NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 1_2 pot

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT QUẢN LÝ
HÀNG ĐỢI TRONG MẠNG IP

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QoS

1.1.4.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service)
a. Khái niệm
Mục đích của bất kì mạng nào là tối đa hoá hiệu năng của các ứng dụng hay
nói cách khác là phải thoả mãn được các yêu cầu dịch vụ. Để có thể hỗ trợ được
các ứng dụng mới như: voice, video thì mạng phải hỗ trợ được các ứng dụng đa
phương tiện mới bằng việc đảm bảo được các yêu cầu của dịch vụ. Nếu mạng chỉ
cung cấp được một lớp dịch vụ best effort thì thật khó để đáp ứng được các yêu cầu
của các dịch vụ, do đo mạng phải cung cấp được đa lớp dịch vụ thì mới hỗ trợ được
các dịch vụ này tốt được. Việc trộn giữa các lớp dịch vụ với các ứng dụng phải dựa
trên yêu cầu của dịch vụ.
Nếu mạng hoàn toàn lựa chọn một lớp dịch vụ để phụ thuộc ứng dụng thì ta
chỉ cần hỗ trợ một lớp dịch vụ giới hạn. Để có các ứng dụng yêu cầu dịch vụ mà nó
thực hiện một cách rõ ràng thì mạng phải có lựa chọn được lớp dịch vụ. Ngoài ra
việc quyết định xem trong mạng có hỗ trợ điều khiển cấp phép hay không cũng là
một câu hỏi khó. Nếu không có chỉ định cấp phép thì chúng không thể phân định
rõ được các dịch vụ và mạng không thể chỉ rõ được các yêu cầu ứng dụng được
cung cấp. Điều khiển cấp phép được yêu cầu hiệu năng của các dịch vụ thời gian
thực phải được sử dụng tối đa bằng việc loại bỏ đi các yêu cầu cũ của luồng lưu
lượng mới. Do đó các dịch vụ Internet mở rộng phải phục vụ được các ứng dụng
nhạy với độ trễ bằng việc cung cấp đa lớp dịch vụ và việc đảm bảo các tham số bởi
điều khiển cấp phép.
Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp các dịch vụ thời
gian thực (thoại, video) va băng thông cao (đa phương tiện) dịch vụ tích hợp

IntServ đã ra đời. Đây là sự phát triển của mạng IP nhằm đồng thời cung cấp dịch
vụ truyền thống nỗ lực tối đa và các dịch vụ thời gian thực. Các lý do thúc đẩy mô
hình này:
 Dịch vụ nỗ lực tối đa không còn đủ tốt nữa, ngày càng có nhiều ứng dụng
khác nhau có những yêu cầu khác nhau về đặc tính lưu lượng được triển
khai, đồng thời người sử dụng ngày càng yêu cầu cao hơn về chất lượng
dịch vụ.
 Các ứng dụng đa phương tiện cả gói ngày càng xuất hiện nhiều : mạng IP
phải có khả năng hỗ trợ không chỉ đơn dịch vụ mà phải hỗ trợ tích hợp đa
dịch vụ của nhiều loại lưu lượng khác nhau.
 Tối ưu hoá hiệu suất sử dụng mạng và tài nguyên mạng : tài nguyên
mạng sẽ được dự trữ cho lưu lượng có độ ưu tiên cao, phần còn lại dành
cho số liệu nỗ lực tối đa.
 Cung cấp dịch vụ tốt nhất : mô hình IntServ cho phép nhà cung cấp mạng
cung cấp được dịch vụ tốt nhất khác biệt với các nhà cung cấp khác.
a1. Các yêu cầu của kiểu mạng tích hợp:
 Tài nguyên phải được quản lý rõ ràng để thoả mãn các yêu cầu của dịch
vụ
 Dịch vụ đảm bảo cho dịch vụ thời gian thực không thể thực hiện được mà
không có sự đặt trước.
 Mặc dù có các ứng dụng có thể thích nghi động với sự thay đổi của mạng
thì vẫn phải thiết lập biên cho độ trễ đầu cuối.
 Việc chia xẻ tài nguyên thống kê giữa lưu lượng có tính thời gian thực
với lưu lượng phi thời gian thực cùng được thực hiện thông qua cơ sở
hạn tầng của mạng thời gian thực. Nói cách khác thì mạng Internet được
sử dụng như cơ sở hạ tầng cho cho việc truyền dẫn cả các dịch vụ có tính
thời gian thực lẫn phi thời gian thực.
a2. Các yêu cầu QoS đối với các dịch vụ IS:
Kiểu dịch vụ mạng lõi liên quan phần lớn tới thời gian truyền gói. Hiệu năng
dịch vụ phụ thuộc vào độ trễ thấp biến đổi trong khoảng rộng. Các ứng dụng thời

gian thực là một loại ứng dụng yêu cầu thời gian khắt khe, chỉ cần gói thời gian
thực đến muộn hơn thời gian cho phép là gói đó không còn giá trị và có thể bị loại
bỏ. Còn các ứng dụng đàn hồi thì luôn chờ cho các gói đến.
 Các ứng dụng thời gian thực:
Chia các ứng dụng thời gian thực thành 2 nhóm:
+ Ứng dụng thời gian thực có độ trễ không chấp nhận : có hiệu năng cao nếu
đưa ra đường biên trễ cao hơn đáng tin cậy. Để hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực
khắt khe này thì phải đảm bảo một đường biên trễ đáng tin cậy.
+ Ứng dụng thời gian thực tương thích trễ (có độ trễ chấp nhận được): không
yêu cầu một đường biên trễ đáng tin cậy. Nó có thể chỉnh sửa để phù hợp với sự
thay đổi của độ trễ.Các ứng dụng này được gọi là các ứng dụng tương thích. Dựa
trên các ứng dụng này ta có thể chia ra thành 2 loại:
- Dịch vụ được đảm bảo: đưa ra các dịch vụ có đường biên trễ đáng tin cậy
cao trong các độ trễ. Dịch vụ này không chỉ cung cấp đảm bảo cho độ trễ đầu cuối
mà còn cả băng thông. Để mô tả một luồng sử dụng thuật toán gáo rò.Dựa vào việc
mô tả các luông mạng có thể tính toán các tham số thay đổi mô tả cách nó xử lý
như thế nào đối với một luòng, và phối hợp các tham số, tính toán được giá trị trễ
lớn nhất của một gói. Độ trễ của một gói bao gồm hai thành phần: trễ cố định và trễ
hàng đợi. Trễ cố định là chức năng của đường được chọn bao gồm cả trễ truyền
dẫn, nó được quyết định dựa vào cơ cấu thiết lập. Trễ hàng đợi được quyết định
bởi các dịch vụ đảm bảo, nó là một chức năng của hai tham số: tốc độ gáo rò và tốc
độ dữ liệu mà các ứng dụng yêu cầu. Dịch vụ đảm bảo không điều khiển trễ trung
bình hay trễ nhỏ nhất của datagram mà chỉ điều khiển trễ hàng đợi. Dịch vu này
đảm bảo rằng gói tin sẽ đến trong thời gian truyền yêu cầu và không bị loại bỏ khi
hàng đợi bị đầy, cung cấp các lưu lượng của luồng giới hạn bởi các tham sô lưu
lượng trên lý thuyết. Một đặc điểm của dịch vụ này là không tối thiểu hoá trễ jitter
nhưng điều khiển trễ hàng đợi lớn nhất. Từ khi đường biên trễ được đảm bảo thì độ
yêu cầu về độ trễ đủ thoả mãn cả những hàng đợi dài nhất.
- Dịch vụ tải được điều khiển: cung cấp đọ tin cậy công bằng cho mọi độ
trễ tuy nhiên không hoàn toàn là tin cậy. Các dịch vụ này không cố gắng giới hạn

độ trễ của mỗi gói, nhưng lại quan tâm tới sự phân bố trễ. Nó cung cấp hiệu năng
tốt hơn so với các dịch vụ best effort. Nó gần giống như hoạt động đầu cuối được
cung cấp cho các dịch vụ best effort trong trường hợp dưới mức phi tải. Lý thuyết
cho rằng bên dưới điều kiện phi tải thì tỉ lệ các gói được truyền đến phía đầu cuối
bên kia là rất cao, và độ trễ truyền dẫn thì không chênh lệch nhiều so với độ trễ
truyền nhỏ nhất. Dịch vụ tải điều khiển này có mục đích hỗ trợ cho các lớp dịch vụ
thời gian thực tương thích với trễ. Các dịch vụ này làm việc tốt trong môi trường
phi tải nhưng bị suy thoái nhanh chóng dưới điều kiện tràn tải. Mạng phải đảm bảo
rằng tài nguyên băng thông và tiến trình xử lý gói phải có giá trị để xử lý các mức
dịch vụ yêu cầu. Các dịch vụ tải được điều khiển không bắt buộc sử dụng các giá
trị tham số cho mục đích đặc biệt như: độ trễ, độ mất gói. Việc chấp nhận dịch vụ
tải được điều khiển chỉ đơn thuần là một cam kết để cung cấp các luồng có dịch vụ
gần như tương đương với việc cung cấp cho lưu lượng không điều khiển được bên
dưới điều kiện có tải nhẹ. Luồng dịch vụ tải được điều khiển có thể có ít hoặc
không có trễ hàng đợi gói trung bình.
 Các ứng dụng đàn hồi:
Các ứng dụng đàn hồi luôn luôn chờ các gói đến. Đặc điểm chính của các
ứng dụng này là chúng sử dụng dữ liệu ngay lập tức chứ không để chờ trong bộ
đệm,và luôn chờ gói đến để xử lý chứ không bắt đầu quá trình khi không có gói.
Nhìn chung đối với việc phân phối trễ được đưa ra thì các ứng dụng này phụ thuộc
nhiều vào độ trễ trung bình
b.Mô hình dịch vụ IntSer
 Giao thức thiết lập : setup cho phép máy chủ và các router dự trữ động
tài nguyên trong mạng để xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng
riêng.
 Đặc tính luồng : xác định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho các
luồng riêng biệt.
 Điều khiển lưu lượng : trong các thiết bị mạng (máy chủ, router, chuyển
mạch ) có thành phần điều khiển và quản lý tài nguyên mạng cần thiết
để hỗ trợ QoS theo yêu cầu. Các thành phần điều khiển lưu lượng này có

thể được khai báo bởi giao thức báo hiệu như RSVP hay nhân công.
Thành phần này bao gồm :
 Điều khiển chấp nhận : xác định thiết bị mạng có khả năng hỗ trợ
QoS theo yêu cầu hay không
 Thiết bị phân loại : nhận dạng và lựa chọn lớp dịch vụ dựa trên nội
dung của một số trường trong nhất định trong phần mào đầu của
gói tin
 Thiết lập lập lịch : cung cấp các mức chất lượng dịch vụ QoS trên
kênh ra của thiết bị mạng.
Hình 1. 8 : Mô hình dịch vụ tích hợp
ứng dụng

Phân loại

Setup

Lập lịch
Setup Giao thức
định tuyến/
database

Phân
loại

Lập lịch
điều khiển chấp
nhận

Các bản tin setup đặt trước

IP Data
Data

1.1.4.3 Các dịch vụ Best effort
Đây là kiểu mạng hiện hành đang được sử dụng. Hầu hết các ứng dụng dữ
liệu đều được vận hành theo cách này. Chúng đợi dữ liệu đến và xử lý chúng càng
sớm càng tốt ngay khi nhận được. Lớp dịch vụ này sẽ hỗ trợ thêm cho lớp lưu
lượng thời gian thực. Các ứng dụng có thể lựa chọn sử dụng một trong các lớp dịch
vụ đó, và khi chúng thấy không thể chấp nhận được độ trễ đó thì có thể sử dụng
một trong các lớp dịch vụ khác. Lớp dịch vụ best effort thì không có TSpec hoặc
RSpec, không có đảm bảo từ mạng và mạng không thực hiện bất kì điều khiển cấp
phép nào. Các mạng kiểu này không cung cấp bất kì một tính năng đặc biệt nào để
khôi phục lại các gói bị mất hoặc bị hỏng. Các dịch vụ được cung cấp bởi các hệ
thống đầu cuối.
Trong chồng giao thức TCP/IP thì TCP cung cấp các dịch vụ đảm bảo trong
khi IP cung cấp kiểu truyền Best effort (không có đảm bảo), nó sẽ cố gắng truyền
các gói đến đích nhưng không có chức năng khôi phục lại các gói bị mất hay
truyền sai. Bộ giao thức Internet trước đây chỉ bao gồm giao thức TCP/IP. Trong
quá trình phát triển thì các nhà thiết kế đã nhận ra tầm quan trọng của thời gian
truyền hơn là độ tin cậy truyền. Nói cách khác là quan tâm tới tốc độ hơn là việc
khối phục các gói. Trong kiểu truyền voice, video thời gian thực thì một số góí bị
mất có thể bỏ qua được bởi việc khôi phục lại có thể tạo ra phần tiêu đề quá lớn
làm giảm hiệu năng của mạng. Để cung cấp loại lưu lượng thì TCP đã được tổ
chức lại trong TCP, IP, UDP. Các dịch vụ chuyển gói và đánh địa chỉ cơ bản trong
lớp mạng được thực hiện bởi IP. TCP,UDP nằm ở lớp truyền tải, phía trên của IP.
Tất cả đều sử dụng dịch vụ của IP, UDP là một phiên bản của TCP chấp nhận các
dịch vụ Best effort của IP. Các ứng dụng có thể sử dụng UDP khi không cần các
dịch vụ của TCP. Đối với các dịch vụ Best effort việc loại bỏ các gói có thể chấp
nhân được do việc khôi phục được xử lý bởi các dịch vụ khác.
Trong lớp vật lý hoặc lớp mạng các Frame có thể bị loại bỏ, trong lớp mạng

các router bị tắc nghẽn có thể loại bỏ các gói.
TCP là một dịch vụ truyền dữ liệu tin cậy được các hệ thống đầu cuối sử dụng
để khôi phục lại các gói đã bị loại bỏ trong mạng trong trường hợp có tắc nghẽn xảy
ra, hay bị loại bỏ bởi chính nó khi bộ đệm bị đầy. Trong mạng các gói cũng có thể bị
loại bỏ nhằm mục đích báo hiệu tắc nghẽn cho phía người gửi biết. Khi có gói bị mất
trong mạng thì phía thu sẽ gửi bản tin thông báo không nhận được gói đó cho phía
gửi biết để gửi lại gói. Cơ chế này gọi là cơ chế điều khiển tắc nghẽn, cơ chế điều
khiển luồng.
1.2 Điều khiển tắc nghẽn
1.2.1 Khái niệm
Trong các mạng chuyển mạch gói, các gói tin đi vào và đi ra các bộ đệm,
hàng đợi hay thiết bị chuyển mạch giống như khi nó được chuyển qua mạng. Một
đặc điểm quan trọng của mạng là các gói tin đến dưới dạng bó từ một hoặc nhiều
nguồn khác nhau. Các bộ đệm sẽ giúp các router thu hút các bó cho đến khi chúng
nhận được. Khi các bó đến vượt quá kích thước bộ đệm thì các gói đến sau sẽ bị
loại bỏ. Việc tăng bộ đệm không phải là giải pháp do nếu kích thước bộ đệm quá
lớn thì sẽ tạo ra trễ lớn. Tắc nghẽn xảy ra khi lưu lượng từ nhiều tuyến đổ dồn về
một tuyến và tuyến này không có khả năng xử lý hết được. Tắc nghẽn cũng xảy ra
ngay bên trong bản thân router tại mạng lõi của mạng khi các node nhận được
nhiều lưu lượng hơn so với thiết kế của nó. Khi mạng xảy ra tắc nghẽn nếu không
được xử lý kịp thời sẽ gây ra các hậu quả nghiêm trọng: các gói tin không được xử
lý, không chuyển được đến đầu cuối người nhận sẽ ùn tắc trong mạng,mạng không
hoạt động được trong thời gian dài sẽ khong thể truyền tải được dữ liệu,các thành
phần có thể bị hư hỏng. Do đó vần đề quan trọng cần phải là phải điều khiển đuợc
tắc nghẽn trong mạng. Đó có thể hành động điều khiển ngay khi có tắc nghẽn để
phòng tránh tăc nghẽn và cũng có thể là điều khiển tắc nghẽn khi nó đã xảy ra.
Các tính năng của điều khiển tắc nghẽn cho phép điều khiển bằng việc sắp
xếp lại các gói được gửi ra giao diện trên cơ sở ấn định các độ ưu tiên cho các gói.
Quản lý các gói yêu cầu phải đưa ra các loại hàng đợi, ấn đinh các gói vào hàng
đợi bằng việc phân lớp các gói, sau đó lập lịch các gói và đưa ra đường truyền.

Tính năng quản lý hàng đợi trong QoS cung cấp 4 loại giao thức hàng đợi khác
nhau, chúng sắp xếp các loại lưu lượng có mức độ khác nhau được gửi đi. Trong
các chu kỳ của lưu lượng nếu không có tắc nghẽn thì các gói sẽ được gửi đi với tốc
độ như khi nó đến, nếu xảy ra tắc nghẽn thì các gói sẽ đến với tốc độ lớn hơn tốc
độ truyền nó ở giao diện đầu ra. Nếu ta dùng các chức năng quản lý tắc nghẽn thì
các gói bị ứ đọng tại giao diện sẽ được sắp xếp vào hàng đợi để gửi đi cho đến khi
giao diện rỗng. Sau đó được lập lịch để gửi đi tuỳ theo độ ưu tiên được ấn định
cho từng gói và cơ cấu hàng đợi được thiết kế cho từng giao diện. Router thực
hiện trình tự truyền dẫn của các gói bằng việc điều khiển xem gói nào được đặt
trong hàng đợi nào và hàng đợi đó được phục vụ như thế nào với sự ảnh hưởng của
hàng đợi khác.
Trong các mạng hỗn tạp bao gồm nhiều các giao thức khác nhau được sử
dụng bởi nhiều ứng dụng thì điều qua trọng là phải ưu tiên hoá các lưu lượng để có
thể vừa truyền được các lưu lượng yêu cầu tính thời gian thực cao vừa truyền được
các lưu lượng không yêu cầu thời gian thực. Các loại lưu lượng khác nhau cùng
chia xẻ một đường truyền dữ liệu có thể ảnh hưởng lẫn nhau khi chúng cố gắng thể
hiện các ứng dụng của mình. Nếu mạng được thiết kế để hỗ trợ các loại lưu lượng
khác nhau cùng chia xẻ một đường truyền dữ liệu giữa các router thì có thể sử
dụng các kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn để chắc chắn rằng mọi đối xử với các gói
khác nhau là công bằng.
Một số lưu ý trong quản lý tắc nghẽn:
 Sự ưu tiên lưu lượng đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng nhạy với
độ trễ và dựa trên cơ sở giao dịch tương quan,tuy nhiên việc sử dụng
hàng đợi WFQ đảm bảo rằng tất cả lưu lượng đều được đối xử như nhau
 Sự ưu tiên được sử dụng hiệu quả nhất trong các kết nối WAN nơi mà sự
phối hợp giữa lưu lượng dạng bó và các luồng dữ liệu có tốc độ thấp hơn
có thể gây ra tắc nghẽn tạm thời.
 Tuỳ thuộc vào kích thước gói trung bình mà sự ưu tiên cũng hiệu quả
hơn khi được gửi tới các kết nối có tốc độ bằng luồng T1/E1 hoắc thấp
hơn.

1.2.2 Các kỹ thuật được sử dụng trong quản lý tắc nghẽn
 Điều khiển luồng phía đầu cuối: đây không phải lược đồ điều khiển tắc
nghẽn nhưng cũng là cách để tránh trường hợp phía phát gửi quá nhiều
lưu lượng vượt quá cả không gian bộ đệm phía thu.
 Điều khiển tắc nghẽn mạng: trong lược đồ này, các hệ thống đầu cuối
giảm tốc độ của luồng lưu lượng để tránh tắc nghẽn trong mạng, cơ chế
này tương tự như điều khiển luồng đầu cuối, nhưng mục đích chính là để
giảm tắc nghẽn trong mạng chứ không phải phía thu.
 Tránh tắc nghẽn trên cơ sở mạng: trong lược đồ này, router sẽ cố gắng
dò tìm ra tắc nghẽn khi nó có khả năng xảy ra, và cố gắng giảm tốc độ
của luồng đầu vào trước khi hàng đợi hàng đợi đầy.
 Phân phối tài nguyên: kỹ thuật bao gồm tiến trình lập lịch có sử dụng các
mạch vật lý hoặc các nguồn tài nguyên khác. Một mạch ảo được xây
dựng qua nhiều chuyển mạch cùng với băng thông đảm bảo cũng là một
loại phân phối tài nguyên. Kỹ thuật này rất khó nhưng nó có khả năng
loại trừ tắc nghẽn trong mạng bằng việc khoá các lưu lượng vượt quá
khả năng của mạng.
Một giải pháp quan trọng nhất trong điều khiển tắc nghẽn đó là sử dụng
hàng đợi. Các bộ đệm trong các thiết bị mạng được quản lý bởi rất nhiều kỹ thuật
hàng đợi. Nói đúng ra quản lý hàng đợi có thể tối thiểu hoá việc mất gói trong
mạng và tắc nghẽn xảy ra cũng như làcải thiện được hiệu năng của mạng. Một kỹ
thuật hàng đợi cơ bản nhất là FIFO, các gói được xử lý theo trật tự mà chúng đến
hàng đợi, còn hàng đợi ưu tiên sử dụng cấu trúc đa hàng đợi với các mức ưu tiên
khác nhau sẽ ưu tiên xử lý các gói quan trọng nhất và truyền tới các node kế tiếp.
Một kỹ thuật hàng đợi quan trọng nữa là tự ấn định các luồng cho chính bản
thân các hàng đợi. Với các luồng khác nhau thì độ ưu tiên cũng được khác nhau, và
mỗi luồng đều được xử lý để chắc chắn rằng chúng không làm tràn hàng đợi. Việc
tách rời các hàng đợi theo cách này đảm bảo rằng các hàng đợi sẽ chỉ chứa các gói
từ một nguồn đơn lẻ.
1.2.3 Điều khiển tắc nghẽn và tránh tắc nghẽn trong mạng TCP

Trong những năm 1980 Internet dễ xảy ra hiện tượng “sụp đổ tắc nghẽn”,do
có quá ít chức năng điều khiển quản lý mạng. Các kết nối đơn lẻ sử dụng điều
khiển luồng giữa người gửi và người nhận để tránh phía gửi làm tràn lưu lượng tại
phía nhận.
Nhưng việc điều khiển luồng trong thời điểm đó mới chỉ tránh tràn lụt lưu
lượng tại các bộ đệm phía thu chứ chưa giải quyết được tại các bộ đệm phía trong
các node mạng. Tuy nhiên lưu lưọng sử dụng trên mạng Internet ngày đó chưa lớn
và nó bao gồm một số lượng các kết nối tốc độ chậm do đó vấn đề tắc nghẽn không
quan trọng như ngày nay.
Sau những năm 1980 Van Jacopson đã phát triển các cơ chế điều khiển tắc
nghẽn,tạo ra các đáp ứng TCP để hạn chế tắc nghẽn trong mạng. Nền tảng cơ bản
là loại bỏ các gói sẽ làm cho các host ngừng lại hoặc chậm dần.
Thông thường khi một host nhận một gói hoặc một tập các gói thì nó sẽ gửi
một ACK(acknowlegement) cho phía phát để thông báo là đã nhận được gói tin.
Cơ chế cửa sổ cho phép host nhận đa gói tin mà chỉ dùng một ACK.Việc phía gửi
không nhận được các ACK chứng tỏ rằng phái thu bị tràn bộ đệm hoặc mạng bị
nghẽn do đó phía phát phải dừng việc chuyển gói hoặc giảm tốc độ.
Một chiến lược được đưa ra là “Giảm theo cấp số nhân, tăng theo cấp số
cộng” để điều chỉnh số lượng các gói đến trongcùng một thời điểm. Nếu vẽ lược đồ
về luồng dữ liệu ta sẽ thấy số lượng các gói tăng lên cho đến khi có tắc nghẽn xuất
hiện trong mạng (tăng theo cấp sô cộng) và khi gói bắt đầu bị loại bỏ thì ta giảm
nhanh các gói truyền cho đến khi việc truyền gói bắt đầu dừng (giảm theo cấp số
nhân). Kích thước cửa sổ sẽ lần lượt giảm một nửa khi có tắc nghẽn xảy ra. Các
host sẽ tìm ra tốc độ truyền dẫn tối ưu bằng việc thường xuyên kiểm tra mạng với
tốc độ cao hơn. Thỉnh thoảng tốc độ truyền cao hơn này được chấp nhận nhưng khi
mạng bận thì các gói bắt đầu bị loại bỏ và host lại quay trở lại tốc độ ban đầu. Lược
đồ này coi mạng như một hộp đen loại bỏ các gói khi có tắc nghẽn. Do đó điều
khiển tắc nghẽn được thực hiện bởi các hệ thống đầu cuối và chúng coi việc loại bỏ
các gói là để chỉ thị tắc nghẽn. Phía người gửi sẽ truyền một số lượng lớn các file để
đẩy lên tốc độ cao hơn cho tới khi nó đạt được tất cả băng thông. Các host khác có

thể gặp vài vấn đề khi chuyến gói qua mạng. Các host bị túm lấy băng thông thì chỉ
truyền tải được rất ít lưu lượng quan trọng.
Tất nhiên, mạng có thể sử dụng role tích cực trong điều khiển tắc nghẽn. Cơ
chế điều khiển và tránh tắc nghẽn có thể chia ra thành các quá trình:
 Khôi phục tắc nghẽn: hoàn trả lại trạng thái hoạt động của mạng khi yêu
cầu vượt quá khả năng.
 Đoán trước được tắc nghẽn xảy ra và có thể phòng tránh được không cho
tác nghẽn có thể xảy ra.
Ngày nay tránh tắc nghẽn là công cụ cải thiện hiệu năng và QoS trong mạng
Internet. Chuẩn RFC 2309 (giới thiệu quản lý hàng đợi và tránh tắc nghẽn trong
Internet) đưa ra cơ chế tránh tắc nghẽn dựa trên cơ cấu router. Cơ chế này chia ra
thành các thuật toán quản lý hàng đợi và thuật toán lập lịch.
Mục đích quan trọng là tối thiểu số lượng các gói bị loại bỏ. Nếu một host
truyền tại tốc độ cao hơn và mạng bị nghẽn thì số lượng các gói bị mất sẽ tăng.
RFC 2309 chỉ ra rằng thà chấp nhận các luồng dạng bó đến làm tràn hàng đợi còn
hơn là cố gắng duy trì trạng thái không đầy của hàng đợi.
TCP có xử lý điều khiển tắc nghẽn, UDP được điển hình sử dụng cho các
luồng video và audio thời gian thực bởi vì nó không cần khôi phục lại các gói bị
mất.UDP là giao thức truyền tải không đảm bảo do nó không truyền lại các báo
hiệu ngược trở lại nguồn. Các luồng UDP không thể được điều khiển bởi cách điều
khiển tắc nghẽn như trong TCP truyền thống.
Trong chuẩn RFC 2581 giới thiệu 4 thuật toán cho điều khiển tắc nghẽn:
khởi đầu chậm,truyền lại nhanh,khôi phục nhanh,tránh tắc nghẽn.
 Điều khiển tắc nghẽn khởi đầu chậm:
Khởi đầu chậm làm giảm ảnh hưởng của bó khi một host đầu tiên được
truyền. Nó yêu cầu một host khởi đầu việc truyền dẫn của nó chậm hơn, sau đó nó
sẽ xử lý các điểm có tắc nghẽn xảy ra. Một host lúc đầu không biết có bao nhiêu
gói được gửi do đó nó sẽ sử dụng cách khởi đầu chậm để định giá dung lượng của
mạng. Một host bắt đầu việc truyền dẫn bằng cách gửi hai gói tin tới phía thu. Khi
phía thu nhận được các segment thì nó sẽ gửi phản hồi lại phía nhận một ACK để

xác nhận. Phía phát sẽ tăng số gói gửi theo cơ số hai, tức là sẽ gửi 4 gói. Việc này
sẽ tiếp tục tại phía phát cho đến khi không nhận được phản hồi ACK. Việc chỉ thị
này cho thấy khả năng xử lý lưu lượng của mạng hoặc khả năng xử lý lưu lượng
tới của phía thu.
Khởi đầu chậm không có khả năng ngăn chặn tắc nghẽn mà nó chỉ giúp cho
các host tránh được trạng thái tắc nghẽn tạm thời. Nếu một host gửi quá nhiều gói
thì nó sẽ gây ra nghẽn mạng, tràn bộ đệm và các gói sẽ bị loại bỏ. Nhưng trong một
số ứng dụng mới như: thoại qua IP thì không thể chấp nhận được trễ gây ra bởi
việc khởi đầu chậm, do đó trong một số trường hợp thì mạng sẽ không sử dụng
kiểu này
 Khôi phục và truyền lại nhanh:
Truyền lại và khôi phục lại nhanh là các thuật toán được thiết kế để tối thiểu
hoá việc loại bỏ gói khi truyến trong mạng. Cơ chế truyền lại nhanh suy luận từ cơ
chế truyền TCP. Phía thu sẽ gửi các báo hiệu tới phía gửi rằng nó nhân được các
gói không theo trật tự. Kĩ thuật này sẽ phải gửi rất nhiều bản sao ACK tới phía
phát. Đây là cách để chỉ thị các gói bị mất. Thay cho việc chờ đợi phản hồi ACK
cho đến khi hết thời gian thì nguồn gửi sẽ tự phát lại gói khi nhận được 3 bản sao
ACK. Việc này xảy ra trước khi thời gian hết hạn do đó chúng cải thiện được khả
năng thông qua của mạng. Ví dụ khi một host nhận được gói thứ 5 và 7(mà không
nhận được gói thứ 6) thì nó sẽ gửi phản hồi ACK cho gói thứ 5 khi nó nhận được
gói thứ 7.
Khôi phục nhanh là cơ chế thay thế cho kiểu khởi đầu chậm khi truyền lại
nhanh được sử dụng. Các ACK vẫn tiếp tục được truyền để chỉ thị có bị mất gói
hay không cho tới khi phía nguồn nhận được ACK có số thứ tự cao hơn gói bị mất.
Trong trường hợp đó có nghĩa là có một gói đơn bị mất và mạng không bị nghẽn
hoàn toàn. Do đó phía phát không cần thiết phải quay trở lại khởi động chậm ngay
lập tức mà chỉ cần giảm tốc độ truyền xuống bằng một nửa so với tốc độ ban đầu.
 Tránh tắc nghẽn bằng cách sử dụng quản lý hàng đợi tích cực
Việc loại bỏ gói là hoàn toàn không hiệu quả. Nếu một host bị ngập tràn và
tức nghẽn xảy ra thì sẽ có rất nhiều gói bị mất. Do đó việc loại bỏ tắc nghẽn sắp

xảy đến và quản lý tắc nghẽn tích cực là điều rất cần thiết. Để thực hiện điều này ta
sử dụng quản lý hàng đợi tích cực, và lập lịch. Quản lý hàng đợi là một kĩ thuật mà
các router loại bỏ gói một cách tích cực từ ngay trong hàng đợi để tránh tràn hàng
đợi,và giảm tốc độ. Trong quản lý hàng đợi ta sử dụng thuật toán RED (phát hiện
sớm ngẫu nhiên) để thực hiện quản lý hàng đợi.
1.3 Tổng kết chương
Trong chương 1 đã xem xét được vấn đề về khái niệm chất lượng dịch vụ
QoS và các tham số của QoS trong mạng IP. Việc cải htiện chất lượng dịch vụ đáp
ứng các yêu cầu về chất lượng của khách hàng là vấn đề làm đau đầu các nhà cung
cấp dịch vụ. Chương 1 giới thiệu hai kiểu trúc mạng cho phép cải thiện chất lượng
dịch vụ : kiến trúc mạng kiểu dịch vụ phân biệt (DiffServ) và kiến trúc mạng dịch
vụ tích hợp (IntServ). Đồng thời trong chương này còn giới thiệu sơ lược về các
phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong mạng IP.