Đồ án đánh giá mô hình intserv & diffserv trong mạng IP

Mạng IP truyền thống dựa trên cơ chế cố gắng tối đa BE Best Effort và nguyên tắc xếp hàng vào trước ra trước FIFO, các gói thông tin được lưu giữ, chuyển đi không được đảm bảo chất lượng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP 6

CHƯƠNG 2 DỊCH VỤ TÍCH HỢP INTSERV & RSVP 9

2.1 Khái quát về IntSert 9

2.2 Thành phần & nguyên tắc hoạt động của IntServ 9

2.2.1 Các thành phần chính trong mô hình IntServ 10

2.2.2 Nguyên lý hoạt động IntServ 11

2.3 Đặc tính lưu lượng 11

2.3.1 Các ứng dụng thời gian thực 12

2.3.2 Các ứng dụng không phải thời gian thực 12

2.4 Các mô hình dịch vụ cung cấp bởi IntServ 12

2.5 Giao thức giữ trước tài nguyên RSVP 14

2.5.1 Các đặc tính của RSVP 15

2.5.2 Hoạt động của RSVP 16

2.5.3 Nội dung các bản tin RSVP 16

2.5.4 Mô hình bảo lưu 17

2.5.5 Các kỹ thuật sử dụng trong RSVP 19

2.6 RSVP và IntServ 21

2.7 Ưu điểm & Nhược điểm của IntServ /RSVP 23

2.7.1 Ưu điểm 23

2.7.2 Nhược điểm 23

2.8 Kết luận 24

CHƯƠNG 3 DỊCH VỤ PHÂN BIỆT DIFFSERV 24

3.1 Nguyên tắc cơ bản của DiffServ 25

3.1.1 Lợi thế của DiffServ so với IntServ 25

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 25

3.1.3 Giải pháp QoS theo mô hình DiffServ 26

3.2 Các mức chất lượngdịch vụ cung cấp bởi DiffServ 27

3.2.1 Dịch vụ có đảm bảo 27

3.2.2 Dịch vụ ưu tiên 28

3.3 Khả năng linh hoạt của DiffServ 29

3.4 Mô hình của DiffServ 29

3.5 Tác động từng chặng 30

3.5.1 Chuyển tiếp nhanh EF – PHB 31

3.5.2 Chuyển tiếp đảm bảo AF PHB 32

3.6 Vùng mạng dịch vụ phân biệt 33

3.7 Phân bổ băng thông 35

3.8 Ưu điểm & Nhược điểm của DiffServ 35

3.8.1 Ưu điểm 35

3.8.2 Nhược điểm 36

3.9 Kết luận 36

CHƯƠNG 4 TÍCH HỢP CẤU TRÚC DỊCH VỤ INTSERV & DIFFSERV 36

4.1 So sánh giữa hai mô hình IntServ & DiffServ 36

4.2 IntServ over DiffServ 37

4.3 Khả năng tích hợp DiffServ và RSVP 38

4.4 Mô hình cấu trúc tích hợp 39

4.5 Thủ tục điều khiển chấp nhận đơn giản 41

4.6 Phân tích khả năng linh hoạt của mô hình 43

4.6.1 Phân tích dung lượng bộ nhớ 43

4.6.2 So sánh Router lõi của mô hình RSVP và DiffServ với ACS RA 45

4.7 Tổng quan về QoS 49

4.7.1 Các khái niệm cơ bản 49

4.7.2 Các nguồn gây ra trễ 51

4.8 Các tham số IP QoS 51

4.9 Các dịch vụ hướng tới QoS của IP 51

4.9.1 Dịch vụ cố gắng tối đa 52

4.9.2 Dịch vụ khác biệt DiffServ 52

4.9.3 Dịch vụ tích hợp IntServ 55

4.10 Kết luận 57

CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG BẰNG NS22 & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 58

5.1 Tổng quan về NS 2 58

5.2 Cấu trúc và hoạt động trong NS 2 58

5.2.1 Cấu trúc NS 2 58

5.2.2 Hoạt động của phần mềm NS 2 59

5.3 Thành phần và cấu hình mạng mô phỏng trong NS 2 59

5.3.1 Các thành phần trong NS 2 59

5.3.2 Áp dụng NS để thiết lập cấu hình mạng cần mô phỏng 62

5.3.3 Các Module của mô hình kiến trúc DiffServ hỗ trợ trong NS 2 63

5.3.4 Topology mạng mô phỏng 65

5.3.5 Mô hình lưu lượng dùng trong quá trình mô phỏng 66

5.4 Mục tiêu cần đo, thời gian thực hiện mô phỏng 67

5.5 Mô tả mã nguồn của chương trình mô phỏng 68

5.6 Thông số đánh giá mô hình hỗ trợ chất lượng dịch vụ 68

5.6.1 Lượng gói tin bị rớt của dữ liệu truyền trong mạng 68

5.6.2 Độ trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối của gói dữ liệu 69

5.7 Phân tích kết quả mô phỏng 69

5.7.1 Kết quả mô phỏng dạng hình ảnh 69

5.7.2 Kết quả dạng dữ liệu 70

5.7.3 Phân tích lượng gói tin bị rớt 70

5.7.4 Độ trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối của gói dữ liệu 71

5.8 Nhận xét 73

KẾT LUẬN ……….75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 76

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

ACS Admission Control Server Máy chủ điều khiển chấp nhận

AF PHB Assured Forward PHB Chuyển tiếp đảm bảo PHB

CAC Connection Admission Control Thuật toán điều chỉnh đầu vào

DS Differentiated Services Các dịch vụ phân biệt

DSCP Differentiated Services Code

Point

Điểm mã dịch vụ phân biệt

EF PHB Expedited Forwarding PHB Chuyển tiếp tiến hành

FSI Flow State Information Thông tin trạng thái luồng

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm nghiên cứu chuẩn kỹ thuật cho

Internet IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức Internet phiên bản 4

IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức Internet phiên bản 6

LSP Label Switched Path Đường truyền mạch nhãn

MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

RED Random Early Detection Phát hiện sớm, bỏ gói tin ngẫu nhiên RFC Request For Comment Yêu cầu cho ý kiến

RPI Routing Path Information Thông tin đường định tuyến

Rspec Reservation Specification Đặc tính giữ trước tài nguyên

RSVP Resource ReSerVation Protocol Giao thức giữ trước tài nguyên

RSVP TE Resource Reservation Protocol

Traffic Enginerring

Giao thức báo hiệu

SACP Simple Admission Control

Protocol

Giao thức điều khiển chấp nhận đơn giản

SLA Service Level Agreement Thoả thuận lớp dịch vụ

TCA Traffic Condition Agreement Thoả thuận tình trạng lưu lượng

TCP/IP Transmission Control Protocol /

Internet Protocol

Giao thức điều khiển truyền /Giao thức Internet

TCL Tool Command Language Trình biên dịch của ngôn ngữ kịch

bản Tspec Traffic Specification Đặc tính lưu lượng

UDP User Datagram Protocol Thủ tục gói tin người sử dụng

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WFQ Weight Fair Queuing Hàng đợi theo trọng số

WRED Weighted RED Phát hiện, bỏ gói tin theo trọng số

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển nghành công nghệ thông tin thì việc phát triển các công nghệ là rất đa dạng Chúng ta đang sống trong kỷ nguyên khoa học kỹ thuật hiện đại Sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin nói riêng đã mang lại những bước đột phá mà ngay cả những người phát minh ra chúng cũng không thể hình dung ra được Bởi sự phát triển của nó không chỉ mang lại giá trị to lớn mà còn kéo theo hàng loạt sự bùng nổ của các ngành khoa học khác Với sự phát triển không ngừng của mạng Internet trên toàn thế giới, nhu cầu truyền dẫn dữ liệu và các dịch vụ dữ liệu của con người ngày càng tăng cao

Rất nhiều mong muốn được đưa ra trong việc xây dựng nên các mô hình hỗ trợ nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng để đáp ứng được nhu cầu trao đổi thông tin của con người Trong số đó có mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ) và mô hình dịch vụ phân biệt (DiffServ) Nội dung đồ án của em là tìm hiểu về IntServ & DiffServ xây dựng chương trình mô phỏng việc áp dụng mô hình dịch vụ IntServ & DifffServ để nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng IP

Đồ án được chia làm 5 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về mạng IP

Chương 2: Dịch vụ tích hợp IntServ

Chương 3: Dịch vụ phân biệt DiffServ

Chương 4: Tích hợp cấu trúc dịch vụ IntServ & DiffServ

Chương 5: Xây dựng chương trình mô phỏng với NS 2 & Đánh giá kết quả

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP

Nhu cầu trao đổi và xử lý thông tin ngày càng cao Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực như khoa học, quân sự quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo dục Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được Người ta thấy được việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn như:

Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng như: thiết bị chương trình, dữ liệu khi trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng đều có thể tiếp cận được mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu

Tăng độ tin cậy của hệ thống: Người ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và lưu trữ các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có thể được khôi phục nhanh chóng Trong trường hợp có trục trặc trên một trạm làm việc thì người ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế

Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể được sữ dụng chung thì nó mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chức lại các công việc với những thay đổi về chất như:

Ðáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu

Tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán

Tăng cường truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang được cung cấp trên thế giới

Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuật trong mạng là mối quan tâm hàng đầu của các nhà tin học Ví dụ như làm thế nào để truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và tối ưu nhất, trong khi việc xử lý thông tin trên mạng quá nhiều đôi khi có thể làm tắc nghẽn trên mạng và gây ra mất thông tin trên mạng một cách đáng tiếc

Hiện nay, việc làm sao có được một hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an toàn với lợi ích kinh tế cao đang rất được quan tâm Một vấn đề đặt ra có rất nhiều giải pháp về công nghệ, một giải pháp có rất nhiều yếu tố cấu thành, trong mỗi yếu tố có nhiều cách lựa chọn Như vậy để đưa ra một giải pháp hoàn chỉnh, phù hợp thì phải trải qua một quá trình chọn lọc dựa trên những ưu điểm của từng yếu tố, từng chi tiết dù là rất nhỏ

Ðể giải quyết một vấn đề phải dựa trên những yêu cầu đặt ra và dựa trên công nghệ để giải quyết Nhưng công nghệ cao nhất chưa chắc là công nghệ tốt nhất, mà công nghệ tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất

Công nghệ IP và các ứng dụng của nó đã có những bước phát triển đột phá trên phạm vi toàn thế giới Mạng IP truyền thống dựa trên cơ chế cố gắng tối đa BE (Best Effort) và nguyên tắc xếp hàng vào trước ra trước FIFO, các gói thông tin được lưu giữ, chuyển đi không được đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS

Công nghệ IP đang được xây dựng như một hạ tầng cơ sở cho thế giứo Web, được

dự đoán sẽ đóng vai trò quan trọng và có thể là chủ đạo trong tiến trình phát triển của mạng công cộng và các mạng riêng Sự chuyển dịch lưu lượng mạng kinh doanh vào các mạng IP công cộng, bao gồm các mạng riêng ảo (VPN) đã đem lại nhiều lợi ích

cho các khách hàng kinh doanh như giảm các chi phí, độ phức tạp trong công tác điều hành và các rủi ro về đầu tư Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của mạng IP đã đưa đến một số tồn tại đó là:

Sự tích hợp các lưu lượng đa phương tiện trên mạng IP nảy sinh các yêu cầu quan trọng về chất lượng dịch vụ (QoS) Tất cả các các ứng dụng nhạy cảm thời gian thực đòi hỏi một mạng có QoS cao hơn mạng IP QoS truyền thống dựa trên cơ chế cố gắng tối đa BE

Trên thực tế, mạng Internet ngày nay chưa cung cấp được các dịch vụ tin cậy, các dịch vụ ứng dụng được cam kết mà các ứng dụng này có thể đo, dự báo được Hơn nữa, trong qua trình phát triển nhanh của mạng Internet, sự cạnh tranh gay gắt đã đẩy giá cước tới mức quá thấp trên thị trường các dịch

vụ IP truyền thống Vì thế quá trình nâng cấp mạng bị chậm lại do yêu cầu đầu tư quá lớn Trong vòng 25 năm qua, Internet đã phát triển từ mạng liên kết các nhà nghiên cứu thành mạng quốc tế, thương mại toàn cầu

Triển khai dịch vụ thoại dựa trên công nghệ IP là một cơ hội lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ trong những năm gần đây Yêu cầu chính để thu hút các khách hàng kinh doanh là đưa ra các dịch vụ có cam kết QoS Khi triển khai các giải pháp IP QoS, các nhà cung cấp dịch vụ có thể:

Tăng lợi nhuận: Tăng doanh thu bằng cách thu hút các khách hàng mới và giữ được các khách hàng truyền thống Cung cấp các dịch vụ chất lượng cao trong khi giảm chi phí qua việc sử dụng băng thông hiệu quả

Nâng cao sức cạnh tranh bằng cách đưa ra nhiều dịch vụ tốt hơn dịch vụ “cố gắng tối đa” và các giải pháp theo yêu cầu riêng của khách hàng

Hiện tại giới khoa học và các tổ chức IETF, ITU, RFC đang tập trung nghiên cứu phát triển các cấu trúc, giao thức và công nghệ mới theo hướng ấn định tài nguyên mạng như IntServ, DiffServ nhằm nâng cao khả năng hỗ trợ chất lượng dịch vụ cho các mạng hiện có để đáp ứng yêu cầu của người sử dụng

CHƯƠNG 2 DỊCH VỤ TÍCH HỢP INTSERV & RSVP

Do nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp dịch vụ thời gian thực & băng thông cao như: Thoại, audio, đa phương tiện Vào đầu những năm 1990 mô hình dịch

vụ tích hợp IntServ (Integrated Service) đã ra đời Mô hình này cho phép nhà cung cấp mạng tung ra những dịch vụ tốt nhất

Dịch vụ IntServ dựa trên giao thức giữ trước tài nguyên RSVP IntServ đưa ra khả năng cho các ứng dụng lựa chọn, trong nhiều khả năng các mức điều khiển dịch vụ cho các gói dữ liệu IntServ là mô hình dịch vụ hỗ trợ QoS theo luồng Nó yêu cầu kiến trúc phức hợp gồm phân loại, xếp hàng và định trình dọc treo một đường truyền bất kỳ từ biên đến biên IntServ được phát triển dựa trên Best Effort Internet nhưng mở rộng cho các ứng dụng tương tác và thời gian thực IntServ hỗ trợ cho hai lớp ứng dụng:

Các ứng dụng thời gian thực có yêu cầu chặt chẽ về băng thông và trễ, mà người

sử dụng không có được ở mạng chỉ hỗ trợ các dịch vụ nỗ lực cao nhất BE

Các ứng dụng truyền thống trong đó người sử dụng không phải quan tâm tới lưu lượng của những người sử dụng khác Khi đó mạng được xem như một mạng Best effort có mức tải thấp

Cấu trúc dịch vụ tích hợp được xây dựng dựa trên hai nguyên tắc cơ bản sau đây:

Điều khiển và hướng tới cơ chế “Điều khiển chấp nhận” trong mạng

Đảm bảo cơ chế “Giữ trước tài nguyên” để cung cấp các dịch vụ phân biệt Những động lực thúc đẩy sự ra đời của mô hình dịch vụ tích hợp IntServ:

♦ Dịch vụ cố gắng tối đa không còn đủ đáp ứng nữa

♦ Các ứng dụng đa phương tiện ngày càng xuất hiện nhiều

♦ Tối ưu hoá hiệu suất sử dụng mạng và tài nguyên mạng

♦ Cung cấp dịch vụ tốt nhất

Trong mô hình IntServ, băng thông phải được quản lý rõ ràng để áp dụng các yêu cầu ứng dụng Điều này nghĩa là “Giữ trước tài nguyên” và “Điều khiển chấp nhận ” là các khối kiến tạo dịch vụ quan trọng của dịch vụ IntServ

Mô hình dịch vụ tích hợp đưa ra các điều kiện mà các phần tử mạng phải đáp ứng

để đảm bảo dịch vụ Do đó, 4 chức năng điều khiển lưu lượng ở bộ định tuyến được đưa ra:

+ Lập lịch trình cho gói tin

+ Phân loại gói tin

+ Điều khiển chấp nhận

+ Giữ trước tài nguyên

2.2.1 Các thành phần chính trong mô hình IntServ

Hình 2.1: Mô hình dịch vụ IntServ Giao thức thiết lập Setup: Cho phép các máy chủ và các Router dự trữ động các tài nguyên mạng để xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng riêng RSVP.Q.2391 là một trong những giao thức đó

Đặc tính luồng: Xác định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho các luồng xác định Luồng được định nghĩa như một luồng các gói từ nguồn tới đích có cùng yêu cầu về QoS

Điều khiển lưu lượng: Trong các thiết bị mạng (máy chủ, router chuyển mạch)

có thành phần điều khiển & quản lý tài nguyên mạng cần thiết để hỗ trợ QoS theo yêu cầu Thành phần điều khiển lưu lượng bao gồm:

Điều khiển chấp nhận: Xác định các thiết bị mạng có hỗ trợ QoS theo yêu cầu hay không

Thiết bị phân loại (Classifier): Nhận dạng và chọn lựa lớp dịch vụ trên nội dung của một số trường nhất định trong mỗi đầu gói

Thiết bị phân phối (Scheduler): Cung cấp các mức chất lượng dịch vụ QoS qua kênh ra của thiết bị mạng

2.2.2 Nguyờn lý hoạt động IntServ

Nguyờn lý căn bản của mụ hỡnh IntServ là dành riờng tài nguyờn mạng: băng thụng,

độ trễ… cho từng luồng thụng tin xuyờn suốt từ nguồn đến đớch Tài nguyờn này được chiếm dụng và khụng được tận dụng cho bất kỳ một luồng thụng tin nào khỏc Nếu tài nguyờn bị chiếm dụng mà khụng dựng thỡ dẫn đến hiện tượng lóng phớ tài nguyờn

Vớ dụ ta dành riờng 2Mbps cho thoại thỡ chỉ cú gúi tin thoại mới cú thể sử dụng nguồn tài nguyờn này, mặc dự cú khi khụng cú một cuộc gọi nào qua mạng thỡ tài nguyờn này vẫn được dành riờng và khụng luồng thụng tin dữ liệu nào cú thể chiếm dụng khoảng tài nguyờn này

Hỡnh 2.3: Vớ dụ về hoạt động của mạng IntServ

Tác tử định tuyến

Phân loại gói

Tác tử thiếp lập giữ trước t i

Điều khiển chấp nhận Tác tử quản lý

Lập lịch gói Dữ liệu

2.3.2 Các ứng dụng không phải thời gian thực

Loại này bao gồm các ứng dụng không quan tâm nhiều tới việc khi nào thì các gói tin của chúng tới được nơi nhận, nhưng luôn yêu cầu được chuyển phát gói tin ngay khi

có thể

IntServ chỉ định nghĩa hai kiểu mô hình dịch vụ Dịch vụ đảm bảo GS cung cấp một phạm vi trễ end to end chặt chẽ, dành cho lưu lượng thời gian thực không dung sai Trong khi, dịch vụ tải có điều khiển CL hỗ trợ giới hạn trễ end to end định danh, dành cho lưu lượng thời gian thực có dung sai

a.Dịch vụ tải có điều khiển

Trong RFC 2211 CL được định nghĩa như sau: Dịch vụ tải được điều khiển (Controlled load CL) mà một ứng dụng theo phương thức end to end nhận được từ một mạng được xem gần đúng với những gì nó nhận được từ dịch vụ nỗ lực cao nhất trên một mạng tương đương trong điều kiện không tải Trong ngữ cảnh này điều kiện không tải không có nghĩa là hoàn toàn không có tải, mà phải được hiểu là không có tải nặng hoặc không tắc nghẽn Vì vậy CL chỉ cung cấp dịch vụ mang nghĩa định danh của đường truyền BE tương đương trong điều kiện không tắc nghẽn

Phần trăm rất cao của các gói được phát đi sẽ được mạng chuyển thành công tới đầu nhận Phần trăm các gói chuyển không thành công phải gần với tỉ lệ lỗi gói của môi trường truyền dẫn

Trễ truyền dẫn của các gói được chuyển đi không được vượt quá trễ truyền dẫn tối thiểu cho phép đối với một gói bất kỳ Trễ tối thiểu bao gồm trễ của bản thân đường truyền và trễ xử lý đã được xác định tại các router và các thiết bị truyền thông khác dọc theo đường truyền

Vì vậy khi một luồng yêu cầu dịch vụ CL tại một thời điểm, có nghĩa là nó mong muốn được biết dịch vụ BE khi đi qua mạng không tải, không quan tâm tới các luồng lưu lượng khác đang được chuyển qua mạng trong cùng thời điểm đó Dịch vụ CL có thể được xem như một mạng BE riêng cho phép các ứng dụng khác nhau chia sẻ cùng một mạng, trong đó mức độ ảnh hưởng lẫn nhau giữa chúng được giảm xuống đáng kể b.Dịch vụ đảm bảo GS

Một ứng dụng cung cấp đặc tính lưu lượng của nó, mạng tính toán và trả về kết quả trễ end to end mà nó có thể đảm bảo Nếu trễ này nằm trong giới hạn mà ứng dụng yêu cầu, nó sẽ tiếp tục các bước để chuyển đi lưu lượng của nó và được đảm bảo rằng đường truyền sẽ phân phát các gói trong giới hạn trễ đã được tính toán Ngược lại các ứng dụng có thể thay đổi đặc tính lưu lượng của nó và yêu cầu mạng tính toán lại trễ end to end mà nó có thể đảm bảo

RFC 2212 đã định nghĩa GS như sau:

♣ Dịch vụ được đảm bảo cung cấp một giới hạn trễ hàng đợi nhất định

♣ GS đảm bảo rằng dữ liệu tới đích sau một khoảng thời gian nhất định và

sẽ không bị mất do tràn bộ nhớ

GS yêu cầu đặc tính của bản thân ứng dụng về tốc độ và kích thước của burst Trễ end to end bao gồm trễ của bản thân đường truyền và trễ hàng đợi ở các NE của mạng Mặc dù trễ của bản thân đường truyền là không thay đổi, nhưng trễ tại hàng đợi của NE lại phụ thuộc vào các thông số token bucket do ứng dụng cung cấp Mạng tính toán trễ trong trường hợp xấu nhất mà nó có thể đảm bảo bằng cách cộng tất cả các trễ bản chất

và trễ hàng đợi của mỗi NE, dựa trên các thông số mà ứng dụng cung cấp và thành phần tải hiện đang chiếm giữ trên mạng

GS không cố gắng để giới hạn hoặc xác định trễ cực tiểu, trễ trung bình hoặc jitter định danh, mà xác định trễ trong trường hợp xấu nhất GS phù hợp nhất với các ứng dụng thời gian thực không dung sai mà hỗ trợ các bộ đệm play out để đối phó với jitter Các ứng dụng cung cấp thuộc loại này có thể kể đến: Hội nghị truyền hình chất lượng cao, thanh toán tài chính thời gian thực…

Song song với việc nghiên cứu IntServ, RSVP cũng được IETF phát triển Giao thức giữ tài nguyên (RSVP) là một giao thức khi sử dụng kết hợp với IntServ thì có thể thiết lập và duy trì giữ trước tài nguyên một cách linh hoạt Bản thân RSVP không phải

là giao thức định tuyến, RSVP được thiết kế để hoạt động với giao thức định tuyến đơn hướng và đa hướng hiện tại Giao thức RSVP được sử dụng bởi một máy trạm để yêu cầu một mức chất lượng dịch vụ từ mạng cho các dòng truyền tin của các ứng dụng RSVP còn được sử dụng bởi các bộ định tuyến để chuyển các yêu cầu chất lượng dịch vụ tới các nút mạng trên đường truyền dữ liệu, cũng như để thiết lập và duy trì các mức dịch vụ yêu cầu Ứng với các yêu cầu RSVP thông thường tài nguyên sẽ được bảo lưu trên các máy trạm dọc theo đường truyền dữ liệu Các yêu cầu RSVP dùng để yêu cầu tài nguyên theo một hướng Có nghĩa là về mặt logic RSVP phân biệt phía gửi và phía nhận, mặc dù một ứng dụng có thể đồng thời là bên gửi cũng như bên nhận RSVP hoạt động ở phía trên của IPv4 hoặc IPv6, ở vị rí của giao thức giao vận trong các tầng giao thức

Hình 2.4 mô tả chức năng được thực hiện tại Router và Host Phần phân loại bản tin trong mỗi thiết bị hỗ trợ RSVP sử dụng đặc tính lọc để xác định loại QoS của các gói tin đến và sau đó chọn tuyến Mỗi nút sử dụng lập trình bản tin áp dụng các phương pháp như sắp xếp lưu lượng ở mức gói, xếp hàng theo trọng số để đạt được QoS yêu cầu

Hình 2.4: Các chức năng RSVP tại Host và Router Chức năng điều khiển chấp nhận ở trong mỗi nút hỗ trợ RSVP dọc theo tuyến từ nguồn tới đích biên dịch các đặc tính dòng lưu lượng để xác định xem nút có đủ tài nguyên để hỗ trợ các luồng lưu lượng yêu cầu Nút còn có thể thực hiện các chức năng điều khiển chính sách để kiểm tra xem một luồng lưu lượng có quyền giữ trước tài nguyên, nếu luồng lưu lượng không thoả mãn thì một bản tin lỗi được gửi trả lại ứng dụng theo yêu cầu, khi đó bản tin bị loại hoặc được xử lý với độ ưu tiên thấp hơn

• RSVP không phải là một giao thức định tuyến nhưng nó dựa vào các giao thức định tuyến hiện thời và tương lai

• RSVP chuyển tải và duy trì các tham số điều khiển lưu lượng và điều khiển chính sách mà không quan tâm tới giá trị của chúng

• RSVP hoạt động một cách trong suốt đối với các Router không hỗ trợ nó

• RSVP hỗ trợ cho cả các giao thức IPv4 và IPv6

Ứng

dụng

Lập lịch trình bản tin

RSVP

Điều khiển chính sách

Điều khiển chấp nhận

Điều khiển chấp nhận

Lập lịch trình bản tin

Phân loại bản tin

• RSVP giữ trước tài nguyên cho cả các ứng dụng đơn hướng và đa hướng

2.5.2 Hoạt động của RSVP

RSVP là mô hình giữ trước tài nguyên khởi tạo ở bộ thu Thủ tục báo hiệu được

mô tả ở hình 2.5 Bộ gửi mô tả lưu lượng bởi đặc tả lưu lượng Tspec liên quan đến cận trên và cận dưới của băng thông, trễ Một bản tin đường đi Path chứa các thông tin này được gửi từ bộ phát đến bộ thu Mỗi bộ định tuyến trung gian chuyển tiếp bản tin đường đi tới chặng kế tiếp bằng giao thức định tuyến Tại bộ thu, sau khi tiếp nhận bản tin đường đi, sẽ gửi bản tin giữ trước mô tả đặc tả yêu cầu Rspec và đặc tả lọc Filter Spec ngược lại theo đường đã nhận bản tin đường đi Đặc tả yêu cầu chỉ định loại dịch

vụ Đặc tả lọc mô tả các gói được giữ trước tài nguyên Rspec và Filter Spec tạo thành tham số đặc tả luồng cho bộ định tuyến để xác nhận mỗi tài nguyên giữ trước Mỗi bộ định tuyến nhận bản tin giữ trước Resv sẽ yêu cầu quá trình điều khiển chấp nhận để tiếp nhận hoặc từ chối yêu cầu Nếu yêu cầu được tiếp nhận, tài nguyên cần thiết như: băng thông và bộ đệm được cấp phát cho luồng và đặc tả luồng được lưu trữ trong bộ định tuyến tương ứng Bộ định tuyến cuối cùng sẽ gửi bản tin xác nhận quay trở lại bộ thu Nếu bị từ chối, lỗi sẽ được trả về bộ thu

2.5.3 Nội dung các bản tin RSVP

Mô tả luồng: Mô tả phiên, đặc tính lưu lượng và xử lý luồng Phần tử mô tả luồng bao gồm hai phần tử là: Đặc tính lọc (Filter spec) và đặc tính luồng dữ liệu (Flow spec)

Filter spec: Filter spec bằng cách nào đó các nút trong mạng IP có thể phân biệt được các gói ứng dụng, nghĩa là bằng cách nào các nút này có thể lọc ra các gói này từ tất cả các gói tin đi đến mỗi nút Như vậy Filter spec mô tả luồng dữ liệu

Flow spec: Chỉ ra các nút trong mạng cần gì ? Xử lý các luồng dữ liệu như thế nào? Một Flow spec bao hàm loại dịch vụ: Rspec, Tspec

Gi÷ tr−íc

Hình 2.5: Hoạt động của RSVP

Rspec (Reservation Specicaiton): Đặc tính kỹ thuật giữ trước tài nguyên cùng với loại dịch vụ chỉ ra các xử lý các nút hỗ trợ cho luồng dữ liệu hay nói cách khác Rspec và loại dịch vụ giải quyết các vấn đề liên quan đến QoS

Tspec (Trafic Specication): Đặc tính kỹ thuật lưu lượng chứa các tham số mô tả luồng dữ liệu mà ứng dụng sắp gửi

2.5.4 Mô hình bảo lưu

Một yêu cầu bảo lưu RSVP về cơ bản bao gồm một đặc tính luồng cùng với một đặc tính bộ lọc Cặp này tạo thành một mô tả luồng Đặc tính luồng sẽ mô tả mức QoS mong muốn Đặc tính bộ lọc cùng với một đặc tính phiên, sẽ định nghĩa tập các gói tin được nhận mức QoS định nghĩa bởi đặc tính luồng Đặc tính luồng được sử dụng để thiết lập các tham số trên bộ lập lịch gói tin nút mạng, còn đặc tính bộ lọc được sử dụng

để thiết lập các tham số ở bộ phân loại gói tin Các gói tin thuộc về một phiên nào đó nhưng không đáp ứng các yêu cầu của các mô tả bộ lọc của phiên đó sẽ được sử lý theo phương thức tốt nhất có thể Best Effort

Đặc tính luồng trong một yêu cầu bảo lưu tài nguyên sẽ thông thường bao gồm một mức dịch vụ và hai bộ tham số: Rspec định nghĩa QoS mong muốn, và Tspec mô tả luồng dữ liệu Cấu trúc của đặc tính bộ lọc phụ thuộc vào chúng ta sử dụng IPv4 hay IPv6 Nói chung các đặc tính bộ lọc có thể lựa chọn các tập con nào đó của các gói tin trong một phiên Các tập con như vậy có thể định nghĩa dựa vào phần tử gửi tin, dựa vào các giao thức ở mức cao hơn hoặc cũng có thể dựa vào một trường hợp nào đó trong mỗi phần tiêu đề cho giao thức của mỗi gói tin Chẳng hạn, đặc tính bộ lọc có thể được sử dụng để chỉ lựa chọn các gói tin thuộc một dòng tín hiệu video nào đó dựa trên các phần tiêu đề được quy định cụ thể bởi ứng dụng

Tuy nhiên để đơn giản hoá RSVP và tránh không xâm phạm các giao thức của tầng khác, cho tới hiện tại đặc tính bộ lọc của RSVP chỉ hỗ trợ lọc gói tin dựa trên địa chỉ IP

và địa chỉ cổng của phần tử gửi tin Các thông điệp RSVP mang thông tin yêu cầu bảo lưu tài nguyên sẽ được phát sinh từ phía nhận và được truyền ngược lại về phái gửi tin Bởi lẽ địa chỉ cổng trong UDP/TCP được sử dụng trong phân loại gói tin, mỗi bộ phận định tuyến sẽ phải kiểm tra trường dữ liệu này Từ đó nảy sinh các vấn đề :

Phải tránh hiện tượng phân mảnh IP của một luồng dữ liệu mà chúng ta cần phải thiết lập bảo lưu tài nguyên

IPv6 sẽ chèn các thông tin tiêu đề tương ứng cần thiết của nó vào trước phần tiêu đề của giao thức giao vận, điều này làm tăng tính phức tạp của phân loại gói tin cho QoS

Vì lý do bảo mật, ở mức IP(cả IPv4 và IPv6) toàn bộ phần tiêu đề của giao thức giao vận có thể được mã hoá và như vậy sẽ che dấu thông tin về địa chỉ cổng đối với bộ định tuyến

Các thông điệp RSVP mang thông tin yêu cầu bảo lưu tài nguyên sẽ được phát sinh

từ phía nhận và được truyền ngược lại về phái gửi Ở mỗi nút mạng cụ thể, một yêu cầu bảo lưu sẽ dẫn tới các hành động như sau:

a Thiết lập bảo lưu tài nguyên

Tiến trình RSVP trên nút mạng sẽ chuyển yêu cầu này cho bộ phận điều khiển phân quyền và điều khiển chính sách Nếu như có một lỗi nào đó trong quá trình kiểm tra ở hai bộ phận này, sự yêu cầu bảo lưu sẽ bị hệ thống từ chối và quá trình RSVP sẽ trả về một thông điệp báo lỗi cho phía nhận tin Nếu như quá trình kiểm tra ở cả hai bộ phận đều thành công, nút mạng sẽ thiết lập bộ phân loại gói tin để lựa chọn các gói tin được định nghĩa bởi đặc tính lọc và nó sẽ tương tác với giao thức ở tầng liên kết dữ liệu

để có được mức QoS mong muốn được định nghĩa trong đặc tính luồng Sự đáp ứng các yêu cầu RSVP QoS phụ thuộc vào kỹ thuật cụ thể ở tầng liên kết dữ liệu trên mỗi giao diện Chẳng hạn trên một đường truyền thông riêng đơn giản mức QoS mong muốn sẽ có được nhờ vào bộ phận phân loại gói tin ở phần điều khiển liên kết dữ liệu Nếu như kỹ thuật của tầng liên kết dữ liệu có cơ chế quản lý QoS của riêng nó, RSVP

sẽ phải thương lượng với tầng liên kết có được mức QoS yêu cầu Ở đây chúng ta cần phải lưu ý một vấn đề các hoạt động để quản lý QoS sẽ diễn ra ở nơi mà dữ liệu sẽ đi vào thiết bị ở tầng liên kết dữ liệu, từ phía gắn kết với phía sẽ gửi dữ liệu

b Chuyển tiếp yêu cầu về phía truyền dữ liệu

Một yêu cầu thiết lập bảo lưu tài nguyên sẽ được phát tán về phía phần tử gửi tin tương ứng Tập các máy trạm gửi tin mà một yêu cầu thiết lập bảo lưu tài nguyên cụ thể sẽ được chuyển tới được gọi là phạm vi của yêu cầu đó Một yêu cầu bảo lưu tài nguyên mà một nút mạng chuyển tiếp đi về phía gửi tin có thể không giống như yêu cầu mà nút mạng đó nhận được từ phía nhận tin bởi hai lý do: Cơ chế điều khiển tải có thể thay đổi đặc tính luồng trên từng nút Quan trọng hơn, các yêu cầu bảo lưu từ các nhánh khác nhau trong một Multicast ứng với một phần tử gửi phải được hợp lại khi các yêu cầu này được chuyển tiếp về phía phần tử gửi tin

Khi một phần tử nhận tin phát ra một yêu cầu bảo lưu, nó còn có thể yêu cầu nhận được một thông điệp xác nhận khi mà yêu cầu bảo lưu của nó đã được hệ thống mạng chấp nhận và xử lý Một yêu cầu bảo lưu sẽ được phát tán dọc theo đường dẫn tin về phía các máy gửi tin cho tới khi nó tới một điểm mà đã tồn tại sự bảo lưu bằng hoặc lớn hơn mức tài nguyên được yêu cầu Ở điểm này yêu cầu bảo lưu tới được hợp lại với mức bảo lưu sẵn có và không cần phải chuyển tiếp đến nữa, và nút mạng này có thể gửi một thông điệp xác nhận về cho phía nhận tin Và ở đây chúng ta cần phải ghi nhớ rằng việc nhận được thông điệp xác nhận chỉ có nghĩa là có nhiều khả năng chứ không phải chắc chắn mức dịch vụ yêu cầu đã được thiết lập trên toàn bộ đường dẫn về phía gửi tin Một yêu cầu bảo lưu bao gồm một tập các tuỳ chọn và tổng hợp các tuỳ chọn này sẽ gọi là một kiểu bảo lưu

Sender Reservations

Selection Distinct Shared Explicit Fixed Fillter Shared Explicit Wildcard None defined Wildcard Fillter

Bảng 2.1: Các kiểu và thuộc tính bảo lưu

c Chúng ta có các kiểu bảo lưu

Kiểu WF (Wildcard 2 Filter)

Kiểu WF nói lên các tuỳ chọn như sau: Sẽ xó một sự bảo lưu được các phần tử lựa chọn chia sẻ và sự lựa chọn các phần tử gửi tin sẽ là tất cả các phần tử gửi tin trong cùng một phiên Như vậy một bảo lưu tài nguyên theo kiểu WF có nghĩa là chỉ có một bảo lưu tài nguyên được chia sẻ cho tất cả các luông tin từ các phần tử gửi tin Bảo lưu này có thể được liên tưởng như một đường ống được dùng chung

và dung tích ống bằng với yêu cầu bảo kưu cảu phần tử nhận tin yêu cầu bảo lưu nhiều nhất, không phụ thuộc vào số lượng phần tử gửi tin đang sử dụng nó Ở đây

sự bảo lưu sẽ được chuyển tới tất cả các máy trạm gửi tin và nó sẽ tự động được gán cho phần tử gửi tin mới nếu nó xuất hiện trong phiên làm việc

Kiểu FF (Fixed – Filter)

Kiểu FF nói lên các tuỳ chọn như sau: Sẽ có danh sách tường minh các phần tử gửi tin được lựa chọn và mỗi phần tử này sẽ có sự bảo lưu tài nguyên riêng cho nó Như vậy, một sự bảo lưu tài nguyên theo kiểu FF được tạo ra là một bảo lưu riêng biệt cho các gói tin từ một phần tử gửi tin cụ thể và không bị chia sẻ với các gói tin của các phần tử gửi tin khác trong cùng một phiên RSVP cho phép nhiều thiết lập bảo lưu tài nguyên kiểu FF được yêu cầu cùng một lúc, sử dụng một danh sách các đặc tính luồng Ở đây sự bảo lưu tài nguyên cho một phiên nào đó sẽ là tổng của tất

cả các phần tử gửi tin có yêu cầu bảo lưu

Kiểu SE (Shared – Explicit)

Kiểu SE nói lên các tuỳ chọn như sau: Một bảo lưu sẽ được chia sẻ cho một danh sách tường minh các phần tử gửi tin được lựa chọn Không giống như kiểu

WF, kiểu SE cho phép các phần tử nhận tin lựa chọn cụ thể các phần tử nhận tin được lựa chọn Chia sẻ bảo lưu tài nguyên như trong trường hợp WF và SE là thích hợp cho những ứng dụng Multicast trong đó nhiều nguồn tin rất có thể sẽ không truyền tin cùng một lúc Mặt khác, bảo lưu theo kiểu FF trong đó mỗi luồng tin từ một phần tử gửi tin sẽ có sự bảo lưu tài nguyên riêng biệt của nó thích hợp cho tín hiệu video

2.5.5 Các kỹ thuật sử dụng trong RSVP

a.Thuật toán gầu thẻ IP

Giao thức RSVP sử dụng thuật toán gầu thẻ để mô tả các tham số lưu lượng ứng với một luồng lưu lượng gói IP Gầu thẻ bài sử dụng hai tham số: Tốc độ trung bình r

và độ sâu gầu b Tốc độ r là số byte của gói IP/giây mà gầu thẻ bài cho phép, giá trị r tối đa có thể là 40Tb/s, b có giá trị từ 1 đến 250Gb

Hình 2.6: Hoạt động của thuật toán gầu thẻ IP Gói tin đến tuân thủ đặc tính gầu thẻ nếu số thẻ trong gầu bằng hoặc lớn hơn chiều dài các gói tin L Thông thường thuật toán sẽ xoá số thẻ nếu chiều dài gói tin đến bằng hoặc nhỏ hơn chiều dài số thẻ bài và ngược lại Mạng chi đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS cho các gói tin tuân thủ bởi vì tài nguyên đã được ấn định dựa trên các tham số lưu lượng Tác dụng của thuật toán này là lượng dữ liệu D(T) gửi trong khoảng thời gian T phải thoả mãn bất phương trình:

D(T) ≤ r*T+b

Đặc tính lưu lượng RSVP sử dụng các đặc tính gầu thẻ và bổ xung thêm 3 tham số: Đơn vị kiểm soát kích thước gói tin tối thiểu m, kích thước gói tin tối đa M và tốc độ đỉnh p Các tham số kích thước gói m và M bao gồm dữ liệu ứng dụng và tất cả các tiền

tố giao thức, ngoại trừ kích thước tiền tố lớp liên kết

Đơn vị kiểm soát tối thiểu yêu cầu thiết bị thuật toán xoá ít nhất m byte thẻ cho mỗi gói tuân thủ, tham số m cũng cho phép thiết bị tính tốc độ xử lý gói đỉnh là b/m Kích thước gói tối đa M xác định kích thước gói tối đa cho phép của gói tin tuân thủ Hình 2.7 minh hoạ sơ lược lưu đồ thuật toán gầu thẻ bài với các tham số r và b kết hợp với chỉnh sửa tốc độ đỉnh p và M Bộ đệm chỉnh sửa phải có kích thước b byte để chấp nhận sự bùng nổ gói tin tuân thủ gầu thẻ Bộ chỉnh sửa tốc độ đỉnh chỉ hoạt động với các gói tin tuân thủ các tham số gầu thẻ

Loại bỏ L byte từ gầu thẻ

Độ sâu gầu thẻ

B (Bytes) Mức gầu

X byte

Tốc độ thẻ r (byte/s)

Hình 2.7: Hoạt động gầu thẻ kết hợp với chỉnh sửa tốc độ đỉnh

b.Phân loại lưu lượng

Việc phân loại lưu lượng trong đựơc thực hiện tại các Router vào đảm bảo các

luồng lưu lượng tuân thủ Tspec sẽ được đưa đến hàng đợi của dịch vụ, các luồng lưu

lượng không tuân thủ sẽ được đưa vào hàng đợi của dịch vụ cố gắng tối đa

Hình 2.8 : Phân loại bản tin cho luồng lưu lượng tuân thủ và các gói tin BE

Dịch vụ tải có điều khiển: Các đối tượng xuất hiện trong bản tin Path cho dịch

vụ tải được điều khiển được mô tả như sau:

Đối tượng RSVP Tham số Mô tả Các đơn vị Mẫu gửi Địa chỉ đích Địa chỉ đơn hướng/đa

hướng Cổng IP Giao tức IP: TCP/UDP Cổng đích Số cổng đích

Đặc tính lưu lượng

phía gửi

R Tốc độ gầu thẻ bài Byte/giây

B Kích thước gầu thẻ bài Bytes

Byte/giây

m Đơn vị kiểm tra tối đa Bytes

M Kích thước gói tối đa Bytes Bảng 2.2: Các tham số của các đối tượng CL khác nhau

Các đối tượng RSVP trong các bản tin Resv giống như các đối tượng trong bản tin Path nhưng giá trị của các tham số có thể khác Dịch vụ tải điều khiển CL không sử dụng Rspec trong các bản tin Resv Ba tham số đầu trong Tspec dùng để điều khiển thu nhận và kiểm soát, chúng được thực hiện giống như gầu thẻ bài

Dịch vụ đảm bảo: Các đối tượng được xác định khi yêu cầu dịch vụ cam kết được đưa ra như dưới đây Chúng giống như dịch vụ tải có điều khiển CL và bổ xung thêm tham số Rspec

Đối tượng RSVP Tham số Mô tả Đơn vị Rspec R Tốc độ Byte/giây

S Slack term ms Bảng 2.3: Các tham số của dịch vụ được cam kết Rspec

Ngoài tốc độ gầu thẻ r, tốc độ R được đưa ra Sự khác nhau ở chỗ: r liên quan tới đặc tính lưu lượng còn R liên quan tới đặc tính của giữ trước tài nguyên Bằng cách chọn R > r chúng ta sẽ giảm được trễ hàng đợi Tham số S trong bảng trên biểu thị sự khác nhau giữa trễ mong muốn và trễ có được từ việc sử dụng giữ trước tài nguyên R

2.7.1 Ưu điểm

IntServ đảm bảo chất lượng dịch vụ theo luồng

IntServ báo hiệu các yêu cầu QoS cho mỗi luồng riêng rẽ, hệ thống mạng, sau đó có thể cung cấp bảo đảm cho các lưu lượng cá biệt

IntServ báo cho các thiết bị mạng biết các tham số của lưu lượng như: Địa chỉ IP và cổng

2.7.2 Nhược điểm

số lượng luồng có thể lên đến hàng trăm ngàn luồng trong một thời điểm và dẫn đến hiện tượng lãng phí tài nguyên do băng thông sử dụng

để thiết lập kênh RSVP lên rất nhiều

Hình 2.9: Hạn chế của IntServ với hệ thống mạng có số lượng luồng lớn

Không thể mở rộng được nếu có quá nhiều luồng Vì IntServ hoạt động theo kiểu kết nối trạng thái lên liên tục phải báo hiệu

Mặc dù InServ là mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ tuyệt đối từ đầu cuối đến đầu cuối, nhưng nó không linh hoạt và khả năng mở rộng thấp nên thường không được lựa chọn để thực hiện QoS trong mạng có quy

mô lớn

RSVP là giao thức báo hiệu giữ trước tài nguyên đầy triển vọng và đã được chi tiết hoá trong mạng IP Tiêu chuẩn cơ bản của giao thức hiện đã ổn định và được RFCs và IETF công bố Khả năng hoạt động của nó với giao thức khác đã được kiểm nghiệm Các nhà sản xuất thiết bị hàng đầu cũng đã bắt đầu đưa ra các sản phẩm Router, hệ điều hành trên PC hỗ trợ RSVP và đã được một số nhà khai thác

CHƯƠNG 3 DỊCH VỤ PHÂN BIỆT DIFFSERV

Việc đưa ra mô hình IntServ có vẻ giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến vấn đề QoS trong mạng IP Tuy nhiên nó không đảm bảo được QoS xuyên suốt Để đạt mức QoS cao hơn trong mạng IP ngừơi ta đưa ra mô hình DiffServ (Differentiated Service) Mô hình này sử dụng việc đánh dấu gói và xếp hàng theo loại để hỗ trợ dịch

vụ qua mạng IP Mô hình DiffServ được thiết kế để khắc phục những hạn chế của mô hình InServ

Mô hình DiffServ có khả năng linh hoạt cao và khả năng mở rộng lớn Thay vì thực hiện chất lượng dịch vụ xuyên suốt và thống nhất trên cả đường truyền như mô hình InServ, mô hình DiffServ thực hiện chất lượng dịch vụ riêng rẽ trên từng router, với cách thực hiện như vậy mô hình DiffServ không cần phải tiến hành báo hiệu theo từng luồng nên tiết kiệm băng thông và có khả năng mở rộng lớn rất phù hợp trong mô hình hệ thống mạng lớn

3.1 Nguyên tắc cơ bản của DiffServ

Định nghĩa một số lượng nhỏ các lớp dịch vụ hay mức ưu tiên Một lớp dịch

vụ có thể liên quan đến đặc tính lưu lượng: Băng tần Min –Max, thời gian kéo dài Burst, kích cỡ Burst

Phân loại & đánh dấu các gói riêng biệt tại biên của mạng vào các lớp dịch

vụ trong mạng

Các thiết bị chuyển mạch, Router trong mạng lõi sẽ phục vụ các gói theo nội dung của các bít đã được đánh dấu trong đầu của gói tin

3.1.1 Lợi thế của DiffServ so với IntServ

Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng và bắt tay khi thiết lập luồng nên không bị mất băng thông cho phần báo hiệu

Dịch vụ ưu tiên có thể áp dụng cho một số luồng riêng biệt cùng một lớp dịch vụ Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ đễ dàng phân phối một số mức dịch vụ khác nhau cho các khách hàng có nhu cầu

Không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng để hỗ trợ dịch vụ

ưu tiên Đây là nhiệm vụ của thiết bị biên

Khi bắt đầu đi vào mạng DiffServ mà trực tiếp là tại bộ định tuyến biên, gói IP sẽ được phân loại Bộ định tuyến biên thực hiện việc phân loại bằng cách kiểm tra mã DSCP (DiffServ Code Point) chứa chủng loại dịch vụ nằm trong phần đầu gói cùng với một số dữ liệu khác liên quan đến luồng vi mô của gói IP: địa chỉ đầu gửi, địa chỉ đầu nhận Sau khi chủng loại của gói IP được xác định, bộ định tuyến biên sẽ áp dụng một

số giải pháp điều chỉnh tiếp theo cho gói nếu cần thiết

Hình 3.1: Mô hình tổng quát của DiffServ

Lý do là gói IP cần phải tuân theo những tính chất đã được định nghĩa trước cho chủng loại của nó Tùy thuộc vào mức độ tuân thủ cụ thể của gói IP và mức độ chặt chẽ của DiffServ, giải pháp được bộ định tuyến biên sử dụng có thể là đánh dấu gói, điều chỉnh gói bao gồm: loại bỏ gói, hoặc làm trễ gói một thời gian nhất Những tác động liên quan này mang mục đích nắn lại tính chất của luồng lưu luợng cho phù hợp với những tính chất đã được định nghĩa trước

Tại bộ định tuyến lõi, gói IP sẽ được xử lý trên cơ sở duy nhất là chủng loại của

nó Bộ định tuyến lõi chỉ có nhiệm vụ kiểm tra chủng loại của gói IP và đơn giản chuyển tiếp gói IP theo cách chủng loại đó được nhận, bao gồm định tuyến cho gói, hoặc xếp gói vào bộ đệm thích hợp nếu cần thiết

3.1.3 Giải pháp QoS theo mô hình DiffServ

♦ Đánh dấu và phân loại gói tin: Đầu tiên các gói tin sẽ được đánh dấu để phân biệt, sau đó được sắp xếp vào các lớp phù hợp

♦ Quản lý tắc nghẽn: Cơ chế quản lý tắc nghẽn được thực hiện trên các giao diện của thiết bị mạng Khi gói tin đến các giao diện này, các gói tin sẽ được phân chia theo từng hàng đợi có mức độ ưu tiên khác nhau

♦ Tránh tắc nghẽn: Cơ chế loại bỏ gói tin trước khi nó có thể gây ra hiện tượng tắc nghẽn

♦ Đặt ngưỡng: Cơ chế đặt ngưỡng trên, ngưỡng dưới cho băng thông, cụ thể là băng thông sẽ được đảm bảo một ngưỡng dưới tối thiểu và khi lớn hơn ngưỡng trên thì gói tin có thể bị loại bỏ hay đưa vào hàng đợi

♦ Nén Header: Header chiếm phần lớn trong một gói tin nhưng không mang thông tin thật sự, cơ chế nén header sẽ giúp tiết kiệm được băng thông

♦ Phân mảnh: Các gói tin dữ liệu thường có độ dài lớn, điều này sẽ gây trễ và tắc nghẽn Cơ chế phân mảnh sẽ băm các gói tin này thành các gói tin nhỏ hơn để tránh tắc nghẽn

DiffServ có sự khác biệt lớn so với IntServ Trước hết chỉ có một số giới hạn các lớp dịch vụ được chỉ ra bởi trường DS Vì dịch vụ được chỉ định trong hạt nhân của lớp, số lượng thông tin trạng thái tương ứng với số lớp hơn là số luồng Thứ hai, các hoạt động phân chia, đánh dấu và sắp xếp phức tạp chỉ cần ở biên của mạng Nhà cung cấp dịch vụ lấy ra các Router là để thực thi sự phân loại (Behavior Aggregate BA) Trong mô hình DiffServ, sự triển khai lớn dần lên là có thể cho dịch vụ có đảm bảo Các Router không có tính DS sẽ đơn giản từ chối các trường DS của các gói tin và đưa các gói tin dịch vụ có đảm bảo sang dịch vụ Best Effort Từ đó các gói tin đảm bảo kém thích hợp sẽ bị ngắt bởi các Router có tính DS Sự thực thi toàn bộ luồng dữ liệu dich vụ có đảm bảo sẽ tốt hơn luồng dữ liệu Best Effort

3.2.1 Dịch vụ có đảm bảo

Dịch vụ có đảm bảo (Assured Service) dành cho các khách hàng cần các đáp ứng tin cậy từ nhà cung cấp dịch vụ của họ, ngay cả khi mạng tắc nghẽn Các SLA (Service Level Aggr) sẽ định rõ số lượng băng thông đã được phân phối cho khách hàng Các khách hàng chịu trách nhiệm cho việc quyết định ứng dụng của họ sử dụng số băng thông đó như thế nào Các SLA cho các dịch vụ có đảm bảo thường là tĩnh, có nghĩa là các khách hàng có thể bắt đầu truyền dữ liệu bất cứ khi nào họ muốn mà không phải ra hiệu cho các nhà cung cấp dịch vụ của họ Dịch vụ đảm bảo thực thi như sau: Trước hết tiến hành phân loại và kiểm soát tại các Router lối váo trong các mạng ISP (Internet Service Provider) Nếu luồng dữ liệu đảm bảo không vượt quá tỉ lệ bit đã định rõ bởi SLA, chúng được coi như ở cấu hình in Ngược lại các gói tin vượt quá giới hạn sẽ được coi là out Thứ hai, tất cả các gói tin kể cả in và out được đặt trong hàng đợi Assured Queue để tránh ra khỏi trình tự chuyển phát Thứ ba, hàng đợi được quản lý bởi lược đồ quản lý hàng đợi gọi là RED with IN and OUT (RIO)

RED (Random Early Detection) là một lược đồ quản lý hàng đợi mà làm giảm đi

số gói tin một cách ngẫu nhiên.Nó tạo ra các quy tắc điều khiển luồng tại các máy chủ cuối khác nhau để làm giảm đi tốc độ gửi tại các thời điểm khác nhau Bằng cách làm như vậy, RED có thể ngăn ngừa việc tràn bộ nhớ hàng đợi tại các Router và vì thế tránh khỏi việc các gói tin đến sau bị ngắt khi tràn hàng đợi RED được công nhận là rất có ích và được phát triển rộng rãi

RIO là một lựơc đồ RED ở mức cao hơn Về cơ bản nó duy trì hai thuật toán RED, một cho các gói tin in và một cho các gói tin out Có hai ngưỡng cho mỗi hàng đợi Khi kích thước hàng đợi thấp hơn ngưỡng đầu tiên, không có gói tin nào bị loại bỏ Khi kích thước hàng đợi ở giữa hai ngưỡng, chỉ gói tin out bị loại bỏ ngẫu nhiên Khi kích thước hàng đợi lớn hơn ngưỡng thứ hai, có thể xảy ra nghẽn mạng, cả các gói tin in và out đều bị loại bỏ ngẫu nhiên, nhưng các gói tin out bi loại bỏ linh hoạt hơn.Bởi vì các gói tin in có tỉ lệ mất gói thấp ngay cả trong tình trạng tắc nghẽn, khách hàng sẽ nhận thấy một đáp ứng dự đoán trước từ mạng Nếu không có tắc nghẽn, các gói tin out cũng sẽ được chuyển phát nhanh như thế mạng sẽ làm việc tốt hơn

3.2.2 Dịch vụ ưu tiên

Dịch vụ ưu tiên (Premium Service) đưa ra các dịch vụ với độ trễ thấp cho khách hàng Mỗi khách hàng sẽ có một SLA với nhà cung cấp dịch vụ của họ, SLA sẽ chỉ rõ tốc độ bit tối đa mong muốn cho một luồng nhất định hoặc tập các luồng Khách hàng

sẽ có trách nhiệm không vượt quá tốc độ tối đa, ngược lại lưu lượng vượt quá sẽ bị loại

bỏ Nhà cung cấp dịch vụ đảm bảo rằng băng thông đã giao ước sẽ sẵn sàng khi lưu lượng được gửi

Dịch vụ ưu tiên thích hợp cho các ứng dụng Internet Telephone, Video, hoặc cho việc tạo ra các kênh thuê ảo trong mạng VPN (Virtual Private Network) Bởi vì dịch vụ

ưu tiên đắt hơn dịch vụ đảm bảo, nó là mong muốn cho các nhà cung cấp dịch vụ để hỗ trợ cả SLA tĩnh và động SLA động cho phép khách hàng yêu cầu dịch vụ ưu tiên theo yêu cầu mà không cần phải mua nó

Dịch vụ ưu tiên được thực hiện như sau: Tại phía khách hàng, vài thực tế sẽ quyết định luồng ứng dụng nào có thể sử dụng dịch vụ ưu tiên Các Router nhánh kết nối trực tiếp với người gửi sẽ tiến hành phânloại và sắp xếp luồng tin Về mặt khái niệm, chúng

ta coi rằng có một bit P trong trường DS Nếu bit P của một gói tin được thiết lập, gói tin này tuân theo lớp dịch vụ ưu tiên, ngược lại gói tin tuân theo lớp dịch vụ đảm bảo hoặc Best Effort Sau khi sắp xếp, các bit P của tất cả các gói tin được thiết lập cho luồng sử dụng dịch vụ ưu tiên Các Router ở lối ra ở phía khách hàng có thể định dạng luồng tin để chắc chắn rằng luồng tin không vượt quá tốc độ tối đa đã định rõ trong SLA Ở phía nhà cung cấp, các Router ở lối vào sẽ xử lý luồng tin, thông tin vượt quá giới hạn bị loại bỏ Tất cả các gói tin với bit P được thiết lập được đưa vào trong hàng đợi PQ (Premium Queue) Các gói tin trong hàng đợi PQ sẽ được gửi trước các gói trong hàng đợi AQ

Trước hết bằng điều khiển xác nhận số lượng thông tin ưu tiên có thể bị giới hạn bằng một tỉ lệ nhỏ, khoảng 10% băng thông của các liên kết đưa vào.Thứ hai, các gói tin vượt quá giới hạn sẽ bị ngắt tại các Router lối vào của mạng Thứ ba, các gói tin thuộc lớp ưu tiên được chuyển tiếp trước các gói tin thuộc lớp khác, chúng có thể có khả năng sử dụng 100% băng thông của các liên kết đi ra Vì hầu hết các kết nối là song công hoàn toàn, băng thông cho các kết nối vào và ra là như nhau Do vậy, nếu

luồng tin ưu tiên được phân phát theo các liên kết, tốc độ dịch vụ của PQ sẽ cao hơn nhiều tốc độ đến Bằng cách giới hạn tổng số băng thông được đề nghị từ luồng tin ưu tiên, quản trị mạng có thể đảm bảo rằng luồng tin ưu tiên không làm ảnh hưởng tới các luồng thông tin dịch vụ có đảm bảo và Best Effort

Cấu trúc DiffServ có các thuộc tính linh hoạt thông qua các xử lý chuyển tiếp phân biệt đơn giản, được chuẩn hoá trong mỗi tiếp đầu của gói tin gọi là tác động từng chặng Tác động từng chặng kết hợp với chính sách kiểm soát tại các Router biên cung cấp nhiều loại dịch vụ đa dạng mà không cần yêu cầu trạng thái và các quyết định phức tạp ở các Router lõi

Độ linh hoạt của DiffServ có được nhờ có tập đồng tác động Việc ấn định tài nguyên giữa các mạng được thực hiện cho từng tổng lưu lượng liên mạng thuộc về mỗi loại dịch vụ Nếu trạng thái được duy trì trên luồng thì thông tin trạng thái tăng tuyến tính theo số luồng qua các mạng

Trong mô hình DiffServ nhiều luồng lưu lượng có thể được kết thành một số tập đồng tác động Mỗi tập đồng tác động được xử lý dựa trên cùng tác động từng chặng nhằm đơn giản hoá việc lưu giữ và xử lý thông tin

DiffServ đưa ra khái niệm tác động từng chặng định nghĩa lưu lượng thuộc về một tập đồng tác động nào đó được xử lý như thế nào tại một nút mạng riêng biệt Tác động từng chặng được biểu diễn qua giá trị điểm mã dịch vụ được phân biệt

0 1 2 3 4 5 6 7

DSCP: Điểm mã dịch vụ phân biệt

CU (Currently Unused): Hiện không sử dụng

Hình 3.2:Trường dịch vụ phân biệt DS

Người ta định nghĩa trường dịch vụ phân biệt thay thế cho trường loại dịch vụ trong IPv4 và trường loại lưu lượng trong IPv6 Sáu bít trong DS được dùng làm DSCP

để chọn tác động từng chặng cho gói tin tại môi nút Hai bít (bít 6 & 7) hiện không sử dụng CU và dùng để dự phòng Giá trị của CU bị các nút hỗ trợ dịch vụ được phân biệt

bị bỏ qua khi xác định tác động từng chặng áp dụng cho gói tin nhận được DSCP có

64 giá trị khác nhau, nhưng số tác động từng chặng không bị giới hạn Trong một vùng mạng, có sự chuyển đổi riêng giữa DSCP & PHB

DSCP CU

Hình 3.3 :Mô hình DiffServ tại biên và lõi mạng Trong đó mô hình bao gồm các thành phần:

DS2 byte: Byte xác định DiffServ là thành phần loại dịch vụ ToS (Type of Service) của IPv4 và trường lưu lượng IPv6 Các bít trong byte này thông báo gói tin mong đợi nhận được thuộc loại dịch vụ nào

Các thiết bị biên (Router biên): Nằm tại lối vào hay lối ra của mạng cung cấp bởi dịch vụ DiffServ

+ Khối Multi byte Classifier: Xử lý phân lớp luồng tin

+ Khối Policier: Xử lý luồng tin

+ Khối Packet Market: Đánh dấu các gói tin

+ Khối Mngt / Scheduler: Định trình và quản lý hàng đợi

Các thiết bị trong mạng lõi

Quản lý cưỡng bức: Các công cụ và nhà quản trị mạng giám sát và đo kiểm đảm bảo thoả thuận lớp dịch vụ giữa mạng và người dùng

PHB (Per Hop Behavious) là tác động chuyển tiếp áp dụng cho từng tập đồng tác động BA PHB là một phương tiện, nhờ đó một nút DS ấn định tài nguyên của nó tới các BA khác nhau Cấu trúc DiffServ hỗ trợ chuyển tải các dịch vụ linh hoạt dựa trên

cơ chế ấn định tài nguyên từng chặng Một PHB được định nghĩa trên các đặc trưng sau + Dung lượng bộ đệm và băng thông liên kết

+ Độ ưu tiên PHB so với PHB khác

+ Đặc tính lưu lượng: Trễ, Jitter, tổn thất

Nhóm nghiên cứu IETF DiffServ định nghĩa hai nhóm PHB: Chuyển tiếp nhanh

EF PHB và chuyển tiếp được đảm bảo AF PHB

3.5.1 Chuyển tiếp nhanh EF – PHB

EF PHB (Expedited Forwarding – PHB) được thiết kế để cung cấp dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối có băng thông được bảo đảm, trễ, tổn thất và Jitter thấp Trên thực tế

EF PHB mô phỏng một đường ảo để hỗ trợ dịch vụ Video hoặc thoại

Bởi vì chỉ có thể kiểm soát trễ hàng đợi trên mạng, nên chỉ có thể tối thiểu được trễ

và Jitter thông qua việc giảm thiểu trễ xếp hàng, nên ý tưởng của EF PHB là sắp xếp để các gói được đánh dấu vào các hàng đợi rỗng hoặc ngắn Điều này chỉ có thể đạt được khi tốc độ dịch vụ của gói tin EF trên một cổng ra nào đó lớn hơn tốc độ của các gói tin đến cổng đó, độc lập với tải trên các PHB khác Một EF PHB yêu cầu mọi router dọc theo đường truyền luôn phục vụ các gói EF nhanh hơn tốc độ ở các hop trước đó Điều này dẫn đến các yêu cầu sau:

+ Kiểm soát tốc độ lưu lượng EF ở đầu vào DS tên miền

+ Xác định thời gian phục vụ gói EF ở mọi router lõi

+ Thời gian phục vụ gói EF không bị ảnh hưởng bởi các tải khác

! " #

Hình 3.4: Chuyển tiếp nhanh mã hoá một lựa chọn hàng đợi đơn

EF PHB có thể được hỗ trợ trên các Router DS theo một số cách sau:

Kiểm soát luồng dữ liệu EF tới một giá trị nào đó tại biên của mạng DS Đảm bảo băng thông cần thiết dọc theo mạng lõi

Đặt các gói tin EF vào hàng đợi có độ ưu tiên cao nhất và đảm bảo rằng tốc độ

ra ít nhất là bằng với tốc độ vào

Hạn chế tải cùng EF trong mạng lõi để tránh thiếu băng thông cho các loại dịch

vụ khác

Thông thường người ta sử dụng RED khi hỗ trợ EF PHB bởi vì phần lớn lưu lượng

là UDP mà UDP không phúc đáp bỏ gói tin bằng cách giảm tốc độ truyền Mặc dù trong thực tế các gói EF sẽ được gửi đến một hàng đợi xác định phù hợp cho định trình, nhưng định nghĩa của dịch vụ EF cũng chỉ ra rằng hàng đợi nên có kích thước nhỏ

Vì vậy, EF PHB phù hợp cho các dịch vụ yêu cầu trễ thấp, xác xuất mất gói thấp, jitter thấp RFC 2598 khuyến nghị EF nên được sử dụng để xây dựng đường thuê kênh riêng ảo Nó tạo ra các dải nhỏ băng thông được bảo vệ khỏi những người sử dụng khác trong DS tên miền Do các luồng lưu lượng riêng biệt sử dụng dịch vụ EF luôn được kiểm soát chặt chẽ tại đầu vào của DS tên miền, nên xác suất mất gói đối với lưu lượng

EF là rất thấp

3.5.2 Chuyển tiếp đảm bảo AF 2 PHB

Chuẩn RFC 2597 định nghĩa AF thực tế là một nhóm PHB dành cho các dịch vụ được xác định theo băng thông khả dụng và đặc tính loại bỏ gói Trong khi EF hỗ trợ các dịch vụ với băng thông và đặc tính jitter cứng thì AF cho phép chia sẻ các nguồn tài nguyên mạng linh hoạt hơn AF hỗ trợ các dịch vụ có lưu lượng bùng nổ trong thời gian ngắn RFC 2597 cũng định nghĩa 4 nhóm PHB, mỗi nhóm hỗ trợ một phương thức

AF khác nhau Đối với AF, giá trị DSCP chỉ thị nó được chia làm hai phần Phần thứ nhất lớp dịch vụ cho phép xác định hàng đợi phù hợp với nó Phần thứ hai thứ tự trước sau xác định mức độ ưu tiên loại bỏ gói

Hình 3.5: Chuyển tiếp được đảm bảo mã hoá lớp dịch vụ và mức ưu tiên loại bỏ gói Trong một nút hỗ trợ DS, mức đảm bảo chuyển tiếp phụ thuộc vào:

+ Dung lượng tài nguyên ấn định cho loại AF mà gói tin thuộc về

+ Tải hiện tại của loại AF, trong trường hợp có nghẽn trong loại AF đó

+ Giá trị tuần tự bỏ qua của gói tin

Hiện tại RFC 2597 định nghĩa 4 lớp dịch vụ và 3 mức ưu tiên như trong bảng sau:

Mức ưu tiên Loại 1 Loại 2 Loại 3 Loại 4

Trung bình 001100 010100 011100 100100

Cao 001110 010110 011110 100110

Bảng3.1: Các loại AF Nhóm nghiên cứu DiffServ không đưa ra định nghĩa dịch vụ cụ thể mà AF PHB

đựơc xem như một cơ chế cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra các mức phân biệt về

độ đảm bảo chuyển tiếp cho gói IP Mạng DS sẽ quyết định sự khác nhau giữa các loại

AF Các Router hỗ trợ nhóm AF PHB bằng cách:

+ Kiểm soát luồng dữ liệu AF tới một giá trị nào đó tại biên của mạng DS

+ Đảm bảo băng thông cần thiết dọc theo mạng lõi

+ Đặt mỗi loại dịch vụ AF vào các hàng đợi khác nhau

+ Lựa chọn nguyên tắc lập lịch trình hàng đợi thích hợp

Vùng mạng DS (Differentiated Services) là một tập liên tiếp các Router hoạt động

với cùng một chính sách triển khai dịch vụ Thông thường một vùng mạng DS chỉ do

một nhà khai thác mạng quản lý để đảm bảo đủ tài nguyên mạng để hỗ trợ các đặc tính

lớp dịch vụ (SLS Service Level Specification) và đặc tính kiểm tra lưu lượng (TCS

Traffic Conditioning Specification)

Hình 3.6 : Mạng dịch vụ phân biệt Một mạng DS bao gồm các nút biên và lõi :

Nút biên (ER Edge Router) đặt tại biên của mạng, các nút biên đóng vai trò cả

nút biên vào và nút biên ra Khi đóng vai trò nút biên vào, Router biên ER có

chức năng phân loại, đánh dấu và kiểm tra lưu lượng vào Router biên ER phân

loại gói tin dựa trên kiểm tra tiền tố gói tin và viết điểm mã dịch vụ phân biệt

DS ingress

Boundary

Router

DS Interior Router

DS Interior Router

DS Egress Boundary Router

BA Traffic Phân loại BA

Hỗ trợ PHB

Đo lưu lượng Đánh dấu lưu lượng Điều chỉnh lưu lượng

DSCP để chỉ ra nhóm PHB được hỗ trợ trong mạng DS Khi đóng vai trò nút biên ra, ER thực hiện các chức năng kiểm tra lưu lượng chuyển đi tới mạng DS khác hoặc mạng không hỗ trợ DS

Nút lõi (CR Core Router) chọn tác động chuyển tiếp cho mỗi gói tin dựa trên DSCP của gói tin và chuyển gói tin tới CR khác hoặc ER

Hình 3.7: Phân loại gói tin và kiểm tra lưu lượng

Hình 3.7 đưa ra mô hình logic về hoạt động của các môđun phân loại bản tin, kiểm tra lưu lượng trên các nút DS

Môđun phân loại gói tin

Khối phân loại gói tin chọn các gói tin trong dòng lưu lượng dựa trên nội dung của các trường trong tiền tố gói tin Cấu trúc DiffServ đưa ra hai cách phân loại gói tin như sau:

o Phân loại tập đồng tác động (BA Bahavious Aggregate): Chọn các gói tin chỉ dựa trên giá trị DSCP

o Phân loại đa trường (MF MultiField): Chọn các gói tin dựa trên các giá trị của một hay nhiều trường tiền tố như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích,trường DS, cổng nguồn, cổng đích, giao diện đến Kết quả phân loại được đưa vào trường DS nhằm đơn giản hoá việc phân loại gói tin cho các nút trong mạng DS

Sau khi phân loại gói tin và nhận dạng các gói theo các nguyên tắc cụ thể, gói tin được chuyển tới phần kiểm tra lưu lượng

Môđun kiểm tra lưu lượng

Phần kiểm tra lưu lượng có thể bao gồm nhiều phần tử thực hiện các chức năng đo, đánh dấu, điều chỉnh và bỏ gói tin

+ Đo dòng lưu lượng để xác định một gói tin là ở trong hiện trạng hoặc ở ngoài hiên trạng

Đo

Đánh dấu

Phân loại

Kiểm tra lưu lượng

Các gói tin

+ Phần tử đánh dấu viết trường DS của gói tin giá trị DSCP Do vậy gói tin được gắn với đồng tác động BA nào đó

+ Phần tử điều chỉnh làm trễ một số hoặc tất cả các gói tin trong dòng lưu lượng

để cho dòng lưu lượng phù hợp với hiện trạng

+ Phần tử bỏ gói tin nhằm xoá một số gói tin trong dòng lưu lượng để dòng lưu lượng phù hợp với hiện trạng

Mặc dù không nằm trong cấu trúc DiffServ nhưng phân bổ băng thông BB (Bandwith Broker) là một phần tử logic có vai trò quan trọng trong mạng DiffServ đó

là quản lý tài nguyên hay điều khiển chấp nhận cho mạng DiffServ BB quản lý tài nguyên trong mạng DiffServ dựa trên đặc tính lớp dịch vụ đã được thoả thuận trong vùng mạng đó

Ngoài ra BB còn có chức năng quản lý liên kết mạng, với các BB của các mạng gần kề để phối hợp các SLS trên các gianh giới mạng BB thu thập và quan trắc trạng thái của tài nguyên QoS trong mạng và tại các nút biên đến từ các mạng gần kề Thông tin này cùng với các nguyên tắc trong cơ sở dữ liệu đựơc sử dụng để điều khiển chấp nhận yêu cầu QoS cho mạng

Quản lý chính sách sẽ so sánh các yêu cầu này với các nguyên tắc, nếu không đáp ứng sẽ từ chối, thông tin trạng thái mạng từ BB còn đựơc sử dụng để kiểm tra tài nguyên khả dụng hiện có trong mạng để đáp ứng các yêu cầu thông tin này nằm trong

cơ sở dữ liệu của BB hoặc qua giao diện tới phần tử khác

DiffServ không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng

để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên Đây là nhiệm vụ của thiết bị biên

3.8.2 Nhược điểm

o Không đảm bảo hoàn toàn chất lượng dịch vụ

o DiffServ yêu cầu một tập hợp các cơ chế để làm việc & liên quan đến

việc truyền tải trong mạng.Vấn đề quản lý trạng thái của một số lượng lớn các thiết bị biên là một vấn đề không nhỏ

o DiffServ không có khả năng cung cấp băng tần & độ trễ đảm bảo như

IntServ

o Chính sách khuyến khích khách hàng trên cơ sở giá cước cho dịch vụ

cung cấp cũng ảnh hưởng đến giá trị của DiffServ

Việc triển khai DiffServ trên mạng không tạo ra băng thông rỗi mà ý tưởng cơ bản

của nó là triển khai nhiều hàng đợi trên Router để đảm bảo rằng các BA này được đảm

bảo về chất lượng hơn các BA khác Vì vậy cần phải đảm bảo năng lựợng mạng nhất

định cho các bộ định tuyến

CHƯƠNG 4 TÍCH HỢP CẤU TRÚC DỊCH VỤ

INTSERV & DIFFSERV

Hỗ trợ QoS là một thử thách quan trọng trong sự phát triển của mạng IP Chương

trước đã trình bày về cấu trúc hỗ trợ QoS trong mạng IP là IntServ và DiffServ

Chương này sẽ phân tích khả năng tích hợp ưu điểm của cả hai loại cấu trúc này vào

Theo từng luồng Theo tập các luồng

Phân loại lưu lượng Một vài trường tiền tố Trường DS (6 bits ) của tiền tố

Điều khiển chấp nhận Yêu cầu Chỉ yêu cầu cho dịch vụ tuyệt đối Giao thức báo hiệu Yêu cầu (RSVP) Không yêu cầu: dịch vụ tương

đối

Sự sắp đặt cho dịch vụ Từ đầu cuối tới đầu cuối Nội bộ từng chặng

Phạm vi dịch vụ Đơn hướng hoặc đa hướng Bất cứ nơi nào trong mạng

Tính cước Dựa trên đặc tính luồng và

QoS

Dựa trên loại dịch vụ sử dụng

Quản lý mạng Giống như chuyển mạch kênh Giống như mạng IP hiện tại Triển khai liên mạng Thoả thuận đa phương Thoả thuận song phương

Bảng 4.1: So sánh IntServ & DiffServ Bảng 4.1 phân tích sự khác nhau giữa hai cách tiếp cận IntServ và DiffServ Mô

hình IntServ được nhóm nghiên cứu chuẩn kỹ thuật cho Internet là IETF (Internet

Engineering Task Force) đưa ra nhằm hỗ trợ QoS đầu cuối tới đầu cuối trong mạng IP

nhưng dường như mô hình này không linh hoạt trong các mạng lớn Trong khi đó cách

tiếp cận DiffServ khá đơn giản và linh hoạt, nó hỗ trợ các loại tập hợp lưu lượng với

các loại dịch vụ khác nhau nhưng lại không đáp ứng được chi tiết các yêu cầu như

trong IntServ

Mặc dù chúng dường như khá khác nhau, nhưng IntServ và DiffServ có thể làm

việc với nhau để tạo ra một giải pháp tổng thể end to end Có ý kiến cho rằng một

mạng IntServ có thể được xây dựng xung quanh các mạng DiffServ bằng cách xem một

mạng DiffServ như một link ảo Ví dụ dịch vụ EF có thể được sử dụng để tạo ra đường

thuê kênh riêng ảo giữa các router xung quanh mạng DiffServ

Rõ ràng rằng mạng DiffServ không cần phải biết và tham gia vào báo hiệu RSVP của người sử dụng đầu cuối Các router xung quanh mạng truyền dẫn DiffServ thực hiện nhiệm vụ này Báo hiệu RSVP người sử dụng đầu cuối được truyền thông suốt qua mạng DiffServ