NGUYÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH LẬP LỊCH TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 1_2 ppt

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG
Đề tài:
NGUYÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG
CHƯƠNG TRÌNH LẬP LỊCH TRONG
MẠNG IP

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ QoS

1. 2. 3. 5. Độ khả dụng (Đáng tin cậy)
Các mạng tồn tại để phục vụ người sử dụng . Tuy nhiên mạng cần có biện
pháp bảo dưỡng và phòng ngừa nếu các tình huống hỏng hóc tiềm tàng được phát
hiện và được dự đoán trước. Một chiến lược đúng đắn bằng cách định kỳ tạm thời
tách các thiết bị ra khỏi mạng để thực hiện các công việc bảo dưỡng và chẩn đoán
trong một thời gian ngắn để có thể giảm thời gian ngừng 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 kết nối và thiết bị theo thời
gian.
Không lâu trước đây, mạng PSTN có lịch trình thời gian và bảo dưỡng
nghiêm khắc hơn nhiều mạng dữ liệu . PSTN phải có khả năng truyền tải các cuộc
gọi vào mọi thời điểm. Có những khoảng thời gian chỉ có rất ít cuộc gọi, như
khoảng thời gian 3 đến 4 giờ sáng, nhưng lại có cuộc gọi hầu như tất cả các khoảng
thời gian. Đương nhiên phải có những nguyên tắc để bảo dưỡng và phòng ngừa với
mạng PSTN . Một số hoạt động có thể thực hiện lúc lưu lượng biết trước là tạm
vắng và một số hoạt động có thể không bao giờ được thực hiện trong các giờ hoặc
trong các ngày bận.
Mạng dữ liệu thực hiện công việc đó dễ hơn. Hầu hết mạng dữ liệu dành cho
kinh doanh, thường là từ 8 giờ sáng đến 5 giờ chiều, từ Thứ Hai dến Thứ Sáu. Hoạt
động bổ trợ có thể thực hiện ngoài giờ, và một tập kiểm tra đầy đủ với mục đích
phát hiện ra các vấn đề có thể xảy ra trong các ngày nghỉ.
Internet và Web đã thay đổi tất cả. Một mạng toàn cầu phải giải quyết 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 có ích ở nhà vào 10 giờ tối hơn là ở cơ quan vào 2 giờ
chiều.
Tuy nhiên, nếu người sử dụng nhận thức rõ ràng rằng họ không thể có một
mạng như mong muốn vào tất cả các khoảng thời gian. Và khi hỏng hóc xảy ra,
dịch vụ sẽ được khôi phục nhanh chóng đến mức độ nào. Cả hai là khía cạnh chủ
yếu của thông số QoS độ khả dụng hay độ tin cậy của mạng.
Một năm có 60*60*24*365 hay 31. 536. 000 giây. Giả thiết một mạng khả
dụng 99 phần trăm thời gian. Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ có 315. 360
giây, hay 87, 6 giờ mạng không hoạt động trong một năm. Khoảng thời gian này là
tương đối lớn. Giá trị 99, 99 phần trăm sẽ tốt hơn nhiều, và thời gian ngừng hoạt
động của mạng giảm xuống chỉ còn khoảng 50 phút trong một năm. Tât nhiên nhà
cung cấp dịch vụ cần nhiều cơ chế dự phòng và khắc phục lỗi hơn để đạt được điều
này. Bảng 2. 2 cho thấy phần trăm sẵn sàng được biểu diễn dưới dạng thời gian
ngừng hoạt động hàng năm.
Bảng 1. 2 Tính sẵn sàng của mạng và thời gian ngừng hoạt động

Ngày
nay,
thông
số
QoS
khả
dụng
của
mạng
thườn
g vào
khoả
ng 99, 995%, hay khoảng 26 phút ngừng hoạt động trong một năm, kết nối khôi

phục nhỏ hơn 4 giờ. Cũng có sự khác nhau giữa độ khả dụng và độ tin của mạng từ
góc nhìn của từng người sử dụng và từ góc nhìn mạng thể. Ngày nay, toàn bộ
mạng không hỏng tất cả và do đó làm cho tất cả người sử dụng bị cô lập cùng một
lúc. Thông số QoS khả dụng thường được quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết riêng lẻ.
Một người sử dụng khó tính có thể than phiền rằng một liên kết chỉ sẵn sàng 99.
7% trong tháng sẽ được nhắc nhở rằng 99. 99% sẵn sàng như được quảng cáo và
hứa hẹn là áp dụng cho toàn bộ mạng.
Tính sẵn sàng của
mạng
Tổng thời gian ngừng hoạt động trong một
năm
99% 3. 65 ngày
99. 5% 1. 825 ngày
99. 9% 8. 76 giờ
99. 95% 4. 38 giờ
99. 99% 52. 56 phút
99. 995% 26. 28 phút
99. 999% 5. 25 phút
1. 2. 3. 6. Bảo mật
Bảo mật là tham số mới trong danh sách 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. Gần đây, sự đe doạ rộng rãi của các hacker và sự lan tràn của virus trên
mạng Internet toàn cầu đã làm cho bảo mật trở thành vấn đề hàng đầu. Hầu hết vấn
đề bảo mật liên quan tới các tính riêng tư, sự tin cẩn và xác nhận khách chủ. Các
vấn đề liên quan tới bảo mật thường được gắn với một vài hình thức của phương
pháp mật mã như mã hoá và giải mã. Các phương pháp mật mã cũng được sử dụng
trên mạng cho việc xác nhận (authentication) nhưng phương pháp này thường
không liên quan chút nào đến vấn đề giải mã.
Một cách ngắn gọn, riêng tư và bí mật có liên quan tới các kỹ thuật mã hoá
hay công khai. Việc xác nhận tính hợp lệ của khách hàng thường được quy định

bởi một mật khẩu đơn giản, nếu sử dụng chữ kí số thì phức tạp hơn, thậm chí còn
phức tạp hơn nữa nếu sử dụng các hệ thống sinh trắc học như kiểm tra võng mạc.
Việc xác nhận tính hợp lệ của máy phục vụ thường được qui định bởi một chứng
chỉ số do nhà cấp chứng chỉ đưa ra và được quản lý bởi một nhà quản lý đăng ký.
Toàn bộ kiến trúc đều xuất phát từ việc bổ sung tính riêng tư, bí mật và xác
nhận, nhận thực cho mạng Internet. Giao thức bảo mật chính cho IP gọi là IPSec,
đang trở thành một kiến trúc cơ bản để cung cấp thương mại điện tử trên Internet
và ngăn ngừa gian lận trong môi trường VoIP. Tuy nhiên mạng Internet công cộng
toàn cầu thường xuyên bị coi là thiếu bảo mật nhất, đã đưa vấn đề về bảo mật trở
thành một phần của IP ngay từ khi bắt đầu. Một bit trong ToS(Type of Service )
trong phần tiêu đế gói IP được đặt riêng cho ứng dụng để có thể bắt buộc bảo mật
khi chuyển mạch gói. Tuy nhiên lại nảy sinh một vấn đề là không có sự thống nhất
giữa các nhà sản xuất bộ định tuyến khi sử dụng trường ToS.
Người sử dụng và ứng dụng có thể thêm phần bảo mật của riêng mình vào
mạng, và trong thực tế, cách này đã được thực hiện trong nhiều năm. Nếu có chút
nào bảo mật mạng thì nó thường có dạng là một mật khẩu truy nhập vào mạng. Các
mạng ngày nay cần một cơ chế bảo mật gắn liền với nó, chứ không phải thêm một
cách bừa bãi bởi các ứng dụng. Nếu không thì khả năng kết hợp của các tương tác
khách-chủ gồm cả bảo mật sẽ khó mà thực hiện.
Một tham số QoS bảo mật điển hình có thể là “ mã hoá và nhận thực đòi hỏi
trên tất cả các luồng lưu lượng”. Nếu có lựa chọn thì truyền dữ liệu có thể chỉ cần
mã hoá, và kết nối điện thoại trên Internet có thể chỉ cần nhận thực để ngăn ngừa
gian lận. Ngày nay, tầm quan trọng của bảo mật như một tham số QoS là rất lớn
không thể đánh giá hết được.
1. 3. Kiến trúc QoS
QoS cơ bản bao gồm 3 phần chính:
 Định dạng QoS và kĩ thuật đánh dấu cho phép phối hợp QoS từ điểm đầu
tới điểm cuối giữa từng thành phần mạng.
 QoS trong từng thành phần mạng đơn(các công cụ hàng đợi định dạng,
lập lịch, định dạng lưu lượng)

 Cách giải quyết, điều khiển QoS, các chức năng tính toán để điều khiển
và giám sát lưu lượng đầu cuối qua mạng.

Hình 1. 5 Mô hình điều khiển QoS
1. 3. 1 QoS nhận dạng và đánh dấu
Sự nhận dạng và đánh dấu được thực hiện thông qua việc phân loại và sự
dành riêng.
Để cung cấp dịch vụ ưu tiên cho một loại lưu lượng việc đầu tiên là phải
định dạng nó. Tiếp theo, các gói có thể được hoặc không được đánh dấu. Có hai
nhiệm vụ thực hiện khi phân loại . Nếu gói đã được nhận dạng nhưng không được
đánh dấu, bộ phân loại sẽ xác định đó là một per-hop cơ sở. Và bộ phân loại chỉ xử
lý tại đó mà không cho qua các router tiếp theo. Điều này xảy ra với hàng đợi ưu
tiên PQ (Priority Queuing ) và hàng đợi khách CQ(Custom Queuing). Với mạng
diện rộng khi các gói được đánh dấu thì các bit trong trường ưu tiên IP có thể được
thiết lập. Phương pháp định dạnh luồng bao gồm các bảng điều khiển truy nhập
ACLs (Access Control Lists), chính sách định tuyến cơ sở, tốc độ truy nhập cam
kết CAR(Committed Access Rate), và xác nhận ứng dụng mạng cơ sở NBAR
(Network-Base Application Recognition).
1. 3. 2 QoS trong một thiết bị mạng
Bao gồm :Quản lý tắc nghẽn, quản lý hàng đợi, hiệu suất kết nối và các
công cụ định hình/xử lý cung cấp QoS trong một thiết bị mạng.
1. 3. 2. 1 Quản lý tắc nghẽn
Do sự bùng nổ tự nhiên của lưu lượng thoại/video/dữ liệu, nên vài luồng lưu
lượng sẽ vượt quá tốc độ của một liên kết. Tại điểm này, các router sẽ làm gì? Sẽ
tạo một bộ đệm trong hàng đợi và cho phép gói đầu tiên vào sẽ ra đầu tiên? Hay là
sẽ đặt các gói vào các hàng đợi khác nhau. Công cụ quản lý tắc nghẽn bao gồm
hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queuing), hàng đợi khách CQ (Custom Queuing),
hàng đợi hợp lý theo trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàng đợi hợp lý
theo trọng số dựa trên cơ sở lớp CBWFQ (Class-Base Weighted Fair Queuing ).
1. 3. 2. 2 Quản lý hàng đợi

Do các hàng đợi không có kích thước vô hạn nên chúng có thể bị đầy và
tràn. Khi hàng đợi đầy, các gói thêm vào không được đặt trong hàng đợi và sẽ bị
đẩy ra ngoài. Đó là hiện tượng “tail drop” -rơi đuôi (tức là các gói cuối sẽ bị đẩy ra
từng gói một). Vấn đề xảy ra với hiện tượng “tail drop” là các router không thể
ngăn chặn các gói rơi ra ngoài (kể cả các gói có độ ưu tiên cao). Vì thế cần giải
quyết hai vấn đề sau:
 Thử tạo một hàng đợi và đảm bảo là nó không bị đầy, ở hàng đợi đó chứa
các gói có độ ưu tiên cao.
 Thiết lập tiêu chuẩn đối với các gói bị rơi ra ngoài:các gói có độ ưu tiên
thấp sẽ bị đẩy ra ngoài trước các gói có độ ưu tiên cao.
Thuật toán WRED(Weighted Early Random Detect)-phát hiện sớm ngẫu
nhiên theo trọng số có thể thực hiện được cả hai điều trên.
1. 3. 2. 3 Hiệu suất liên kết
Nhiều liên kết tốc độ thấp đã đặt ra một vấn đề đối với các gói nhỏ nhất. Ví
dụ, thời gian trễ của một buổi phát thanh của một gói 1500 byte, tốc độ 56kb/s là
214ms (Kích thước gói là 1500*8 bit =12000 bit, tốc độ đường dây 56000 bps nên
kết quả là 12000bit/56000=214 ms). Nếu một gói thoại được đặt trước gói lớn thì
trễ của gói thoại có thể đã vượt quá so với các gói ở phía trái router. Các gói lớn sẽ
được phân mảnh thành các gói nhỏ và xếp xen với các gói thoại. Việc ghép xen
này cũng quan trọng như việc phân đoạn .
1. 3. 2. 4 Chính sách và định hình lưu lượng
Định hình được sử dụng để tạo một luồng lưu lượng mà nó hạn chế khả năng
của băng thông. Điều này được sử dụng nhiều lần khi tràn lưu lượng. Ví dụ, nhiều
topo mạng sử dụng Frame Relay trong một thiết kế hub-and-spoke. Trong trường
hợp này, vị trí trung tâm thường có kết nối với băng thông cao(say, T1), trong khi
các vị trí tách biệt có kết nối với băng thông thấp (say, 384Kbps). Vì thế, lưu lượng
từ vị trí trung tâm tràn sang kết nối với băng thông thấp tại điểm cuối khác. Định
hình là một phương pháp hoàn chỉnh xác định lưu lượng gần 384 Kbps để ngăn
chặn tràn tại các kết nối tách biệt. Tốc độ định dạng lưu lượng là tốc độ truyền dẫn
ở bộ đệm để duy trì tốc độ định dạng đó.

Chính sách cũng tương tự như định hình nhưng khác ở một điểm rất quan
trọng: Tốc độ định dạng lưu lượng vượt quá không phải ở bộ đệm (và thường là nó
được loại bỏ).
1. 3. 3 Các mức QoS
Xét từ đầu cuối tới đầu cuối, chất lượng dịch vụ chia thành 3 mức:
i. Best-effort Service: Là các dịch vụ không cần có một sự bảo đảm nào về
chất lượng dịch vụ (độ trễ, jitter…).
ii. Differentiated Service (còn gọi là soft QoS ): Một vài lưu lượng của dịch
vụ được ưu tiên hơn những dòng lưu lượng còn lại (Được xủ lý nhanh hơn, băng
thông trung bình nhiều hơn, tỷ lệ mất gói ít hơn…). Nó được cung cấp bởi bộ phân
loại lưu lượng và sử dụng các công cụ của QoS như PQ, CQ, WFQ và WRED
iii. Guaranteed Service (Còn được gọi là hard QoS ): những dịch vụ được
đảm bảo tuyệt đối về tài nguyên mạng dành cho nó. Nó được cung cấp bởi các giao
thức RSVP và CBWFQ.
Ba mức đó được mô tả trong hình vẽ sau:

Hình 1. 6 Các mức QoS
Hợp đồng QoS vạch ra mong muốn thực hiện nhiệm vụ đảm bảo chất lượng
dịch vụ theo một kế hoạch cụ thể và thông qua hệ thống báo hiệu QoS để ra lệnh
cho các cơ chế chấp hành tại các nút mạng thực hiện nhiệm vụ đó. Trong mạng IP
truyền thống chỉ cung cấp chất lượng dịch vụ ở mức “best-effort”, tức là mức “nỗ
lực tối đa” mà không có bất kỳ một sự cam kết hay ràng buộc nào. Các gói được
chuyển từ điểm này tới điểm khác không có bất kì một sự đảm bảo nào về băng
thông hay thời gian trễ tối thiểu. Với mô hình lưu lượng “best-effort”, tất cả các
yêu cầu của người sử dụng có cùng một ưu tiên và được xử lý kế tiếp nhau theo
kiểu ai đến trước thì phục vụ trước. Không có khả năng dành riêng băng thông cho
những kết nối cụ thể hay làm tăng độ ưu tiên cho những yêu cầu đặc biệt. Trong đó
mức jitter và tỷ lệ mất gói rất thất thường . Một mô hình như vậy chỉ phù hợp với
các ứng dụng truyền thống như WWW, FTP, hay Telnet…
Tuy nhiên, với những ứng dụng thời gian thực như voice, audio hay video,

các dịch vụ mới như IP VPN, hay khi người sử dụng thực hiện một tác vụ quan
trọng liên quan tới thương mại điện tử (e-commerce) thì khi đó mạng bắt buộc phải
cung cấp những dịch vụ tin cậy. Một số loại lưu lượng cần chất lượng dịch vụ cao
hơn các loại khác. Cùng với sự phát triển rất nhanh chóng của Internet hiện tại
cũng như tương lai làm cho nhu cầu luôn vượt quá khả năng đáp ứng. Do đó, mở
rộng băng thông không phải là giải pháp giải quyết mọi vấn đề của mạng.
1. 4 Bổ xung QoS vào mạng IP
Tất cả đều đồng ý rằng mạng Internet là một mạng toàn cầu nhưng lại không
có một chút bảo đảm QoS nào. QoS trên mạng Internet như một câu chuyện cười
mà một RFC ra vào ngày Cá tháng tư với tiêu đề “IP qua Avian Carriers với QoS”
(RFC 2549). Câu chuyện cười nói rằng QoS có thể thêm vào IP dễ như là sử dụng
chim bồ câu để chuyển các gói IP.
Nếu một mạng thiếu QoS thì người sử dụng phải tự thêm vào các phương
pháp của mình để có QoS cần thiết. Trong tất cả các tham số QoS, tham số mà
người sử dụng khó tự thêm vào nhất là trễ. Thực tế sẽ đơn giản hơn nhiều nếu khắc
phục được nhược điểm của QoS bằng cách thêm băng thông hơn là bất cứ cách nào
khác. Thêm vào đủ băng thông thì ít nhất trễ và jitter sẽ được cải thiện. Nếu băng
thông được thêm vào đúng đắn thì thậm chí cả lỗi, tính sẵn sàng và bảo mật cũng
sẽ được cải thiện. Kết quả của việc thêm băng thông là có thể dự đoán được. Đầu
tư vào băng thông để nhận được các kết quả biết trước thì tốt hơn là đầu tư vào một
cách mới nào đó để vận chuyển lỗi đi vòng quanh và sau đó nhận ra là không có gì
tốt hơn trước đó.
Như vậy là có hai lựa chọn để nhận được QoS cho người sử dụng và cho
ứng dụng đó là tích hợp QoS hay là thêm QoS lên trên mạng. Điều này thực sự là
không có gì khác hơn là việc cân nhắc giữa việc có sẵn QoS trong mạng và việc
thêm QoS ở cấp ứng dụng bên ngoài mạng.

Hình 1. 7 Bổ xung QoS vào cho mạng
Một nhà cung cấp dịch vụ có thể:
 Chia phần truy nhập và/hoặc các dịch vụ cho người sử dụng . Cách tiếp

cận này đòi hỏi nhà cung cấp dịch vụ phải kiểm soát đựoc mạng và biết
được ai đang sử dụng phần tài nguyên nào của mạng. Hiện tại không có
cách nào dễ dàng để thực hiện điều này trên Internet, trừ cách có gắng xác
định các MODEM dial-up rồi đưa chúng ra ngoài và đương nhiên phưong
pháp này không được ưa chuộng đối với người sử dụng
 Sử dụng xếp hàng theo giá và/hoặc quản lý IP. Cách tiếp cận này buộc
người sử dụng phải trả nhiều tiền hơn để sử dụng nhiều tài nguyên mạng
hơn. Các lộ trình có thể được đặc biệt thiết lập để kết nối các điểm sử
dụng VoIP nhằm giảm thiểu trễ, nhưng sẽ phải trả giá cao hơn phí kết nối
Sử dụng các kỹ
thuật mới
(VD:DiffServ,
RSVP)

Sử dụng phương
pháp tiếp cận IP
“được quản lý”
Chia phần truy
nhậpvà/hoặc các
dịch vụ cho
Sử dụng xếp hang
theo giá
Mạng IP
“nỗ lực tối đa”
“không tin cậy”
ISP. Trong trường hợp cực đoan, xếp hàng theo giá bao gồm các bộ định
tuyến IP được quản lý hoàn toàn và các liên kết dành riêng cho một hoặc
một số giới hạn khách hàng lớn.
 Sử dụng công nghệ mới. Người sử dụng không thích chia phần truy nhập
và khách hàng không nhất thiết phải tiêu một số tiền lớn để quản lý mạng

IP. Cách đạt được QoS cuối cùng là sử dụng một hoặc nhiều công nghệ
mới để làm cho mạng IP trở nên tốt như PSTN khi cung cấp thoại. Người
sử dụng có thể làm gì với một mạng IP để cung cấp QoS của riêng họ nếu
QoS đầy đủ cho ứng dụng không sẵn sàng từ một ISP? Bảng sau liệt kê
một số điều có thể làm để thêm các tham số QoS từ một ISP.
Bảng1. 3 Thêm QoS ứng dụng vào một mạng IP
Để cải thiện
thông số QoS. .

Người sử dụng có thể…
Băng thông
Dồn kênh theo hướng ngược để tăng khả năng cho nhiều
cuộc gọi.
Trễ
Không làm gì nhiều trừ cố gắng tối thiểu các bước nhảy
giữa các bộ định tuyến (nhưng làm thế nào?)
Jitter Thêm các bộ đêm jitter
Mất thông tin Thêm phần tiền sửa lỗi vào gói thoại (ít dung)
Tính sẵn sàng
Sử dụng nhiều liên kết đến ISP, thậm chí sử dụng nhiều
ISP
Bảo mật
Thêm các phưong pháp nhận thực và mã hoá của chính
h
ọ (hay d
ùng)

Dồn kênh ngược có thể cần để cung cấp nhiều luồng lưu lượng VoIP thay vì
kết nối VoIP riêng lẻ. Các bộ đệm jitter được sử dụng rộng rãi với bất kì hình thức
VoIP nào không cần biết có bao gồm Internet hay không, bởi vì chỉ có PSTN trên

cơ sở kênh mới có giới hạn đủ chặt chẽ về jitter để thoả mãn thoại. Ảnh hưởng của
lỗi có thể được tối thiểu một phần bằng cách sử dụng mã FEC(Forward Error-
Correcting Code), nhưng điều này hiếm khi được thực hiện. FEC yêu cầu tính
tương thích nên nó giới hạn sự lựa chọn của người sử dụng, và FEC cũng không
giúp được gì khi toàn bộ gói bị mất trên Internet.
Tính sẵn sàng được tăng cường bằng cách sử dụng nhiều liên kết tới một ISP
hoặc thậm chí sử dụng nhiều ISP. Cuối cùng, bảo mật theo truyền thống là một vấn
đề cần sự quan tâm về QoS của người sử dụng và VoIP hay điện thoại Internet có
thể sử dụng một trong nhiều cách để đảm bảo tính riêng tư và nhận thực, mặc dù
khả năng hoạt động cùng với nhau vẫn còn là vấn đề cần giải quyết.
1. 4. 1 Các giao thức và thuật toán sử dụng để thêm QoS vào mạng
IP
Hầu hết các nhà quan sát Internet sẽ đồng ý rằng một trong các cách sau sẽ
trở thành phưong pháp được chấp nhận để thêm QoS vào mạng IP. Tuy nhiên, hiện
nay không có phưong pháp nào nổi trội rõ ràng và chúng cũng luôn thay đổi theo
thời gian. Danh sách này không có ý định đề cập tới tất cả các khía cạnh mà chỉ
nêu đại diện cho các cách tiếp cận đã được thí nghiệm hay đề xuất trong những
năm gần đây.
1. 4. 1. 1 Tốc độ truy nhập cam kết(CAR)
Phưong pháp này là một chức năng của “bộ định tuyến chuyển mạch ”của
Cisco. Cách tiếp cận đặc trưng của nhà cung cấp thiết bị được đưa ra ở đây không
có nhiều giới hạn như cảm giác đầu tiên, bởi phần lớn các bộ định tuyến trên mạng
đều của Cisco. Tuy nhiên không phải bộ định tuyến nào của Cisco cũng có thể
chạy được CAR. CAR giới hạn băng thông sử dụng trên một liên kết cho bất kì
một ứng dụng nào. Theo đó, trên một liên kết 15-Mb/s, CAR có thể giới hạn truy
cập Web vào 50% của lượng này, để 50% cho các ứng dụng khác ví dụ như thoại.
CAR không thêm QoS nhiều như giới hạn cạnh tranh cho băng thông . CAR có thể
được bổ sung vào một bộ định tuyến truy nhập và cải thiện đáng kể hoạt động của
mạng thậm chí ngay cả trong trường hợp các bộ định tuyến khác không biết chút gì
về hoạt động của CAR.

1. 4. 1. 2 Xếp hàng trên cơ sở lớp(CBQ)
Phưong pháp này là mộ kế hoạch công cộng-vùng được đề xuất bởi Network
Research Group tại Lawrence Berkeley National Laboratory. Vì thế mọi người
được tự do thực hiện công nghệ quản lý lưu lượng này. CBQ nằm ở lớp 3 của bộ
định tuyến kết nối truy nhập của mạng LAN và mạng WAN. CBQ chia lưu lượng
của tất cả người sử dụng ra thành các loại và ấn định băng thông cho từng loại. Các
lớp có thể là các luồng riêng biệt các gói tin hay đại diện cho một loại tổng thể của
ứng dụng, người sử dụng, hay máy chủ. Bản thân các lớp có thể được xác định
bằng cách kết hợp địa chỉ IP, các giao thức như TCP hay UDP và các tổng thể đại
diện cho các ứng dụng như truyền tập tin, truy nhập Web…CBQ có thể làm giảm
bớt hiệu ứng cổ chai giữa LAN và WAN, điều này rất linh động và không yêu cầu
những thay đổi lớn đối với hạ tầng mạng Internet .
1. 4. 1. 3 Lớp dịch vụ(CoS)
Lớp dịch vụ có ý nghĩa là một nhóm cuả một hay nhiều giá trị các tham số
QoS đại diện cho một loại ứng dụng chọn vẹn. Tuy nhiên CoS cũng là một khái
niệm LAN mới được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802. 1p. Tiêu chuẩn này
được sử dụng để tạo ra các mạng LAN ảo(VLANs) có thể mở rộng các vùng kết
nối trong một WAN song lại hoạt động như một mạng LAN đơn lẻ. CoS sử dụng 3
bit trong phần tiêu đề của một khung LAN. Các mức CoS có thể ánh xạ vào các
mức loại dịch vụ (ToS) của IP hay được hỗ trợ trong các bộ định tuyến với một số
cơ chế khác .
1. 4. 1. 4 Các dịch vụ phân biệt (DiffServ)
Các dịch vụ này gắn bó chặt chẽ với VoIP và điện thoại Internet . DiffServ
định nghĩa lại 6 trong số 8 bit trong trường ToS của phần mào đầu trong gói IP cho
phép các bit ToS được sử dụng để phân biệt các ứng dụng . 6 bit này tổ hợp ra 64
lớp dịch vụ, nó đại diện cho các loại ứng dụng khác nhau và sẽ được chuẩn hoá
giữa tất cả các ISP và các bộ định tuyến . Chuẩn DiffServ rất hấp dẫn nhưng tất
nhiên là các bộ định tuyến phải hiểu và tuân theo các loại QoS của DiffServ .
DiffServ không có các bảo đảm thực hiện QoS hoàn toàn. Ví dụ, DiffServ tốt nhất
có thể làm cho VoIP là đảm bảo các gói thoại được xếp hang đầu tiên tới cổng ra.

1. 4. 1. 5 Quyền ưu tiên IP
IP Precendence sử dụng 3 bit trong trường ToS của tiêu đề gói tin IP để chỉ
thị loại dịch vụ của mỗi gói. Có thể chia lưu lượng trong mạng thành 6 lớp dịch vụ
(hai lớp còn lại được dành riêng cho mạng sử dụng ). Các kỹ thuật xếp hàng trong
toàn bộ mạng có thể sử dụng báo hiệu này để thực hiện việc xử lý phù hợp cho
từng loại gói.
IP Header

Data



3 bit Byte
ToS
Hình 1. 8 IP Precendence
Quyền ưu tiên IP cho phép 3 bit trong trường ToS của phần mào đầu IP
được đặt với giá trị từ 0 tới 7. Khoảng này xác định quyền ưu tiên cao nhất. Theo
đó, ISP tiếp theo có thể xử lý gói với quyền ưu tiên đã được cho biết. Phưong pháp
này xung đột với phưong pháp DiffServ do trường ToS khác nhau và đòi hỏi tất cả
các ISP phải hiểu cách sử dụng các bit này. Một trong những vấn đề với QoS trên
Internet là thường xuyên có nhiều ISP chỉ quan tâm đến truyền gói IP từ nơi này
đến nơi khác . Một ISP thường không có một chút ý niệm nào rằng lưu lượng nào
là quan trọng khi nó đến từ một ISP khác
1. 4. 1. 6 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Phương pháp này cũng là một chuẩn của IETF nhưng nó có thể hoạt động dễ
dàng với cách tiếp cận DiffServ. DiffServ đặt ra một cơ chế để nhận biết CoS của
IP nhưng để lại một khoảng hoạt động cho nhà cung cấp dịch vụ . MPLS cung cấp
một cơ chế như vậy bằng cách yêu cầu các bộ định tuyến trở thành các bộ chuyển
mạch lớp 3. Có nhiều cách để biến đổi một bộ định tuyến thành một bộ chuyển
mạch lớp 3, và một cách trong số đó là gắn bộ định tuyến vào một mạng ATM và

biến đổi một cách hiệu quả bộ định tuyến thầnh chuyển mạch ATM. Trên cơ sở
một phương pháp của Cisco gọi là chuyển mạch cờ, MPLS đòi hỏi các ISP xây
dựng một cơ sở hạ tầng MPLS mới để xử lý các nhãn và do đó giữ được tất cả các
đặc trưng của một bộ định tuyến IP và một bộ chuyển mạch ATM trên một thiết bị
. MPLS sẽ giải quyết được vấn đề riêng tư và khả năng mở rộng cũnh như sử dụng
kênh ảo(ATM là một mạng kênh ảo) và các bộ xử lý gói.
1. 4. 1. 7 Xếp hàng theo VC.
Các bộ định tuyến thường được kết nối bởi các mạng kênh ảo (VC) như là
Frame Relay hay ATM. Nhiều nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch Frame Relay và
ATM sử dụng một bộ đệm đầu ra đơn cho tất cả lưu lượng cho cùng một cổng ra.
Xếp hàng theo VC sử dụng các bộ đệm riêng cho các kênh ảo. Mỗi bộ đệm có thể
được cấp cho một mức ưu tiên, do đó các kênh ảo thoại, ví dụ, có thể có được
quyền ưu tiên hơn các kênh ảo mang dữ liệu. Phương pháp này không thiết lập một
quan hệ chắc chắn giữa các lưu lượng IP và bản thân các số lượng kênh ảo, do đó
mức ưu tiên lưu lượng cần được xác định bởi các cơ chế khác.
1. 4. 1. 8 Định tuyến theo chính sách.
Đây là một khái niệm đã được đề cập trong một khoảng thời gian và cũng
được xây dựng thành các giao thức định tuyến như OSPF. Người quản lý mạng
phải quyết định chọn lựa một hoặc nhiều chính sách để áp dụng khi các bộ định
tuyến xây dựng các bảng định tuyến cho chúng. Lấy một ví dụ, bảo mật có thể là
một chính sách định tuyến có thể được sử dụng để chỉ dẫn bộ định tuyến chọn
tuyến đường bảo mật nhất đầu tiên (ví dụ như là liên kết có sử dụng mã hoá) và
đặt tuyến đường ít bảo mật nhất làm lựa chọn cuối cùng (như các liên kết trên
viba hay các phương tiện quảng bá khác). Mỗi một chính sách yêu cầu một bảng
định tuyến riêng và được duy trì bởi mỗi bộ định tuyến . Thường thì trường ToS
trong phần mào đầu IP được sử dụng để quyết định bảng định tuyến được dung
cho mỗi gói cụ thể. Để có hiệu quả các chính sách phải được ứng dụng cho phù
hợp trên tất cả các bộ định tuyến và sử dụng cùng một nguyên tắc 1. 4. 1. 9
Các hàng QoS.
Cũng đươc gọi là các hàng lớp dịch vụ (CoS Queues), theo phương pháp

này các nhà cung cấp bộ định tuyến và bộ chuyển mạch thiết lập một số lượng nhỏ
các hàng đợi cho mỗi cổng ra và chia lưu lượng ra vào những hàng đợi trên cơ sở
QoS cần thiết. Đây là một loại “Xếp hàng theo VC kông có các VC”. Không có
VC để xác định QoS cần thiết, QoS yêu cầu phải được đặt cho một luồng gói cá
biệt bằng một cơ chế khác, ví dụ dùng trường ToS. ToS này có thể được sử dụng
để ánh xạ gói vào một lớp QoS của một hạ tầng cơ sở mạng ở dưới. Các bộ chuyển
mạch ATM thường có 4 hàng đợi cho lưu lượng ra, nhưng cấp độ của của những
hàng đợi QoS dành cho chuyển giao gói IP này thuộc về tiện ích bị giới hạn, bởi vì
tất cả các gói IP có xu hướng rơi vào cùng một loại QoS của ATM.
1. 4. 1. 10 Loại bỏ sớm ngẫu nhiên RED
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc xác suất chỉ dẫn một bộ định tuyến bắt
đầu bỏ qua gói tin khi vượt quá ngưỡng xếp hàng đã được thiết lập trước. Ví dụ,
một bộ định tuyến RED có thể bắt đầu ngẫu nhiên bỏ qua các gói khi một bộ đệm
ra đạt đến 80% dung lượng. Mục đích là ngăn chặn tràn bộ đệm và khả năng bị mất
nhiều gói có mức ưu tiên cao của cùng một nguồn. Theo đó, khi bắt đầu nghẽn,
thay vì khả năng bị mất nhiều gói thoại, một bộ định tuyến RED cố gắng làm mất
một vài gói từ nhiều nguồn khác nhau, và chúng có thể có mức ưu tiên thấp hơn.
RED có thể kết hợp với nhiều phưong pháp khác và không cần bắt buộc phải được
sử dụng trên tất cả các bộ định tuyến mới mang lại hiệu quả.
1. 4. 1. 11 Giao thức dự trữ tài nguyên (RSVP)
RSVP là giao thức báo hiệu được phát triển bởi IETF. Mục đích của RSVP
là cung cấp một cơ chế để các ứng dụng yêu cầu được đảm bảo chất lượng dịch vụ
khi truyền thông tin qua mạng. Nhiệm vụ cơ bản của RSVP là thiết lập và duy trì
sự dành tài nguyên áp dụng cho một luồng gói cụ thể trên một đường xác định qua
các router. RSVP định nghĩa cho các luồng gói theo địa chỉ IP và địa chỉ cổng lớp
4. Mỗi luồng có một bản miêu tả luồng (flow descriptor) bao gồm những thông tin
về QoS mà luồng đó cần. Khi cần dành tài nguyên trên một lộ trình từ nguồn tới
đích thì một phiên RSVP được thiết lập. Vì RSVP hoạt động đơn công nên muốn
quá trình diễn ra theo hai chiều thì phải mở hai phiên RSVP trên mỗi trạm. Điểm
khác với các giao thức khác ở RSVP bên thu như sau:

Bên phát gửi đi một bản tin đường đi (path message) theo một lộ trình qua
các router tới bên thu. RSVP sử dụng các thông tin trong bảng định tuyến của các
router để chuyển bản tin. Khi path message đi qua một router, router đó sẽ lưu giữ
lại địa chỉ IP của trạm trước đó đồng thời chuẩn bị quá trình dành trước tài nguyên.
Khi bản tin đường đi đã tới đích, bên thu biết được khả năng cung cấp chất lượng
dịch vụ của bên phát cũng như của các router dọc theo đường đi và các đặc điểm
của luồng mà nó sẽ nhận.

Hình 1. 9:Qúa trình gửi path message
Nếu bên thu muốn dành riêng QoS cho luồng này, nó sẽ gửi một bản tin
dành sẵn (reservation message-viết tắt là resv message) ngược lại theo đường cũ
qua các router tới bên phát và thiết lập sự dành tài nguyên trong mỗi router. Bản tin
chứa QoS được yêu cầu cho luồng gói. Khi nhận được resv message tại mỗi nút
diễn ra hai hành động:
+ Dành trước chất lượng dịch vụ trên tuyến liên kết
+ Chuyển bản tin dành riêng (resv message) tới trạm sau.
Bản mô tả luồng gồm hai tham số như sau:
- Mô tả bộ lọc(Filter specification-viết tắt là filterspec) được sử dụng để chỉ
ra những gói nào (với giá trị địa chỉ IP và số hiệu cổng xác định) thuộc về luồng
được ưu tiên Thông tin này được chuyển tới chức năng phân loại gói (classifying)
để lọc ra các gói thuộc về luồng được ưu tiên trong số các gói đến.
- Mô tả luồng (flow specification-viết tắt là flowspec) chỉ ra chất lượng dịch
vụ cần được dành cho luồng ưu tiên . Tham số flowspec được chuyển tới chức
năng lập lịch gói (scheduling) để điều chỉnh lịch trình phục vụ các hàng nhằm tạo
ra mức QoS cho hàng chứa lưu lượng cần ưu tiên .

Hình1. 10:Thực hiện RSVP tại các nút.
Khi resv message tới bên phát, nó mới bắt đầu gửi luồng gói. Để duy trì
trạng thái dành riêng QoS bên gửi phải phát định kì path message, vì các bản tin
Flow descriptor

Filterspec Flowspec
Packet
Classifying
Packet
Scheduling
Luồng gói
đến
Bản tin
RSVP
đều bao gồm giá trị time-out qui định thời gian quá trình dành riêng hết hiệu lực.
Giá trị này được các nút dùng để đặt các bộ đếm bên trong. Khi hết thời gian, sự
dành riêng dùng các thông tin về đường đi sẽ bị xoá bỏ. Để tránh trường hợp do bị
lỗi các phiên RSVP không được huỷ bỏ khi mà luồng gói đã được truyền xong làm
lãng phí tài nguyên mạng.
Trong hai phương pháp báo hiệu trên thì RSVP có cơ chế Admission control
còn IP Precedence thì không có.

Hình 1. 11 Quá trình gửi resv message .
Một vài năm trước RSVP là phưong pháp dẫn đầu để bổ sung QoS vào mạng
IP. Một máy chủ IP hỗ trợ RSVP có thể yêu cầu rất rõ ràng các tham số QoS
(64kb/s, 100ms trễ ổn định…) từ mạng, và các bộ định tuyến RSVP có thể cung cấp
QoS cần thiết. . Vì thế, các yêu cầu RSVP thay đổi không những trong các bộ định
tuyến mà còn trong tất cả các máy chủ, không giống như hầu hết các phưong pháp
QoS khác chỉ cung cấp trong bộ định tuyến . RSVP thực sự dự trữ trước tài nguyên
được yêu cầu, do đó, ví dụ một liên kết 1, 5Mb/s có thể cung cấp tới 24 yêu cầu
64kb/s và không hơn. Trong RSVP thưòng bên nhận (chủ) là thiết bị yêu cầu QoS,
chứ không phải là bên gửi (khách). Không có cơ chế nào làm cho máy chủ trả lại tài
nguyên cho mạng trong bất kỳ khe thời gian nào, điều này gây ra khó khăn khi đặt tỷ
lệ RSVP vào một môi trường có hàng ngàn máy chủ đang cần băng thông . Hầu hết

những điểm quan trọng của RSVP đã được chuyển vào DiffServ .
1. 4. 1. 12 Trường dịch vụ(ToS).
Tiêu đề IP chứa trường 8 bit gọi là trường dịch vụ được sử dụng để ra mức
ưu tiên của gói trong một vài phạm vi QoS . Các nhà cung cấp bộ định tuyến
thường bỏ qua ToS bởi vì phần mềm thực hiện trên máy chủ IP không bao giờ thực
sự cài đặt các bit này. Ip luôn là “nỗ lực tối đa”, cho đến khi một số nhà sản xuất
bắt đầu sử dụng trường này cho mục đích của riêng họ. Trường dịch vụ đã được
định nghĩa trong DiffServ .
1. 4. 1. 13 Định hình lưu lượng (Traffic Shaping)
Có nhiều bộ định tuyến IP được liên kết với nhau bằng Frame Relay và/hoặc
ATM. Với ATM, các gói tin IP đi vào mạng ATM được định hình tại thiết bị truy
nhập để ngăn chặn một sự bùng nổ lưu lượng do nghẽn mạng xương sống. Định
hình bao gồm chấp nhận bung nổ từ thiết bị vào, đệm lưu lượng, và sau đó “san
bằng ” lưu lượng ra theo kiểu là phân bố bùng nổ trong một khoảng thời gian dài,
khoảng thời gian được đặt trên cơ sở các thông số cấu hình. Bùng nổ lưu lượng quá
một giới hạn nhất định sẽ bị bỏ qua, và các giá trị giới hạn vào này cũng dựa trên
cấu hình. Trong mạng Frame Relay, định hình lưu lượng là một phần của khái
niệm tỷ lệ thông tin cam kết (CIR: Committed Information Rate) và tỷ lệ thông tin
vượt quá (EIR: Excess Information Rate).
1. 4. 1. 14 Xếp hàng hợp lý theo trọng số (WFQ)
Phương pháp này cũng có thể kết hợp với các công nghệ khác và thường
được đề cập đến trong các thảo luận về MPLS. WFQ gắn vào băng thông một ứng
dụng nhận trên một liên kết đầu ra. Mỗi luồng gói tin mà WFQ gắn vào được đệm
riêng biệt và nhận băng thông biến đổi trên nền tảng trọng số. Ví dụ 100 gói dữ
liệu và 100 gói thoại có thể đến tại hai cổng trong cùng một khe thời gian và được
xếp hàng vào cùng một cổng ra. Thông thường, các gói sẽ được xếp hàng cùng
nhau và được đưa ra liên tiếp mà không quan tâm tới mức ưu tiên . Tuy nhiên,
WFQ sẽ xuất các gói thoại trước và sau đó là các gói dữ liệu . Phương pháp xếp
hàng này là trọng thiên vị các gói thoại nhưng vẫn hợp lý bởi vì 100 gói dữ liệu
vẫn được gửi đi trước bất kì một gói thoại tiếp theo nào.

1. 4. 1. 15 Quản lý băng thông mạng con (SBM)
QoS chắc chắn chỉ tốt như các kết nối yếu nhất của nó. QoS “chuỗi” là
xuyên suốt giữa bên gửi và bên nhận, điều này có nghĩa là mỗi router phải tự cung
cấp kĩ thuật QoS để sử dụng . QoS “chuỗi” từ đầu tới cuối cũng là một vấn đề cần
quan tâm ở hai khía cạnh:
* Các host gửi và nhận:cung cấp QoS cho các ứng dụng
* Mạng LAN:cho phép QoS xử lý các khung có độ ưu tiên cao khi chúng đi
qua các mạng đa phương tiện (từ host tới host, host tới router, router tới
router )
SBM bao gồm:
 BA (Bandwidth Allocation) - Bộ phân phối băng thông :duy trì trạng thái
về sự phân phối tài nguyên ở mạng con và nhà quản lý thực hiện điều
khiển theo nguồn tài nguyên sẵn có và theo hợp đồng của nhà quản lý.
 RM (Requestor Module) - Modul yêu cầu :tập trung vào mỗi trạm đầu
cuối và không tập trung vào các bộ chuyển mạch . Bản đồ giữa các mức
ưu tiên lớp 2 và các tham số giao thức QoS lớp cao phụ thuộc vào tài
nguyên có sẵn theo hợp đồng của nhà quản lý. Ví dụ, nếu được sử dụng
với RSVP thì nó có thể là bản đồ cơ sở của kiểu QoS hoặc các giá trị
traffic Specification (Viết tắt là Tspec) - mô tả lưu lượng, Rspec (Request
Specification) - mô tả yêu cầu hoặc Fspec (Filter Specification) - mô tả
bộ lọc.
Kiến trúc của các giao thức được mô tả trong sơ đồ sau:

Hình 1. 12 Kiến trúc của các giao thức
1. 4. 2 Báo hiệu QoS
Báo hiệu QoS cung cấp một cơ chế cho phép trạm cuối hoặc phần tử mạng
đưa ra yêu cầu về QoS với mạng. Báo hiệu là cần thiết để phối hợp giữa các nút
mạng với các kỹ thuật xử lý lưu lượng nhằm đảm bảo QoS xuyên suốt. Trong bất
kỳ mạng IP nào chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối được xây dựng từ chất
lượng dịch vụ trên một chuỗi các chặng mà lưu lượng đi qua. Khi đã có các cơ chế

đảm bảo tại các nút mạng thì vẫn cần một sự kết hợp thực sự giữa các nút dọc theo
đường đi từ nguồn tới đích. Báo hiệu điều khiển QoS là một phần của truyền thông
trong mạng. Hai phương pháp hay dung cho báo hiệu QoS là:
 Chức năng mức ưu tiên IP(IP Precendence) của giao thức IP.
 Sử dụng giao thức báo hiệu QoS RSVP (Resource Reservation Protocol).
).
1. 5. Định tuyến QoS
Các giao thức định tuyến trên cơ sở QoS đã nỗ lực đưa các metric thành các
giá trị khi xây dựng các bảng định hướng của mạng. Các giao thức này đã được
nghiên cứu trong nhiều năm và thường bắt đầu với sự thừa nhận rằng mạng được
xây dựng từ các router IP Best-Effort. Bắt đầu từ giả thiết đó, việc định tuyến cho
một metric thường có một số hạn chế khi có them yêu cầu QoS trong một môi
trường đa dịch vụ. Một metric có thể được xem xét như là một bảng các giá trị với
mỗi tuyến (hay mỗi hop) có một giá trị đi kèm với nó. Các giao thức định tuyến nỗ
lực để tìm các đường tối thiểu cho tất cả các tuyến có thể đi tới đích. Dù sao giá trị
này không thể mô tả chi tiết và cần thiết cho tất cả càc kiểu lưu lượng . Nó có thể
đưa ra latency của tuyến, băng thông sẵn có, khả năng mất gói hoặc có lẽ là các phí
tổn thực tế của việc gửi gói trên mỗi tuyến?Bạn có thể thoả mãn với một vài lưu
lượng đang tìm với sự lựa chọn thích hợp, nhưng ngược lại có sự lựa chọn lưu
lượng khác lại gây lãng phí tài nguyên . Ví dụ, xét một mạng mà ở đó latency là
metric . Tất nhiên đường đi ngắn nhất thích hợp cho các ứng dụng có yêu cầu chặt
chẽ về thời gian thực. Mạng được sử dụng hầu hết là giống với mạng truyền thống,
dữ liệu các ứng dụng bùng nổ mà đáng kể nhất là latency. Lưu lượng từ các ứng
dụng khác cũng theo các đường ngắn nhất với latency tối thiểu. Điều không thuận
lợi là lưu lượng bùng nổ, vùng bộ đệm được sử dụng cho lưu lượng yêu cầu thời
gian thực tăng, jitter và các latency trung bình cũng gây ra đối với tất cả các luồng
lưu lượng đi qua các router . Điều này ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của các giá