiêu chuẩn hoá theo Internet vào đầu năm 2001

Sử dụng MPLS để trao đổi khe thời gian TDM, chuyển mạch không gian

và các bước sóng quang là những phát triển mới nhất Các nỗ lực này được gọi

là GMPLS (Generalized MPLS )

Nhóm làm việc MPLS đưa ra danh sách với 8 bước yêu cầu để xác định MPLS đó là:

- MPLS phải làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu Chỉ rõ

các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích unicast mà việc chuyển tiếp được thực hiện bằng cách trao đổi nhãn (Định tuyến unicast chỉ ra một cách chính xác một giao diện; định tuyến dựa vào đích ngụ ý là định tuyến dựa vào địa chỉ đích cuối cùng của gói tin)

- MPLS phải thích ứng với các giao thức định tuyến lớp mạng và các công nghệ Internet có liên quan khác Chỉ rõ các giao thức được tiêu chuẩn hoá

nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích multicast mà việc chuyển tiếp được thực hiện bằng cách trao đổi nhãn (Định tuyến mulicast

chỉ ra hơn một giao diện ở đầu ra Nhiệm vụ tích hợp các kỹ thuật multicast trong MPLS vẫn đang tiếp tục nghiên cứu và phát triển

- MPLS cần hoạt động một cách độc lập với các giao thức định tuyến

Chỉ rõ các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ phân cấp định tuyến mà việc chuyển tiếp được thực hiện bằng cách trao đổi nhãn , phân cấp định tuyến nghĩa là hiểu biết về topo mạng trong hệ thống tự trị

- MPLS phải hỗ trợ mọi khả năng chuyển tiếp của bất kỳ nhãn cho trước nào Chỉ rõ các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn

để hỗ trợ các đường riêng dựa vào trao đổi nhãn Các đường này có thể khác so với các đường đã được tính toán trong định tuyến IP thông thường ( định tuyến trong IP dựa vào chuyển tiếp theo địa chỉ đích ) Các đường riêng rất quan trọng trong các ứng dụng TE

- MPLS phải hỗ trợ vận hành quản lý và bảo dưỡng (OA&M) Chỉ ra các

thủ tục được tiêu chuẩn hoá để mang thông tin về nhãn qua các công nghệ lớp 2

- MPLS cần xác định và ngăn chặn chuyển tiếp vòng Chỉ ra một phương

pháp tiêu chuẩn nhằm hoạt động cùng với ATM ở mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người dùng

- MPLS cần hoạt động trong mạng phân cấp Phải hỗ trợ cho các công

nghệ QoS ( như là giao thức RSVP) (QoS là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của MPLS, MPLS QoS sẽ có thể mang lại nhiều lợi ích cho mạng thế

hệ sau)

- MPLS phải có tính kế thừa Chỉ ra các giao thức tiêu chuẩn cho phép

các host sử dụng MPLS

1.2 Các ứng dụng của MPLS trong Mạng Viễn Thông

1.2.1 Ứng dụng mạng riêng ảo trong MPLS

1.2.1.1 Tổng quan về VPN

Có rất nhiều các định nghĩa khác nhau về mạng riêng ảo VPN, để hiểu rõ hơn về VPN chúng ta xem xét hai khái niệm sau:

- Mạng dùng riêng, được xây dựng và quản lý bởi từng khách hàng riêng

lẻ Khách hàng tự xây dựng và quản lý hệ thống mạng của mình

- Mạng công cộng: Được xây dựng, quản lý bởi một nhà cung cấp dịch

vụ viễn thông và dùng chung cho tất cả các khách hàng có yêu cầu sử dụng dịch

vụ Khách hàng sử dụng các thủ tục được xác định trước do nhà cung cấp dịch

vụ quy định

VPN sử dụng mạng công cộng cùng với các chức năng bảo mật khác như: tạo đường truyền dẫn riêng "Tunneling", mã hoá dữ liệu "Encription", khả năng nhận thực "Authentication" với mục đích đạt được khả năng bảo mật và an toàn như một mạng dùng riêng Hay nói cách khác VPN là một sự liên kết bí mật giữa hai hoặc nhiều thiết bị khác nhau (Gửi và nhận dữ liệu) thông qua mạng công cộng (Internet, Frame Relay hoặc ATM) của nhà cung cấp dịch vụ

Theo tổ chức IETF mạng riêng ảo VPN được định nghĩa là: Việc tạo ra một mạng diện rộng dùng riêng sử dụng các thiết bị và các phương tiện truyền dẫn của một mạng công cộng

Mạng riêng ảo hay VPN (Virtual Private Network) là một mạng dành riêng để kết nối các máy tính lại với nhau thông qua mạng Internet công cộng Đây được hiểu là 1 hệ thống mạng, có khả năng tạo ra 1 kết nối mạng (tùy theo nhu cầu của người sử dụng) dựa trên hệ thống mạng Public, mạng Internet dựa trên nhà cung cấp dịch vụ nào đó (thông thường chúng ta phải dùng phần mềm hỗ trợ mới tạo, quản lý và kết nối được VPN) Các mô hình doanh nghiệp

có quy mô lớn như: trường học, bệnh viện đều ứng dụng VPN trong hệ thống

của họ

1.2.1.2 MPLS VPN Layer 3

MPLS VPN Layer 3 là một trong những ứng dụng đượ triển khai rộng rãi nhất của Công nghệ MPLS Không phải “Định tuyến nhanh” hay “Kỹ thuật lưu lượng” sẽ xuất hiện đầu tiên khi người ta nói đến MPLS, mà đó chính là hỗ trợ của VPN Trong thực tế, Kỹ thuật lưu lượng và Định tuyến nhanh được nghĩ tới nhiều nhất về những lợi ích mà nó cung cấp cho một phạm vi phục vụ cụ thể Có

lẽ dịch vụ phổ biến nhất là cung cấp mô tả các giải pháp IP-VPN và L3VPN chính là cách mà các dịch vụ được thực thi trong mạng MPLS Đối với các nàh cung cấp dịch vụ, L3VPN là công cụ vận chuyển chính và đôi khi trở thành công

cụ vận chuyển duy nhất cho sự triển khai MPLS trong mạng

Một điều quan trọng trong giải pháp của MPLS/VPN đó là các tuyến đường khách hàng được giữ trong bảng định tuyến và chuyển tiếp VPN (VRF) Bảng VRF được phổ biến với các tuyến đường được học từ CE cục bộ và tuyến đường được học từ các CE từ xa cũng được coi là tuyến đường của VPN

PE có một vài lựa chọn để tìm ra các thông tin về tuyến đường nhờ CE gần kề nó như: Định tuyến tĩnh, RIPv2, OSPF và BGP Bất kỳ PE dùng cách nào để tìm ra tuyến đường nó cũng bắt buộc phải đặt những thông tin về tuyến đường đó vào bảng VRF và cài đặt chúng trong liên kết VRF với giao diện với

CE Do đó, một giao thức định tuyến phải cài đặt các tuyến đường học được qua một giao diện CE-PE trong VRF kết hợp với giao diện đó Từ quan điểm thực hiện, điều này được thực hiện bằng cách tạo ra các ngữ cảnh riêng biệt cho các giao thức định tuyến trên mỗi VRF Về cơ bản, chúng ta phải cần có VRF cho việc định tuyến, bên cạnh đó liệu có nên sử dụng định tuyến tĩnh hoặc động, và các giao thức định tuyến

Một điểm quan trọng cần chú ý nữa đó là trong cùng một VPN, những cách thức khác nhau có thể đặt tại các site khác nhau, cũng giống như nhiều site khác nhau có thể sử dụng các giao thức định tuyến khác nhau Tính chất này đặc biệt hữu ích trong các tình huống mà các site khác nhau trong cùng một VPN được quản trị bởi các quảng trị viên khác nhau và có thể chạy những giao thức không giống nhau ở mỗi site

Chúng ta hãy xem xét một vài trong số các yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn của phương pháp định tuyến PE-CE:

 Hạn chế của các thiết bị CE: Để triển khai nhiều VPN nó yêu cầu phải

có một lượng lớn các thiết bị CE có chức năng hạn chế Ví dụ, một công ty với một văn phòng nhánh nhỏ, có rất nhiều site phải truy cập vào máy chủ trung tâm, trong trường hợp này, định tuyến phức tạp là không yêu cầu, thay vào đó,

ta cần một lượng lớn các thiết bị CE, vì thế vấn để về kinh tế này sinh Những thiết bị rẻ tiền thì chỉ hỗ trợ Định tuyến tĩnh, hoặc định tuyến tĩnh và RIP Đó là

lý do vì sao mà ngày nay giao thức định tuyến tĩnh lại được dùng phổ biến để định tuyến giữa CE-PE

 Các giao thức định tuyến chạy trong site của khách hàng: Việc chạy các giao thức định tuyến khác nhau trên liên kết giữa CE-PE hơn trong phần còn lại của site có nghĩa là Router sẽ phải được phân phối lại từ giao thức định tuyến này sang giao thức định tuyến khác Và người quản trị sẽ phải xử lý hai giao thức thay vì một Đó là lý do tại sao khách hàng thích chạy cùng một giao thức định tuyến trên liên kết CE-PE hơn

 Mức độ tin cậy của nhà cung cấp liên quan đến định tuyến thông tin của khách hàng Khi tin tưởng thấp, nhà cung cấp có thể chọn sử dụng đinh tuyến tĩnh hướng tới khách hàng để tự bảo về khỏi các tương tác định tuyến động với khách hàng

 Mức độ kiểm soát mà một giao thức cung cấp cho nhà cung cấp BGP cho phép tuyến đường lọc dựa trên chính sách và do đó cung cấp cho nhà cung cấp kiểm soát tuyến đường để chấp nhận từ phía khách hàng Khá dễ dàng cho

nhà cung cấp để bảo vệ một khách hàng không hoạt động thì BGP là một giao thức định tuyến CE-PE khá phổ biến

Chúng ta hãy cùng kiểm tra chi tiết hơn một số vấn đề được đưa ra trong trường hợp của định tuyến PE-CE:

 Việc sử dụng định tuyến tĩnh: Một mặt, định tuyến tĩnh rất đơn giản, nó được hỗ trợ mọi thiết bị Mặt khác, các host trong site khách hàng không biết

về khả năng tiếp cận tới đich của các site khác Nếu LSP vận chuyển bị down trong mạng lõi, thì tuyến đường VPN sẽ giải quyết, qua đó, LSP trở nên không kích hoạt ở phía PE Tuy nhiên, thông tin này không được truyền bá đến site khách hàng, vì thế gây ra một sự thất bại im lặng từ phía khách hàng Đó chính

là vấn đề nếu như site của khách hàng gắn với hai hoặc nhiều PE dự phòng và có thể chọn một kết nối khác để thoát khỏi site Chính vì thế, định tuyến động được yêu cầu khi sử dụng Multihoming

 Chạy cùng một giao thức trên đường kết nối PE-CE như một site khách hàng Về nguyên tắc, không có lý do để không sử dụng giao thức độc quyền, chẳng hạn như EIGRP, dù cả CE và PE đều hỗ trợ chúng Tuy nhiên, CE và PE nằm trong các domain khác nhau và thường dưới sự quản lý khác nhau Dù chạy bất cứ một giao thức nào, cái mà có thuật toán có tính hợp tác cao sẽ làm cho sự khó khăn của việc khắc phục sự cố trong môi trường giống như site của khách hàng và nhà cung cấp có thể được quản lý bởi các thực thế khác nhau

 Bảo vệ chống lại một CE không hoạt động Nhà cung cấp phải bảo vệ chính nó khỏi một CE không hoạt động quảng bá một lượng lớn các tuyến đường Sử dụng định tuyến tĩnh tránh khỏi vấn đề này, còn sử dụng định tuyến động thì có một số lựa chọn sau: một là cấu hình giới hạn trên về số lượng đường mà nhà cung cấp chấp nhận từ khách hàng hoặc là sử dụng bộ lọc để chỉ cho phép một tập hợp các tiền tố xuất hiện trước Khái niệm về hạn chế số tuyến đường có thể được mở rộng cho toàn bộ VRF bằng cách thiết lập một giới hạn

về số tuyến đường được phép trong VRF, bất kể họ có được nhận trong phiên định tuyến PE-CE tại địa phương hoặc cho dù đó là nhận được từ các PEs từ xa

 Sử dụng OSPF làm giao thức CE-PE OSPF sử dụng quảng bá kiểu trạng thái liên kết (link state advertisements - LSA) để truyền thông thông tin về topo mạng

 Sử dụng BGP làm giao thức CE-PE Khi sử dụng BGP làm PE-CE, có một phiên làm việc EBGP (bên ngoài BGP) giữa nhà cung cấp và khách hàng (giả định rằng nhà cung cấp và khách hàng đang ở các AS khác nhau) BGP được chú ý trong hoàn cảnh này bởi vì mức độ kiểm soát nó có thể cung cấp cho nhà cung cấp qua những tuyến đường để chấp nhận từ khách hàng BGP cũng có các thuộc tính hiệu chỉnh tốt vì nó không quảng bá theo chu kì dưới bất

kỳ hình thức nào và chỉ gia tăng cập nhật các thông tin được gửi đi Vì những lý

do này, BGP là một sự lựa chọn phổ biến như một giao thức PE-CE

1.2.1.3 Hoạt động của MPLS VPN

 Hoạt động của mặt phẳng điều khiển trong MPLS VPN

Mặt bằng điều khiển trong MPLS VPN chứa đựng thông tin định tuyến lớp 3 và các tiến trình trao đổi thông tin của các IP Prefix gán và phân phối nhãn bằng LDP Mặt phẳng dữ liệu thực hiện chức năng chuyển tiếp các gói IP được gán nhãn trên trạm kế để tới trạm đích Hình 1.1 cho thấy sự tương tác của các giao thức trong mặt phẳng điều khiển của MPLS VPN

Hình 1 1: Tương tác cuả các giao thức trong mặt phẳng điều khiển

Các Router CE được kết nối với các Router PE bằng một giao thức IGP, BGP hay định tuyến tĩnh (Static route) được yêu cầu trên các CE cùng với các

PE để thu thập và quảng bá thông tin NLRI Trong MPLS VPN blackpone gồm các router P và PE Một IGP kết hợp với LDP được sử dụng giữa các PE và P LDP dùng để phân phối nhãn trong một MPLS domain IGP dùng để trao đổi thông tin NLRI, ánh xạ (map) các NLRI này vào MP-BGP MP-BGP được duy trì giữa các PE trong một miền MPLS VPN và trao đổi cập nhật MP-BGP

 Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu trong MPLS VPN

Việc chuyển tiếp trong mạng MPLS VPN đòi hỏi phải dùng chồng nhãn (label stack) Nhãn trên (top lable) được gán và hoán đổi (swap) để chuyển tiếp gói dữ liệu đi trong lõi MPLS Nhãn thứ hai (nhãn VPN) được kết hợp với VRF

ở router PE để chuyển tiếp gói đến các CE Hình sau mô tả các bước trong chuyển tiếp dữ liệu khách hàng của mặt phẳng dữ liệu từ một site khách hàng CE2-A tới CE1-A trong hạ tầng mạng của SP

Hình 1 2: Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu (Data Plane)

Khi dữ liệu được chuyển tiếp tới một mạng cụ thể dọc theo mạng VPN qua lõi MPLS, chỉ có nhãn trên (top lable) trong chồng nhãn bị hoán đổi (swap) khi gói đi qua backbone Nhãn VPN vẫn giữ nguyên và được bóc ra khi đến router PE ngõ ra (egress)/xuôi dòng(downstream) Mạng gắn với một giao tiếp

ngõ ra thuộc vào một VRF cụ thể trên router phụ thuộc vào giá trị của nhãn VPN

1.2.2 Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS

1.2.2.1 Tổng quan về điều khiển lưu lượng trong MPLS

Kỹ thuật lưu lượng (TE - Traffic Engineering) là quá trình điều khiển các luồng lưu lượng qua mạng để tối ưu hệ số sử dụng tài nguyên và hiệu suất mạng Hoạt động này giải quyết vấn đề đảm bảo cho mạng nguồn tài nguyên để hỗ trợ QoS của người dùng

Kỹ thuật lưu lượng trong môi trường MPLS (MPLS TE) thiết lập mục tiêu hướng tới hai chức năng hoạt động:

 Định hướng lưu lượng: Hỗ trợ hoạt động QoS của lưu lượng người dùng, cố gắng đảm bảo tổn thất lưu lượng nhỏ nhất, trễ nhỏ nhất, độ thông qua lớn nhất nhằm đáp ứng các yêu cầu thỏa thuận của lớp dịch vụ

 Định hướng tài nguyên: Nhằm giải quyết các bài toán liên quan đến tài nguyên mạng như các liên kết truyền thông, các bộ định tuyến và máy chủ Các tài nguyên này cũng chính là những thực thể góp phần vào sự thực hiện mục đích định hướng lưu lượng Quản lý năng lực của tài nguyên mạng là vấn đề sống còn đối với các hoạt động định hướng tài nguyên Trong các tài nguyên mạng thì băng thông bao giờ cũng được đặt lên hàng đầu, không có băng thông thì bất cứ hoạt động nào của kỹ thuật điều khiển lưu lượng đều vô nghĩa Việc quản lý năng lực của băng thông sử dụng là đặc trưng của kỹ thuật điều khiển lưu lượng

 Kỹ thuật sắp xếp lưu lượng:

Kỹ thuật lưu lượng là cố gắng tạo ra tài nguyên mạng tốt nhất để hỗ trợ những nhu cầu QoS của người sử dụng Song tài nguyên mạng là hạn chế, và thường là không đủ (tốc độ liên kết, công suất xử lý LSR) để hỗ trợ QoS của người dùng ở mọi thời điểm trong ngày Vì vậy, nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng là phải sắp xếp lưu lượng người dùng một cách hợp lý Việc sắp xếp lưu lượng sẽ xảy ra tại LSR đầu vào và phải thiết lập hàng đợi hoạt động dựa trên sự

phân chia mức ưu tiên của lớp lưu lượng Mỗi lớp lưu lượng được phân vào một hàng đợi và lưu lượng báo hiệu được đưa vào trước các lớp lưu lượng khác Đó cũng là nguyên lý hoạt động chung của kỹ thuật sắp xếp lưu lượng

LSR lối vào

Liên kết vào mạng Lưu lượng

Quyền được

đi trước

Báo hiệu 1 Lớp/FEC A 2 Lớp/FEC B 3 Lớp/FEC C 4 Lớp/FEC D 5

n

Hình 1 3: Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào

Các thiết bị định tuyến ngày nay hỗ trợ nhiều loại hàng đợi khác nhau Một số loại thường thấy là:

 Hàng đợi vào trước ra trước (FIFO): Truyền dẫn các gói dựa trên yêu

cầu đến của chúng MPLS dùng phương pháp này cho việc đưa ra một FEC

 Hàng đợi công bằng trọng số (WFQ): Băng thông khả dụng dọc theo

hàng đợi được chia ra dựa trên trọng số, và các lớp lưu lượng được xử lý theo trọng số một cách công bằng Loại hàng đợi này thường được dùng khi toàn bộ lưu lượng là sự hòa hợp của nhiều lớp lưu lượng (lưu lượng lớp A được hòa hợp với khối lượng lớn lưu lượng lớp D) WFQ phù hợp với việc quản lý luồng MPLS

 Hàng đợi theo yêu cầu (CQ): Băng thông được phân chia cân xứng

theo yêu cầu cho mỗi lớp lưu lượng Nó đảm bảo mức yêu cầu QoS tới tất cả các lớp dịch vụ

 Hàng đợi ưu tiên (PQ): Tất cả các gói thuộc lớp ưu tiên cao được

truyền trước các gói thuộc bất cứ lớp nào có độ ưu tiên thấp hơn Khi đó, một vài phần lưu lượng sẽ được truyền do các phần lưu lượng khác chịu phí tổn

1.2.2.2 Giao thức phân phối nhãn LDP

Giao thức phân phối nhãn được IETF đưa ra trong RFC 3036 Vị trí của giao thức LDP và các mối liên kết chức năng cơ bản của LDP với các giao thức khác thể hiện trên hình 1.4

Thµnh phÇn giao thức MPLS Thµnh phÇn giao thøc kh«ng ph¶i MPLS

Giao thức phân bổ nhãn

Hình 1 4: Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS

Giao thức phân bổ nhãn là một thiết lập các thủ tục bởi một LSR cho biết một LSR khác nhãn sử dụng để chuyển hướng lưu lượng giữa và qua chúng

LDP có thể hoạt động giữa các LSR kết nối trực tiếp hay không được kết nối trực tiếp Các LSR sử dụng LDP để hoán đổi thông tin ràng buộc FEC và nhãn được gọi là các thực thể đồng cấp LDP, chúng hoán đổi thông tin này bằng việc xây dựng các phiên LDP

 Các loại bản tin LDP

LDP định nghĩa 4 loại bản tin đó là: Bản tin thăm dò, Bản tin phiên, Bản tin phát hành, Bản tin thông báo Bốn loại bản tin này cũng nói lên chức năng

mà nó thực hiện

 Bản tin thăm dò (Discovery): Dùng để thông báo và duy trì sự có mặt của một LSR trong mạng Theo định kỳ, LSR gửi bản tin Hello qua cổng UDP

với địa chỉ Multicast của tất cả các router trên mạng con

 Bản tin phiên (Session): Dùng để thiết lập, duy trì, và xoá các phiên giữa các LSR Hoạt động này yêu cầu gửi các bản tin Initialization trên TCP

Sau khi hoạt động này hoàn thành các LSR trở thành các đối tượng ngang cấp LDP

 Bản tin phát hành (Advertisement): Dùng để tạo, thay đổi và xoá các

ràng buộc nhãn với các FEC Những bản tin này cũng mang trên TCP Một LSR

có thể yêu cầu 1 ánh xạ nhãn từ LSR lân cận bất cứ khi nào nó cần Nó cũng phát hành các ánh xạ nhãn bất cứ khi nào nó muốn một đối tượng ngang cấp LDP nào đó sử dụng ràng buộc nhãn

 Bản tin thông báo (Notification): Dùng để cung cấp các thông báo lỗi,

thông tin chẩn đoán, và thông tin trạng thái Những bản tin này cũng mang trên TCP

 Thủ tục thăm dò LSR lân cận

Thủ tục LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau : Một

LSR định kỳ gửi bản tin Hello tới tất cả giao diện của nó Những bản tin này

được gửi trên UDP, với địa chỉ Multicast của tất cả Router trên mạng con

 Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP Như vậy,

tại một thời điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có kết nối trực tiếp

 Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó

sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đó

 Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa 2 LSR Phiên LDP là phiên hai chiều có nghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi ràng buộc nhãn

 Đa số các bản tin LDP chạy trên giao thức TCP để đảm bảo độ tin cậy của các bản tin (ngoại trừ bản tin thăm dò)

Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con, người ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:

LSR định kỳ gửi bản tin Hello trên UDP đến địa điạ chỉ IP đã được khai báo khi lập cấu hình Phía nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hello

khác truyền ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên

 Dạng bản tin (Initialization): Các bản tin thuộc loại này được gửi khi

bắt đầu một phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các tham số, các tuỳ chọn cho phiên Các tham số này bao gồm:

 Chế độ phân bổ nhãn

 Các giá trị bộ định thời

 Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó

Cả 2 LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization và LSR nhận sẽ trả lời bằng KeepAlive nếu các tham số được chấp nhận Nếu có một tham số nào đó

không được chấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi và phiên kết thúc

 Dạng bản tin (KeepAlive): Các bản tin KeeepAlive được gửi định kỳ khi

không có bản tin nào được gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang hoạt động tốt Trong trường hợp không xuất hiện

bản tin KeepAlive hay một số bản tin khác của LDP trong khoảng thời gian nhất

định thì LSR sẽ xác định đối phương hoặc kết nối bị hỏng và phiên LDP bị dừng

 Dạng bản tin (Label Mapping): Các bản tin Label Mapping được sử dụng để quảng bá liên kết giữa FEC (Prefix điạ chỉ) và nhãn Bản tin Label Withdrawal thực hiện quá trình ngược lại: Nó được sử dụng để xoá bỏ liên kết

vừa thực hiện Bản tin này được sử dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi Prefix địa chỉ) hay thay đổi trong cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó

 Dạng bản tin (Label Release): Bản tin này được sử dụng bởi LSR khi

nhận được chuyển đổi nhãn mà nó không cần thiết nữa Điều đó thường xảy ra khi LSR giải phóng nhận thấy nút tiếp theo cho FEC đó không phải là LSR quảng bá liên kết nhãn/FEC đó Trong chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu

từ phía trước, LSR sẽ yêu cầu gán nhãn từ LSR lân cận phía trước sử dụng bản

tin Label Request Nếu bản tin Label Request cần phải huỷ bỏ trước khi được

chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi), thì LSR yêu cầu sẽ

loại bỏ yêu cầu với bản tin Label Request Abort

 Tiêu đề bản tin LDP

Mỗi một bản tin LDP được gọi là đơn vị dữ liệu giao thức PDU, được bắt đầu bằng tiêu đề bản tin và sau đó là các bản tin LDP như đã trình bày trên đây Hình 1.7 chỉ ra các trường chức năng của tiêu đề LDP và các trường này thực hiện các chức năng sau:

Phiên bản Độ dài PDU

Nhận dạng LDPNhận dạng LDP

Hình 1 6: Tiêu đề LDP

 Phiên bản: Số phiên bản của giao thức, hiện tại là phiên bản 1

 Độ dài PDU: Tổng độ dài của PDU tính theo Octet, không tính trường phiên bản và trường độ dài

 Nhận dạng LDP: Nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi bản tin này

Bốn Octet đầu tiên chứa địa chỉ IP được gán cho LSR: Nhận dạng bộ định tuyến Hai Octet cuối nhận dạng không gian nhãn bên trong LSR Với LSR có không gian nhãn lớn, trường này có giá trị bằng 0

 Khuôn dạng bản tin LDP

Tất cả các bản tin LDP có khuôn dạng sau:

Kiểu bản tin Độ dài bản tin

ID bản tin Thông số bắt buộc Thông số tuỳ chọn U

Hình 1 7: Khuôn dạng các bản tin LDP

 Bit U: Bít bản tin chưa biết Nếu bit này bằng 1 thì nó không thể được thông dịch bởi phía nhận, lúc đó bản tin bị bỏ qua mà không có phản hồi

 Kiểu bản tin: Chỉ ra kiểu bản tin là gì

 Chiều dài bản tin: Chỉ ra chiều dài của các phần nhận dạng bản tin, các

thông số bắt buộc, và các thông số tuỳ chọn

 Nhận dạng bản tin: Là một số nhận dạng duy nhất bản tin Trường này

có thể được sử dụng để kết hợp các bản tin Thông báo với một bản tin khác

 Thông số bắt buộc và thông số tuỳ chọn: Tuỳ thuộc vào từng bản tin LDP

1.2.2.3 Giao thức dành trước tài nguyên mạng RSVP

 Khái niệm

Giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol) là giao thức dành trước tài nguyên RSVP là giao thức báo hiệu dùng để thiết lập sự dự phòng về chất lượng dịch vụ trong mạng internet RSVP hỗ trợ chất lượng dịch vụ bằng cách yêu cầu các router phải thống nhất dành riêng tài nguyên (như băng thông) cho mỗi giao thông giữa một cặp điểm đầu cuối, tức trước khi dữ liệu được gửi đi, các điểm đầu cuối phải gửi yêu cầu xác định lượng tài nguyên cần thiết và tất cả các router dọc theo con đường phải cùng thống nhất cung cấp tài nguyên này, cơ chế này được xem như là một dạng cùa báo hiệu Khi gói tin di chuyển, router cần theo dõi và kiểm soát việc di chuyển để đảm bảo lượng lưu lượng gửi đi không vượt quá khối lượng đã xác định và thiết lập chính sách lập hàng đợi để đảm bảo cho việc gửi gói đều đặn (do giao thông trên mạng thưòĩig trồi sụt thất thường, như một luồng tốc độ trung bình là 1 Mbps có thể có lưu lượng 2 Mb trong vài

ms và kế tiếp chẳng có dữ liệu nào cả Router có thể ổn định độ trồi sụt bằng các hàng đọi tạm thời cho các gói tin và gửi chúng theo mức ổn định là 1 Mbps)

 Đặc trưng của RSVP

RSVP là giao thức cho phép các ứng dụng thông báo các yêu cầu về QoS với mạng và mạng sẽ đáp ứng bằng những thông báo thành công hoặc thất bại 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, theo khuôn dạng Tspec và Rspec, bao gồm các dịch vụ yêu cầu (có bảo đảm hoặc tải điều khiển)

Rõ ràng là RSVP phải mang những thông tin này từ các máy chủ tới tất cả các tổng đài chuyển mạch và các bộ định tuyến dọc theo đường truyền từ bộ gửi đến bộ nhận, vì vậy tất cả các thành phần mạng này phải tham gia vào việc đảm bảo các yêu cầu QoS của ứng dụng

RSVP mang các thông tin trong hai loại bản tin cơ bản là: PATH và RESV Các bản tin PATH truyền từ bộ gửi tới một hoặc nhiều bộ phận có chứa Tspec và các thông tin phân loại do bộ gửi cung cấp Một bản tin PATH bao giờ

cũng được gửi tới một địa chỉ được gọi là địa chỉ phiên, nó có thể là địa chỉ

Unicast hoặc Multicast Chúng ta thường xẹm phiên đại diện cho một ứng dụng đơn, nó được xác nhận bằng một địa chỉ đích và số cổng đích sử dụng riêng cho ứng dụng

Khi bộ nhận nhận được bản tin PATH, nó có thể gửi bản tin RESV trở lại cho bộ gửi Bản tin RESV xác nhận phiên có chứa thông tin về số cổng dành riêng và Rspec xác nhận mức QoS mà bộ nhận yêu cầu Nó cũng bao gồm một vài thông tin xem xét những bộ gửi nào được phép sử dụng tài nguyên đang được cấp phát Hình 1.8 biểu diễn trình tự bản tin trao đổi giữa bộ gửi và nhận

Ở đây lưu ý rằng các cổng dành riêng là đơn công Nếu cần sử dụng các cổng dành riêng song công (ví dụ như phục vụ cho thoại truyền thống) thì phải có các bản tin bổ sung theo chiều ngược lại Cũng chú ý rằng các bản tin được nhận và chuyển tiếp bởi tất cả các bộ định tuyến dọc theo đường truyền thông tin, do đó việc cấp phát tài nguyên có thể được thực hiện tại tất cả các nút mạng cần thiết

Khi các cổng dành riêng được thiết lập, các bộ định tuyến nằm giữa bộ gửi và bộ nhận sẽ xác định các gói tin thuộc cổng dành riêng nào nhờ việc kiểm tra năm trường trong phần mào đầu của IP và giao thức truyền tải đó là: địa chỉ đích, số cổng đích, số giao thức (ví dụ UDP), địa chỉ nguồn và cổng nguồn

Thường gọi tập các gói tin được nhận dạng theo cách này gọi là luồng dành

riêng Các gói tin trong luồng dành riêng thường bị khống chế (đảm bảo cho

luồng không phát sinh lưu lượng vượt quá so với thông báo trong Tspec) và xếp vào hàng đợi để phù hợp với yêu cầu về QoS Ví dụ một cách để có dịch vụ bảo đảm là sử dụng các hàng đợi có trong số (WFQ), ở đây mỗi cổng dành riêng khác nhau được xem như một luồng đối với các hàng đợi, và trọng số được ấn định cho mỗi luồng phù hợp với tốc độ dịch vụ yêu cầu trong Rspec

Đối với các luồng Unicast thì RSVP là khá đơn giản Nó trở nên phức tạp hơn trong môi trường Multicast, bởi vì có thể có rất nhiều bộ nhận dành riêng cổng cho một phiên đơn và các bộ nhận khác nhau có thể có rất nhiều bộ nhận dành riêng cổng cho một phiên đơn và các bộ nhận khác nhau có thể yêu cầu các mức QoS khác nhau Hiện nay MPLS chủ yếu tập trung vào các ứng dụng Unicast của RSVP mà không đi sâu vào khía cạnh Multicast của RSVP

Điểm cuối cùng phải lưu ý về RSVP là nó là giao thức ” trạng thái mềm “ Đặc tính để phân biệt giao thức trạng thái mềm với các giao thức loại khác là trạng thái sẽ tự động hết hiệu lực sau một thời gian trừ khi nó được làm tươi liên tục theo chu kỳ Điều đó có nghĩa là RSVP sẽ định kỳ gửi đi các bản tin PATH

và RESV để làm tươi các cổng dành riêng tự động bị hủy bỏ

Hình 1 8 Các bản tin PATH truyền từ bộ gửi tới bộ nhận và các bản tin RESV

truyền theo hướng ngược lại

 Sự liên hệ giữa RSVP và MPLS

Sự mở rộng của RSVP dùng để hỗ trợ MPLS trong việc thiết lập các LSP bằng cách sử dụng hay không sử dụng việc đặt trước tài nguyên Những mở rộng này cũng dùng để tái định tuyến LSP, cân bằng tải, định tuyến cưỡng bức

và phát hiện lặp vòng Những mở rộng này của RSVP phản ánh nhiều hoạt động trong LDP như đã nói ở trên Các host và các router hỗ trợ cả RSVP và MPLS

có thể kết hợp các nhãn và các dòng lưu lượng RSVP Mỗi lần một LSP được thiết lập, lưu lượng đi qua đường dẫn này được xác định bởi giá trị nhãn đã được gắn vào gói tại lối vào của LSP Tập các gói được ấn định cùng giá trị nhãn thuộc về cùng một FEC và cũng giống như tập các giá trị nhãn ấn định cho dòng lưu lượng cho RSVP Khi các nhãn được kết hợp với các dòng lưu lượng, thì router có thể nhận ra các trạng thái dành trước RSVP tương ứng cho mỗi gói, dựa trên giá trị nhãn của gói

Hình 1 9 Các bản tin Path và Reservation

Mô hình RSVP/MPLS sử dụng phân bổ nhãn theo yêu cầu đường xuống Trong hình 1.9, chúng ta thấy rằng các node đường lên yêu cầu một ràng buộc nhãn (A tới B, B tới C…) Một yêu cầu để ràng buộc nhãn với một đường hầm LSP được khởi tạo bởi node lối vào (node A trong hình 1.9), thông qua bản tin Path RSVP, bản tin này chứa một đối tượng LABEL_REQUEST Đối tượng này chứa các giá trị nhãn được gợi ý, có thể bao gồm các số kênh ảo ATM và FR (nếu cần)

Các nhãn được chỉ định từ các router đường xuống và được phân bổ ngược trở lại đường lên bởi các bản tin Reservation Để thực hiện mục đích này, bản tin Reservation RSVP được mỏ rộng với một đối tượng LABEL Đối tượng này chứa nhãn được sử dụng giữa các node lân cận Chẳng hạn, trong hình 2, bản tin Path giữa các node B và C chứa đối tượng LABEL_REQUEST và bản tin Reservation chứa đối tượng LABEL

Đối tượng LABEL được chèn vào bên trong danh sách filterspec ngay sau filterspec mà nó liên quan Sự tiếp nhận nhãn cho phép node cập nhật ILM (Ánh

xạ nhãn lối vào) của nó

Định tuyến hiện: Sự mở rộng của RSVP cũng hỗ trợ định tuyến hiện, thường được biết như là định tuyến cưỡng bức trong các miền MPLS Hoạt động này được thực hiện bằng việc đặt đối tượng EXPLICIT_ROUTE vào trong bản tin Path Trong hình 2 các node D, J, E và F được thiết lập cho LSP

Đối tượng Explicit Route chứa các chặng cho các LSP được định tuyền hiện Các đường đi được định tuyến hiện có thể được cấu hình bởi nhà quản trị hay được tính toán tự động bằng một thực thể phù hợp dựa trên các yêu cầu QoS

và chính sách, có tính cả trạng thái mạng hiện thời, nhưng RSVP không xác định đường đi định tuyến hiện được quyết định như thế nào Tuy nhiên, các chặng của đường đi định tuyến hiện được nhận ra bởi (a) tiền tố địa chỉ IPv4, (b) tiền

tố địa chỉ IPv6 hay (c) số của hệ thống tự quản Ngoài ra, định tuyến hiện cho phép sử dụng định tuyến chặt hay lỏng Chức năng của nó là tương tự như các chức năng của định tuyển nguồn IP (việc này hiếm khi được sử dụng) Định tuyến lỏng là một tập các chặng được gợi ý và định tuyến chặt là một tập các chặng được yêu cầu

Hình 1 10 Đối tượng Session và Explicit Route

Xác định các node lối vào và các node lối ra: Đối tượng Session, như được biểu diễn trong hình 2 là một trường hữu ích với các nhà quản lý mạng

muốn điều khiển các node lối vào và các node lối ra của LSP mà không cần phải điều khiển mỗi node từ lối vào đến lối ra Để thực hiện chức năng này đối tượng Session phải chứa địa chi IP của node lối ra

Các mức độ ưu tiên của phiên: Một trường khác được định nghĩa trong

RSVP mở rông là Session Attibute Nó được sử dụng bởi các node RSVP/MPLS

để nhận ra độ ưu tiên của dòng lưu lượng (LSP trong MPLS) tương ứng với quyền được sử dụng tài nguyên tại các node đó Ngoài ra nó cũng được sử dụng

để quyết định xem một phiên (dòng lưu lượng) nào đó có thể được ưu tiên hơn phiên khác hay không

1.2.2.4 Thực hiện kỹ thuật điều khiển lưu lượng

` Đối với việc thực hiện kỹ thuật lưu lượng, chúng ta có hai kỹ thuật nổi bật sau đây:

 Tránh tắc nghẽn

Với việc thiết lập độ rộng băng thông dự trữ lớn nhất của mỗi link và cho mỗi LSP, Constraint-Based Routing sẽ tự động tránh những nơi có quá nhiều LSP trên một Link Giải pháp này là giải pháp thứ nhất

Ví dụ, Constraint-Based Routing sẽ tự động chọn LSP B –> E trên một đường dẫn dài hơn để tránh tắc nghẽn trong đường link C –> E thông qua LSP

Hình 1 11: Tránh tắc nghẽn

 Chia sẻ tải

Thứ hai, nếu lưu lượng từ Router C1 tới Router B1 vượt quá dung lượng của bất kỳ đường dẫn đơn nào từ C1 –> B1, trong khi một đường dẫn dài hơn lại chưa được sử dụng hết như chỉ ra ở hình 3.19 Nhiều LSP có thể được định hình

từ C1 –> B1 để sử dụng tài nguyên LSP chưa hết đó và để có thể đưa ra được tỉ

lệ của hai LSP đặc trưng đó như trong thiết kế, tất nhiên tải trọng có thể được phân chia tối ưu Phương pháp này được gọi là Load Sharing Ví dụ, nếu tổng lưu lượng từ Router C1 tới Router B1 là 160 Mbit/s Hai LSP có thể được định hình từ C1 đến B1

LSP1

120Mbit/s

LSP2 40M bit/s

LSP

OC3: 155Mbit/s OC12: 622Mbit/s

Hình 1 12: Sự chia sẻ tải

1.3 Kết luận chương 1

Chương 1 là chương khái quát về Multi Label Switching Protocol – chuyển mạch nhãn đa giao thức và các ứng dụng của nó Sự ra đời của Chuyển mạch nhãn đa giao thức đã mang tới bước tiến lớn cho công nghệ nói chung và

sự truyền dẫn trong mạng nói riêng Nếu trước đây người ta vẫn sử dụng chuyển mạch IP hoặc ATM để truyền thông tin đi trên mạng, thì ngày nay, MPLS được

sử dụng như một công cụ chủ yếu nhớ sự hiệu quả, sự mềm dẻo, tiết kiệm băng thông, thời gian truyền và các lợi ích khác của nó như đã trình bày ở trên

Bên cạnh đó, trong chương này, em cũng đã đi tìm hiểu về một số ứng dụng nổi bật của công nghệ MPLS Đầu tiên là ứng dụng Mạng riêng ảo trên nền MPLS Đây là một ứng dụng có thể nói là rất nổi bật và có rất nhiều ưu điểm của MPLS Thứ hai là em đi tìm hiểu về Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS

Để có được sự chuyển mạch tối ưu nhất, kỹ thuật lưu lượng giúp điều khiển các luồng lưu lượng qua mạng để tối ưu hệ số sử dụng tài nguyên và hiệu suất mạng

CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG

MẠNG VIỄN THÔNG 2.1 Tổng quan về QoS

2.1.1 Định nghĩa

 Định nghĩa:

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

Khi Internet chưa quá phát triển như hiện nay, lưu lượng truyền đi trong mạng chủ yếu là dạng data thì các nhà cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng chưa thật quan tâm lắm tới việc ưu tiên các gói tin, bởi vì khi dữ liệu chủ yếu là data thì các tài nguyên mạng nói chung cũng như bằng thông nói riêng về cơ bản

là đủ để cung cấp cho các ứng dụng chạy trong mạng Vì thế các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho khách hàng của họ dịch vụ Best-Effort Khi đó, các khách hàng sẽ được đối xử như nhau, hay nói cách khác là “đến trước phục vụ trước”

mà không quan tâm tới lưu lượng ở đây là gì Best-Effort là dịch vụ phổ biến nhất trên mạng Internet hay mạng IP nói chung

Nhưng khi Internet phát triển hơn, khi mà lưu lượng di chuyển trên mạng không chỉ là data nữa mà nó còn là các dạng lưu lượng như Voice, Video, HTTP, hay các dịch vụ thời gian thực Các dịch vụ này đòi hỏi và yêu cầu độ trễ rất nhỏ

và khả năng đáp ứng cao Khi đó, dịch vụ Best-Effort không còn phù hợp, nó sẽ gây ra độ trễ lớn và không kịp đáp ứng yêu cầu về các dịch vụ thời gian thực của khách hàng Ngoài ra thì nó còn gây nghẽn trên mạng và để giải quyết vấn đề nghẽn này thì phải cần rất nhiều băng thông, như vậy rất lãng phí Vì thế QoS ra đời để đề cập đến tất cả các khía cạnh liên quan đến hiệu quả hoạt động của mạng

 Ưu điểm vượt trội khi QoS ra đời:

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

Khi Mạng không hỗ trợ QoS, dạng lưu lượng Voice sẽ gặp phải những vấn đề như 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

Còn đối với dịch vụ Video Call thì các cuộc gọi sẽ không kết nối được, hình ảnh không ổn định, âm thanh không đồng bộ với hình ảnh hoặc các hình động luôn bị “đóng băng” Vơi data thì dữ liệu truyền đi có thể bị chậm, hoặc mất dữ liệu khi đang truyền

Với các xu hướng phát triển ồ ạt các dịch vụ thương mại điện tử commerce), vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng Internet trở nên cần thiết hơn bao giờ hết

(e-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 hai, 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 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

2.1.2 Các đặc tính của QoS

Nguyên nhân thành công của giao thức IP chính là sự đơn giản của nó Mọi tính năng phức tạp được cài đặt tại đầu cuối mạng còn mạng lõi thì đơn giản Bộ định tuyến trong mạng sẽ căn cứ vào địa chỉ IP và các nút trong mạng

để tìm nút mạng kế tiếp được nhận gói

 Nếu hàng đợi dành cho nút mạng kế tiếp quá dài, thời gian trễ của gói

dữ liệu sẽ lớn Nếu hàng đợi đầy không còn chỗ trống gói dữ liệu sẽ bị hủy

 Như vậy, mạng IP chỉ cung cấp mô hình dịch vụ “nỗ lực tối đa ”-best effort service-có nghĩa là mạng sẽ khai thác hết khả năng trong giới hạn cho phép, nhưng không đảm bảo độ trễ và mất mát dữ liệu Vì vậy, khi có nhiều luồng lưu lượng truyền đi trong mạng và vượt quá khả năng của mạng, dịch vụ không bị từ chối nhưng chất lượng dịch vụ giảm: thời gian trễ tăng, tốc độ giảm

và mất dữ liệu Do đó, mạng IP không thích hợp với những ứng dụng yêu cầu thời gian thực Ngoài ra, với thông tin đa điểm (multicast) đồng thời phục vụ hàng triệu khách hàng thì hiện nay mạng IP không thực hiện được Nếu có thể triển khai tốt thông tin quảng bá có thể tích hợp phát thanh truyền hình vào mạng IP

 Sự ra đời các giao thức chất lượng dịch vụ QoS cung cấp cho mạng các tính năng giúp mạng có thể phân biệt được các lưu lượng có đòi hỏi thời gian thực với các lưu lượng có độ trễ, mất mát hay độ biến động trễ (jitter) Băng thông sẽ được quản lý và sử dụng hiệu quả để có thể đáp ứng những yêu cầu về chất lượng của các luồng lưu lượng Mục tiêu của QoS là cung cấp một số mức

dự báo và điều khiển lưu lượng

Trong các mạng số liệu, QoS được đánh giá qua các tham số chính sau:

 Độ sẵn sàng của dịch vụ

 Độ trễ (delay)

 Độ biến động trễ (jitter)

 Băng thông

 Tỷ lệ tổn thất gói (packet loss rate): tỷ lệ các gói bị mất, bị hủy, và bị lỗi khi đi trong mạng

Sau đây em xin được tìm hiểu về các đặc tính kể trên của QoS

2.1.2.1 Độ sẵn sàng của dịch vụ (Service Availability)

Tính sẵn sàng: Là độ sẵn sàng của một dịch vụ trong mạng Khi một mạng được coi là lý tưởng, tức là nó hoạt động với 100% sự sẵn sàng trong mọi thời gian Tuy nhiên một dịch vụ mạng không bao giờ có thể hoàn hảo tới như vậy Tham số Độ sẵn sàng của dịch vụ cho biết xác suất sử dụng dịch vụ thành công

Theo quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ thì khả năng sẵng sàng đồng nghĩ với thời gian sẵn sàng trên tổng thời gian gói tin đi trong mạng

Theo quan điểm của khách hàng, khả năng sẳn sàng được tính bằng số lần phục vụ sẵn sàng, tức là trong mọi tình huống, nhà cung cấp dịch vụ đều có thể

xử lý được sự cố, không bị nghẽn mạng, gói tin di chuyển từ đầu tới cuối theo đúng tiêu chuẩn Khi khách hàng sử dụng dịch vụ, họ không hề mong muốn xảy

ra các sự cố làm gián đoạn dịch vụ mà họ đang sử dụng, vì thế, nhà cung cấp dịch bên cạnh cung cấp dịch vụ còn phải đảm bảo độ sẵn sàng của dịch vụ tới khách hàng Đó chính là ý nghĩa của QoS

2.1.2.2 Độ trễ (Delay)

Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông Khi lưu lượng quá lớn tới một nút mạng mà băng thông lại quá nhỏ, thì sẽ gây ra hiện tượng tắc nghẽn Hiện tượng này gọi là hiện tượng “Thắt nút cổ chai” Như vậy, khi lưu lượng bị nghẽn, các lưu lượng tới sau phải chờ Điều này sẽ gây ra trễ nếu như Băng thông không được mở rộng, hoặc không có một phương pháp ưu tiên nào hiệu quả hơn

Đối với các ứng dụng có giới hạn trễ là 64kbps, tham số QoS trễ lớn nhất các bit gặp phải khi truyền qua mạng, các bit có thể đến với độ trễ nhỏ hơn

Băng thông và trễ của mạng có mối quan hệ với nhau và có thể tính toán tại nhiều nơi trong mạng, thậm chí từ đầu tới cuối quãng đường đi của gói tin Khoảng thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên của một khung đi vào mạng cho tới bit đầu tiên ra khỏi mạng gọi là trễ Vì con đường mà khung đi qua cả bộ

chuyển mạch và bộ định tuyến, nên trễ cũng có thể biến đổi, có các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình, độ lệch chuẩn

Băng thông được định nghĩa là số bit của một khung chia cho thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên rời khỏi mạng, cho tới khi bit cuối cùng rời khỏi mạng Trên thực tế, đây chỉ một trong nhưng cách đo có thể, vì các khung có đường truyền đi từ liên kết truy cập mạng tới mạng xương sống nên băng thông

mà khung truyền đi biến đổi đáng kể Các mạng chuyển mạch gói cung cấp cho các ứng dụng băng thông biến đổi phụ thuộc vào hoạt động và sự bùng nổ của ứng dụng đó Băng thong biến đổi, tức là trễ trên mạng cũng sẽ biến đối Các nút mạng cũng có thể làm thay đổi trễ nhờ việc nhóm lại với nhau Khi quá trình xếp hàng xảy ra tại các nút mạng thì dẫn tới việc trễ (hay tắc nghẽn tại nút) Trễ xảy

ra do cần thời gian để chuyển gói tới hàng đợi và thời gian gói tin phải đợi để được xử lý

Tuy nhiên trễ có thể giảm xuống còn 10ms khi tại các nút thực hiện các thuật toán ưu tiên Ngoài ra khi các Bridge, Switch hay Router chuyển dữ liệu,

nó phụ thuộc vào tốc độ của hệ thống mạch, CPU và kiến trúc bên trong của các thiết bị mạng Tham số QoS chỉ xác định trễ lơn snhatas mà không đặt ra bất kỳ giới hạn nhỏ hơn nào cho trễ của mạng

2.1.2.3 Độ biến động trễ (Độ rung pha- Delay Jitter)

Biến động trễ là giá trị thống kê sự thay đổi về mặt thời gian giữa thời điểm đến của các gói tin liên tiếp Nguyên nhân chủ yếu là do sự biến đổi của trễ hàng đợi 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)