Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ Các vấn đề và yêu cầu đảm bảo chất lƣợng dịch vụ: a) Khái niệm về QoS và những yếu tố liên quan: tham số và phƣơng thức đánh giá chất lƣợng dịch vụ mạng. b) Với các dịch vụ trên nền mạng IP, những tham số đặc trƣng khách quan đƣợc chuẩn hóa qua các tham số nhƣ tỷ lệ mất gói, độ trễ gói, độ biến thiên trễ,. c) Các thông số QoS: Khi xem xét đến đảm bảo chất lƣợng cho một dịch vụ trên nền mạng IP, cần định nghĩa cụ thể tập hợp những tham số QoS khách quan phải đƣợc quan tâm cùng với mô hình phù hợp cho sự ràng buộc của các tham số đó. Chương 2 ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG IP Khái quát về mạng IP, các loại mạng, các giao thức liên mạng và định tuyến, các cơ chế truyền tải trong mạng IP.
Nghiên cứu các yếu tố chính có ảnh hƣởng tới mạng IP. Tìm hiểu lịch sử phát triển QoS IP cùng với các tham số ảnh hƣởng trực tiếp tới QoS IP trên thực tế. Các kỹ thuật và công nghệ đảm bảo QoS IP: quản lý hàng đợi, lƣu lƣợng, lập lịch cho gói tin. Chương 3 MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS IP Đi sâu nghiên cứu mô hình hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP, so sánh lợi thế của mỗi mô hình dịch vụ đối với mạng IP.
Nghiên cứu và rút ra những giải pháp của hai mô hình IntServ và DiffServ. Chương 4 ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS IP QUA MÔ PHỎNG Đánh giá chung về DiffServ và IntServ, rút ra ƣu – nhƣợc điểm của hai mô hình trong thực tế Luận văn thực hiện mô phỏng bằng NS2 nhằm đánh giá mô hình đảm bảo QoS trên mạng IP. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ 1.1 CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ (QoS) VÀ CÁC THAM SỐ QoS 1.1 Giới thiệu chung về QoS Chất lƣợng dịch vụ (Quality of Service – QoS) là một khái niệm rộng và đƣợc tiếp cận theo nhiều hƣớng khác nhau, QoS liên quan tới khả năng cung cấp các dịch vụ tốt hơn của một mạng đối với một lƣu lƣợng mạng đã chọn với những công nghệ khác nhau bao gồm Frame Relay, ATM, Ethernet và các mạng 802. Chất lƣợng đƣợc định nghĩa trong ISO 9000 là “cấp độ của một tập các đặc tính vốn có đáp ứng đầy đủ các yêu cầu”.
Theo khuyến nghị E800 ITU-T, chất lƣợng dịch vụ là “Một tập các khía cạnh của hiệu năng dịch vụ nhằm xác định cấp độ thỏa mãn của người sử dụng đối với dịch vụ”. Trong khi IETF [ETSI - TR102] nhìn nhận QoS là khả năng phân biệt luồng lƣu lƣợng để mạng có các ứng xử phân biệt đối với các kiểu luồng lƣu lƣợng, QoS bao trùm cả phân loại hóa dịch vụ và hiệu năng tổng thể của mạng cho mỗi loại dịch vụ [10]. Cho đến nay vẫn chƣa thực sự có một khái niệm hoàn chỉnh về chất lƣợng dịch vụ, mặc dù vậy ta có thể hiểu chất lƣợng dịch vụ là điều kiện để việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu trên mạng phù hợp với các ứng dụng và đảm bảo sự nhận biết của người dùng. Chất lƣợng dịch vụ bao gồm tập hợp các tiêu chí đặc trƣng cho yêu cầu của từng loại lƣu lƣợng cụ thể trên mạng nhƣ độ trễ, jitter (sự thay đổi độ trễ), tỉ lệ mất gói,…[16].
Các tiêu chí trên có liên quan chặt chẽ tới băng thông dành cho lƣu lƣợng đó. Hình vẽ sau đây biểu diễn một mô hình QoS tổng quát: ` AP Mạng Mạng AP ` NP NP NP QoS Hình 1. Mô hình QoS tổng quát Trong hình vẽ, NP (Net Performance) là năng lực và hiệu quả của một mạng cụ thể. Nó bao gồm khả năng ứng xử, tính hiệu quả của mạng và chất lƣợng phục vụ mà mạng cung cấp.
AP (Access Point) là điểm truy nhập mạng. Việc thực hiện đảm bảo chất lƣợng dịch vụ bao gồm ba thành tố cơ bản sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 Các cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ tại các nút mạng: thuật toán hàng đợi (queuing), cơ chế định hình lƣu lƣợng (traffic shapping), các cơ chế tối ƣu hóa đƣờng truyền, các thuật toán dự đoán và tránh tắc nghẽn… Phƣơng thức báo hiệu QoS giữa các nút mạng để phối hợp hoạt động đảm bảo chất lƣợng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối Chính sách QoS và các chức năng tính cƣớc, quản lý để điều khiển và phân phát QoS cho các lƣu lƣợng đi qua mạng Hình 1. Kiến trúc cơ bản của QoS Xét từ đầu cuối đến đầu cuối, chất lƣợng dịch vụ đƣợc chia ra một số loại sau: Best-Effort Service: Mô hình dịch vụ “tối đa”, có nghĩa là mạng sẽ khai thác hết khả năng trong giới hạn cho phép, nhƣng không đảm bảo độ trễ và mất mát dữ liệu. Vì vậy, khi có nhiều luồng lƣu lƣợng truyền đi trong mạng và vƣợt quá khả năng của mạng, dịch vụ không bị từ chối nhƣng chất lƣợng dịch vụ giảm: thời gian trễ tăng, tốc độ giảm và mất dữ liệu.
Với Best-Effort, dữ liệu đi vào mạng đều tuân theo quy tắc FIFO. Không có sự đối xử nào của QoS đối với dữ liệu. Guaranteed Service (còn gọi là hard QoS): dữ liệu đi vào mạng đƣợc phân loại thành các lớp khác nhau để phân loại cách đối xử của mạng đối với dữ liệu. Thực hiện thông qua các tool QoS là PQ, CQ, WFQ và WRED.
Dịch vụ đƣợc đảm bảo tuyệt đối về tài nguyên mạng dành cho nó, với điều khoản cụ thể nhƣ băng thông, trễ, mất gói… LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các mức của chất lượng dịch vụ đầu cuối-đầu cuối Tính chất chung của chất lƣợng dịch vụ: “Hiệu ứng chung của đặc tính chất lượng dịch vụ là xác định mức độ hài lòng của người sử dụng đối với dịch vụ”. Ngoài ra, QoS còn là “khả năng của mạng đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như các yêu cầu đã được chỉ rõ của mỗi người sử dụng”. Từ đó, chất lƣợng dịch vụ QoS có thể đƣợc đánh giá theo hai cách: đánh giá chủ quan và đánh giá khách quan.
Đối với ngƣời sử dụng dịch vụ, chất lƣợng dịch vụ phần lớn đƣợc đánh giá một cách chủ quan. Ví dụ, khi truy cập một trang Web, yếu tố đầu tiên để ngƣời sử dụng đánh giá chất lƣợng dịch vụ truy cập là khả năng truy nhập thành công trang Web đó. Một yếu tố cũng không thể thiếu là đánh giá mức độ truy nhập nhanh hay chậm qua xem xét thời gian cần thiết để tải các dữ liệu từ trang Web. Từ ý kiến đó, ngƣời sử dụng sẽ công nhận dịch vụ truy cập Internet là tốt nếu khả năng truy nhập cao (sự gián đoạn là hạn hữu và vận tốc truyền tải dữ liệu nhanh).
Dựa trên những đánh giá chủ quan, QoS đƣợc coi là mức độ chấp nhận dịch vụ của ngƣời sử dụng và thƣờng đƣợc đánh giá trên thang điểm đánh giá trung bình MoS (Mean of Score), MoS dao động từ mức (1-tồi) đến mức (5- xuất sắc). QoS cần đƣợc cung cấp cho mỗi ứng dụng để ngƣời sử dụng có thể chạy ứng dụng đó và mức QoS mà ứng dụng đòi hỏi đƣợc xác định bởi ngƣời sử dụng. Từ MoS, các nhà cung cấp dịch vụ đƣa ra mức chất lƣợng dịch vụ phù hợp cho dịch vụ của mình. Điều cơ bản chung của cách đánh giá chủ quan là với ngƣời sử dụng, sự đánh giá phụ thuộc vào dịch vụ cụ thể họ đang dùng.
Vì những đánh giá này mang tính chủ quan nên chúng không đƣợc biểu hóa một cách thống nhất và rành mạch. Từ khía cạnh dịch vụ mạng, QoS liên quan tới năng lực cung cấp các yêu cầu chất lƣợng dịch vụ cho ngƣời sử dụng. Có hai kiểu năng lực mạng để cung cấp chất lƣợng dịch vụ trong mạng chuyển mạch gói. Mạng chuyển mạch gói phải có khả năng phân biệt các lớp dịch vụ.
Một khi mạng có các lớp dịch vụ khác nhau, mạng phải có cơ chế ứng xử khác nhau LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 16 với các lớp bằng cách cung cấp các đảm bảo tài nguyên và phân biệt dịch vụ trong mạng. Ngƣời sử dụng đầu cuối Mạng chuyển mạch gói Ngƣời sử dụng đầu cuối QoS QoS Mức độ chấp nhận dịch vụ 1. Khả năng phân lớp dịch vụ 2. Khả năng cung cấp dịch vụ theo lớp Phân tích Kiểm tra Mô hình hóa và mô phỏng Đo kiểm Các tham số mạng: Mất gói MOS – E Mode Độ trễ Trƣợt thời gian Khả năng tắc nghẽn Hình 1.
Các đặc điểm cơ bản của chất lượng dịch vụ Phƣơng pháp cơ bản để xác định chất lƣợng dịch vụ mạng là quá trình phân tích lƣu lƣợng và các điều kiện của mạng, thông qua các bài toán đƣợc mô hình hóa hoặc đo kiểm trực tiếp các thông số mạng để đánh giá tiêu chuẩn khách quan. Nhìn từ khía cạnh mạng, một khung làm việc chung của kiến trúc QoS gồm có: Phƣơng pháp để yêu cầu và nhận các mức của dịch vụ qua các hình thức thỏa thuận mức dịch vụ SLA (Service Level Agreements). Các thỏa thuận SLA gồm các tham số QoS nhƣ băng thông, độ trễ, .là một hình thức giao kèo dịch vụ giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ. Khách hàng cần SLA để hiểu các ứng dụng của họ nhận đƣợc mức dịch vụ nhƣ thế nào, còn các nhà cung cấp dịch vụ cần SLA để hƣớng lƣu lƣợng đầu vào của ngƣời sử dụng tới mạng phù hợp.
Báo hiệu, phân phối bộ đệm và quản lý bộ đệm cho phép đáp ứng yêu cầu mức dịch vụ thông qua các giao thức dành trƣớc tài nguyên cho ứng dụng. Điều khiển những ứng dụng có sai lệch trong việc thiết lập các mức dịch vụ, thông qua quá trình phân loại loại lƣu lƣợng, hƣớng tới chính sách quản lý và thực thi đối với từng luồng lƣu lƣợng nhằm xác định kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng phù hợp. Phƣơng pháp sắp xếp cho luồng lƣu lƣợng qua mạng trong một chừng mực có thể đảm bảo thỏa thuận các mức dịch vụ sử dụng, bằng các phƣơng pháp định tuyến trên nền tảng QoS. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 17 Phƣơng pháp tránh tắc nghẽn, quản lý tắc nghẽn, hàng đợi, và thiết lập để ngăn chặn các điều kiện sự cố mạng gây ra những hậu quả bất lợi ảnh hƣởng tới mức dịch vụ.