Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Mục lục Mục lục. 4 MẠNG IP & CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ. Phân loại lưu lượng và ứng dụng trên mạng IP. Các thông số đánh giá chất lượng dịch vụ.
Vấn đề cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP. 9 CÁC PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP. Mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ). Những đặc trưng chính của mô hình IntServ.
Giao thức RSVP. Các đặc trưng của RSVP. Mô hình hoạt động của giao thức RSVP. Một số vấn đề của giao thức RSVP.
Kiểm soát chấp nhận. Phân loại gói tin. Lập lịch gói tin. Kiến trúc dịch vụ tích hợp.
Dịch vụ tải có kiểm soát. Dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service). Các vấn đề với mô hình dịch vụ tích hợp. Mô hình dịch vụ phân biệt.
Các đặc điểm chính của mô hình DiffServ. Kiến trúc dịch vụ phân biệt. Định nghĩa dịch vụ. Trường DS và các PHB cơ bản.
PHB chuyển tiếp nhanh. 38 1 Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- II. PHB chuyển tiếp có đảm bảo. Quản lý động tài nguyên trong mô hình DiffServ.
Tổng quan về Bandwidth Broker. Kiến trúc của một hệ thống BB. Ưu điểm và hạn chế của dịch vụ Diffserv. Hạn chế của Diffserv.
Multi Switching Label Protocol và Traffic Engineering. Kiến trúc MPLS. Các thành phần chính trong mô hình. Forwarding Equivalent Class.
Label Distribute Protocol. Traffic Engineering với MPLS. Giới thiệu chung. Mô hình thực hiện.
51 PHẦN 3 ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN. Đánh giá, phân tích các phƣơng pháp:. Đề xuất, kiến nghị. Phƣơng án thực hiện các đề xuất và kiến nghị.
Mô hình Kết hợp IntServ và DiffServ. Lợi ích của mô hình kết hợp Intserv và Diffserv. Framework cho Intserv/RSVP over Diffserv. Thực thi Framework.
Hỗ trợ Diffserv trên MPLS. Lợi ích của kết hợp Diffserv và MPLS. Các hoạt động của LSR Diffserv MPLS. Những ưu điểm và tồn tại của hai mô hình E-LSP và L-LSP.
60 2 Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Kết luận. 61 Tài liệu tham khảo. 62 Lời nói đầu Ngày nay, các mạng dùng công nghệ IP, đặc biệt là Internet đã trở thành công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Cùng với các dịch vụ truyền thống (như email, FTP, WWW,.) các dịch vụ mới (truyền tiếng nói, hình ảnh hay đa phương tiện) đòi hỏi tính thời gian thực cũng ngày càng phát triển.
Nhu cầu truyền các dịch vụ thời gian thực trong mạng IP tăng lên nhanh chóng trong khi mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống trong mạng IP dựa trên việc truyền gói tin với cố gắng tối đa (best – effort) không đáp ứng được những yêu cầu chặt chẽ về mặt thời gian, độ trễ hay băng thông của các dịch vụ thời gian thực đòi hỏi phải có giải pháp để giải quyết vấn đề này. Để đáp ứng được yêu cầu của các ứng dụng thời gian thực, có hai giải pháp cơ bản. Giải pháp thứ nhất là bổ xung thêm tài nguyên bằng cách nâng cấp cơ sở hạ tầng truyền thông. Nhưng giải pháp này tốn kém và dù tài nguyên mạng có tăng thì các ứng dụng tiêu tốn tài nguyên cũng tăng lên và tài nguyên được xem là luôn thiếu so với nhu cầu.
Giải pháp thứ hai hợp lý hơn là bổ sung các cơ chế hỗ trợ chất lượng dịch vụ vào hạ tầng mạng. Do đó tổ chức Internet Engineering Task Fork (IETF) đã nghiên cứu, phát triển và đưa ra bốn phương pháp nhằm thực hiện phương án này. Đó là các phương pháp: 3 Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Mô hình dịch vụ tích hợp ( Integrated Services – IntServ) - Mô hình dịch vụ phân biệt (Differentiated Services – DiffServ) - Multiprotocol Label Switching - Traffic Engineering Trong tiểu luận này, chúng em xin trình bầy về 4 phương pháp hỗ trợ chất lượng dịch vụ trên. Đánh giá ưu nhược điểm của từng phương pháp và đưa ra các kiến nghị và đề xuất của riêng mình.
Chúng em xin cám ơn thầy giáo Ngô Hồng Sơn đã cung cấp các kiến thức quý báu để chúng em hoàn thành tiểu luận này. PHẦN I MẠNG IP & CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ I. Phân loại lƣu lƣợng và ứng dụng trên mạng IP Trên mạng IP có hai loại lưu lượng khác nhau cơ bản là lưu lượng thời gian thực và lưu lượng dữ liệu (data traffic, lưu lượng không có thuộc tính thời gian thực) IP applications IP traffic Real – time applications Elastic applications Real – time traffic Data traffic Hình 1. Phân loại ứng dụng và lưu lượng trên mạng IP 4 Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Lưu lượng dữ liệu tạo bởi các ứng dụng như telnet, ftp, www, email,.
Đó là các ứng dụng mềm dẻo (chúng luôn đợi dữ liệu đến). Độ trễ lớn sẽ làm giảm hiệu suất thực hiện ứng dụng nhưng dữ liệu đi đến đều được sử dụng. Các ứng dụng mềm dẻo có thể tiếp tục được phân loại căn cứ vào đòi hỏi độ trễ của chúng. Interactive burst traffic (như telnet, NFS) cần độ trễ nhỏ, interactive bulk traffic (như ftp, www) cần độ trễ trung bình, asynchronous bulk traffic (email) không bị ảnh hưởng gì bởi độ trễ.
Lưu lượng dữ liệu thường là rời rạc và không đoán trước được. Các liên kết thường có tuổi thọ ngắn và dùng để truyền một hay nhiều khối dữ liệu. Các ứng dụng gửi dữ liệu đi với khả năng nhanh nhất có thể được rồi dừng lại. Do đó lưu lượng dữ liệu mang tính bùng nổ.
Lưu lượng thời gian thực tạo bởi các ứng dụng thời gian thực. Các ứng dụng thời gian thực đểu có đặc tính chỉ chịu độ trễ nhỏ. Khác với các ứng dụng mềm dẻo, chúng rất nhạy cảm với độ trễ và sự biến thiên độ trễ. Quá trình truyền dữ liệu của ứng dụng thời gian thực thường đều và kéo dài, luồng dữ liệu có tính điều hoà.
Để mô tả luồng dữ liệu thời gian thực, một phương pháp thường được sử dụng là mô hình giỏ thẻ bài (token bucket model). Một bộ giỏ thẻ bài được xác định bởi hai tham số : tốc độ thẻ bài r và kích thước giỏ b. Trong hình 2, r là tốc độ thẻ bài xếp vào giỏ, nếu giỏ đầy các thẻ bài kế tiếp sẽ bị loại, như vậy giỏ chỉ chứa được tối đa b thẻ bài. Những gói đi đến sẽ được lưu vào hàng đợi.
Để truyền gói đi các thẻ bài được lấy ra khỏi giỏ với một lượng tương đương với kích thước gói, mỗi khi một gói kích thước p được gửi đi, p thẻ bài sẽ chảy ra khỏi giỏ. Gói chỉ được gửi đi khi trong giỏ có đủ thẻ bài. Với cơ chế này lưu lượng dữ liệu được kiểm soát (trong thời gian T, lưu lượng gửi đi không thể vượt quá rt + b) Các thẻ bài đi đến với tốc độ không đổi r 5 Giỏ ( kích thước b ) Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I. Các thông số đánh giá chất lƣợng dịch vụ Chất lượng dịch vụ là khả năng của mạng cung cấp dịch vụ tốt hơn cho các lưu lượng mạng được lựa chọn trên các công nghệ khác nhau như Frame Relay, ATM,.
Nói cách khác, đó là đặc tính của mạng cho phép phân biệt các lớp lưu lượng khác nhau và xử lý chúng một cách phù hợp. Các thông số quyết định chất lượng dịch vụ là trễ, thông lượng và mất mát I. Trễ Trễ của lưu lượng dịch vụ là đặc tính rất quan trọng của chất lượng dịch vụ. Các khía cạnh khác nhau của trễ có ảnh hưởng khác nhau đến các dịch vụ.
- Trễ đầu cuối đến đầu cuối (end – to – end) - Biến thiên trễ (jitter) Các ứng dụng tương tác thời gian thực (như truyền thông thoại) nhạy cảm với trễ đầu cuối đến đầu cuối và biến thiên trễ. Độ trễ dài ảnh hưởng đến tính tương tác của quá trình thông tin. Các ứng dụng phi tương tác thời gian thực (như quảng bá một chiều) không nhạy cảm với trễ đầu cuối đến đầu cuối nhưng bị ảnh hưởng bởi biến thiên trễ. Biến thiên trễ thường được điều chỉnh bằng cách dùng bộ đệm tại đầu thu, tại đó các gói đến được giữ và phát lại tại thời điểm thích hợp.
Thời điểm phát (điểm phát lại) được xác định bởi biến thiên trễ tối đa. Các ứng dụng có thể điều chỉnh điểm phát lại dựa trên sự thay đổi giá trị biến thiên trễ gọi là các 6 Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ứng dụng thích nghi. Các gói đến sau thời điểm phát lại thường không còn giá trị với ứng dụng. Các ứng dụng không có thuộc tính thời gian thực không nhạy cảm với trễ.
Đó là do các ứng dụng này có thể dùng các phép đo trễ để điều khiển tốc độ lưu lượng (như TCP) hay lưu trữ dữ liệu cho đến khi được báo nhận (như FTP). Trễ lớn hoặc thay đổi có thể ảnh hưởng đến chất lượng của những ứng dụng này. Các thành phần khác nhau của trễ đầu cuối đến đầu cuối là : - Trễ phát: là thời gian cần thiết để đưa tất cả các bit của gói tin vào đường truyền - Trễ truyền: là thời gian một bit truyền qua kênh - Trễ xử lý: là thời gian xử lý một gói trong phần tử mạng - Trễ hàng đợi: là thời gian gói tin phải đợi trong hàng đợi trước khi nó được truyền đi Tại đầu cuối, có thể có các trễ khác khi nhận gói tin từ giao diện mạng đến chương trính và cuối cùng đến người sử dụng. Thông lƣợng Khía cạnh chính của thông lượng là băng thông dành cho ứng dụng.
Nó xác định lưu lượng mà ứng dụng có thể truyền qua mạng. Một khía cạnh quan trọng khác là lỗi (thường liên quan đến tỷ lệ lỗi được truyền) và mất mát (thường liên quan đến dung lượng bộ đệm) Với ứng dụng thời gian thực cứng, chúng chỉ có giá trị khi được cung cấp một lượng dải thông nhất định. Các ứng dụng thích nghi có yêu cầu thấp hơn, hiệu suất của các ứng dụng này tăng nhanh khi dải thông tăng lên, nhưng chỉ đến một mức độ nhất định, khi dải thông tiếp tục tăng, hiệu suất ứng dụng không được cải thiện. Đối với các ứng dụng mềm dẻo, hiệu suất ít phụ thuộc vào dải thông hơn nhưng khi tăng dải thông thì luôn nâng cao được hiệu suất ứng dụng .