ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
HOÀNG TRỌNG THỦY
ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO TRUYỀN THÔNG ĐA
PHƯƠNG TIỆN THỜI GIAN THỰC TRÊN INTERNET
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
CHUYÊN NGÀNH: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH
MÃ SỐ:
LUẬN VĂNTHẠC SĨNGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
GVHD: PGS TS Nguyễn Đình Việt
Hà Nội - 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn
giúp đỡ của PGS TS. Nguyễn Đình Việt. Các kết quả được viết chung với các tác giả
khác đều được sự đồng ý của tác giả trước khi đưa vào luận văn. Trong toàn bộ nội
dung nghiên cứu của luận văn, các vấn đề được trình bày đều là những tìm hiểu và
nghiên cứu của chính cá nhân tôi hoặc là được trích dẫn từ các nguồn tài liệu có ghi
tham khảo rõ ràng, hợp pháp.
Trong luận văn, tôi có tham khảo đến một số tài liệu của một số tác giả được liệt kê tại
mục tài liệu tham khảo.
Hà nội, tháng 11 năm 2016
Tác giả luận văn
Hoàng Trọng Thủy
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt luận văn này, đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và
sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đình Việt, người đã tận tình và trực tiếp hướng dẫn tôi trong
suốt quá trình triển khai và nghiên cứu đề tài, tạo điều kiện đểtôi hoàn thành luận văn
này.
Thứ hai, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo trong
khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã
dạy bảo tận tình tôi trong suốt quá trình tôi học tập tại khoa.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn
bên em cổ vũ, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận
văn.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng cho phép
nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. tôi rất mong được sự góp ý chân
thành của thầy cô và các bạn để tôi hoàn thiện luận văn của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2016
Học viên
Hoàng Trọng Thủy
MỤC LỤC
Chương 1. GIỚI THIỆU .................................................................................................. 2
1.1. Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP và sự phát triển của mạng Internet .............. 2
Giới thiệu chung ..................................................................................................... 2
1.2. Tổng quan về truyền thông đa phương tiện (Multimedia) và chất lượng dịch vụ
(QoS) ........................................................................................................................... 3
1.2.1. Giới thiệu chung về truyền thông đa phương tiện (Multimedia) .................. 3
1.2.2. Giới thiệu chung về chất lượng dịch vụ (QoS) ............................................. 4
1.3. Kiến trúc QoS cở bản ........................................................................................... 8
1.3.1. QoS nhận dạng và đánh dấu ......................................................................... 8
1.3.2. QoS trong một thiết bị mạng ........................................................................ 9
1.4. Các mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ............................................................ 9
1.4.1. Mô hình các dịch vụ được tích hợp IntServ ................................................. 9
1.4.2. Mô hình các dịch vụ phân biệt DiffServ..................................................... 13
1.5. Kiến trúc DiffServ trong bộ mô phỏng NS2 ...................................................... 17
1.5.1. Router MRED (Milti RED) ........................................................................ 18
1.5.2. Các cơ chế đánh dấu gói tin và chính sách phục vụ ................................... 19
1.5.3. Các cơ chế lập lịch hàng đợi ....................................................................... 20
1.6. Thách thức của việc truyền thông đa phương tiện trên Internet hiện nay.......... 20
1.6.1. Hạn chế của việc truyền thông đa phương tiện hiện nay ............................ 20
1.6.2. Các phương pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ trên nền các dịch vụ cố gắng
tối đa (best effort) ................................................................................................. 20
Chương 2. CÁC CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
ĐỂ ĐẢM BẢO QOS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN THỜI GIAN
THỰC ............................................................................................................................ 21
2.1. Các chiến lược quản lý hàng đợi truyền thống .................................................. 21
2.1.1. Hàng đợi FIFO (First in first out) ............................................................... 21
2.1.2. Chiến lược hàng đợi ưu tiên PQ ( Priority Queue ) .................................... 22
2.1.3. Chiến lược Packet-Based Round Robin ..................................................... 23
2.1.4. Bộ lập lịch lý tưởng GPS - Generalized Processor Sharing ....................... 24
2.1.5. Chiến lược Flow-Based Weighted Fair Queuing (WFQ) .......................... 25
2.1.6. Chiến lược Class-Based Weighted Fair Queuing (CBQ) ........................... 27
2.2. CÁC CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI ĐỘNG ...................................... 30
2.2.1. Chiến lược quản lý hàng đợi truyền thống và hệ quả ................................. 30
2.2.2. Ưu điểm các chiến lược quản lý hàng đợi động ......................................... 31
2.2.3. Thuật toán RED trong chiến lược quản lý hàng đợi động .......................... 32
2.2.4. Thuật toán A-RED ...................................................................................... 40
2.2.5. Thuật toán RIO ........................................................................................... 42
2.2.6. Thuật toán A-RIO ....................................................................................... 45
Chương 3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QOS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA
PHƯƠNG TIỆN THỜI GIAN THỰC CỦA MỘT SỐ CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI.................................................................................................................... 47
3.1. Đánh giá bằng mô phỏng hiệu quả của thuật toán RED .................................... 47
3.2. Đánh giá bằng mô phỏng việc áp dụng kiến trúc mạng Diffserv có sử dụng
RED ........................................................................................................................... 50
3.2.1. Cấu hình mạng mô phỏng ........................................................................... 51
3.3. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo ............................................................ 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 60
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
STT
Từ
viết
tắt
Từ hoặc cụm từ
1
ACL
Access Control Lists
2
AF
Assured Forwarding
3
AIMD
Ý nghĩa
4
AQM
Danh sách điều khiển truy cập
Additive-Increase
Tăng theo cấp số cộng, giảm
Multiplicative-Decrease
theo cấp số nhân
Active Queue
Quản lý hàng đợi động
Management
Adaptive – RED with
5
A-RIO
6
CBQ
Thuật toán RED thích nghi với
In/Out bit
bit In/Out
Class-Based Weighted
Fair Queuing
7
CBR
Constant Bit Rate
8
CBS
Committed Burst Size
Kích thước cụm cam kết
9
CIR
Committed Information
Tốc độ thông tin cam kết
Rate
10
CP
Code Point
11
DiffServ
Differentiated Services
Dịch vụ phân biệt
12
EBS
Excess Burst Size
Kích thước cụm vượt mức
13
ECN
Explicit Congestion
Cờ thông báo tắc nghẽn
14
EF
Notification
Expedited Forwarding
15
FIFO
First In First Out
16
FTP
File Transfer Protocol
Giao thức truyền file
17
IntServ
Integrated Services
Dịch vụ tích hợp
18
IP
Internet Protocol
19
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ
20
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
21
NS
Network Simulator
22
PBS
Peak Burst Size
Kích thước cụm tối đa
23
PIR
Peak Information Rate
Kích thước cam kết tối đa
24
PQ
Priority Queue
Hàng đợi ưu tiên
25
PRI
Priority
26
PHB
Per-Hop Behavior
Đối xử theo chặng
27
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
Random Early
Phát hiện sớm ngẫu nhiên, Loại
Detection/Random Early
bỏ sớm ngẫu nhiên
28
RED
Drop
29
RIO
RED with In/Out bit
30
RIO – C
Rio Coupled
31
RIO - D
Rio DeCoupled
32
RR
Round Robin
33
34
RSVP
TCP
Resource Revervation
Giao thức dành trước tài
Protocol
nguyên
Transmission Control
Giao thức điều khiển truyền
Protocol
vận
Cửa sổ thời gian trượt
35
TSW
Time Sliding Window
36
UDP
User Datagram Protocol
37
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
38
WFQ
Flow-Based Weighted
Hàng đợi luồng có trọng số
39
WIRR
Fair Queuing
Weighted Interleaved
Round Robin
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1.Sự phát triển của QoS.........................................................................................
Hình 1.2.Các kỹ thuật QoS ................................................................................................
Hình 1.3.Mô hình nguyên lý hoạt động của giao thức RSVP ............................................
Hình 1.4.Kiến trúc DiffServ đơn giản................................................................................
Hình 1.4.Phân loại và đánh dấu gói tin ở router biên ......................................................
Hình 2.1.Cơ chế phục vụ FIFO .........................................................................................
Hình 2.2.Cơ chế phục vụ hàng đợi ưu tiên ........................................................................
Hình 2.3.Cơ chế phục vụ hàng đợi Packet-Based Round Robin .......................................
Hình 2.4.Cơ chế WFQ .......................................................................................................
Hình 2.5.IP Precedence bits ..............................................................................................
Hình 2.5. Chia sẻ băng thông trong CBQ .........................................................................
Hình 2.7.Giải thuật tổng quát cho RED gateway..............................................................
Hình 2.8Giải thuật RED chi tiết ........................................................................................
Hình 2.9.Các tham số thuật toán RED ..............................................................................
Hình 2.10.Giải thuật tổng quát cho A-RED gateway ........................................................
Hình 2.11.Giải thuật RIO ..................................................................................................
Hình 3.1.Mô phỏng DropTail ............................................................................................
Hình 3.2.Mô phỏng RED ...................................................................................................
Hình 3.3.Giải thuật RIO ....................................................................................................
Hình 3.4. Topo mạng mô phỏng ........................................................................................
Hình 3.5. So sánh thông lượng các kết nối UDPtrường hợp tắc nghẽn ít ........................
Hình 3.6.So sánh kích thước hàng đợi trung bìnhtrường hợp tắc nghẽn ít ......................
Hình 3.7.So sánh độ trễ hàng đợi trung bình trường hợp tắc nghẽn ít .............................
Hình 3.8 .So sánh thông lược các kết nối UDP trường hợp tắc nghẽn nhiều ...................
Hình 3.9.So sánh kích thước hàng đợi trung bình trường hợp tắc nghẽn nhiều ...............
Hình 3.10. So sánh độ trễ hàng đợi trung bìnhtrường hợp tắc nghẽn nhiều ....................
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 3.1..So sánh RED với DropTail ...............................................................................
Bảng 3.2.Thông kê gói tin trường hợp tắc nghẽn ít ..........................................................
Bảng 3.3.Thống kê Từng kết nối Trường hợp tắc nghẽn ít ...............................................
Bảng 3.4.Thông kê gói tin trường hợp tắc nghẽn nhiều ....................................................
Bảng 3.5..Thống kê Từng kết nối trường hợp tắc nghẽn nhiều .........................................
1
MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sự phát triển mạnh mẽ của mạng Internet ngày này kéo theo sự sự phát triển của
các ứng dụng trên Internet. Dữ liệu trao đổi trên mạng không chỉ đơn thuần là văn bản
(text) nữa mà thêm vào đó là dữ liệu đa phương tiện (multimedia) bao gồm có hình
ảnh (image), âm thanh (audio), phim, nhạc… Các ứng dụng đa phương tiện phổ biến
có thể kể đến như gọi điện qua mạng (Internet telephony), hội thảo trực tuyến (video
conferencing) hoặc các ứng dụng xem video theo yêu cầu (video on demand) càng
ngày càng được sử dụng rộng rãi. Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) đang trở
nên quan trọng hơn bao giờ hết.
2. MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN VĂN
Do sự bùng nổ mạng mẽ của mạng Internet như hiện nay khiến cho dữ liệu vận
chuyển quan mạng Internet trở nên khổng lồ, nhu cầu quá lớn khiến cho việc tắc nghẽn
xảy ra thường xuyên và vấn đề đặt ra là làm sao hạn chế tối đa tắc nghẽn trên mạng
Internet và duy trì sự ổn định cao nhất cho mạng. Các kỹ thuật truyền thống nhằm
giảm thiểu tắc nghẽn trên mạng ngày càng kém hiệu quả. Mục đích của luận văn là
nghiên cứu một giải pháp quản lý và điều khiển nhằm hạn chế tối đa tắc nghẽ trên
mạng Internet. Thay vì sử dụng hàng đợi FIFO truyền thống (Trong bộ mô phỏng NS2
được gọi với cái tên DropTail) luận văn này sẽ nghiên cứu sâu các chiến lược quản lý
hàng đợi động mà tiêu biểu là RED (Random Early Detection of Congestion; Random
Early Drop), Adaptive-RED, A-RIO (Adaptive – RED with In and Out).
3. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
a)
Chương 1: Giới thiệu
b)
Chương 2: Các chiến lược quản lý hàng đợi và khả năng áp dụng để đảm
bảo QoS cho truyền thông đa phương tiện thời gian thực
c)
Chương 3: Đánh giá hiệu quả đảm bảo QoS cho truyền thông đa phương
tiện thời gian thực của một số chiến lược quản lý hàng đợi
2
Chương 1. GIỚI THIỆU
1.1. Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP và sự phát triển của mạng Internet
Giới thiệu chung
Năm 1967 từ một thí nghiệm mạng do Robert L.G đề xuất. ARPA trực thuộc bộ
quốc phòng Mỹ đã kết nối 4 địa điểm đầu tiên vào tháng 7 năm 1967 gồm: Viện
nghiên cứu Standford, Đại học California tại Los Angeles, Đại học tổng hợp Utah và
Đại học California tại Santa Barbara. Đó là mạng WAN đầu tiên được xây dựng được
gọi là ARPANET sau này là mạng Internet [17]
Bộ giao thức TCP/IP chính thức ra đời năm 1983 và được coi là chuẩn đối với
ngành quân sự Mỹ và tất cả các máy tính nối với mạng ARPANET phải sử dụng theo
chuẩn mới này. Sự phát triển như vũ bão khiến cho mọi trường đại học đều muốn gia
nhập vào mạng này và việc quản lý mạng trở nên khó khăn. Chính vì lẽ đó mạng
ARPANET được tách ra thành 2 phần là MILNET và ARPANET mới vào năm 1983,
tuy tách rời nhưng hai mạng này vẫn liên kết với nhau nhờ giao thức liên mạng IP.
Sự ra đời của TCP/IP đánh dấu mốc lịch sử quan trọng và càng ngày càng hiện rõ
điểm mạnh của nó nhất là khả năng liên kết các mạng khác với nhau một cách dễ dàng.
Vào thập kỷ 80 khi hội đồng Khoa học quốc gia Mỹ NSF (Nation Science Foundation)
thành lập mạng liên kết các trung tâm máy tính lới với nhau gọi là NSFNET. Các
doanh nghiệp đã chuyển từ ARPANET sang NSFNET. Sau gần 20 năm hoạt động
ARPANET đã dừng hoạt động vào khoảng năm 1990.
Sự phát triển của backbone NSFNET và những mạng khác đã tạo ra mội trường
thuận lợi cho sự phát triển của Internet. Năm 1995 NSFNET thu lại thành một mạng
nghiên cứu và Internet thì tiếp tục phát triển. Cùng với khả năng kết nối mở Internet đã
trở thành một mạng lớn nhất thế giới, mạng của các mạng xuất hiện trong mọi linh vực
thương mại, chính trị, quân sự, xã hội… Ngày nay khi cơ sở hạ tầng của mạng Internet
được nâng cao đã làm cho nhu cầu của các ứng dụng đa phương tiện qua mạng tăng
lên nhanh chóng.
3
1.2. Tổng quan về truyền thông đa phương tiện (Multimedia) và chất lượng dịch
vụ (QoS)
1.2.1. Giới thiệu chung về truyền thông đa phương tiện (Multimedia)
Trước đây, khi mà Internet chủ yếu là truyền data thì người ta không cần quan
tâm đến việc phân biệt và ưu tiên cho các gói tin bởi vì lúc này băng thông mạng và
các tài nguyên khác đủ để cung cấp cho các ứng dụng trong mạng, vì vậy các ISPs sẽ
cung cấp cho khách hàng của họ dịch vụ theo kiểu “Cố gắng tối đa” (Best-Effort - BE)
khi đó tất cả các khách hàng sẽ được đối xử như nhau họ chỉ khác nhau ở loại kết nối.
Đây là dịch vụ phố biến trên mạng Internet hay mạng IP nói chung. Các gói thông tin
được truyền đi theo nguyên tắc “đến trước được phục vụ trước” mà không quan tâm
đến đặc tính lưu lượng của dịch vụ là gì. Điều này dẫn đến rất khó hỗ trợ các dịch vụ
đòi hỏi độ trễ thấp như các dịch vụ thời gian thực hay video. Cho đến thời điểm này,
đa phần các dịch vụ được cung cấp bởi mạng Internet vẫn sử dụng nguyên tắc Best
Effort này.
Dữ liệu truyền thông trên mạng Internet thường được chia làm 2 loại chính là dữ
liệu dạng tĩnh và dữ liệu dạng động. Các ứng dụng trên Internet truyền thống như
Web, email, file tranfer thường truyền dữ liệu dạng tĩnh. Dữ liệu được truyền một cách
nhanh nhất có thể. Tuy nhiên trộ trễ đầu cuối có thể lên tới 10s hoặc hơn vẫn chấp
nhận được.
Dữ liệu động ở đây thường là Audio hoặc Video và các ứng dụng truyền thông
loại dữ liệu trên được gọi chung là ứng dụng đa phương tiện. Loại dữ liệu này rất nhạy
cảm với độ trễ nhưng lại cho phép sự mất mát gói tin trong một ngưỡng chấp nhận
được. Tính chất hoàn toàn trái ngược với các ứng dụng truyền thống nên nó đòi hỏi
chất lượng dịch vụ khác hoàn toàn với các ứng dụng truyền thống. Tùy theo từng yêu
cầu về chất lượng dịch vụ có thể chia ứng dụng đa phương tiện thành 3 lớp cơ bản sau:
Truyền audio và video đã được lưu trữ
Truyển audio và video thời gian thực
Ứng dụng tương tác audio và video thời gian thực
4
1.2.2. Giới thiệu chung về chất lượng dịch vụ (QoS)
Quality of Service – QoS: chỉ khả năng cung cấp các dịch vụ mạng cho một lưu
lượng nào đó. Mục đích chính là điều khiển băng thông, độ trễ và jitter. Giảm độ trễ,
giảm tỉ lệ mất mát gói tin cho các ứng dụng thời gian thực và tương tác trong khi vẫn
đảm bảo phục vụ tốt cho các luồng dữ liệu khác.
Theo khuyến nghị của CCITT, E800 đưa ra một tính chất chung qua QoS: “Hiệu
ứng chung của đặc tính chất lượng dịch vụ là xác định mức độ hài lòng của người sử
dụng đối với chất lượng dịch vụ”
Khuyến nghị ETR300003 của ETSI chia và cải tiến định nghĩa của ITU thành các
định nghĩa nhỏ hơn, nó phù hợp với các yêu cầu và quan điểm của các nhóm khác
nhau trong viễn thông đó là:
Yêu cầu QoS của người sử dụng.
Đề nghị QoS của nhà cung cấp dịch vụ.
Sử cảm nhận QoS từ khách hàng.
Việc thực hiện QoS của nhà cung cấp dịch vụ.
Yêu cầu QoS của nhà cung cấp dịch vụ.
Như vậy một cách tổng quan QoS mang ý nghĩa là “Khả năng của mạng đảm bảo
và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như yêu cầu đã chỉ rõ
của mỗi người sử dụng”. Một ý trong định nghĩa này chính là chìa khóa để hiểu được
QoS là gì từ góc nhìn của nhà cung cấp mạng. Nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm bảo
QoS cung cấp cho người sử dụng và thực hiện các biện pháp duy trì mức QoS khi điều
kiện mạng thay đổi vì các nguyên nhận như tắc nghẽn, hỏng hóc thiết bị hay lỗi đường
truyền v. v… QoS cần được cung cấp cho mỗi ứng dụng để người sử dụng có thể chạy
ứng dụng đó tuy nhiên người sử dụng cũng cần phải tìm hiểu các thông tin từ người
quản trị để hiểu mạng phải cung cấp những gì cần thiết cho mỗi sứng dụng.
Đảm bảo chất lượng dịch vụ thường phụ thuộc nhiều vào tài nguyên của hệ
thống, việc quản lý tài nguyên đó bao gồm có:
Tính toán hiệu suất sử dụng tài nguyên
Dành tài nguyên cho dịch vụ
5
Lập lich truy cập tài nguyên
p
Hình 1.1: Sự phát triển của QoS
Các tham sốQoS chính liên quan đ mạng bao gồm:
đến
a) Độ trễ (Delay): là th gian truyền 1 gói tin từ nguồn tới đích, nó ph thuộc vào
: thời
i
phụ
tốc độ truyền tin. T độ truyền tin càng lớn thì độ trễ càng nh và ngược lại.
n
Tốc
nhỏ
Delay liên quan chặ chẽ tới băng thông. Với các ứng dụng gi hạn băng thông
ặt
ng giới
thì băng thông càng l độ trễ càng nhỏ.
ăng
lớn
b) Thông lượng (Throughput) là khả năng truyền tin được tính b
ng (Throughput):
c
bằng tổn số đơn vị
dữ liệu truyền được trong 1 đơn v thời gian ví dụ: packet/s
c
vị
c) Jitter: là sự biến thiên đ trễ. Thông số QoS jitter thiết lập gi hạn lên lượng
n
độ
p giới
biến đổi của độ trễ mà một ứng dụng có thể gặp phải trên m
i
mạng. Một cách chính
xác hơn thì jitter đư xem như là biến động trễ.
được
Jitter theo lý thuyết có th là một giá trị tương đối hoặc tuy đối. Ví dụ nếu trễ
t
thể
c tuyệt
mạng cho một ứng d
ng dụng được thiết lập là 100ms, jitter có thể đặt là cộng trừ 10%
ể
độ trễ. Theo đó độ tr đảm bảo phải dao động trong khoảng t 90ms đến 110ms.
trễ
ng từ
Mặt khác nếu giá tr jitter là 5ms thì độ trễ phải dao động trong kho
iá trị
ng
khoảng từ 95ms
đến 105ms. Các ứng d
ng dụng nhạy cảm nhất với jitter là các ứng d
ng dụng thời gian thực
6
như voice, video streaming nhưng lại không quan trọng đối với các ứng dụng như
web hoặc truyền file qua mạng…
Đây là vấn đề cố hữu trọng mạng chuyển mạch gói do cơ chế định tuyến và
chuyển mạch các gói tin trong mạng của cùng một luồng có thể đi theo nhiều
đường khác nhau để đến đích khi đó độ trễ của các gói tin nay là khác nhau dẫn
tới việc jitter là không thế nào tránh khỏi.
d) Tỉ lệ mất gói tin (Packet loss ratio): là số đơn vị gói tin bị mất trong một đơn vị
thời gian, đây là một tham số QoS không thường xuyên được nói đến. Bản chất
của Internet hiên nay vẫn dựa trên nền “BE” thế nên việc mất gói tin là không
tránh khỏi. Chính vì thế tham số QoS Packet loss không nên định rõ một giới hạn
trên đối với anh hưởng của lỗi mà nên cho phép người sử dụng xác định xem có
lựa chọn cách sửa lỗi bằng việc truyền lại không hoặc các cơ chế khắc phục khác.
e) Độ khả dụng (Đáng tin cậy): Các mạng tồn tại để phục vụ người sử dụng , tuy
nhiện mạng cần có các biện pháp bảo dưỡng và phòng người trước các tình
huống hỏng hóc tiềm tàng được phát hiện và dự đoán trước. Một chiến lược đúng
đắn bằng cách định kì tách các thiết bị ra khỏi mạng và thực hiện các công việc
bảo dưỡng và chẩn đoán trong một thời gian gnawns để có thể giảm thời gian
ngưng hoạt động do hỏng hóc. Thậm chí với biện pháp bảo dưỡng hoàn hảo nhất
cũng không thể tránh được các lỗi không tiên đoán trước và các lỗi nghiêm trọng
của các thiết bị và kết nối theo thời gian.
Việc bảo trì mạng dữ liệu trở nên đơn giản hơn, hầu hết mạng dữ liệu sinh ra
dành cho kinh doanh thường là từ 8h sáng đến 6h chiều từ thứ 2 đến thứ 6. Các
hoạt động bổ trở hoặc bảo trì có thể được thực hiện ngoài giờ hoặc trong các
ngày nghỉ. Internet và web đã thay đổi tất cả, một mạng toàn cầu phải giải quyết
được vấn đề rằng thực sự có một số người luôn cố gắng truy nhập vào mạng tại
một số địa điểm và thậm chí Internet còn có ích cho một số người vào giờ ngoài
hành chính hơn.
Một năm có 31.536.000 giây, giả thiết rằng độ khả dụng của một mạng là 99%
thì điều này có nghĩa rằng nhà cung cấp dịch vụ có 315.360 giây hay 87,6 giờ
mạng không hoạt động trong 1 năm. Khoảng thời gian này là tương đối lớn. Nếu
giá trị này 99,99% thì sẽ tốt hơn nhiều. Tất nhiên nhà cung cấp dịch vụ cần nhiều
7
cơ chế dự phòng và khắc phục lỗi để đảm bảo độ sẵn sàng của mạng càng cao.
Ngày ngay QoS khả dụng của mạng thường khoảng 99,995%
f) Bảo mật: Đây là một tham số mới trong danh sách các tham số QoS nhưng lại là
một tham số quan trọng, thực tế trong một số trường hợp độ bảo mật có thể được
xét ngay sau băng thông. Gầy đây sự đe dọa rông rãi của các hacker và sự lan
tràn virus trên mạng Internet toàn cầu thì tham số này càng trở nên quan trọng
hơn. Hầu hết vấn đề bảo mật liên quan tới tính riêng tư, tự tin cậy và xác nhận
Server – Client. Các vấn đề bảo mật thường được gắn với một vài hình thức của
phương pháp mật mã như mã hóa giữ liệu và giải mã. Các phương pháp trên
mạng cũng được sử dụng như xác thực (Authentication). Một tham số QoS bảo
mật điển hình có thể là “Mã hóa và xác thực đòi hỏi trên tất cả các luồn lưu
lượng”. Ngày nay tầm quan trọng của bảo mật như một tham số QoS là rất lớn
không thể đánh giá hết được
g) Ngoài ra còn một số tham số như “Kích thước mất tin” hoặc “độ tin cậy”
Hình 1.2: Các kỹ thuật QoS
8
Mức QoS:
Best-Effort: Đây là mức thấp nhất, dịch vụ kết nối không đảm bảo đặc trưng
bởi hàng đợi FIFO, không có sự phân loại giữa các luồng dữ liệu
QoS Cứng: là sự đặt trước tài nguyên phục vụ cho một luồng dữ liệu xác định
trước thường được cung cấp bởi giao thức RSVP và CBR có trong kiến trúc
IntServ
QoS Mềm: trong kiến trúc mạng phân loại (Differentiated service) dựa trên sự
phân loại các luồng dữ liệu theo nhiều mức ưu tiên thì một luồng dữ liệu nào đó
sẽ được ưu tiên phục vụ tốt hơn các luồn còn lại.
Việc lựa chọn loại dịch vụ nào để triển khai trong mạng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Ứng dụng hoặc tính chất của bài toán cần giải quyết
Chi phí cho cài đặt và triển khai dịch vụ
1.3. Kiến trúc QoS cở bản
QoS cơ bản bảo gồm có 3 phần chính
Định dạng QoS và các kỹ thuật đánh dấu cho phép QoS phối hợp từ điểm đầu
tới điểu cuối giữa từng thành phần mạng.
QoS trong từng thành phần mạng đơn (Các chiến lược, công cụ quản lý, lập lịch
hàng đợi).
Các chính sách điều khiển QoS giám sát lưu lượng đầu cuối qua mạng
1.3.1. QoS nhận dạng và đánh dấu
Điểm cơ bản trong việc đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ trên Internet là việc
ta nhận dạng, phân loại và đánh dấu được từng mức ưu tiên cho các dịch vụ để cung
cấp các chính sách phục vụ ưu tiên cho các lớp lưu lượng cũng như dịch vụ có độ ưu
tiên cao hơn các lớp còn lại. Điều này thường được thực hiện bằng cách dựa vào các
trường trong tiêu đều gói tin IP như: IP nguồn, Ip đích, Port nguồn, Port đích, hoặc các
giá trị trong trường Type Of Service…
9
1.3.2. QoS trong một thiết bị mạng
QoS trong một thiết bị mạng thường bao gồm các cơ chế sau:
a) Quản lý tắc nghẽn: do sự phát triển của mạng Internet kéo theo sự phát triển
mạnh mẽ của các ứng dụng đa phương tiên thời gian thực, các ứng dụng này
thường có lưu lượng dữ liệu bùng nổ lớn khiến cho mạng thường xuyên xảy ra
tắc nghẽn. Nếu tắc nghẽn xảy ra thì các router sẽ phản ứng như thế nào để giảm
thiểu tác hại của tắc nghẽn.
b) Quản lý hàng đợi: Vì kích thước của hàng đợi không vô hạn và độ dài của hàng
đợi tỉ lệ với độ trễ của gói tin vậy nên cần có cơ chế quản lý hàng đợi hợp lý sao
cho lượng gói tin bị drop và độ trễ hàng đợi của gói tin là chấp nhận được cũng
như khả năng hấp thu các lưu lượng đột biệt của hàng đợi
c) Hiệu suất đường truyền: router phải có các cơ chết kết hợp để đạt được hiệu
suất đường truyền cao nhất nhằm tránh lãng phí đường truyền, mặt khác cũng
cần phải cân bằng với các tham số QoS khác như độ trễ và tỉ lệ mất gói tin.
1.4. Các mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ
1.4.1. Mô hình các dịch vụ được tích hợp IntServ
Mô hình IntServ (Integrated Services) được IETF (Internet Engineering Task
Force) giới thiệu vào giữa thập niên 90 và được định nghĩa trong RFC (Request For
Comments) 1633. Mô hình này nhằm cung cấp khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ
cho một số luồng lưu lượng bằng cách đặt trước tài nguyên từ nguồn tới đích thông
qua giao thức đặt trước tài nguyên RSVP. IntServ đưa ra khả năng cho các ứng dụng
lụa chọn trong nhiều khả năng các mức điều khiển cho các gói dữ liệu, hỗ trợ QoS
theo luồng. Nó yêu cầu kiến trúc phức hợp bao gồm phân loại, xếp hang và định trình
dọc theo một tuyến đường truyền bất kỳ từ nguồn tới đích. IntServ phát triển dựa trên
nền BestEfford 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 độ trễ mà
người sử dụng không có được ở mạng chỉ hỗ trợ BestEffort
- Xem thêm -