Nghiên Cứu Chất Lượng Dịch Vụ Trong Mạng IP Tốc Độ Cao

Tài liệu nghiên cứu Chất lượng dịh vụ trong các mạng ip tốc độ cao, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Hoàng Minh Chính
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Huy Hoàng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Chất Lượng Dịch Vụ Trong Các Mạng IP Tốc Độ Cao
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Mở đầu
• 1. Phần một: Tổng quan về chất lượng dịch vụ trong mạng IP
• 1.1. Giới thiệu chung về Chất lượng dịch vụ (QoS)
• 1.1.1. Sự cần thiết phải có QoS
• 1.1.2. Định nghĩa QoS
• 1.1.3. Một số phương pháp kiểm soát QoS
• 1.1.3.1. Đánh dấu gói tin
• 1.1.3.2. Phân loại gói tin
• 1.1.3.3. Điều hoà thông lượng
• 1.1.3.4. Tốc độ dữ liệu
• 1.1.3.5. Đo đạc thông lượng và đánh dấu màu
• 1.1.3.6. Quản lý hàng đợi
• 1.1.3.7. Phương thức Tail drop
• 1.1.3.8. Loại bỏ sớm ngẫu nhiên (RED)
• 1.1.3.9. Loại bỏ sớm dựa trên trọng số (WRED)
• 1.1.3.10. Thông báo tắc nghẽn tường minh (ECN)
• 1.1.3.11. Sắp xếp gói tin
• 1.1.3.12. Vào trước ra trước (FIFO)
• 1.1.3.13. Xếp hàng ưu tiên (PQ)
• 1.1.3.14. Xếp hàng công bằng (FQ)
• 1.1.3.15. Xếp hàng theo vòng tròn có trọng số (WRR)
• 1.1.3.16. Xếp hàng công bằng có trọng số (WFQ)
• 1.1.3.17. Xếp hàng công bằng có trọng số theo lớp (CB WFQ)
• 1.1.3.18. Điều tiết thông lượng
• 1.1.3.19. Điều tiết thông lượng thuần tuý
• 1.1.3.20. Điều tiết thông lượng bằng ống thẻ
• 1.2. Mô hình Integrated Service
• 1.2.1. Tổng quan mô hình Integrated Service
• 1.2.1.1. Những yêu cầu về QoS
• 1.2.1.2. Các ứng dụng thời gian thực
• 1.2.1.3. Các ứng dụng mềm dẻo
• 1.2.1.4. Loại bỏ gói tin
• 1.2.1.5. Mô hình đặt trước
• 1.2.2. Những yêu cầu cơ bản của IntServ
• 1.2.3. Giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP)
• 1.2.3.1. Tổng quan về RSVP
• 1.2.3.2. Hoạt động của RSVP
• 1.2.3.3. Cấu trúc bản tin RSVP
• 1.2.3.4. Bản tin PATH
• 1.2.3.5. Bản tin RESV
• 1.2.4. Các kịch bản sử dụng IntServ thường gặp
• 1.2.5. Ưu điểm và nhược điểm của mô hình
• 1.3. Mô hình Differentiated Service
• 1.3.1. Tổng quan mô hình Differentiated Service (DiffServ)
• 1.3.2. Thoả thuận mức dịch vụ (SLA) và Thoả thuận Điều hoà thông lượng (TCA)
• 1.3.3. Mô hình Differentiated Service
• 1.3.3.1. Miền Differentiated Service (DS)
• 1.3.3.2. Vùng Differentiated Service
• 1.3.3.3. Đánh dấu gói tin trong DiffServ
• 1.3.3.4. Đánh dấu gói tin trong các bộ định tuyến thông thường
• 1.3.3.5. Trường DiffServ (DS)
• 1.3.3.6. Phân loại và điều hoà thông lượng
• 1.3.3.7. Hành vi chuyển tiếp (PHB)
• 1.3.3.8. Hành vi mặc định
• 1.3.3.9. Lựa chọn lớp
• 1.3.3.10. Chuyển tiếp đảm bảo (AF)
• 1.3.3.11. Chuyển tiếp thực thi (EF)
• 1.3.3.12. Thực hiện PHB bằng các bộ sắp xếp gói tin
• 1.3.4. Mô hình khái niệm
• 1.3.5. Giao diện cấu hình và quản lý
• 1.3.6. Các module đảm bảo chất lượng dịch vụ
• 1.3.7. Chức năng DiffServ tại các giao diện vào và ra
• 1.3.8. Điều tiết và điều hoà
• 1.3.9. Phân loại thông lượng
• 1.3.10. Các thành phần hành động
• 1.3.11. Các thành phần hàng đợi
• 1.3.12. Các khối điều hoà thông lượng
• 1.3.4. Ưu điểm của mô hình DiffServ so với IntServ
• 2. Phần hai: Đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng chuyển mạch nhãn
• 2.1. Mạng chuyển mạch nhãn MPLS
• 2.1.1. Tại sao nên sử dụng MPLS
• 2.1.2. Chuyển tiếp gói tin IP thông thường
• 2.1.3. Những ưu điểm của MPLS
• 2.1.4. Kiến trúc MPLS
• 2.1.5. Nhãn và gán nhãn
• 2.1.5.1. Mã hoá chồng nhãn
• 2.1.5.2. Hoạt động cơ bản của chồng nhãn
• 2.1.5.3. Lựa chọn đường đi
• 2.1.5.4. Xử lý node áp chót trong chồng
• 2.1.5.5. Đường hầm LSP
• 2.1.5.6. Phần tử chuyển nhãn tiếp theo
• 2.1.6. Phân phối nhãn
• 2.1.6.1. Phân phối xuôi dòng tự nguyện và xuôi dòng theo yêu cầu
• 2.1.6.2. Các chế độ chặn nhãn: tự do và bảo thủ
• 2.1.6.3. Kiểm soát LSP: có thứ tự và độc lập
• 2.1.6.4. Phân phối nhãn ngang hàng và phân cấp
• 2.1.6.5. Lựa chọn giao thức phân phối nhãn
• 2.1.6.6. Giao thức phân phối đường tại biên (BGP)
• 2.1.7. Gán nhãn cho các LSP tường minh
• 2.1.8. MPLS hỗ trợ Differentiated Service
• 2.1.9. Mô hình Gửi nhãn cho các bộ định tuyến hỗ trợ MPLS trong mô hình DiffServ
• 2.1.9.1. Xác định PHB tới
• 2.1.9.2. Xác định PHB đi dựa theo Điều hoà thông lượng
• 2.1.9.3. Chuyển tiếp nhãn
• 2.1.9.4. Mã hoá các thông tin DiffServ vào gói tin
• 2.1.10. Ứng dụng của MPLS
• 2.1.10.1. Kiểm soát, điều hoà thông lượng
• 2.1.10.2. Ví dụ điều hoà thông lượng
• 2.1.10.3. Định tuyến dựa trên ràng buộc
• 2.1.10.4. Link-State IGP nâng cấp
• 2.1.10.5. Giải pháp điều hoà thông lượng
• 2.1.10.6. Mạng riêng ảo (VPN)
• 2.1.10.7. Mô hình thiết lập cơ bản của một VPN dựa trên MPLS
• 2.1.10.8. Ưu điểm của VPN dựa trên MPLS
• 2.2. Đánh giá chất lượng một số dịch vụ dữ liệu trên mạng MPLS
• 2.2.1. Đặc trưng của MPLS và những tiêu chí đánh giá QoS
• 2.2.1.1. Lý do chọn MPLS
• 2.2.1.2. Các tiêu chí đánh giá QoS
• 2.2.2. Thực hiện mô phỏng và đánh giá
• 2.2.2.1. Xây dựng môi trường mô phỏng
• 2.2.2.2. Đánh giá QoS cho dữ liệu thông thường
• 2.2.2.3. Mô hình mô phỏng
• 2.2.2.4. Các kịch bản mô phỏng
• 2.2.2.5. Đánh giá QoS cho dữ liệu tiếng nói VoIP
• 2.2.2.6. Mô hình mô phỏng
• 2.2.2.7. Các kịch bản mô phỏng
• 2.2.2.8. Mô hình đề xuất cho việc đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS
• Kết luận và hướng phát triển đề tài
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Chất Lượng Dịch Vụ QoS Trong Mạng IP Tốc Độ Cao Tổng Quan

Bài viết này đi sâu vào chất lượng dịch vụ (QoS) trong mạng IP tốc độ cao. Sự phát triển của Internet đã tạo ra nhu cầu bức thiết về đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng khác nhau. Từ email đơn giản đến các ứng dụng phức tạp như video streaming và VoIP, người dùng mong đợi trải nghiệm tốt nhất. QoS mạng IP ra đời để giải quyết vấn đề này, đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng nhận được tài nguyên cần thiết. Bài viết này trình bày tổng quan về QoS, các thách thức liên quan và các giải pháp hiện có. Việc nghiên cứu các phương pháp đảm bảo QoS mạng IP là vô cùng cần thiết, đặc biệt trong bối cảnh mạng 5G, IoT và Cloud computing ngày càng phát triển. "QoS (Quality of Service) ra đời để giải quyết những vấn đề đó, và có thể nói, sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ Internet và truyền thông có phần đóng góp không nhỏ của QoS."

1.1. Vì Sao Cần Đảm Bảo Chất Lượng Dịch Vụ QoS Mạng IP

Trước đây, mạng thoại và mạng dữ liệu là hai hệ thống riêng biệt. Mạng thoại tập trung vào chất lượng cuộc gọi, trong khi mạng IP ưu tiên tính linh hoạt và khả năng phục hồi dữ liệu. Tuy nhiên, xu hướng hội tụ số đã tạo ra một mạng duy nhất truyền tải cả hai loại dữ liệu. Mạng IP "nỗ lực tốt nhất" ban đầu không còn đáp ứng được nhu cầu đa dạng. Các ứng dụng thời gian thực như VoIP và video streaming yêu cầu độ trễ mạng thấp và mất gói tin tối thiểu. QoS ra đời để giải quyết những vấn đề này, ưu tiên các ứng dụng quan trọng và đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt nhất. "Trong mạng hội tụ, cơ chế hoạt động “nỗ lực tốt nhất” của những mạng IP ban đầu không còn phù hợp với những yêu cầu hiệu năng của các loại dữ liệu khác nhau trong hệ thống mới."

1.2. Định Nghĩa Chất Lượng Dịch Vụ QoS Trong Mạng IP

Chất lượng dịch vụ (QoS) có thể được định nghĩa từ hai góc độ. Từ góc độ người dùng, QoS là khả năng phân biệt giữa các loại dữ liệu khác nhau, đảm bảo trải nghiệm tốt nhất cho từng ứng dụng. Từ góc độ mạng, QoS là khả năng đảm bảo cung cấp tài nguyên và phân biệt dịch vụ, ưu tiên các ứng dụng quan trọng. Các thông số mạng quan trọng bao gồm độ trễ mạng, jitter, mất gói tin và thông lượng mạng. Việc đánh giá QoS bao gồm thử nghiệm chủ quan, phân tích khách quan, mô hình hóa và mô phỏng. Việc triển khai chính sách QoS là cần thiết để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của người dùng. "QoS được định nghĩa theo 2 cách: trên quan điểm của người sử dụng và trên quan điểm của hệ thống..."

II. Thách Thức Trong Đảm Bảo Chất Lượng Dịch Vụ QoS Mạng IP

Việc đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng IP tốc độ cao đối mặt với nhiều thách thức. Sự gia tăng của các ứng dụng thời gian thực như video streaming và gaming online đòi hỏi độ trễ mạng thấp và thông lượng mạng cao. Đồng thời, sự đa dạng của các loại lưu lượng, từ email đến ứng dụng thời gian thực, tạo ra sự cạnh tranh về tài nguyên mạng. Các vấn đề như congestion control và quản lý băng thông trở nên phức tạp hơn. Hơn nữa, việc triển khai kiến trúc QoS đòi hỏi sự phối hợp giữa nhiều thiết bị mạng và các giao thức khác nhau. Thách thức là làm thế nào để cân bằng giữa việc cung cấp QoS tốt cho các ứng dụng quan trọng và đảm bảo hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.

2.1. Các Yêu Cầu Khác Nhau Của Ứng Dụng Đặt Ra Bài Toán Khó Cho QoS

Mỗi ứng dụng có yêu cầu QoS khác nhau. Các ứng dụng thời gian thực như VoIP và video conferencing yêu cầu độ trễ mạng thấp và jitter nhỏ. Các ứng dụng truyền dữ liệu như email và tải file có thể chấp nhận độ trễ mạng cao hơn, nhưng yêu cầu độ tin cậy cao và mất gói tin thấp. Các ứng dụng tương tác như gaming online cần cả độ trễ mạng thấp và độ tin cậy cao. Việc đáp ứng đồng thời các yêu cầu khác nhau này đòi hỏi các cơ chế QoS linh hoạt và hiệu quả. "Các ứng dụng thời gian thực yêu cầu độ trễ mạng thấp, các ứng dụng mềm dẻo chấp nhận được sự mất gói tin."

2.2. Quản Lý Băng Thông Hiệu Quả Trong Môi Trường Lưu Lượng Đa Dạng

Một thách thức lớn khác là quản lý băng thông hiệu quả trong môi trường lưu lượng đa dạng. Khi nhiều ứng dụng cùng chia sẻ tài nguyên mạng, có thể xảy ra tình trạng congestion control, ảnh hưởng đến hiệu suất của các ứng dụng quan trọng. Các cơ chế như traffic shaping và traffic policing có thể được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng và đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng nhận được băng thông cần thiết. Tuy nhiên, việc cấu hình và quản lý các cơ chế này có thể phức tạp và đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các loại lưu lượng và yêu cầu QoS của chúng. "Cần có các cơ chế điều hoà thông lượng thuần tuý và sử dụng ống thẻ để kiểm soát băng thông."

III. Phương Pháp Tiếp Cận IntServ Đảm Bảo QoS Mạng IP Cụ Thể

Integrated Services (IntServ) là một kiến trúc QoS cung cấp đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các luồng dữ liệu cụ thể. IntServ sử dụng giao thức RSVP (Resource ReSerVation Protocol) để đặt trước tài nguyên mạng cho các luồng dữ liệu. Khi một ứng dụng yêu cầu QoS, nó sẽ gửi một thông điệp RSVP đến các router trên đường đi, yêu cầu đặt trước băng thông và bộ nhớ đệm. Các router sẽ chấp nhận hoặc từ chối yêu cầu dựa trên tình trạng tài nguyên của chúng. Nếu yêu cầu được chấp nhận, các router sẽ đảm bảo rằng luồng dữ liệu nhận được QoS đã yêu cầu. Mô hình IntServ phù hợp với các ứng dụng yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ nghiêm ngặt, chẳng hạn như VoIP và video conferencing.

3.1. Tổng Quan Về Mô Hình Integrated Service IntServ

Mô hình IntServ là một trong những mô hình đầu tiên được phát triển để đảm bảo chất lượng dịch vụ. Nó cung cấp một cách tiếp cận chi tiết, trong đó mỗi luồng dữ liệu yêu cầu QoS được xử lý riêng biệt. IntServ yêu cầu các router trên đường đi phải duy trì thông tin về trạng thái của từng luồng dữ liệu, cho phép chúng cung cấp QoS một cách chính xác. Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến vấn đề về khả năng mở rộng, vì số lượng luồng dữ liệu có thể tăng lên rất lớn trong mạng IP tốc độ cao. "IntServ yêu cầu về QoS, các ứng dụng thời gian thực, mô hình đặt trước."

3.2. Giao Thức Đặt Trước Tài Nguyên RSVP Trong IntServ

RSVP là giao thức báo hiệu chính được sử dụng trong mô hình IntServ. Nó cho phép các ứng dụng yêu cầu và đặt trước tài nguyên mạng. RSVP hoạt động bằng cách gửi các thông điệp dọc theo đường đi của luồng dữ liệu, yêu cầu các router trên đường đi phân bổ tài nguyên. Các router có thể chấp nhận hoặc từ chối yêu cầu, tùy thuộc vào tình trạng tài nguyên của chúng. RSVP cung cấp cơ chế để đảm bảo rằng các luồng dữ liệu quan trọng nhận được QoS mà chúng cần. "Hoạt động của RSVP, cấu trúc bản tin RSVP."

IV. Phương Pháp Tiếp Cận DiffServ Giải Pháp QoS Linh Hoạt Mở Rộng

Differentiated Services (DiffServ) là một kiến trúc QoS khác, cung cấp một cách tiếp cận linh hoạt và có khả năng mở rộng hơn so với IntServ. Thay vì xử lý từng luồng dữ liệu riêng biệt, DiffServ phân loại các luồng dữ liệu thành các lớp dịch vụ khác nhau. Mỗi lớp dịch vụ được gán một mức ưu tiên khác nhau, và các router sẽ xử lý các gói tin thuộc các lớp dịch vụ khác nhau theo cách khác nhau. DiffServ sử dụng trường DiffServ Code Point (DSCP) trong tiêu đề IP để đánh dấu các gói tin thuộc các lớp dịch vụ khác nhau. Điều này cho phép các router nhanh chóng xác định lớp dịch vụ của một gói tin và áp dụng các chính sách QoS phù hợp. Mô hình DiffServ phù hợp với mạng IP tốc độ cao và các ứng dụng yêu cầu độ trễ mạng thấp và thông lượng mạng cao.

4.1. Tổng Quan Mô Hình Differentiated Service DiffServ Trong Mạng IP

DiffServ là một kiến trúc QoS có khả năng mở rộng cao, được thiết kế để giải quyết các hạn chế của IntServ. Nó hoạt động bằng cách phân loại lưu lượng thành các lớp dịch vụ khác nhau và áp dụng các chính sách QoS khác nhau cho mỗi lớp. Điều này cho phép DiffServ cung cấp QoS cho một số lượng lớn các luồng dữ liệu mà không cần duy trì thông tin trạng thái cho từng luồng. "Thoả thuận mức dịch vụ (SLA) và Thoả thuận Điều hoà thông lượng (TCA)."

4.2. Hành Vi Chuyển Tiếp PHB Và Đánh Dấu Gói Tin Trong DiffServ

Per-Hop Behavior (PHB) là cách một router xử lý các gói tin thuộc một lớp dịch vụ cụ thể. DiffServ định nghĩa một số PHB khác nhau, mỗi PHB cung cấp một mức QoS khác nhau. Các PHB phổ biến bao gồm Expedited Forwarding (EF), cung cấp độ trễ mạng thấp và Assured Forwarding (AF), cung cấp QoS đảm bảo. DiffServ sử dụng trường DSCP trong tiêu đề IP để đánh dấu các gói tin thuộc các lớp dịch vụ khác nhau. "Hành vi chuyển tiếp trong DiffServ, chuyển tiếp đảm bảo (AF), chuyển tiếp thực thi (EF)."

V. MPLS Hỗ Trợ Chất Lượng Dịch Vụ QoS Trong Mạng IP Tốc Độ Cao

Multi-Protocol Label Switching (MPLS) là một công nghệ chuyển mạch nhãn có thể được sử dụng để hỗ trợ QoS trong mạng IP tốc độ cao. MPLS hoạt động bằng cách gán nhãn cho các gói tin và sử dụng nhãn này để chuyển tiếp các gói tin trên mạng. Điều này cho phép các router chuyển tiếp các gói tin một cách nhanh chóng và hiệu quả mà không cần phải tra cứu bảng định tuyến IP cho mỗi gói tin. MPLS có thể được sử dụng để thực hiện các chính sách QoS, chẳng hạn như traffic shaping và traffic policing. MPLS có thể tích hợp với các cơ chế QoS khác, như DiffServ, để cung cấp đảm bảo chất lượng dịch vụ toàn diện.

5.1. Ưu Điểm Của MPLS Trong Việc Cung Cấp QoS Mạng IP

MPLS cung cấp một số ưu điểm so với định tuyến IP truyền thống trong việc cung cấp QoS. Nó cho phép các nhà khai thác mạng tạo ra các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) với các đặc tính QoS cụ thể. Điều này cho phép họ đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng nhận được QoS mà họ cần. MPLS cũng cung cấp khả năng traffic engineering, cho phép các nhà khai thác mạng điều chỉnh lưu lượng để tránh tình trạng congestion control và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng. "Định tuyến dựa trên ràng buộc, Link-State IGP nâng cấp, Giải pháp điều hoà thông lượng."

5.2. Ứng Dụng MPLS Trong Các Mạng VPN Để Đảm Bảo QoS

MPLS được sử dụng rộng rãi trong các mạng riêng ảo (VPN) để cung cấp QoS cho các ứng dụng của khách hàng. Các VPN dựa trên MPLS cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp các dịch vụ QoS khác nhau cho các khách hàng khác nhau. Điều này cho phép các khách hàng nhận được QoS mà họ cần, bất kể vị trí của họ trên mạng. "Mô hình thiết lập cơ bản của một VPN dựa trên MPLS, Ưu điểm của VPN dựa trên MPLS."

VI. Đánh Giá Hiệu Năng QoS Mạng IP Mô Phỏng Và Phân Tích

Việc đánh giá hiệu năng của các cơ chế QoS là rất quan trọng để đảm bảo rằng chúng hoạt động như mong đợi. Các phương pháp đánh giá phổ biến bao gồm mô phỏng và phân tích. Mô phỏng cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư tạo ra các mô hình mạng ảo và thử nghiệm các cơ chế QoS khác nhau trong các điều kiện khác nhau. Phân tích sử dụng dữ liệu thu thập được từ các mạng thực tế để đánh giá hiệu năng của các cơ chế QoS. Các chỉ số hiệu năng quan trọng bao gồm độ trễ mạng, jitter, mất gói tin và thông lượng mạng.

6.1. Tiêu Chí Đánh Giá Chất Lượng Dịch Vụ QoS Trong Mạng IP

Các tiêu chí chính để đánh giá QoS bao gồm độ trễ mạng, đo thời gian cần thiết để một gói tin đi từ nguồn đến đích; jitter, đo sự biến đổi của độ trễ mạng; mất gói tin, đo tỷ lệ các gói tin bị mất trên đường đi; và thông lượng mạng, đo lượng dữ liệu có thể được truyền tải trên mạng trong một khoảng thời gian nhất định. Các tiêu chí này có thể được sử dụng để đánh giá hiệu năng của các cơ chế QoS khác nhau và để đảm bảo rằng chúng đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng khác nhau. "Các tiêu chí đánh giá QoS: Lý do chọn MPLS."

6.2. Các Kịch Bản Mô Phỏng Đánh Giá QoS Cho Dữ Liệu Và Ứng Dụng

Việc mô phỏng các kịch bản khác nhau cho phép đánh giá QoS trong các điều kiện tải khác nhau và với các loại lưu lượng khác nhau. Các kịch bản có thể bao gồm lưu lượng TCP và UDP, lưu lượng VoIP, lưu lượng video streaming và lưu lượng gaming online. Bằng cách mô phỏng các kịch bản này, các nhà nghiên cứu và kỹ sư có thể xác định các điểm nghẽn và tối ưu hóa các cơ chế QoS để cải thiện hiệu năng mạng. "Kịch bản sử dụng phương pháp định tuyến thông thường, sử dụng 2 trunk, các trunk khác nhau cho các luồng khác nhau."

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong vòng hai thập kỷ qua, sự phát triển bùng nổ của Internet và mạng máy tính đã tạo ra một kỷ nguyên thông tin mới, trong đó công nghệ thông tin và truyền thông đóng vai trò then chốt ảnh hưởng đến đời sống con người. Theo ước tính, số lượng dịch vụ mạng IP tốc độ cao ngày càng gia tăng, từ các dịch vụ đơn giản như thư điện tử đến các dịch vụ phức tạp như truyền hình theo yêu cầu và hội nghị từ xa. Tuy nhiên, sự đa dạng và phức tạp của các dịch vụ này đặt ra thách thức lớn cho các nhà cung cấp trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (Quality of Service - QoS) phù hợp với yêu cầu ngày càng khắt khe của người dùng.

Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu các phương pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng IP, đặc biệt tập trung vào mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) – một công nghệ mới nổi thu hút sự quan tâm lớn trong những năm gần đây. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi mạng IP tốc độ cao, với các mô phỏng và đánh giá hiệu năng dựa trên bộ công cụ NS-2, nhằm cung cấp cái nhìn toàn diện từ tổng quan đến chi tiết về các mô hình QoS truyền thống và hiện đại.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên mạng, cải thiện trải nghiệm người dùng cuối và hỗ trợ phát triển các dịch vụ đa phương tiện trên nền tảng mạng IP hội tụ. Các chỉ số quan trọng được tập trung đánh giá bao gồm độ trễ, jitter, tỉ lệ mất gói và khả năng phân biệt dịch vụ, góp phần định hướng phát triển các giải pháp QoS tối ưu cho mạng IP tốc độ cao trong bối cảnh hội tụ dịch vụ ngày càng phổ biến.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai mô hình QoS chủ đạo trong mạng IP truyền thống và hiện đại:

1. Mô hình Integrated Service (IntServ): Đây là mô hình đặt trước tài nguyên, trong đó các ứng dụng yêu cầu một mức chất lượng dịch vụ cụ thể và hệ thống mạng sẽ cấp phát tài nguyên tương ứng. IntServ sử dụng giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol) để thiết lập và duy trì trạng thái đặt trước tài nguyên trên từng node mạng. Các khái niệm chính bao gồm đặc tả luồng dữ liệu (flow specification), các yêu cầu về băng thông, độ trễ, jitter và tỉ lệ mất gói.

2. Mô hình Differentiated Service (DiffServ): Mô hình này phân loại và xử lý các gói tin dựa trên các lớp dịch vụ khác nhau, sử dụng trường DiffServ Code Point (DSCP) trong header IP để đánh dấu mức độ ưu tiên. DiffServ tập trung vào việc phân biệt dịch vụ và điều hoà thông lượng, với các hành vi chuyển tiếp (Per-Hop Behavior - PHB) như Expedited Forwarding (EF) và Assured Forwarding (AF).

Ngoài ra, nghiên cứu còn áp dụng kiến thức về mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS), một công nghệ chuyển tiếp gói tin dựa trên nhãn, cho phép định tuyến linh hoạt và hỗ trợ QoS hiệu quả. Các khái niệm quan trọng trong MPLS bao gồm nhãn (label), đường hầm chuyển mạch nhãn (Label Switched Path - LSP), và các cơ chế phân phối nhãn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các mô phỏng mạng sử dụng bộ công cụ NS-2, cho phép đánh giá hiệu năng của các mô hình QoS trong môi trường mạng IP và MPLS. Cỡ mẫu mô phỏng bao gồm nhiều kịch bản với các loại dịch vụ dữ liệu khác nhau như dữ liệu thông thường, thoại VoIP, và các dịch vụ đa phương tiện.

Phương pháp chọn mẫu dựa trên các kịch bản mô phỏng thực tế, phản ánh các điều kiện mạng đa dạng về lưu lượng và yêu cầu QoS. Phân tích dữ liệu tập trung vào các chỉ số như độ trễ trung bình, jitter, tỉ lệ mất gói và khả năng phân biệt dịch vụ giữa các luồng dữ liệu.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian thực hiện luận văn, bao gồm giai đoạn tổng hợp lý thuyết, thiết kế mô phỏng, thu thập và phân tích dữ liệu, cũng như đề xuất giải pháp đảm bảo QoS cho mạng MPLS.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả của mô hình IntServ trong việc đảm bảo QoS: Qua mô phỏng, IntServ với giao thức RSVP cho phép đặt trước tài nguyên chính xác cho từng luồng dữ liệu, giúp giảm thiểu độ trễ và jitter đáng kể. Tuy nhiên, mô hình này gặp hạn chế về khả năng mở rộng do yêu cầu duy trì trạng thái đặt trước trên từng node, gây tăng tải quản lý mạng.

2. Ưu điểm của mô hình DiffServ trong mạng IP tốc độ cao: DiffServ thể hiện khả năng phân biệt dịch vụ hiệu quả với tỉ lệ mất gói giảm khoảng 15-20% so với mô hình best-effort truyền thống. Việc sử dụng các lớp dịch vụ và hành vi chuyển tiếp PHB giúp mạng xử lý linh hoạt các loại lưu lượng khác nhau, phù hợp với môi trường mạng hội tụ đa dịch vụ.

3. MPLS hỗ trợ QoS vượt trội: Mạng MPLS kết hợp với DiffServ cho thấy cải thiện rõ rệt về độ trễ và jitter, đặc biệt trong các dịch vụ thoại và video. Mô phỏng cho thấy độ trễ trung bình giảm khoảng 25% và jitter giảm 30% so với mạng IP truyền thống không sử dụng MPLS. MPLS cho phép định tuyến dựa trên ràng buộc và điều hoà thông lượng hiệu quả, giảm thiểu tắc nghẽn mạng.

4. Đề xuất mô hình đảm bảo QoS cho mạng MPLS: Luận văn đề xuất phương pháp kết hợp điều hoà thông lượng và phân loại gói tin dựa trên nhãn MPLS, giúp tối ưu hóa việc phân phối tài nguyên mạng cho các loại dịch vụ khác nhau. Mô hình này được đánh giá qua các kịch bản mô phỏng với kết quả khả quan, giảm tỉ lệ mất gói xuống dưới 1% trong các dịch vụ thoại VoIP.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả vượt trội của MPLS trong đảm bảo QoS là khả năng chuyển tiếp gói tin dựa trên nhãn, giúp giảm độ trễ xử lý và tăng tính linh hoạt trong định tuyến. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả mô phỏng của luận văn phù hợp với xu hướng phát triển mạng hội tụ, nơi MPLS được xem là giải pháp ưu việt cho việc tích hợp đa dịch vụ trên một hạ tầng duy nhất.

Các biểu đồ so sánh độ trễ và tỉ lệ mất gói giữa các mô hình IntServ, DiffServ và MPLS minh họa rõ ràng sự cải thiện về hiệu năng khi áp dụng MPLS. Bảng tổng hợp các chỉ số QoS cũng cho thấy sự cân bằng giữa hiệu quả và khả năng mở rộng của các mô hình.

Ý nghĩa của kết quả nghiên cứu không chỉ nằm ở việc nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP tốc độ cao mà còn góp phần định hướng phát triển các giải pháp QoS trong mạng viễn thông hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng cuối.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai mô hình QoS kết hợp MPLS và DiffServ: Các nhà cung cấp dịch vụ nên áp dụng mô hình kết hợp này để tận dụng ưu điểm của MPLS trong việc định tuyến linh hoạt và DiffServ trong phân loại dịch vụ, nhằm cải thiện các chỉ số QoS như độ trễ, jitter và tỉ lệ mất gói. Thời gian thực hiện đề xuất trong vòng 12-18 tháng.

2. Phát triển hệ thống điều hoà thông lượng dựa trên nhãn MPLS: Đề xuất xây dựng các module điều hoà thông lượng tích hợp trong mạng MPLS, giúp kiểm soát lưu lượng hiệu quả, giảm thiểu tắc nghẽn và đảm bảo băng thông cho các dịch vụ thời gian thực. Chủ thể thực hiện là các nhà phát triển thiết bị mạng và nhà cung cấp dịch vụ.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực quản lý QoS cho đội ngũ kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về các mô hình QoS, giao thức RSVP, DiffServ và MPLS cho kỹ sư mạng nhằm nâng cao khả năng vận hành và tối ưu mạng. Thời gian triển khai trong 6-12 tháng.

4. Xây dựng hệ thống giám sát và đánh giá QoS liên tục: Thiết lập hệ thống giám sát tự động các chỉ số QoS trên mạng IP tốc độ cao để phát hiện sớm các vấn đề và điều chỉnh kịp thời. Chủ thể thực hiện là các nhà cung cấp dịch vụ và đơn vị quản lý mạng, với lộ trình triển khai 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP): Giúp hiểu rõ các mô hình QoS hiện đại, từ đó áp dụng các giải pháp tối ưu nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và trải nghiệm khách hàng.

2. Kỹ sư và quản trị mạng: Cung cấp kiến thức chuyên sâu về các giao thức và cơ chế QoS, hỗ trợ trong việc thiết kế, triển khai và vận hành mạng IP tốc độ cao hiệu quả.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thông tin: Là tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về QoS, mạng MPLS và các công nghệ mạng hội tụ.

4. Các nhà phát triển thiết bị mạng: Giúp phát triển các sản phẩm hỗ trợ QoS tiên tiến, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường về mạng IP tốc độ cao và đa dịch vụ.

Câu hỏi thường gặp

1. QoS là gì và tại sao cần thiết trong mạng IP tốc độ cao?
   QoS (Quality of Service) là khả năng phân biệt và đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các loại lưu lượng khác nhau trên mạng. Trong mạng IP tốc độ cao, QoS giúp giảm độ trễ, jitter và tỉ lệ mất gói, đảm bảo các dịch vụ thời gian thực như thoại và video hoạt động ổn định.

2. Mô hình IntServ và DiffServ khác nhau như thế nào?
   IntServ đặt trước tài nguyên cho từng luồng dữ liệu cụ thể, đảm bảo chất lượng dịch vụ chính xác nhưng khả năng mở rộng hạn chế. DiffServ phân loại lưu lượng thành các lớp dịch vụ, xử lý theo mức ưu tiên, phù hợp với mạng lớn và đa dịch vụ hơn.

3. MPLS hỗ trợ QoS ra sao?
   MPLS sử dụng nhãn để chuyển tiếp gói tin, cho phép định tuyến linh hoạt và hỗ trợ các cơ chế phân loại, điều hoà lưu lượng. MPLS kết hợp với DiffServ giúp cải thiện hiệu năng mạng, giảm độ trễ và tắc nghẽn.

4. Giao thức RSVP có vai trò gì trong QoS?
   RSVP là giao thức đặt trước tài nguyên trong mô hình IntServ, giúp thiết lập và duy trì trạng thái đặt trước trên từng node mạng, đảm bảo băng thông và hiệu năng cho các luồng dữ liệu yêu cầu QoS.

5. Làm thế nào để đo đạc và đánh giá QoS trong mạng?
   Các chỉ số chính bao gồm độ trễ, jitter, tỉ lệ mất gói và khả năng phân biệt dịch vụ. Các công cụ mô phỏng như NS-2 và hệ thống giám sát mạng thực tế được sử dụng để thu thập và phân tích dữ liệu nhằm đánh giá hiệu quả QoS.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích và đánh giá chi tiết các mô hình QoS trong mạng IP tốc độ cao, đặc biệt là IntServ, DiffServ và MPLS.
• MPLS kết hợp với DiffServ được chứng minh là giải pháp hiệu quả, cải thiện đáng kể các chỉ số QoS như độ trễ và tỉ lệ mất gói.
• Giao thức RSVP đóng vai trò quan trọng trong việc đặt trước tài nguyên, tuy nhiên cần cân nhắc khả năng mở rộng khi áp dụng.
• Đề xuất các giải pháp kết hợp điều hoà thông lượng và phân loại dựa trên nhãn MPLS nhằm tối ưu hóa chất lượng dịch vụ cho mạng hội tụ.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai mô hình đề xuất trong môi trường thực tế, đào tạo nhân lực và xây dựng hệ thống giám sát QoS liên tục để nâng cao hiệu quả vận hành mạng.

Hành động ngay hôm nay để áp dụng các giải pháp QoS tiên tiến, nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng cuối và phát triển bền vững trong kỷ nguyên số.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Giới thiệu chung về Chất lượng dịch vụ Hoàng Minh Chính tới thiết bị khác (next-hop). Một bảng chuyển tiếp gói tin đã được lưu trữ sẵn trong bộ định tuyến, bảng này sẽ ánh xạ các gói tin ở cổng vào đến cổng ra tương ứng. Cổng vào Cổng ra Đường Đường truyền tin truyền tin 1 1 2 2 n n Bộ định tuyến IP Hình 1.8 Cổng vào, cổng ra và đường truyền tin Tốc độ dòng Tại một bộ định tuyến ở biên, một dòng dữ liệu tới có thể là dòng dữ liệu trực tiếp từ phía người dùng cuối.

Nó cũng có thể là dòng dữ liệu từ mạng LAN của người dùng. Ở một bộ định tuyến trung tâm, một dòng dữ liệu thông thường là một đường truyền “backbone” tốc độ cao vận chuyển dữ liệu từ nhiều đường truyền người dùng tốc độ thấp. Tốc độ dòng là tốc độ bit của một đường truyền dữ liệu và được đo bằng bit/giây. Trên những đường truyền tín hiệu số, các bit được truyền tại các thời đ iểm xác định, những thời điểm để truyền tín hiệu được gọi là “vị trí bit”.

Tốc độ dòng được biểu diễn bởi số vị trí bit trong một giây. Vị trí bit của một hệ thống truy ền tín hiệu số đã được cố định, vì vậy bit không thể truyền với tốc độ lớn hơn tốc độ dòng của hệ thống. Khoảng thời gian giữa hai vị trí bit liên tiếp trên một đường truyền tín hiệu tỉ lệ nghịch với tốc độ dòng và được gọi là vị trí thời gian liên bit (inter-bit position time). Tốc độ dữ liệu tối đa (PIR) Tốc độ dữ liệu tối đa là tốc độ bit lớn nhất nhà cung cấp dịch vụ cam kết cung cấp cho người sử dụng.

Đối với một khách hàng cụ thể, tốc độ bit tối đa phụ thuộc vào tốc độ đường truyền của người dùng. PIR của người dùng không thể lớn hơn Luận văn cao học Ngành Công nghệ thông tin 2003 – Đại học Bách Khoa Hà Nội 9 Chương 1. Giới thiệu chung về Chất lượng dịch vụ Hoàng Minh Chính tốc độ dòng của người dùng đó. Đơn vị tính PIR là byte/giây.

PIR đo tốc độ truyền gói tin IP, do đó nó đo được thông lượng các gói tin IP (bao gồm cả header), những thông tin khác do các tầng 1 và 2 thêm vào gói tin sẽ không được tính. Tốc độ dữ liệu cam kết (CIR) Tốc độ dữ liệu cam kết là tốc độ truyền dẫn dữ liệu trung bình mà nhà cung cấp dịch vụ cam kết cung cấp cho người dùng tính trong một khoảng thời gian dài. Đơn vị tính CIR là byte/giây. CIR tính toàn bộ kích thước gói tin IP, bao gồm cả header, các thông tin do các tầng 1, 2 thêm vào không được tính đến.

Thông thường, việc truyền gói tin diễn ra theo từng thời đ iểm chứ không liên tục, khi các gói tin được truyền, tốc độ truyền sẽ đạt đến PIR. Vì có các thời đ iểm đường truyền không hoạt động, tốc độ trung bình trong một khoảng thời gian dài CIR vì thế sẽ nhỏ hơn PIR. Kích cỡ gói tin tối đa Có 3 thông số kích cỡ gói tin tối đa được dùng trong việc điều hoà thông lượng: kích cỡ gói tin cam kết (CBS), kích cỡ gói tin vượt ngưỡng (EBS) và kích cỡ gói tin tối đa (PBS). CBS là kích cỡ gói tin tối đa được nhà cung cấp dịch vụ cam kết đảm bảo và xác định kích thước gói tin tối đ a có thể truyền với tốc độ PIR mà vẫn đảm bảo tốc độ CIR.

EBS là thông số kích thước gói tin khác với EBS > CBS. Những gói tin vượt ngưỡng EBS được đánh dấu đỏ. CBS và EBS được dùng cùng với CIR. PBS là thông số kích thước gói tin tối đa tương tự như CBS.3 Đo đạc thông lượng và đánh dấu màu Có hai cơ chế đo đạc thông lượng và đánh dấu màu: - Một tốc độ đánh dấu 3 màu (Single Rate Three Color Marker, srTCM) - Hai tốc độ đánh dấu 3 màu (Two Rate Three Color Marker, trTCM) Một tốc độ đánh dấu 3 màu srTCM được mô tả bởi RFC 2697 và được dùng để điều hoà một tốc độ, tốc độ CIR.

Nó đo đạc tốc độ dữ liệu và dựa trên kết quả đo đạc sẽ đánh dấu các gói tin bằng 3 màu (theo thứ tự xanh, vàng, đỏ) hoặc 3 cấp độ khác nhau. srTCM có 2 chế độ hoạt động: chế độ không màu và chế độ có màu. Trong chế độ không màu, srTCM giả định rằng gói tin đến chưa được mã màu, trong chế độ có màu, srTCM giả định gói tin đến đã được mã màu bởi một thành phần trước đó. srTCM được cấu hình bằng cách thiết lập chế độ hoạt động và các giá trị CIR, CBS, EBS thích hợp.

Mục đích của srTCM là đảm bảo tốc độ trung bình trong thời gian dài của người dùng nằm trong khoảng CIR. srTCM sử dụng 2 loại ống thẻ (token bucket), ống thẻ C và ống thẻ E (hình dưới). Luận văn cao học Ngành Công nghệ thông tin 2003 – Đại học Bách Khoa Hà Nội 10 Chương 1. Giới thiệu chung về Chất lượng dịch vụ Hoàng Minh Chính Ống thẻ C Ống thẻ E CBS EBS Hình 1.9 Ống thẻ C và ống thẻ E của srTCM Kích thước tối đ a củ a ống C là CBS, ban đầu ống C được đổ đầy với TC=CBS.

Kích thước ban đầu của ống E là EBS, ban đầu ống E được đổ đầy với T e=EBS. Cả 2 bộ đếm thẻ Tc và Te đều được cập nhật với tốc độ CIR, tức là cứ 1/CIR giây cập nhật một lần. Thuật toán cập nhật 2 ống thẻ như sau. Tại thời điểm cập nhật, nếu ống C đầy (Tc<CBS), Tc được tăng lên 1, Tc= Tc+1.

Nếu ống C đầy nhưng ống E chưa đầy, Tc không thay đổi, và Te tăng lên 1, Te=T e+1. Nếu cả 2 ống C và E đều đầy, cả Tc và Te đều không đổi.10 Hoạt động của srTCM trong chế độ không màu Hình trên mô tả hoạt động trong chế độ không màu của srTCM. Một gói tin không màu độ lớn B byte đến đầu vào tại thời điểm t. Đầu tiên, bộ đo so sánh độ lớn gói tin với độ lớn của ống C, T c.

Nếu độ lớn gói tin nằm trong khoảng độ lớn của ống, B<=Tc, gói tin sẽ được đ ánh dấu bằng màu “xanh”. Tc sau đó sẽ được gán giá trị bằng Tc – B. Nếu độ lớn của ống nhỏ hơn kích thước gói tin B, , B > Tc, bộ đo sẽ kiểm tra ống thứ hai, ống E. Nếu độ lớn ống E lớn hơn B, B <= T e, gói tin được đánh dấu bằng Luận văn cao học Ngành Công nghệ thông tin 2003 – Đại học Bách Khoa Hà Nội 11 Chương 1.

Giới thiệu chung về Chất lượng dịch vụ Hoàng Minh Chính màu “vàng”, và Te = Te – B. Vì ống C không được sử dụ ng trong trường hợp này, Tc không thay đổi. Cuối cùng, nếu ống E cũng không đủ lớn, tức là B > Te, gói tin sẽ được đánh dấu bằng màu “đỏ”. Trong trường hợp này, cả Te và Tc đều không đổi.

Hai tốc độ đánh dấu 3 màu (trTCM) trTCM được mô tả bởi RFC 2698 và được dùng để điều hoà PIR và CIR. Giống như srTCM, trTCM cũng có 2 chế độ hoạt động: không màu và có màu. trTCM được cấu hình bằng cách thiết lập chế độ hoạt động và các giá trị PIR, CIR, PBS và CBS. trTCM hoạt động với 2 ống thẻ, ống thẻ C và ống thẻ P.

Ống thẻ C được dùng để theo dõi CIR, ống thẻ P được dùng để theo dõi PIR.11 mô tả ống thẻ C và P cho trTCM. Giống như srTCM, độ lớn của ố ng C bằng CBS, thông số Tc của nó được cập nhật với tốc độ CIR. Độ lớn của ống P bằng PBS và tốc độ c ập nhật bằng với tốc độ PIR. Ống thẻ C Ống thẻ P CBS EBS Hình 1.11 Ống thẻ C và ống thẻ P trong trTCM Hoạt động của trTCM trong chế độ không màu được biểu diễn trong hình 1.

Giả sử một gói tin không màu kích thước B tới vào thời điểm t. Kích thước gói tin B được so sánh vớ i thông số bộ đếm thẻ của ống P, Tp. Nếu ống P không đủ lớn, tức là B > T p, gói tin sẽ được đánh dấu đỏ, và các giá trị T c và Tp không thay đổi. Luận văn cao học Ngành Công nghệ thông tin 2003 – Đại học Bách Khoa Hà Nội 12 Chương 1.

Giới thiệu chung về Chất lượng dịch vụ Hoàng Minh Chính Đánh dấu gói tin ra Gói tin đến chưa mã màu Tp >= B Tp < B So sánh So sánh B byte với Tp với Tc Tc < B Màu vàng Màu đỏ T c >= B Màu xanh Màu đỏ Hình 1.12 Hoạt động của trTCM trong chế độ không màu Nếu ống P đủ lớn, tức là T p >=B, kích thước gói tin B sẽ được so sánh với bộ đếm thẻ của ống C, Tc. Nếu T c < B, gói tin sẽ được đánh màu vàng và Tp = Tp – B. Nếu, ngoài điều kiện T c >= B, ống P đủ lớn, tức là T p >= B, gói tin sẽ được đánh màu vàng và Tp = T p – B và Tc = Tc – B.4 Quản lý hàng đợi 1.1 Phương thức Tail drop Cơ chế quản lý hàng đợi mặc định trong các bộ định tuyến là cơ chế Tail drop. Đây là cơ chế quản lý hàng đợi bị động, trong đó tất cả các gói tin đến sẽ bị loại bỏ khi hàng đợi đã đầy.

Ưu thế của phương thức Tail drop là tính đơn giản của nó, tuy nhiên phương thức này gây ra một hiệu ứng được gọi là hiệu ứng Đồng bộ toàn cục TCP (TCP global synchronization). Hiệu ứng này xảy ra như sau. Khi bên gửi gói tin nhận được thông báo NACK cho biết gói tin TCP đã bị mất khi chạy trên mạng, nó giả định rằng gói tin đã bị mất do tắc nghẽn tại điể m nào đó trong hệ thống. Để làm giảm tắc nghẽn, máy gửi sẽ tự động giảm tốc độ truyền gói tin.

Với phương thức Tail drop, khi bộ đệm đầy, các gói tin tới sẽ bị loại bỏ. Nếu những gói tin này là các gói tin TCP, tất cả các phiên TCP liên quan sẽ giảm tốc độ và tăng tốc độ trở lại cùng lúc. Vì các phiên TCP bị ảnh h ưởng phản ứng một cách đồng bộ, tình trạng bị tắ c nghẽn sẽ dao động giữa tắc nghẽn cực đại và không bị tặc nghẽn. Hiện tượng này gọi là hiện tượng Đồng bộ toàn cục TCP, và gây ra lãng phí trong việc sử dụng tài nguyên mạng.