KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ INTERNET - 1 ppt

KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG
DỊCH VỤ INTERNET

Thuật ngữ viết tắt
AF Assured Forwarding
Chuyển tiếp đảm bảo
ATM Asynchronous Transfer Mode
Phương thức truyền tải không đồng bộ
BA Behavior Aggretate
Tập hợp đối xử
BE Best Effort
Nổ lực tối đa
BGP Border Gateway Protocol
Giao thức cổng biên
CBQ Class Based Queue
Hàng đợi lớp cơ sở
CR-LSP Contraint Routing-LSP
Định tuyến ràng buộc LSP
CS Class Selector
Chọn lớp
DiffServ Differented Service
Dịch vụ phân biệt
DLCI Data Link Connection Identifier
Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu
DS Domain Service
Miền dịch vụ
DSCP Differantiated Service Code Point
Điểm mã dịch vụ phân biệt
EF Expecdited Forwarding
Chuyển tiếp xúc tiến
E-LSP EXP-inferred-class LSP

LSP có lớp tham chiếu EXP
ER Explicit Route
Tuyến tường minh
FEC Forwarding Equivalence Class
Lớp chuyển tiếp tương đương
FIB Forwarding Information Base
Cơ sở thông tin chuyển tiếp
FIS Fault Indication Signal
Chỉ định báo hiệu lỗi
FRS Fault Recovery Signal
Tín hiệu khôi phục lỗi
IntServ Integrated Service
Dịch vụ tích hợp
IPv4 IP version 4
LDP Label Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhãn
LFIB Label Forwarding Information Base
Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn
LIB Label Information Base
Cơ sở thông tin nhãn
L-LSP Label-inferred-class LSP
LSP có lớp tham chiếu nhãn
LSP Label Switching Path
Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSR Label Switching Router
Router chuyển mạch nhãn
MF Multi-Field
Đa môi trường
MPLS MultiProtocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry
Trường chuyển tiếp nhãn chặn kế tiếp
OSPF Open Shortest Path First
Đường ngắn nhất ban đầu
PHB Per-Hop Behavior
Đối xử từng chặn
PLS Path Switch LSR
LSR chuyển đường
PML Path Merge LSR
LSR hợp nhất đường dẫn
PSC PHB Scheduling Class
Lớp lập lịch PHB
QoS Quality Of Service
Chất lượng dịch vụ
SLA Service level Agreement
Thỏa thuận mức dịch vụ
RSVP Resource Reservation Protocol
Giao thức dự trữ tài nguyên
TCA Traffic Control Aggrate
Tập hợp điều khiển lưu lượng
TCP Transport Control Protocol
Giao thức điều khiển vẫn chuyển
ToS Type Of Service
Kiểu dịch vụ
UDP User Datagram Protocol
Giao thức khối dữ liệu người dùng
VC Virtual Circuit
Mạch ảo
WFQ Weighted Fair Queue
Hàng đợi cân bằng trọng số

WRED Weighted Random Early Drop
Hủy bỏ sớm ngẫu nhiên trọng số
Chương 1
Chất lượng dịch vụ trong mạng IP

1.1 Giới thiệu chương
Ngày nay, Internet đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống của
chúng ta. Internet đã mở ra một chân trời mới đối với nhân loại. Khi mạng Internet
phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ thì việc đáp ứng nhu cầu cho
người sử dụng về chất lượng dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch
vụ ISP luôn đứng trước thử thách làm sao luôn làm hài lòng các “thượng đế” của
mình. Do đó việc cung cấp chất lượng dịch vụ QoS là cần thiết cho phép đảm bảo
chất lượng của các ứng dụng thời gian thực như VoIP, Video Streaming và hạn
chế nghẽn mạng.
Trong chương này sẽ trình bày khái quát các khái niệm cơ bản trong chất
lượng dịch vụ QoS, những thông số đặc trưng cho chất lượng dịch vụ, sự cần thiết
của lĩnh vực này trong mạng IP. Đồng thời sẽ đi vào tổng quan về kiến trúc của
QoS với các dịch vụ tích hợp (Intserv) và phân tích rõ các khái niệm, hoạt động
cũng như ưu và nhược điểm của dịch vụ phân biệt (DiffServ) trong mạng IP.
1.2 Ưu và nhược điểm của mạng IP
1.2.1 Ưu điểm
 Trong định tuyến các router IP sẽ dùng thuật tóan SPF (Shortest Path First-
vào băng thông và hop count của đường đi) để tính toán đường đi ngắn nhất
cho lưu lượng, giảm độ trễ của lưu lượng khi mạng hoạt động bình thường
1.2.2 Nhược điểm
 Do cơ chế định tuyến đường ngắn nhất (shortest path routing), khi lưu
lượng trên mạng quá tải, các luồng lưu lượng vẫn được tính toán đi trên
đường ngắn nhất. Do đó tắt nghẽn là không tránh khỏi trong khi một số
đường vẫn không được sử dụng. việc sử dụng băng thông trong mạng
không hiệu quả

 Để có thể chuyển tiếp gói tin đi trên mạng, các router phải kiểm tra địa chỉ
đích và so sánh trong bảng định tuyến và xác định chặn tiếp theo của lưu
lượng.họat động này làm tăng thời gian trễ của gói tin
 IP chỉ cung cấp dịch vụ Best effort, có nghĩa là khi hàng đợi cho chặn tiếp
theo quá dài, gói tin sẽ bị trễ hay khi hàng đợi quá đầy, IP router cho phép
hủy gói. Việc tăng thời gian trễ và mất dữ liệu là không thể dự đoán được.
Với nhược điểm này yêu cầu cung cấp QoS trong mạng là vấn đề cần thiết.
1.3 Chất lượng dịch vụ QoS
1.3.1 Định nghĩa QoS
Chất lượng dịch vụ là khả năng của một yếu tố mạng (ví dụ như một ứng
dụng, máy chủ hay router) để có một vài mức đảm bảo cho lưu lượng và các yêu
cầu dịch vụ cần được thỏa mãn. Nó ngày càng trở nên cần thiết trong việc quản lý
mạng và sử dụng tài nguyên mạng hiệu quả để đáp ứng nhu cầu dịch vụ Internet
ngày càng tăng nhanh.
1.3.2 Tầm quan trọng
Khi lưu lượng được chuyển tiếp với tốc độ nhanh nhưng không có bất kỳ sự
đảm bảo nào về thời gian xử lý cũng như độ tin cậy của việc vận chuyển lưu lượng
đến đích, kiểu dịch vụ này đòi hỏi các giao thức ở lớp cao hơn, ví dụ như TCP để
cung cấp tính tin cậy và điều khiển lỗi. Bảng trạng thái dưới đây thể hiện một số
vấn đề thường gặp đối với mạng không hỗ trợ QoS.









Bảng 1-1 Các vấn đề khi mạng không hỗ trợ QoS

Dạng lưu lượng Vấn đề khi mạng không hỗ trợ Qos
Tiếng nói truyền trên mạng thường khó hiểu
Bị ngắt quảng, âm thanh không trong suốt
Trễ truyền làm các cuộc đối thoại khó khăn hơn,
khi đầu dây bên này đã kết thúc nhưng đầu bên kia
vẫn không hay biết
Thoại (voice)



Hoặc các cuộc gọi sẽ không kết nối được
Hình ảnh không ổn định
Âm thanh không đồng bộ với hình ảnh
Video


Các hình động luôn bị “đóng băng”

Tốc độ truyền dữ liệu chậm
Mất dữ liệu khi đang truyền
Dữ liệu (data)




Với các xu hướng phát triển ồ ạt các dịch vụ thương mại điện tử (e-
commerce), vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng
Internet trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.
Nhìn chung có 2 nhân tố cơ bản dẫn đến yêu cầu về chất lượng dịch vụ.
 Thứ nhất, với các công ty kinh doanh trên web, họ cần chất lượng dịch vụ

để cải thiện và nâng cao chất lượng vận chuyển các thông tin và dịch vụ
của họ đến khách hàng như một yếu tố để thu hút ngày càng nhiều khách
hàng.
 Thứ 2, các nhà cung cấp dịch vụ Internet IPSs cần thêm nhiều các dịch vụ
giá trị gia tăng trên mạng của họ để tăng lợi nhuận.
Việc các nhà cung cấp không ngừng phát triển các dịch vụ, số lượng khách
hàng ngày càng nhiều. Theo truyền thống nếu một mạng làm việc không có QoS
thì giải pháp để giải quyết các tắc nghẽn trong mạng đòi hỏi một lượng băng thông
lớn. Điều này là không khả thi đối với các nhà cung cấp dịch vụ (IPS) và các nhà
kinh doanh mạng khác về giá thành cũng như tính hiệu quả của nó. Vì thế yêu cầu
phải cung cấp chất lượng dịch vụ QoS là rất cần thiết.
1.3.3 Các đặc tính QoS
Mặc dù chất lượng dịch vụ QoS chưa phải là giải pháp hoàn toàn nhưng nó
ra đời nhằm giải quyết các vấn đề về lưu lượng trên mạng. Chất lượng dịch vụ
thường được đánh giá bằng các thông số sau:
 Băng thông
 Độ trễ
 Độ rung pha
 Khả năng mất gói
1.3.3.1 Băng thông (bandwidth)
Băng thông là tỉ lệ bit trên mỗi giây để phân phối dữ liệu đi trong mạng.
Trong một số trường hợp, băng thông còn được hiểu là tốc độ đường kết nối vật lý
hay là xung đồng hồ (clock rate) của mỗi interface. Ví dụ như các kết nối điểm-
điểm trong mạng WAN thì băng thông 64kbps chính là tốc độ của đường kết nối
vật lý. Nhưng đối với các kết nối trong mạng Frame relay hay ATM thì băng
thông là tốc độ cam kết (CIR) giữa nhà cung cấp dịch vụ với khách hàng, băng
thông này có thể lớn hơn tốc độ cam kết khi lưu lượng trong mạng cho phép.
1.3.3.2 Độ trễ (delay)
Các mạng hiện nay thường tồn tại các loại trễ sau đây:
 Trễ môi trường truyền (propagation): là thời gian để chuyển gói đi, thời

gian này thường phụ thuộc vào băng thông của giao tiếp
 Trễ xử lý và xếp hàng: đây là hai loại trễ tồn tại trong mỗi router
 Trễ xử lý: là thời gian để một router lấy gói tin từ interface vào và
đặt nó vào hàng đợi của interface. Độ trễ sẽ phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
+ Tốc độ xử lý của CPU.
+ Khả năng xử dụng của CPU.
+ Mode chuyển mạch IP được sử dụng.
+ Cấu trúc của router.
+ Các đặc tính cấu hình trên các giao tiếp vào/ra.
 Trễ xếp hàng: khoảng thời gian gói nằm trên hàng đợi của router.
Thời gian này phụ thuộc vào số lượng cũng như kích thước của các
gói đang có trên hàng đợi và trên băng thông của interface. Đồng
thời thông số này cũng phụ thuộc vào cơ chế xếp hàng gói tin.
1.3.3.3 Độ trượt (Jitter)
Khái niệm độ trượt và độ trễ thường liên quan đến nhau. Một gói tin trong
mạng với các thành phần độ trễ thay đổi thì luôn tồn tại độ trượt. Vậy khi độ trượt
xảy ra thì có làm giảm đến chất lượng dịch vụ hay không? Đối với các ứng dụng
dữ liệu thì độ trượt không làm giảm chất lượng là bao nhưng một số dạng lưu
lượng khác như thoại được số hóa đòi hỏi các gói tin phải được truyền nhất quán
tức là khoảng cách giữa các gói tin là đồng bộ. Dạng lưu lượng này còn gọi là lưu
lượng đẳng thời (isochronous traffic). Dưới đây là một ví dụ để thấy rõ hơn về độ
trượt.

Hình 1.1 Ví dụ về độ trượt
Xét 3 gói tin thoại đi từ máy 201 đến 301, thời gian truyền của mỗi gói tin là
20ms. Nhưng khi đi đến máy 301 thì gói tin thứ 3 thời gian truyền đã tăng lên
30ms, vậy 10ms chính là độ trượt của gói.
1.3.3.4 Mất gói (loss)
Mất gói là một thông số quan trọng trong chất lượng dịch vụ, khi tỉ lệ mất

gói xảy ra trong mạng quá lớn thì cần phải có biện pháp để khắc phục. Ví dụ như
trường sửa lỗi FCS (Frame Check Sequence) sẽ kiểm tra các khung bị lỗi khi
truyền trong mạng. Các công cụ của QoS có thể làm giảm mất gói tin khi các hàng
đợi quá đầy.
Ở các mạng hiện nay, số các gói tin bị mất do tỉ lệ lỗi bit là rất ít (tỉ lệ bit
lỗi BER 10
-9
là có thể chấp nhận) [2], đa số các gói tin bị mất là do bộ đệm và các
hàng đợi quá tải. Do đó việc khắc phục tình trạng mất gói trong mạng là cần thiết.

Hình 1.2 Mất gói trong mạng
1.3.4 Các giải pháp tăng QoS
1.3.4.1 Tăng băng thông
Hiện nay, một vài giải pháp để giải quyết vấn đề thiếu băng thông đã được đề
ra:
 Tăng dung lượng liên kết nhằm tạo ra một lượng băng thông thừa để đảm
bảo cho những người sử dụng hoặc các ứng dụng có yêu cầu băng thông
lớn. Vấn đề này xem có vẻ đơn giản, tuy nhiên sẽ tốn rất nhiều thời gian
cũng như tiền của để thực thi đề án này do những hạn chế trong thiết bị sẽ
gây khó khăn trong công việc nâng cao khả năng băng thông lên quá lớn.
 Phân loại những lưu lượng thông tin thành các lớp và trao quyền ưu tiên
chiếm giữ băng thông tùy theo tầm quan trọng của từng loại hình thông tin.
IP

Forwarding

IP IP
Tail
-
IP IP