Tài liệu Nghiên cứu nền tảng phân phối và một số giải pháp mạng cung cấp dịch vụ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRƯƠNG VIẾT LỢI NGHIÊN CỨU NỀN TẢNG PHÂN PHỐI VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HÀ NỘI – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRƯƠNG VIẾT LỢI NGHIÊN CỨU NỀN TẢNG PHÂN PHỐI VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ NGÀNH: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60 52 02 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐINH VĂN DŨNG HÀ NỘI – 2014 1 LỜI CAM ĐOAN Trong quá trình làm luận văn thạc sỹ đề tài “Nghiên cứu nền tảng phân phối và một số giải pháp mạng cung cấp dịch vụ”, tôi đã đọc và tham khảo rất nhiều loại tài liệu khác nhau từ sách giáo trình, sách chuyên khảo cho đến các bài báo đã được đăng tải trong và ngoài nước. Tôi xin cam đoan những gì tôi viết dưới đây là hoàn toàn chính thống không bịa đặt, những kết quả mô phỏng, thực nghiệm đã đạt được trong luận văn không sao chép từ bất cứ tài liệu nào dưới mọi hình thức. Những kết quả đó là những gì tôi đã nghiên cứu, tích lũy trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có dấu hiệu sao chép kết quả từ các tài liệu khác. Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2014 Học viên Trương Viết Lợi 2 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thiện luận văn em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình và chu đáo của các thầy cô giáo trong Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại Học Công Nghệ và các thầy cô, cán bộ trong Viện Công nghệ thông tin, Đại học Quốc gia Hà Nội. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Đinh Văn Dũng người đã trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn, với tất cả lòng nhiệt tình, chu đáo, ân cần cùng với thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc và thẳng thắn của một nhà khoa học uy tín, mẫu mực. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị và các bạn đã có những góp ý kịp thời và bổ ích, giúp đỡ em trong suốt quá trình em nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này. Một lần nữa em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành đễn tất cả mọi sự giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Em xin kính chúc các thầy cô, các anh chị và các bạn mạnh khỏe và hạnh phúc. Hà Nội, ngày 17 tháng 12 năm 2014 Học viên Trương Viết Lợi 3 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... 1 LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. 2 MỤC LỤC .................................................................................................................................. 3 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... 5 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................................................. 6 DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................................ 7 LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 8 Chương 1: MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU ........... 9 1.1 Tổng quan nền tảng phân phối dịch vụ SDP ........................................................................ 9 1.1.1 Giới thiệu nền tảng phân phối dịch vụ........................................................................... 9 1.1.2 Các thành phần của SDP ............................................................................................. 10 1.1.3 Kết cấu nền tảng phân phối dịch vụ ............................................................................ 11 1.2 Mạng hướng dịch vụ SON.................................................................................................. 12 1.2.1 Giới thiệu mạng hướng dịch vụ ................................................................................... 12 1.2.2 Lợi ích .......................................................................................................................... 13 1.2.3 Chức năng .................................................................................................................... 14 1.3 Các vấn đề cần nghiên cứu ................................................................................................. 16 1.3.1 Xây dựng các thiết bị SON .......................................................................................... 16 1.3.2 Kết nối các thiết bị SON .............................................................................................. 18 1.4 Kết luận chương ................................................................................................................. 18 Chương 2: SO SÁNH CÁC GIẢI PHÁP MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ ............................. 20 2.1 Kiến trúc IMS cho mạng thông tin di động ........................................................................ 20 2.2 Kiến trúc SOA cho doanh nghiệp ....................................................................................... 21 2.3 Giải pháp WEB 2.0 cho người dùng Internet ..................................................................... 22 2.4 Giải pháp SON ................................................................................................................... 23 2.5 Kết luận chương ................................................................................................................. 24 Chương 3: ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CỦA CÁC HÃNG VÀ ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM ............................................................................................................................... 29 3.1 Giải pháp IMS của các hãng và ứng dụng ở Việt Nam ...................................................... 29 3.1.1 Alcatel - Lucent ........................................................................................................... 29 3.1.2 Huawei ......................................................................................................................... 30 3.1.3 Ericsson ....................................................................................................................... 31 3.2 Giải pháp SOA cho doanh nghiệp ...................................................................................... 32 4 3.2.1 Oracle........................................................................................................................... 32 3.2.2 Cisco ............................................................................................................................ 33 3.3 Giải pháp Web 2.0 .............................................................................................................. 34 3.3.1 Các công nghệ xây dựng ứng dụng web 2.0 ................................................................ 34 3.3.2 Web 2.0 tại Việt Nam .................................................................................................. 35 3.4 Kết luận chương ................................................................................................................. 35 Chương 4: MÔ PHỎNG NỀN TẢNG PHÂN PHỐI DỊCH VỤ .............................................. 36 4.1 Kiến trúc nền tảng phân phối dịch vụ ................................................................................. 36 4.1.1 Tổng quan .................................................................................................................... 36 4.1.2 Các phương pháp luận tích hợp trong nền tảng ........................................................... 36 4.2 Phân tích kếu cấu nền tảng phân phối dịch vụ ................................................................... 37 4.3 Topo mạng dùng trong mô phỏng ...................................................................................... 38 4.4 Các trường hợp mô phỏng .................................................................................................. 40 4.4.1 Độ ưu tiên dịch vụ ngang nhau ................................................................................ 40 4.4.2 Độ ưu tiên dịch vụ khác nhau .................................................................................. 46 4.5 Kết luận chương ................................................................................................................. 50 TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.................................................................. 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 53 Phụ lục 1: Tìm ma trận tất cả đường đi của mạng mô phỏng ................................................... 55 Phụ lục 2: Hàm lồi và CVX ...................................................................................................... 60 5 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Asynchronous JavaScript and AJAX JavaScript và XML bất đồng bộ XML Application Programming API Giao diện lập trình ứng dụng Interface IM Instant Messaging Tin nhắn tức thời IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống con đa phương tiện IP IPTV Internet Protocol Television Ti vi giao thức internet NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp Hệ thống hỗ trợ vận hành OSS Operations support system Hệ thống hỗ trợ kinh doanh BSS Business support system QoS Quality of Serice Chất lượng dịch vụ SDP Service Delivery Platform Nền tảng phân phối dịch vụ SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn SOA Service-Oriented Architecture Kiến trúc hướng dịch vụ SON Service-Oriented Network Mạng hướng dịch vụ XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng WS Web Service Dịch vụ Web 6 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Kiến trúc SDP tổng quát ..................................................................................9 Hình 1.2: Kết cấu SDP biểu diễn các lớp và miền ........................................................12 Hình 1.3: Ví dụ chức năng giảm tải ..............................................................................14 Hình 1.4: Ví dụ tổng hợp dịch vụ ..................................................................................15 Hình 1.5: Ví dụ định tuyến thông minh .........................................................................16 Hình 1.6: So sánh tiếp cận phần mềm và thiết bị ..........................................................17 Hình 3. 1: Mô hình giải pháp của Alcatel [4] ...............................................................29 Hình 3. 2: Mô hình mạng IMS đầy đủ của Huawei [2] ................................................31 Hình 3. 3: Sơ đồ tổng quan giải pháp IMS của Ericsson [13, p. 106] ..........................32 Hình 3. 4: Mô hình kiến trúc SOA Suite. [15] ..............................................................33 Hình 3. 5: Kết cấu kiến trúc SONA của Cisco [9] ........................................................33 Hình 4. 1: Topo mạng hướng dịch vụ với nhiều nhà cung cấp .....................................36 Hình 4. 2: Topo mạng hướng dịch vụ sử dụng trong mô phỏng ...................................39 Hình 4. 3: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t1..................................43 Hình 4. 4: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t2..................................44 Hình 4. 5: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t3..................................45 Hình 4. 6: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t4..................................46 Hình 4. 7: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t1.................................47 Hình 4. 8: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t2.................................48 Hình 4. 9: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t3.................................49 Hình 4. 10: Thông lượng Dịch vụ theo Đường đi tại thời điểm t4...............................50 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1: So sánh các hệ thống sẵn có .........................................................................24 Bảng 4. 1: Tốc độ yêu cầu tại các thời điểm khác nhau ................................................41 Bảng 4. 2: Thông lượng các nút thời điểm t1 (hai dịch vụ có độ ưu tiên như nhau) ....43 Bảng 4. 3: Thông lượng các nút thời điểm t2 (hai dịch vụ có độ ưu tiên như nhau) ....44 Bảng 4. 4: Thông lượng các nút thời điểm t3 (hai dịch vụ có độ ưu tiên như nhau) ....45 Bảng 4. 5: Thông lượng các nút thời điểm t4 (hai dịch vụ có độ ưu tiên như nhau) ....46 Bảng 4. 6: Thông lượng các nút thời điểm t1 (độ ưu tiên dịch vụ khác nhau)..............47 Bảng 4. 7: Thông lượng các nút thời điểm t2 (độ ưu tiên dịch vụ khác nhau)..............48 Bảng 4. 8: Thông lượng các nút thời điểm t3 (độ ưu tiên dịch vụ khác nhau)..............48 Bảng 4. 9: Thông lượng các nút thời điểm t4 (độ ưu tiên dịch vụ khác nhau)..............50 8 LỜI MỞ ĐẦU Trong khoảng 20 năm trở lại đây, nền kinh tế toàn cầu nói chung và kinh tế Việt Nam nói riêng đã và đang chứng kiến những bước chuyển mình mạnh mẽ bởi ảnh hưởng rộng khắp của mạng và công nghệ thông tin. Thương trường kết nối toàn cầu, nơi mà thông tin là phương tiện giao dịch tạo ra một sự chuyển dịch mạnh mẽ trong nền kinh tế. Năm 2013, CNTT đóng góp trực tiếp gần 8% vào GDP Việt Nam, đồng thời có tác động lan tỏa góp phần làm biến đổi sâu sắc không chỉ đời sống kinh tế mà hầu khắp mọi mặt của xã hội. Cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin thì sự bùng nổ về các dịch vụ tiện ích trên mạng viễn thông và internet là tất yếu, đặc biệt đối với thị trường đầy tiềm năng như Việt Nam. Vậy dịch vụ là gì? Dịch vụ là khúc dữ liệu phần mềm hoặc các phần được cấu trúc có thể liên kết với các cấu phần phần mềm khác một cách dễ dàng. Ý tưởng đằng sau các phần mềm này thật đơn giản: Công nghệ nên được diễn tả thành từng đoạn dữ liệu mà người kinh doanh có thể hiểu được hơn là một phần mềm ứng dụng ít người hiểu như ERP hoặc CRM. Từ đó ra đời khái niệm mạng hướng dịch vụ (SON). Đó là xu thế của mạng viễn thông, công nghệ thông tin hiện đại. Với ưu điểm linh hoạt khi mở rộng, kết nối và có thể tái sử dụng dịch vụ. Luận văn: “Nghiên cứu nền tảng phân phối và một số giải pháp mạng cung cấp dịch vụ” sẽ đi sâu tìm hiểu nền tảng phân phối dịch vụ trong môi trường mạng hướng dịch vụ, các lợi ích, chức năng, yêu cầu, thách thức trong quá trình xây dựng, triển khai và giới thiệu một số giải pháp mạng của một số hãng công nghệ nổi tiếng trên thế giới. Nội dung luận văn được chia thành bốn (04) chương như sau: Chương 1. Mạng cung cấp dịch vụ và các vấn đề cần nghiên cứu. Chương 2. So sánh các giải pháp mạng cung cấp dịch vụ. Chương 3. Đánh giá các giải pháp công nghệ của các hãng và ứng dụng ở Việt Nam. Chương 4. Mô phỏng nền tảng phân phối dịch vụ. 9 Chương 1: MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nền tảng phân phối dịch vụ SDP 1.1.1 Giới thiệu nền tảng phân phối dịch vụ Nền tảng phân phối dịch vụ SDP (Service Delivery Platform) là một khái niệm không có định nghĩa chuẩn. Tuy nhiên, thông thường SDP được hiểu như là một nền tảng dựa trên công nghệ thông tin (IT) mà công ty viễn thông sử dụng để cung cấp các dịch vụ đa dạng cho khách hàng [11]. Hay SDP là tập hợp các thành phần cung cấp kiến trúc phân phối dịch vụ (như tạo ra dịch vụ, điều khiển phiên và các giao thức) cho một loại dịch vụ nào đó. Cả mạng cố định và di động đều có thể sử dụng một nền tảng phân phối dịch vụ SDP để cung cấp dịch vụ. Các dịch vụ này bao gồm dịch vụ viễn thông truyền thống như điện thoại và các dịch vụ dữ liệu tiên tiến như các ứng dụng IT. Từ định nghĩa này, [11] đưa ra các yêu cầu tối thiểu cho SDP đó là:  Hướng dịch vụ bởi vì nó quản lý việc tạo ra, dự liệu, thực thi và tính cước các dịch vụ.  Hỗ trợ phân phối dịch vụ trong mạng và phương thức độc lập thiết bị, bởi trừu tượng hóa cơ sở hạ tầng mạng bên dưới.  Cung cấp một điểm chuẩn hóa cho các nhà phát triển tìm ra và sử dụng các khả năng về dịch vụ và nội dung đa dạng.  Cung cấp cho các nhà phát triển bên ngoài và doanh nghiệp sử dụng IT truy nhập mở và bảo mật tới khả năng của các công ty viễn thông. Hiện tại, SDP không có kiến trúc chuẩn hóa. Tuy nhiên, một kiến trúc SDP tổng quát được đưa ra như trong Hình 1.1. Hình 1.1: Kiến trúc SDP tổng quát 10 Kiến trúc ở trên chỉ ra các công nghệ đã chuẩn hóa với các giao diện tương ứng. Ví dụ, các chuẩn đã có phù hợp với các giao diện theo chiều dọc nhưng vẫn đang thiếu các chuẩn cho các giao diện theo chiều ngang. Kiến trúc SDP nhận ra các nền tảng dịch vụ đã phân phối. Những nền tảng này trừu tượng hóa và đơn giản hóa các tài nguyên và chức năng mạng viễn thông như khả năng dịch vụ. Các nền tảng và khả năng của chúng là:  Nền tảng trừu tượng mạng chứa các bộ khả năng dịch vụ mạng cung cấp một điểm truy nhập chung tới các tài nguyên và khả năng mạng không đồng nhất.  Nền tảng phân phối nội dung chứa các bộ khả năng dịch vụ nội dung cung cấp và phân phối nội dung tới khách hàng. Chúng ta xem nội dung như một tài nguyên mạng, được cung cấp bởi công ty viễn thông hay nhà cung cấp bên ngoài.  Nền tảng quản lý gồm các bộ khả năng dịch vụ quản lý trừu tượng hóa chức năng OSS/BSS của công ty viễn thông.  Nền tảng thực thi dịch vụ gồm các ứng dụng mạng viễn thông cung cấp dịch vụ tới khách hàng. Các dịch vụ này bao gồm thoại, dữ liệu hay các dịch vụ dựa trên đa phương tiện. Các dịch vụ viễn thông sử dụng các dich vụ mạng, nội dung và quản lý. Chúng ta xem các ứng dụng viễn thông này như tập hợp các khả năng dịch vụ vì chúng thể hiện giao diện với các nền tảng khác.  Nền tảng hướng dịch vụ chứa các khả năng dịch vụ cung cấp các thực thể bên ngoài truy nhập đơn giản tới tất cả các khả năng dịch vụ của các nền tảng. Hình 1.1 chỉ ra các giao diện khả năng dịch vụ đưa ra bởi các nền tảng tương ứng. Các giao diện này được ánh xạ theo chuẩn giao diện lập trình ứng dụng API. API thực hiện các giao diện bởi nền tảng hướng dịch vụ. Tuy nhiên, Parlay API cũng thực hiện các giao diện bởi nền tảng trừu tượng mạng, nền tảng thực thi dịch vụ và nền tảng phân phối nội dung. Trong Hình 1.1, API dựa trên giao diện không chuẩn hóa được minh họa bởi X. Điều này cho thấy vẫn còn thiếu API dựa trên chuẩn sử dụng để tích hợp các khả năng, như các chức năng OSS/BSS vào SDP. 1.1.2 Các thành phần của SDP  Môi trường thực thi dịch vụ  Môi trường kiến tạo dịch vụ  Môi trường triển khai dịch vụ  Môi trường quản lý dịch vụ Môi trường thực thi dịch vụ Môi trường thực thi dịch vụ hỗ trợ để thực thi nền tảng phân phối dịch vụ và các dịch vụ giá trị gia tăng. Nó bao gồm các dịch vụ sau:  Dịch vụ điều khiển  Soạn thảo dịch vụ  Các dịch vụ tích hợp 11 Môi trường kiến tạo dịch vụ Môi trường kiến tạo dịch vụ cung cấp một môi trường phát triển cho các nhà phát triển phần mềm để tạo ra các dịch vụ mới và mở rộng các dịch vụ đã có. Nó làm đơn giản hóa việc tạo ra và giảm thời gian tới thị trường của dịch vụ mới. Môi trường kiến tạo dịch vụ bao gồm:  Thư mục dịch vụ  Môi trường phát triển tích hợp (IDE)  Kit phát triển phần mềm (SDK) Môi trường triển khai dịch vụ Để phát triển nhanh chóng các dịch vụ mới dưới nền tảng phân phối dịch vụ là rất quan trọng, và cũng quan trọng để các nhà mạng quản lý việc triển khai các dịch vụ mới trong mạng lõi hoặc mạng triển khai nội dung. Môi trường triển khai cung cấp các chức năng sau:  Các công cụ triển khai  Hỗ trợ mạng triển khai nội dung  Quản lý tài nguyên Môi trường quản lý dịch vụ Môi trường quản lý dịch vụ cung cấp các chức năng quản lý mở rộng tất cả các lớp trong kiến trúc nền tảng phân phối dịch vụ. Nó cung cấp cho nền tảng phân phối dịch vụ và các dịch vụ giá trị gia tăng các chức năng sau:  Quản lý lỗi  Cấu hình  Kế toán tài chính  Hiệu suất thực hiện  Bảo mật 1.1.3 Kết cấu nền tảng phân phối dịch vụ Kết cấu nền tảng phân phối dịch vụ tổng quát được minh họa trong Hình 1.2 [20]. Hình 1.2 biểu diễn các lớp và miền tạo thành nền tảng kết cấu SDP. Các lớp và miền biểu diễn thiết kế phân lớp cấu trúc hóa kết cấu độc lập với các công nghệ. Các lớp phân cấp khả năng dịch vụ, trong khi các miền phân phối các lớp và khả năng dịch vụ của chúng thông qua các ranh giới cơ sở hạ tầng khác nhau. Các lớp trên của kết cấu SDP phân tách tầng dịch vụ mô hình tham chiếu NGN, trong khi đó các lớp thấp hơn là cho tầng mạng. Phân loại các khả năng dịch vụ cung cấp các chức năng đơn giản ra nguồn bên ngoài thành lớp dịch vụ đơn giản. Ta phân loại các khả năng dịch vụ cung cấp chức năng phong phú tới các khả năng dịch vụ đơn giản thành lớp dịch vụ trung bình. IMS định nghĩa các khả năng dịch vụ hướng mạng hỗ trợ Parlay và OMA bằng cách cung cấp một 12 giao diện với chức năng mạng. Ta phân loại các khả năng dịch vụ cung cấp các chức năng phong phú hơn cho các khả năng dịch vụ trung gian vào lớp dịch vụ phức tạp. Hình 1.2: Kết cấu SDP biểu diễn các lớp và miền Trong kiến trúc SDP, người ta chia các lớp theo vùng quan tâm khác nhau. Miền người dùng minh họa khách hàng của mỗi ứng dụng; miền này bao gồm phần cứng và phần mềm đầu cuối truy cập mạng và các ứng dụng. Miền thuê bao dịch vụ biểu diễn doanh nghiệp sử dụng IT cung cấp các ứng dụng đa dạng. Miền cung cấp kết nối là một công ty hay doanh nghiệp viễn thông cung cấp kết nối vật lý cho người sử dụng truy cập các ứng dụng. Miền mạng hội tụ là tổng hợp các phương thức truyền dẫn bao gồm viễn thông, doanh nghiệp và Internet. Miền nền tảng dịch vụ biểu diễn “trái tim” của kiến trúc SDP. Miền này bao gồm tổng hợp các dịch vụ đơn giản, trung bình và phức tạp. Miền doanh nghiệp biểu diễn một hoặc nhiều doanh nghiệp sử dụng IT truy cập các giao diện khả năng dịch vụ SDP. Miền OSS/BSS (hệ thống hỗ trợ vận hành/ hệ thống hỗ trợ kinh doanh) biểu diễn tổng hợp các hệ thống quản lý viễn thông. 1.2 Mạng hướng dịch vụ SON 1.2.1 Giới thiệu mạng hướng dịch vụ Thành công của một ứng dụng SOA phụ thuộc hầu hết ở khả năng cơ sở hạ tầng truyền bản tin giữa các thành phần trong SOA. Mạng đóng vai trò then chốt trong truyền dữ liệu nhanh chóng và tin cậy, SOA còn cần nhiều hơn thế nữa. Nếu một thành phần SOA đơn lẻ bị lỗi hay quá tải, các bản tin sẽ phải cân bằng tải tới các thành phần khác cung cấp cùng dịch vụ. Khi thành phần mới được thêm vào, nâng cấp hay di chuyển, 13 các bản tin cần định tuyến theo. Cần đánh giá khả năng hoạt động, lưu lượng SOA quản lý, và hoạt động nhạy với xử lý như giải mã SSL và chuẩn hóa XML cần đưa ra ngoài tải của các thành phần SOA nhằm cải thiện dung năng của chúng. Không dịch vụ nào có thể cung cấp bởi chính bản thân các thành phần SOA. Thay vào đó, xuất hiện một khái niệm mới – Mạng hướng dịch vụ SON. SON xác nhận truyền bản tin là vai trò của mạng, nhưng các dịch vụ mới cần hỗ trợ nhu cầu của các ứng dụng SOA. Về bản chất, SON xác định mạng cần trở nên nhanh, linh hoạt như các ứng dụng SOA mà nó hỗ trợ. SON không nâng cấp phá bỏ hoàn toàn phần cứng mạng hiện có. Thay vào đó, SON được tạo ra bởi xây dựng các ứng dụng ở đỉnh của mạng hiện tại, sử dụng các giải pháp đã được chứng tỏ và kỹ lưỡng để nhận ra sự hứa hẹn đầy đủ của SOA. SON là một kiến trúc mới nổi cho phép các thiết bị mạng hoạt động tai lớp ứng dụng với các đặc trưng giảm tải (offloading), tích hợp giao thức và định tuyến dựa trên nội dung. Bằng cách thêm vào sự nhận ra ứng dụng vào kết cấu mạng, SON có thể cung cấp độ lợi lớn tính trên hiệu suất và sự hiệu quả toàn cục và cho phép tích hợp các môi trường không đồng nhất. Chúng ta xem tập các hoạt động mức ứng dụng phía mạng này như các chức năng của SON. Trong số khác, chức năng SON cung cấp ba lợi ích chính: ảo hóa dịch vụ, triển khai cục bộ và cải thiện quản lý. 1.2.2 Lợi ích Ảo hóa dịch vụ Ảo hóa dịch vụ ghép trong suốt tập các dịch vụ với các tài nguyên back-end được bảo vệ thực tế cung cấp dịch vụ. Một thiết bị SON có thể phục vụ như một proxy cho dịch vụ thực tế bởi che các tài nguyên bên trong thông qua chuyển đổi XML và các kỹ thuật định tuyến. Thiết bị SON cũng có thể tận dụng để quản lý các chính sách bảo mật và từ chối dịch vụ (DoS) cho các yêu cầu tới. Triển khai cục bộ Bởi triển khai các chức năng nhất định trong cơ cấu mạng, các thiết bị SON có thể được dự trữ và tối ưu để xử lý các tải làm việc đơn nhất. Các server được cung cấp và tối ưu hóa có thể dẫn tới hiệu quả cao hơn và có thể hiệu quả hơn về giá thành hơn là cung cấp toàn bộ doanh nghiệp những khả năng này. Cuối cùng, lợi ích hiệu suất có thể đạt được nhờ triển khai cục bộ trong các chức năng SON cùng vị trí. Sự cục bộ cũng có lợi tại các lớp thấp hơn của hệ thống, như trong sử dụng bộ nhớ cache. Cải thiện quản lý Chức năng giảm tải trong mạng cho phép tập trung, và do đó đơn giản hóa quản lý các chức năng và cấu hình tương ứng. Ví dụ, bảo mật, caching và các chính sách định tuyến tất cả có thể quản lý tập trung tại các thiết bị SON so với sự không tập trung qua một cluster của các server doanh nghiệp. 14 1.2.3 Chức năng Ba ví dụ chức năng SON gồm giảm tải, tổng hợp dịch vụ và định tuyến thông minh lần lượt được trình bày ở phần sau đây: [17] Chức năng giảm tải Các hoạt động liên quan đến bảo mật là cần thiết trong môi trường ứng dụng trên Internet; và cũng đúng với các môi trường hướng dịch vụ tập trung tài liệu. Như server HTTP, một thiết bị SON có thể dành riêng để xử lý các chức năng mật mã. Điều này cho phép thiết bị tối ưu xác thực các chứng chỉ số trong ngữ cảnh bảo mật WS. Chúng ta minh họa điều này trong Hình 1.3, ở đó các thiết bị SON chặn các vỏ SOAP bảo mật WS, thực hiện chức năng mật mã thích hợp, và chuyển tiếp các yêu cầu tới nhà cung cấp dịch vụ. Hình 1.3: Ví dụ chức năng giảm tải Một thiết bị SON cũng có thể thực hiện một chức năng bảo mật như tường lửa để xác nhận các yêu cầu dịch vụ (ví dụ, chống lại một tài liệu WSDL hay XSD tương ứng) trước khi chuyển tiếp chúng tới máy chủ doanh nghiệp để xử lý. Những kiểm tra này sẽ bảo đảm rằng chỉ các yêu cầu dịch vụ định dạng tốt được chuyển tiếp. Điều này ngăn chặn tấn công DoS và bảo đảm rằng các máy chủ được bắt gặp chỉ các yêu cầu dịch vụ có xác thực. Dạng giảm tải hiệu quả nhất là giảm tải chức năng đầy đủ nơi mà các yêu cầu dịch vụ có thể hoàn toàn thỏa mãn trong các thiết bị SON. Caching phản hồi dịch vụ động, một kỹ thuật hoàn thành điều này, là hiệu quả nhất cho tương tác phần lớn là đọc nơi mà các yêu cầu không cập nhật trạng thái back-end hay cơ sở dữ liệu. Ví dụ, các yêu cầu dịch vụ tìm các chỉ số chứng khoán, nơi mà các giá trị đặt lệnh được cập nhật mỗi năm phút, là phù hợp cho loại giảm tải này. Nếu thực hiện đúng, một phần lớn của lưu lượng đọc có thể được phục vụ hoàn toàn bởi các thành phần caching thích hợp, do đó giảm tải trên các máy chủ cơ sở dữ liệu doanh nghiệp. Một chính sách cache bao gồm các quy luật định nghĩa các kết quả từ những yêu cầu dịch vụ cụ thể được cache như thế nào. 15 Tổng hợp dịch vụ Hình 1.4 minh họa khía cạnh tổng hợp dịch vụ của thiết bị SON trong đó một cửa hàng bán lẻ công cụ yêu cầu tập hợp các phần bởi gọi ra một yêu cầu dịch vụ quay lại văn phòng chính. Văn phòng chính đã triển khải thiết bị SON trong cơ cấu mạng lựa chọn những phần nhà cung cấp tốt nhất và chuyển tiếp các yêu cầu dịch vụ tới nhà cung cấp đó. Tuy nhiên, trong trường hợp này, lược đồ XML của các cửa hàng công cụ là khác biệt phụ thuộc vào nhà cung cấp được lựa chọn. Thiết bị SON là có khả năng chuyển đổi thứ tự ban đầu tới lươc đồ của các nhà cung cấp tham gia, trong trường hợp này WidgetsRUS. Các nhà sản xuất công cụ khác có vẻ sẽ yêu cầu các lượt đồ khác, yêu cầu chức năng SON để áp dụng chuyển đổi XSLT thích hợp phụ thuộc vào nhà cung cấp. Hình 1.4: Ví dụ tổng hợp dịch vụ Vì phần lớn dữ liệu công ty ngày nay tồn tại trong cơ sở dữ liệu máy tính lớn, tổng hợp dịch vụ cũng cung cấp khả năng giao diện với các hệ thống kế thừa đã có, đưa ra một kiến trúc hệ thống linh hoạt hơn để chuyển dịch về phía môi trường hướng dịch vụ. Điều này làm tăng số lượng của các người sử dụng có thể tận dụng ưu điểm của những chương trình và dữ liệu này và mở rộng sự vươn xa của SON và SOA tới doanh nghiệp. Định tuyến thông minh Định tuyến dựa trên nội dung, như định tuyến dựa trên độ ưu tiên, được dẫn động từ tài liệu chính sách. Các chính sách điển hình áp dụng một quy tắc chống lại một vài phần của một yêu cầu dịch vụ (tiêu đề hay nội dung), và kết quả là khởi tạo một token. Token sau đó được sử dụng để tìm kiếm một địa chỉ máy chủ tương ứng trong bảng định tuyến. Ví dụ, chính sách CBR có thể được tạo ra bởi kết hợp loại cổng và tên hoạt động của một dịch vụ và ghép nó với một máy chủ nhất định. Trong một thiết bị SON, CBR có thể được nhận ra nhờ sử dụng biểu diễn dựa trên XPath để xác định đích của yêu cầu như chỉ ra trong Hình 1.5. 16 Hình 1.5: Ví dụ định tuyến thông minh CBR cũng cho phép sự đồng dạng giữa một lớp các dịch vụ và máy chủ phục vụ yêu cầu; khái niệm này có tên là phân vùng dịch vụ. Hình 1.4 minh họa lớp phân vùng dịch vụ này. Phân vùng dịch vụ có thể được sử dụng như nền tảng để định vị thắt cổ chai xảy ra khi các ứng dựng Xử lý giao dịch trực tuyến lưu lượng lớn mà đọc và viết dữ liệu vào cơ sở dữ liệu là nhiều và yêu cầu tối đa về sự ổn định và sẵn có của dữ liệu. Các ví dụ của những hệ thống như vậy bao gồm các hệ thống thương mại, ngân hàng, đặt chỗ và bán đấu giá trực tuyến. Trong khi một thiết bị SON định vị một cách chiến lược cho phép phân vùng dịch vụ, giá trị thực tế được đưa vào các máy chủ ứng dụng doanh nghiệp nơi mà các dịch vụ được triển khai. Ví dụ, các ứng dụng dựa trên dịch vụ bây giờ có thể giả định rằng sự biến đổi dịch vụ của chúng không chạy nơi nào khác trong cluster máy chủ doanh nghiệp. Các ứng dụng sau đó có thể cache tương tác tổng hợp mà không xử lý overhead của sự ổn định dữ liệu duy trì trong cluster đó. Phân vùng dịch vụ cũng cho phép các kỹ thuật tối ưu khác như phân đợt dữ liệu nơi mà việc chèn, cập nhật và xóa có thể thực hiện theo khối với cơ sở dữ liệu. 1.3 Các vấn đề cần nghiên cứu 1.3.1 Xây dựng các thiết bị SON Xem xét thực hiện Một sự cân bằng tồn tại giữa hiệu suất thực hiện các chức năng SON trong thiết bị mạng với phần mềm mạng, sự mở rộng của các chương trình bất kỳ với bảo mật cứng của một ứng dụng dựa trên các kỹ thuật bảo mật chuẩn, và sự linh hoạt của một giải pháp phần mềm với tăng tiêu thụ của thiết bị; sự cân bằng này được minh họa trong hình 1.6. [17] Vì phải quan tâm để bảo đảm rằng chứng năng SON cải thiện hiệu suất tổng của kiến trúc, chứ không phải làm giảm đi, chúng ta tin rằng các thiết bị mạng có các chức năng SON có thể tận dụng phần mềm được làm cứng và các giải pháp phần cứng chuyên biệt và vượt qua giới hạn kinh nghiệm trong các cố gắng trước đây để giới thiệu sự nhận 17 diện thiết bị trong kết cấu mạng. Các chức năng SON có thể sắp xếp trong một switch hay router. Chức năng SON cũng có thể triển khai trong một thiết bị cứng hóa riêng lẻ. Hình 1.6: So sánh tiếp cận phần mềm và thiết bị Robustness Thiết bị SON sẽ tỉ lệ để hỗ trợ số lượng các yêu cầu lớn để xử lý đồng thời. Nó sẽ robust để overload các điều kiện, tiếp tục ưu tiên và xử lý các yêu cầu có độ ưu tiên cao và bỏ các yêu cầu có độ ưu tiên thấp hơn trong khi hoạt động trong chế độ quá tải. Điều khiển lối vào bảo đảm rằng máy chủ luôn luôn hoạt động trong chế độ ổn định; thậm chí trong điều kiện quá tải, máy chủ có thể tỉ lệ và tiếp tục cung cấp các dịch vụ khác biệt tới người dùng. Để cho một thiết bị SON cung cấp các dịch vụ thuận lợi với những người sử dụng yêu cầu, phải định nghĩa một chính sách liệt kê việc xử lý khác nhau với các yêu cầu để nhận. Chính sách này sẽ định nghĩa các chiến lược ưu tiên lưu lượng với cả điều kiện bình thường và quá tải. Vì các yêu cầu phải phân loại trước khi chúng có thể được ưu tiên, cần thiết trong điều kiện quá tải để hệ thống có thể tiếp tục xử lý các yêu cầu độ ưu tiên cao trong khi có thể bỏ các yêu cầu độ ưu tiên thấp hơn. Do đó, các phương pháp nhanh nhất để phân loại các gói tin đến là cần thiết. Sự phân loại có thể dựa trên thông tin lớp mạng hay thông tin cao hơn nằm phía nội dung XML. Phần cứng chuyên dụng Một lợi ích chính của SON là nó có thể tận dụng các phần cứng chuyên dụng, như mã hóa tăng tốc phần cứng hay chức năng xử lý XML, để nâng cao hiệu năng tổng của thiết bị. Tuy nhiên, thiết bị SON sẽ chứa các thành phần phần mềm xử lý các yêu cầu liên kết với các thiết bị phần cứng đã có. Vì các thành phần này có thể chặn việc gọi các dịch vụ từ xa, sẽ quan trọng để bảo đảm rằng một kỹ thuật hợp tác robust và hiệu quả giữa các thành phần phần cứng và phần mềm đã có này, như kỹ thuật này sẽ là cốt yếu đối với sự ổn định và hiệu suất tổng của thiết bị SON. Bảo mật 18 Như trong các mạng chủ động, SON cung cấp chức năng phần mềm sẽ thực thi trong cơ cấu mạng. Tuy nhiên, với sự giới thiệu của các chuẩn mở như XML và bảo mật WS, chúng ta tin tưởng rằng các thiết bị SON sẽ không có các vấn đề bảo mật tương tự như mạng chủ động. Sự sử dụng XML trong hoạt động mạng nảy sinh các câu hỏi nghiên cứu mới liên quan đến cách các chuẩn mở như XML và WS có thể tận dụng cùng nhau trong một thiết bị SON để tạo ra một thiết bị làm cứng chống lại các tấn công XML và DoS dựa trên WS. Một phương pháp để tận dụng các kiểm tra định dạng tốt và xác thực lược đồ XML với tất cả các tài liệu đến để bảo đảm rằng chỉ các yêu cầu xác thực được tiếp tục tới thiết bị để xử lý tiếp. Cấp phát tài nguyên Thiết bị SON sẽ là thích nghi, thay đổi mô hình thực thi của nó để hỗ trợ các kiểu thành phần phần mềm khác nhau để cực đại hiệu quả của hệ thống. Chúng tôi tin rằng các kỹ thuật đồng thời sẽ là một thành phần có ý nghĩa của cấp phát tài nguyên trong thiết bị SON thích nghi và có thể thay đổi. Kỹ thuật đồng thời có hiệu quả rõ ràng trong hiệu suất và hiệu quả tổng của một thiết bị. Các dịch vụ internet là duy nhất bởi vì chúng yêu cầu sự đồng thời cực lớn nhưng cũng chặn lại trong khi đợi các tài nguyên không có sẵn. Đó là sự kết hợp duy nhất của các yêu cầu gợi ý kiến trúc hybrid có thể sử dụng để triển khai lợi ích của các kỹ thuật đồng thời khác nhau. 1.3.2 Kết nối các thiết bị SON Sự quản lý Cụ thể, ta dự đoán trước rằng các ứng dụng doanh nghiệp của tương lai sẽ bắt đầu tận dụng các lớp triển khai SON phân phối nơi mà số lượng lớn các thiết bị SON phối hợp với các ngang hàng sử dụng các chính sách ứng dụng riêng mạng rộng. Các thiết bị SON sẽ phối hợp với các ngang hàng của chúng để xác định điểm thích hợp trong mạng để thực hiện các thay đổi cấu hình dựa trên mạng và các điều kiện ứng dụng chiếm ưu thế. Cấp phát tài nguyên Chúng ta hình dung các thiết bị SON sẽ cần cộng tác để cấp phát hiệu quả các tài nguyên của chúng để hiệu quả các chính sách dịch vụ của ứng dụng cụ thể như đã kể ở trên. Giá (price) được sử dụng để phân biệt các dịch vụ dựa trên các yêu cầu chất lượng dịch vụ của chúng. 1.4 Kết luận chương Để đáp ứng được các nhu cầu ngày càng đa dạng về mặt dịch vụ, cần phải có các hệ thống hướng dịch vụ, cho phép tạo, cung cấp và sử dụng dịch vụ thông tin truyền thông một cách mềm dẻo và thuận tiện. Chương này đã trình bày yêu cầu tất yếu của nền tảng phân phối dịch vụ được xây dựng tại đỉnh của mạng hiện tại, không làm thay đổi kết cấu mạng, cung cấp các dịch vụ đa dạng cho khách hàng.