Nghien cuu va ung dung chuong trinh lap lich trong mang IP.doc

Đồ án tốt nghiệp Mục Lục
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .......................................................................... ii
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................. 5
CHƯƠNG 1 .................................................................................................. 1
TỔNG QUAN VỀ QoS ............................................................................... 1
CHƯƠNG 2 ................................................................................................ 37
KIẾN TRÚC CQS ..................................................................................... 37
CHƯƠNG 3 ................................................................................................ 61
SCHEDULING ......................................................................................... 61
CHƯƠNG 4 ................................................................................................ 91
ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG VIỄN THÔNG ........................ 91
VIỆT NAM ................................................................................................. 91
KẾT LUẬN .............................................................................................. 100
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
i
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
A
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ
ACLs Access Control Lists Bảng điều khiển truy nhập
B
BGP4 Border Gateway Protocol version
4
Giao thức cổng biên version 4
C
CoS Class of service Lớp dịch vụ
CAC Connection Admission Control Điều khiển thu nhận kết nối
CAR Committed Access Rate Tốc độ truy nhập được qui định
CIR Commited Information Rate Tốc độ thông tin được giao ước
CQ Custom Queuing Hàng đợi khách

CQS Classification, Queuing,
Scheduling
Phân loại, hàng đợi, lập lịch
CBQ Class-Base Queuing Xếp hàng trên cơ sở lớp
CBWFQ Class-Base Weighted Fair
Queuing
Hàng đợi hợp lý theo trọng số dựa
trên cơ sở lớp
CSSVC Core-Stateless Shaped Virtual
Clock
Đồng hồ ảo định dạng không lõi
D
DiffServ Differentiated Services Dịch vụ phân biệt
DSCP Differentiated services codepoint điểm mã dịch vụ phân biệt
E
EDD Earliest Due Date
Phí sớm nhất của ngày
EIR Excess Information Rate tỷ lệ thông tin vượt quá
F
FEC Forward Error-Correcting Code Mã định hướng lỗi đúng
FBI Forwarding Information Base Thông tin định hướng cơ sở
FIFO First In First Out Vào trước ra trước
FCFS First Come First Served Đến trước, phục vụ trước
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
ii
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
G
GPS Generalized Processor Sharing Phân chia bộ xử lý chung
I
IntServ Integrated Service Dịch vụ tích hợp

ISP Internet Service Provider Cung cấp dịch vụ mạng
ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số tích hợp đa dịch vụ
L
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
M
MPLS MultiProtocol LabelSwitching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MTU Maximum Transmission Unit Khối truyền dẫn lớn nhất
N
NP Net Performane Mạng thực thi
O
OSPF Open Shortest Path First giao thức tìm đường dẫn đầu tiên
ngắn nhất
P
PVC Permanent Virtual Circuit kênh ảo cố định
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại công cộng
PQ Priority Queuing Hàng đợi ưu tiên PQ
PHB Per-Hop Behavior Xử lý trên từng Hop
Q
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
R
RED Random Early Detection Phát hiện trước ngẫu nhiên
RSVP Resource Reservation Protocol Giao Thức dự trữ tài nguyên
RSpec Request Specification Mô tả yêu cầu
RCSP Rate-Contrlled Static Priority Ưu tiên tốc độ điều khiển cố định
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
iii

Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
S
SVC Switched Virtual Circuit kênh ảo chuyển mạch
SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ
SNA System Network Architecture Hệ thống kiến trúc mạng
SBM Subnet Bandweidth Management Quản lý băng thông mạng con
SCFQ Self-Clock Fair Queuing Xếp hàng hợp lý tự định giờ
T
TSpec Traffic Specification Mô tả lưu lượng
TCA Traffic Conditioning Agreement Điều kiện lưu lượng thoả thuận
ToS Type of Service Trường dịch vụ
U
UDP User Datagram Protocol Gói dữ liệu người dùng
V
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
W
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WFQ Weighted Fair Queueing Xếp hàng theo trọng số
WRED Weighted Early Random Detect Phát hiện sớm ngẫu nhiên theo
trọng số
WF
2
Q Worst-Case Fair Weighted Fair
Queuing
Hàng đợi hợp lý theo trọng số
trong trường hợp xấu
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
iv
Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay nghành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu to
lớn và trở thành một ngành không thể thiếu trong đời sống con người. Nhờ sự
phát triển của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và các công nghệ phần mềm đã và
đang đem lại cho người sử dụng các dịch vụ mới đa dạng và phong phú.
Mạng IP và các dịch vụ ứng dụng công nghệ IP với các ưu điểm như tính
linh hoạt, khả năng mở rộng dễ dàng và đạt hiệu quả cao … đã và đang dần
chiếm ưu thế trên thị trường viễn thông thế giới. Nhiều nghiên cứu về công nghệ
IP đã được thực hiện để đưa ra các giải pháp tiến đến một mạng hội tụ toàn IP.
Tuy nhiên mạng IP hiện nay mới chỉ là mạng “Best Effort” -một mạng nỗ lực tối
đa, mà không hề có bất kì một sự bảo đảm nào về chất lượng dịch vụ của mạng.
Đồ án này nghiên cứu về QoS với mong muốn hiểu them về chất lượng dịch vụ
trong mạng IP và đưa QoS vào mạng để có được một mạng IP có QoS chứ không
chỉ là mạng “Best Effort”. Đồ án gồm bốn chương :
• Chương 1. Tổng quan về QoS: Trình bày các khái niệm cơ bản, các
tham số QoS, thực trạng QoS trong các mạng viễn thông hiện nay và cách đưa
QoS vào trong mạng IP bằng cách sử dụng các giao thức và các thuật toán QoS.
• Chương 2. Kiến trúc CQS:trình bày tổng quan về kiến trúc CQS, đặc
điểm, khái niệm, các ứng dụng và các dịch vụ mạng của kiến trúc CQS.
• Chương 3. Scheduling: Trình bày về bộ lập lịch với các khái niệm các
thuật toán và ứng dụng của chương trình lập lịch trong việc điều khiển lưu lượng,
điều khiển tắc nghẽn nhằm giăi quyết vấn đề QoS trong mạng IP.
• Chương 4. Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam: Trình
bày mạng Viễn thông trong tương lai và các ứng dụng để đưa chất lượng dịch vụ
vào trong mạng tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn Th. s Nguyễn Văn Đát đã tận tình hướng dẫn
em hoàn thành đồ án này. Em xin cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Mạng Viễn
Thông I cùng các anh chị trong trung tâm VTN đã cung cấp tài liệu, cảm ơn
những góp ý quí báu của các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Ngày 25 tháng 10 năm 2005

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Huyền
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
5
Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
6
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ QoS
1. 1. Giới thiệu chung
QoS là chất lượng truyền tải các thông tin trên mạng theo đúng thời gian, kiểm
soát băng thông, đặt quyền ưu tiên cho các lưu thông, cung cấp mức độ an toàn cao.
QoS còn được kết hợp với khả năng chuyển tải các thông tin phụ thuộc vào trễ (delay
sensitive) như video trực tiếp hay âm thanh mà vẫn có đủ băng thông cho các lưu
thông khác dù ở tốc độ thấp hơn. Quyền ưu tiên liên quan đến việc đánh dấu một số
thông tin để có thể đi qua những mạng đông đúc trước khi những những thông tin
khác có độ ưu tiên thấp hơn đi qua.
Quyền ưu tiên được gọi là cấp dịch vụ (class of service) hay còn gọi la CoS.
Cung cấp QoS đòi hỏi cải tiến cơ sở hạ tầng của mạng. Một kỹ thuật để mở
rộng băng thông là tạo các trục chính trên mạng bằng các bộ chuyển mạch ATM hoặc
Gigabit Ethernet. Điều này cũng có nghĩa là nâng cấp một mạng cục bộ dùng chung
thành một mạng cục bộ chuyển mạch. Hơn nữa, các giao thức mới yêu cầu phải quản
trị các quyền ưu tiên lưu thông và băng thông trên mạng. Ví dụ sau đây sẽ mô tả cách
thức QoS áp dụng vào thực tế.
Giả sử bạn có cơ hội để thiết kế lại hệ thống đường sá trong trung tâm. Hệ
thống đường sá hiện thời không bảo đảm bạn có thể đi đến đích đúng giờ, cũng không
cung cấp được những mức độ ưu tiên cho các lưu thông đặc biệt, như các xe cấp cứu
hoặc có những người sẵn sàng trả tiền để được đi trên các tuyến không tắc nghẽn.
Tình huống này cũng tương tự như mô hình truyền dữ liệu “nỗ lực cao nhất” (best-
effort) trên Internet, mà các gói được ưu tiên như nhau và phải truyền qua các băng

thông có sẵn.
Việc đầu tiên là phải xác định cách thức cải tiến chất lượng dịch vụ được cung
cấp bởi hệ thống đường sá. Điều này có nghĩa là phải làm giảm hay tránh các chậm
trễ, dự báo các loại hình lưu thông, và tạo các thứ tự ưu tiên sao cho một số các lưu
thông có thể truyền tải gấp.
Một giải pháp hiển nhiên là tăng thêm các tuyến, tương đương việc nâng cao
băng thông bằng cách nâng cấp thành mạng ATM hay mạng Gigabit Ethernet. Một
giải pháp khác là tạo ra thêm các bộ định tuyến trực tiếp tới nơi đến quan trọng, tương
đương việc tạo ra một môi trường mạng chuyển mạch mà các mạch chuyên biệt có thể
được thiết lập để nối kết giữa hai hệ thống.
Những quy luật không thể tránh khỏi của hệ thống đường sá cũng như các
mạng là các đường truyền mới hoặc việc gia tăng băng thông sẽ nhanh chóng được
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
1
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
dùng hết. Trong môi trường mạng, các ứng dụng multimedia sẽ dùng hết băng thông
được cung cấp thêm. Nếu mở rộng băng thông, bạn cũng cần phải có các dịch vụ quản
lý nó. Đây là lúc các giao thức mạng QoS đóng vai trò của nó.
Cũng tương tự như trong hệ thống đường sá, khi bạn đặt một làn xe chuyên
dụng chẳng hạn cho những xe cần đi gấp và cho xe buýt. Một làn xe khác được đặt
riêng cho người được quyền sử dụng nó chẳng hạn như những làn xe có hình thoi
(diamond lanes) có thể được sử dụng bởi những xe với hai hoặc nhiều hành khách
hơn. Trên mạng, ta có thể dành riêng một băng thông và chỉ cho phép những người sử
dụng được cấp quyền như những người quản lý hoặc như những ứng dụng đặc biệt
như hội thảo qua video hoặc như những nghi thức đặc biệt như SNA (System Network
Architecture) là những nghi thức mà phải được phân phối trong một khoảng thời gian
nhất định để ngăn chặn việc quá thời hạn.
Sự cấp quyền nầy giả định là có một người nào đó đang quản lý quyền ưu tiên.
Nếu có nhiều người hơn được quyền đi thì kể cả những làn xe hình thoi cũng bị tắt
nghẽn. Vì vậy có lẽ bạn muốn thiết lập một vài hình thức điều khiển truy cập khác

chẳng hạn như trả tiền sử dụng khi qua cửa thu thuế. Do đó bất cứ ai sẳn sàng trả tiền
để được đi trên những làn xe không bị tắc nghẽn sẽ được đi qua những làn xe đó. Nếu
việc sử dụng tăng lên thì phí sẽ tăng lên theo. Cuối cùng, hệ thống sẽ cân bằng ít nhất
cũng trên lý thuyết. Một vài người có thể truy nhập đến những làn đặc biệt do những
mối quan hệ chính trị, việc phục vụ chính phủ hoặc do những uy tín có được qua việc
phục vụ cộng đồng. Những người này được xác định và được cấp quyền qua một hệ
thống máy tính hóa để điều khiển những chế độ ưu tiên như vậy.
Trong môi trường mạng nội bộ, quyền ưu tiên của người sử dụng được thiết lập
bởi những nhà quản trị mạng trên máy chủ dựa trên các policy server. Trên Internet,
quyền ưu tiên và băng thông được cung cấp trên nền tảng trả tiền để sử dụng. Điều
này ngăn cản những ai sử dụng quá nhiều băng thông, nhưng nó đòi hỏi những nhà
cung cấp dịch vụ Internet phải đồng ý với những nhà cung cấp dịch vụ Internet khác
cùng thiết lập một chất lượng dịch vụ (QoS) qua Internet và đòi hỏi họ có những hệ
thống thanh toán để tính tiền khách hàng
1. 1. 1 Chất lượng dịch vụ của ATM
Cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng ATM thì tương đối dễ dàng do nhiều
nguyên nhân. Đầu tiên, ATM sử dụng các cell có kích thước cố định để phân phối dữ
liệu, trái ngược với những khung có kích thước biến đổi được sử dụng trong môi
trường mạng cục bộ. Kích thước cố định sẽ tiện lợi hóa việc đoán trước lưu lượng và
những đòi hỏi về băng thông. Giả sử bạn tìm cách xác định có bao nhiêu xe cộ đi qua
một đường hầm trong một giờ. Sẽ dễ dàng nếu tất cả các xe điều có cùng kích thước,
nhưng nếu chúng là xe con, xe buýt và xe tải trung… kích thước khác nhau sẽ gây khó
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
2
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
khăn cho việc xác định trước lưu lượng. Thuận lợi của những cell có kích thước của
mạng ATM là ở chổ những nhà cung cấp dịch vụ có thể chỉ định trước băng thông và
làm hợp đồng với khách hàng mà đảm bảo được chất lượng dịch vụ.
Mạng ATM cũng có tính hướng kết nối. Những cell được phân phối qua những
mạch ảo theo thứ tự, một yêu cầu quan trọng đối với hình ảnh và âm thanh theo thời

gian thực. Trước khi gửi dữ liệu, một mạch ảo phải được thiết lập. Mạch ảo này có thể
được thiết lập trước hoặc cài đặt theo yêu cầu (bằng cách chuyển mạch). Trong trường
hợp sau, mạng sẽ cung cấp mạch nếu nó có thể đáp ứng đòi hỏi của người sử dụng.
Chất lượng dịch vụ QoS cho những mạng trong văn phòng được thiết lập dựa trên giải
pháp thuộc về quản trị hoặc các giải pháp khác. Nếu mạng được nối với mạng ATM
của nhà truyền thông thì những thông số của chất lượng dịch vụ QoS cũng có thể được
chuyển cho mạng đó.
Những ứng dụng vừa mới hình thành có thể đòi hỏi chất lượng dịch vụ (QoS)
của mạng ATM cho những dịch vụ như những mạch mô phỏng tạo với một băng
thông cụ thể. Những thông số của chất lượng dịch vụ mạng ATM thường gặp bao gồm
peak cell rate - tốc độ truyền cell cao nhất (tốc độ truyền cell cao nhất trong mỗi giây
để phân phối dữ liệu tới người sử dụng), minimum cell rate - tốc độ truyền cell thấp
nhất (tốc độ truyền cell thấp nhất có thể chấp nhận được mà mạng ATM phải cung
cấp; nếu mạng không thể cung cấp đến mức độ nầy, đòi hỏi về mạch sẽ bị từ chối),
cell loss ratio - tỉ lệ mất cell (cell mất có thể chấp nhận được), cell transfer delay - sự
chậm trễ trong việc chuyển tải các cell (sự trì hoãn có thể chấp nhận được), cell error
ratio - tỉ lệ lỗi của truyền cell (mức độ lỗi có thể chấp nhận được).
Trong suốt giai đoạn cài đặt, ATM chỉ thi hành một tập các thủ tục gọi là CAC
(connection admission control - điều khiển thu nhận kết nối) để xác định xem nó có thể
cung cấp sự kết nối ATM hay không. Quá trình thu nhận được xác định bằng cách tính
toán các yêu cầu về băng thông cần để thỏa mãn những đòi hỏi của người sử dụng về
dịch vụ. Nếu mạch được thừa nhận thì mạng sẽ giám sát mạch để bảo đảm rằng những
thông số được yêu cầu không được vượt quá mức cho phép. Nếu lưu lượng vượt quá
qua cấp độ đã giao ước cho mạch, thì mạng có thể sẽ bỏ những gói tin trong mạch đó ra
thay vì trong những mạch khác.
Băng thông và chất lượng dịch vụ QoS trong mạng chuyển tải
Việc có đủ băng thông luôn là một vấn đề trong môi trường dạng diện rộng
(WAN). Trên những đường truyền thuê bao với mức cố định, những gói tin bị bỏ bớt
khi lưu lượng vượt quá mức đo có thể. Những kỹ thuật dùng cho việc cung cấp băng
thông theo yêu cầu đã phần nào giải quyết được những vấn đề này. Nhờ cảm ứng với

việc quá tải, bộ định tuyến sẽ quay số để thêm một hoặc nhiều đường truyền khác để
xử lý việc quá tải.
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
3
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
Mạng chuyển gói dựa trên vật mang như frame relay và ATM được thiết kế để
xử lý những cao điểm tạm thời trong lưu thông. Khách hàng sẽ ký hợp đồng để nhận
một tốc độ thông tin được giao ước CIR (commited information rate) cụ thể và tỉ lệ đó
có thể được vượt qua nếu có đủ băng thông và lúc đó khách hàng sẽ phải trả thêm tiền.
Một điểm nữa, mạng chuyển gói bảo đảm rằng lưu thông được ưu tiên có thể đi
qua trước, lưu thông không ưu tiên và do đó lưu thông theo thời gian thực có thể
truyền tải qua mạng kịp lúc. Mạng chuyển gói X. 25 hỗ trợ nhiều loại đặc điểm chất
lượng dịch vụ QoS cần cho việc đảm bảo sự phân phối. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu trên
mạng X. 25 còn thấp. Ngược lại, mạng frame relay không có nhiều đặc tính về chất
lượng dịch vụ QoS bởi vì những người thiết kế chỉ nhắm vào tốc độ. Ngược lại, mạng
ATM được thiết kế rất cặn kẽ cho cả tốc độ và chất lượng dịch vụ, như đã mô tả ở
phần trước.
1. 1. 2 Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco
Các dịch vụ của hệ điều hành liên mạng của Cisco là nền để chuyển giao và
quản lý các dịch vụ mạng. Cisco IOS QoS là tập các mở rộng cung cấp chất lượng
dịch vụ đầu cuối qua các mạng không đồng nhất. Các ISP có thể cung cấp chất lượng
dịch vụ qua mạng của họ và tính cước khách hàng theo mức sử dụng.
Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco có thể xử lý tắc nghẽn;
ưu tiên cho lưu thông có độ ưu tiên cao hơn; sắp xếp và phân loại các gói theo các
mức dịch vụ hay lớp lưu thông; có khả năng qui định độ rộng của băng thông và tuân
thủ các qui định đó; đo lưu thông trên mạng để thu cước phí và giám sát năng suất
hoạt động trên mạng; cấp phát tài nguyên dựa trên cổng vật lý, địa chỉ, hoặc những
ứng dụng. Một đặc điểm quan trọng khác của những dịch vụ nầy là chúng hỗ trợ cho
những mạng được xây dựng với những đồ hình khác nhau (như bộ định tuyến, frame
relay, ATM và chuyển thẻ (tag switching)) nhằm phối hợp trong việc cung cấp QoS

cho tất cả người dùng. Các dịch vụ này có những đặc điểm sau:
Quyền ưu tiên IP (IP Precedence) dùng để chia lưu thông thành sáu lớp dịch vụ.
Vì vậy việc xử lý tắc nghẽn và cấp phát băng thông được điều khiển ở mỗi lớp dựa trên
các danh sách điều khiển truy nhập mở rộng ACL (extended access control list). Quyền
ưu tiên này có thể được thiết lập bởi khách hàng hoặc bởi các chính sách đã được xác
định. Những ứng dụng của khách hàng thiết lập loại dịch vụ trong các gói bằng cách
thay đổi các bit trong trường loại dịch vụ (Type of Service field) của tiêu đề IP. Trong
các môi trường không thuần nhất nơi mà mạng có các kỹ thuật khác nhau (frame relay,
ATM, chuyển thẻ), quyền ưu tiên có thể được chuyển vào khung hoặc vào đơn vị truyền
(cell) để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS. Vì vậy, quyền ưu tiên có thể được thiết lập
không cần có tín hiệu từ bên ngoài hoặc không cần những thay đổi quan trọng đối với
các ứng dụng.
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
4
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
Mức độ truy nhập được qui định CAR (Committed Access Rate). Những
người quản trị mạng sử dụng CAR để xác lập những qui định và giới hạn về băng
thông và để xử lý lưu thông vượt quá độ rộng của đường truyền đã xác lập. Giới hạn
của CAR được áp dụng dựa trên địa chỉ IP, cổng hoặc các luồng ứng dụng.
Sự chuyển đổi luồng mạng (Netflow Switching) làm tăng hiệu quả của các
hoạt động trên mạng bằng cách dò tìm gói đầu tiên trong một “luồng” và bắt lấy thông
tin cần thiết cho việc gởi gói này qua mạng. Những gói gửi sau dựa vào những thông
tin trên vùng đệm (cache) sẽ làm giảm quá trình xử lý các gói. Luồng mạng cũng thu
thập dữ liệu về các luồng để thanh toán cước phí và cung cấp bảo mật.
Sự phát hiện trước ngẫu nhiên RED (Random Early Detection) cho phép
những người điều khiển mạng quản lý lưu thông trong suốt những khoảng thời gian
tắc nghẽn dựa trên các chính sách. RED sử dụng giao thức TCP để làm giảm lưu
lượng trên mạng sao cho thích hợp với băng thông đang được sử dụng. WRED (RED
có độ đo) đi với quyền ưu tiên IP để xử lý lưu thông ưu tiên cho những gói có độ ưu
tiên cao hơn.

Việc xếp hàng theo trọng số WFQ (Weighted Fair Queueing) sẽ cung cấp một
phương pháp để xử lý việc ảnh hưởng bởi sự chậm trễ (delay sensitive), xử lý lưu
thông có độ ưu tiên cao trong một lối đi nhanh trong khi chia sẻ một cách công bằng
phần băng thông còn lại giữa những lưu thông có độ ưu tiên thấp hơn.
Ứng dụng có thể yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS xác định thông qua giao thức
dành riêng tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol). Sau đó những dịch vụ
QoS của Cisco tiếp nhận những yêu cầu đó và chuyển chúng vào những gói có độ ưu
tiên cao (những gói được đưa qua trục chính của nhà cung cấp dịch vụ Internet đến bộ
định tuyến ở đầu xa). Ở đó, chúng được chuyển trở lại thành những tín hiệu RSVP.
Theo Cisco, phương pháp nầy giữ được lợi ích của RSVP và tránh được sự lạm dụng
nó trên các mạng chính.
Nói chung, dịch vụ QoS của Cisco cung cấp cho những nhà cung cấp dịch vụ
Internet một phương pháp để “sinh lợi bằng cách xác định, đáp ứng khách hàng, phân
phối và thanh toán cho những dịch vụ mạng-trị giá gia tăng, những dịch vụ mạng được
phân biệt”. Nó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ Internet cung cấp nhiều mức dịch
vụ với những chính sách giá khác nhau dựa trên mục đích, thời gian sử dụng, và loại
lưu thông.
1. 1. 3 Chất lượng dịch vụ (QoS) trên Internet và Intranet
Có những xu hướng đang cung cấp cơ sở hạ tầng mạng cho việc phân phối
truyền thông đa phương tiện theo thời gian thực qua những mạng nội bộ. Đây là sự
phát triển bùng nổ của những nghi thức Web, của việc sử dụng các mạng chuyển đổi
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
5
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
là những mạng góp phần tạo ra mạng Ethernet, và của việc sử dụng những trục mạng
chính tốc độ cao (ATM hoặc Gigabit Ethernet). Ngoài ra cũng phải kể đến sự bùng nổ
của những giao thức quản lý băng thông.
Cộng đồng Internet đã sử dụng RSVP như một phương tiện để cung cấp chất
lượng dịch vụ QoS trên Internet và trên những mạng intranet. RSVP là một giao thức
đi từ bộ định tuyến nầy sang bộ định tuyến khác trong đó một bộ định tuyến yêu cầu

bộ định tuyến khác dành riêng một băng thông xác định cho một sự truyền tải nào đó.
Mỗi bộ định tuyến dọc theo lộ trình từ nguồn tới đích bị đòi hỏi phải dành riêng băng
thông. RSVP sẽ được bàn kỹ trong phần “RSVP (Resource Reservation Protocol)”
Một vài nhóm IETF (Internet Engineering Task Force) đang làm việc trên
những giao thức mạng có liên quan đến chất lượng dịch vụ QoS, như được trình bày
dưới đây:
Nhóm làm việc IETF về định tuyến QoS (The IETF QoS Routing (qosr)
Working Group) đang định nghĩa những kỹ thuật định tuyến chất lượng dịch vụ cho
Internet. Việc định tuyến QoS liên quan đến việc tìm những con đường chuyển các gói
tin mà cung cấp các dịch vụ được yêu cầu. Những con đường nầy có thể không phải là
những con đường ngắn nhất theo cách nghĩ thông thường mà là những con đường mà
đáp ứng được loại và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu của người dùng. Những kỹ thuật
xử lý gói mới thì rất cần thiết cho việc tìm ra những con đường cung cấp các dịch vụ
này.
Nhóm làm việc IETF về chuyển tải hình ảnh hay âm thanh (the IETF
Audio/Video Transport (avt) Working Group) đang phát triển những giao thức mới
nhằm cung cấp hình ảnh và âm thanh qua mạng sử dụng giao thức gói dữ liệu người
dùng UDP (User Datagram Protocol) và IP multicast. Nhóm nầy chịu trách nhiệm đối
với các giao thức vận chuyển theo thời gian thực RTP (Real-time Transport Protocol)
và đối với những RFC (requests for comment) (là những đòi hỏi mà xác định định
dạng sức tải đối với JPEG, MPEG và những chuẩn của videoconferencing).
Nhóm làm việc IETF về các dịch vụ tích hợp (The IETF Integrated Services
(intserv) Working Group) liên quan tới việc vận chuyển hình ảnh, âm thanh và những
dữ liệu khác qua mạng Intenet. Nhóm này đang định nghĩa và cung cấp tư liệu cho
những dịch vụ sẽ được cung cấp bởi mô hình dịch vụ mạng Internet nâng cao. Nó
cũng định nghĩa giao diện ứng dụng và tập những yêu cầu định tuyến mới là những
yêu cầu sẽ bảo đảm rằng mạng Internet có thể hỗ trợ mô hình dịch vụ mới.
Nhóm làm việc IETF về những dịch vụ tích hợp qua những lớp liên kết cụ thể
(the Integrated Services over Specific Link Layers (issll) Working Group) đang phát
triển các mở rộng cho cấu trúc IP là cấu trúc cho phép những ứng dụng yêu cầu và thu

nhận một cấp độ dịch vụ cụ thể trong liên mạng để chuyển âm thanh, hình ảnh và dữ
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
6
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
liệu trên đó. Những kỹ thuật đã được phát triển bao gồm những dịch vụ tích hợp qua
những kỹ thuật chia xẻ và chuyển đổi của mạng LAN, mạng ATM.
1. 1. 4 Chất lượng dịch vụ trong viễn cảnh ứng dụng
Phần lớn những công việc vẫn đang được thực hiện để cung cấp chất lượng
dịch vụ (QoS) trên những mạng intranet và Internet. Tuy nhiên, những ứng dụng như
Microsoft NetMeeting sẽ cung cấp sự hiểu biết thấu đáo về cách một ứng dụng có thể
tự tối ưu hoá việc sử dụng băng thông. NetMeeting về căn bản là một giải pháp hội
thảo video hoạt động qua những mạng cộng tác và qua Internet. Nó cho phép người
dùng chuyển các tập tin và giữ chỗ trong những cuộc hội thảo “whiteboard” (hiển thị
và soạn thảo đồ họa) trong suốt cuộc hội thảo qua video.
Microsoft gọi NetMeeting là một ứng dụng “thông minh về băng thông” bởi vì
nó có những kỹ thuật tạo sẵn cho vùng đệm, nén và tối ưu hóa quá trình truyền thông.
Có thể đưa ra nhiều giải pháp để giới hạn băng thông của những ứng dụng sử dụng
hình ảnh và âm thanh để những người quản trị mạng có thể ngăn cản những ứng dụng
sử dụng nhiều băng thông.
Trong suốt quá trình hoạt động của một NetMeeting thông thường, những dòng
âm thanh, hình ảnh và dữ liệu riêng biệt được truyền qua mạng. Những dòng dữ liệu
nầy cấu thành những hội thảo whiteboard và thông tin điều khiển. NetMeeting xử lý
những dòng âm thanh với độ ưu tiên cao nhất theo sau đó là dòng dữ liệu rồi tới dòng
hình ảnh. Bốn chế độ truyền được chọn 14. 4 Kbits/sec, 28. 8 Kbits/sec, ISDN
(Integrated Services Digital Network) và tốc độ của mạng LAN. Sau đó NetMeeting sẽ
tự động cân bằng 3 dòng tách biệt theo độ ưu tiên của chúng và theo băng thông có
được. Trong cấu hình có băng thông thấp nhất, hình ảnh video có thể xuất hiện chủ
yếu như một hình ảnh tĩnh chỉ thỉnh thoảng mới thay đổi.
NetMeeting truyền một khung video đầy đủ trong 15 giây, sau đó làm tươi hình
ảnh với những thay đổi khi chúng xảy ra. Nó cũng làm giảm lượng dữ liệu đi qua

đường truyền. Chẳng hạn, thông tin đồ họa có thể lưu trú trong một hàng đợi tạm thời
trước khi được truyền đi. Nếu những phần của bức ảnh đang chờ đợi thay đổi trong
khi nó vẫn còn trong hàng đợi thì chỉ có những thông tin mới được gởi và thông tin cũ
bị loại bỏ mà không được gởi đi. Sau đó nó lại được chồng lên bởi hình ảnh mới.
1. 2. Khái niệm
Khuyến nghị của CCITT, E800 đưa ra một tính chất chung của 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”.
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
NET
NP NP
NP
QoS
7
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
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
 Sự cảm nhận QoS từ phía khách hang
 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 các yêu cầu đã
chỉ rõ của mỗi người sử dụng”. Một ý trong định nghĩa này chính là chìa khoá để hiểu
được QoS là gì từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ 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 bị thay đổi vì các nguyên nhân như 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 ứng dụng. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng đưa ra thông tin đặc tả về giá trị
thực tế của thông số QoS theo hai cách sau:
 Với môi trường kênh ảo cố định(PVC : Permanent Virtual Circuit), các giá
trị của các tham số QoS có thể chỉ đơn giản được ghi bằng văn bản và trao
lại cho đại diện của nhà cung cấp dịch vụ mạng và khách hàng với nhà cung
cấp dịch vụ thoả thuận với nhau về cách thức sử dụng. QoS có hiệu lực trên
PVC khi PVC sẵn sàng.
 Với môi trường kênh ảo chuyển mạch(SVC: Switched Virtual Circuit), các
giá trị của thông số QoS được gửi cho nhà cung cấp dịch vụ trong bản tin
báo hiệu thiết lập cuộc gọi, nó là một phần của phương thức báo hiệu được
sử dụng để cung cấp dịch vụ chuyển mạch trên mạng.
Cả hai phương pháp đều được sử dụng trong mạng. Phương pháp PVC cho
phép QoS được cung cấp trong một miền lớn hơn trong khi phương pháp SVC đòi hỏi
QoS trên một kết nối cho trước và được thiết lập liên tục. Nếu một mạng được tối ưu
hoàn toàn cho một loại dịch vụ thì người sử dụng ít phải xác định chi tiết các thông số
QoS. Ví dụ, với mạng PSTN được tối ưu cho thoại, không cần xác định băng thông
hay trễ cần cho một cuộc gọi. Tất cả các cuộc gọi đều được đảm bảo QoS như đã qui
định trong các chuẩn liên quan cho điện thoại .
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
NET
NP NP
NP
QoS
8
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
Hình 1. 1: Mô hình QoS tổng quan
Trong mô hình có cả chất lượng của từng mạng (NP-Net perfomane) trên
đường truyền từ đầu cuối này tới đầu cuối kia. Ta không nên nhầm lẫn hai khái niệm

chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng.
QoS giúp cho các dịch vụ viễn thông và nhà cung cấp mạng đáp ứng được
các nhu cầu dịch vụ của khách hàng. Còn NP được đo trực tiếp hiệu năng trên mạng
không chịu ảnh hưởng của khách hàng và các thiết bị đầu cuối. Thêm nữa các giá trị
của QoS đo được rất khác so với các giá trị NP đo được do một kết nối từ đầu cuối A
đến đầu cuối B có thể phải chuyển qua nhiều kết nối trong mạng, hay phải qua rất
nhiều mạng và các thiết bị đầu cuối. Do đó để đo được QoS là rất khó. Việc đo đạc
NP đơn giản hơn nhiều.
Ta có thể so sánh QoS và NP như sau:
Theo khuyến nghị E800 của ITU QoS còn được xem như : “chất lượng dịch vụ
viễn thông là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng
của đối tượng sử dụng dịch vụ đó ”. Dịch vụ viễn thông là các hoạt động trực tiếp
hoặc gián tiếp của các doanh nghiệp cung cấp cho khác hàng khả năng truyền, đưa và
nhận các loại các thông tin thông qua mạng lưới viễn thông công cộng.
QoS dược xác định bằng các chỉ tiêu định tính và định lượng. Chỉ tiêu định tính
thể hiện sự cảm nhận của khách hàng còn chỉ tiêu định lượng được thực hiện bằng các
số liệu đo cụ thể.
Theo khuyến nghị E800 của ITU : NP là năng lực của mạng(hoặc một phần
của mạng) cung cấp các chức năng liên quan tới truyền thông tin giữa những người sử
dụng.
Mạng viễn thông bao gồm các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn, mạng cáp
ngoại vi, được kéo dài từ điểm truy nhập tới thiết bị đầu cuối của khách hàng. Do đó
đánh giá chất lượng của mạng chính là đánh giá các chỉ tiêu, các thông số kĩ thuật có
liên quan tới khả năng truyền thông tin của mạng cùng các chủng loại thiết bị bên
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
A
B
NET
NET
CE

Q
CE
Q
NP NP
NP
QoS
9
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
trong mạng đó. Theo quan điểm của khách hàng thì họ mong muốn được cung cấp các
dịch vụ đảm bảo chất lượng, còn trên quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ thì khái
niệm chất lượng mạng là một chuỗi các tham số mạng có thể được xác định, được đo
đạc và điều chỉnh để có thể đạt được mức độ hài lòng của khách hàng về dịch vụ. Nhà
cung cấp dịch vụ có trách nhiệm phải tổ hợp các tham số chất lượng mạng khác nhau
thành tập hợp các tiêu chuẩn để có thể vừa đảm bảo lợi ích kinh tế của mình vừa thoả
mãn tốt nhất yêu cầu của người sử dụng. Khi sử dụng dịch vụ, khách hàng chỉ biết đến
nhà cung cấp dịch vụ chứ không quan tâm tới các thành phần của mạng. NP yêu cầu
phải được hỗ trợ các khả năng:
 Khả năng truy nhập dịch vụ
 Khả năng khai thác
 Khả năng duy trì
 Khả năng tích hợp dịch vụ
Mô hình tham khảo cho QoS end to end thường có một hoặc vài mạng tham
gia, mỗi mạng lại có nhiều node. Mỗi mạng tham gia có thể đưa vào trễ, tổn thất hoặc
lỗi do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền dẫn, nên nó ảnh hưởng tới truyền
dẫn. Do đó QoS trong mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:các thành phần mạng, cơ chế
xử lý tại đầu cuối, cơ chế điều khiển trong mạng.
1. 2. 1 Phân cấp QoS
Một cách tự nhiên, có nhiều mức QoS khác nhau cũng giống như là có nhiều
ứng dụng vậy. Các ứng dụng lại thay đổi rất lớn thậm chí cả với những yêu cầu đơn
giản về băng thông. Tín hiệu thoại có thể yêu cầu bất kì số liệu nào trong khoảng từ 8

đến 64 Mb/s. Truy nhập Web và truyền tập tin sử dụng băng thông càng nhiều càng tốt
trong phạm vi có thể, nhưng lại không cần liên tục…Tuy nhiên, băng thông trên PSTN
và của mạng dữ liệu nhận được từ các đường thuê riêng dựa trên PSTN lại chỉ phục
vụ giới hạn tại tốc độ 64 kb/s hoặc là bỏ phí 28 kb/s trong 128 kb/s. Đây là mặt hạn
chế của các mạng chuyển mạch kênh. Một mạng chuyển mạch gói có thể chia băng
thông thành nhiều thành phần thích hợp cho các ứng dụng dữ liệu bùng nổ, nhưng đó
không phải là tất cả. Một mạng cần phải có khả năng cung cấp QoS yêu cầu cho mỗi
ứng dụng, không cần biết băng thông cần thiết có cố định hay không. Khả năng về
phía mạng cấp cho các ứng dụng các bảo đảm về QoS ví dụ như là bảo đảm về băng
thông, được xem như là phân cấp QoS của mạng. Phân cấp là một khía cạnh quan
trọng khác của QoS. Phân cấp xác định các thông số QoS tốt đến mức nào mà người
sử dụng có thể định rõ cho các ứng dụng cụ thể. Nếu mạng cung cấp QoS không đủ
tiêu chuẩn thì nó có thể giới hạn người sử dụng truy nhập vào mạng. Ví dụ đơn giản,
xét một nhà cung cấp dịch vụ mạng thiết lập nhiều loại lớp dịch vụ cho các ứng dụng
của người sử dụng . Có nhiều lúc lớp dịch vụ được dùng với đầy đủ các tham số của
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
10
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
QoS, nhà cung cấp có thể đưa ra một lớp dịch vụ thoại trên một mạng gói mà nó đảm
bảo băng thông 64kb/sử dụng giữa các đầu cuối và trễ 100ms với jitter nhỏ hơn 10 ms.
Điều này tốt miễn là tất cả người sử dụng thoại đều cần 64kb/s. Nhưng nếu một ứng
dụng thoại chỉ yêu cầu 8kb/s thôi thì sao?Hay thậm chí là chỉ 4kb/s. Bởi vì người sử
dụng được đảm bảo ở 64kb/sử dụng nên lượng băng thông này nói chung là phải được
chia ra từ toàn bộ băng thông trên mạng. Tuy nhiên mạng có thể sẽ không bao giờ chỉ
ra được khi nào 64kb/s có thể được yêu cầu. Theo đó người sử dụng không sử dụng và
nhà cung cấp dịch vụ dự trữ băng thông có thể cung cấp nó cho những người sử dụng
khác.
Phân cấp tôt QoS sẽ cho phép người sử dụng thậm chí trong cùng một lớp dịch
vụ xác định băng thông họ yêu cầu chính xác hơn. Sự chính xác này muốn đạt được
thì phải trả giá bằng độ phức tạp của mạng, đây là lý do chính trong việc giới hạn các

tham số QoS và đặt ra các lớp dịch vụ trong giai đoạn đầu.
1. 2. 2 Bảo đảm QoS
Thực hiện 3 vấn đề sau:
 Các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ tại các nút mạng: Các thuật toán
xếp hàng (queueing), cơ chế định hình lưu lượng (traffic shapping), các cơ
chế tối ưu hoá đường truyền, các thuật toán dự đoán và tránh tắc nghẽn….
 Phương thức báo hiệu QoS giữa các nút mạng để phối hợp hoạt động đảm
bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối.
 Chính sách QoS và các chức năng tính cước, quản lý để điều khiển và phân
phát QoS cho các lưu lượng đi qua toàn mạng.
Điều gì sẽ xảy ra nếu mạng không thành công trong việc bảo đảm và duy trì
QoS chính xác cho một ứng dụng cho trước? Điều này tuỳ thuộc vào sự thoả thuận
giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ trong trường hợp dịch vụ được quản lí
bởi hợp đồng hay là giữa nhà cung cấp dịch vụ và bộ phận điều chỉnh trong trường
hợp dịch vụ bảng giá. Đảm bảo QoS cũng là phần quan trọng của hợp đồng cho các
dịch vụ mạng giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ . Thông thường thì hàng tháng
khách hàng phải trả tiền cho nhà cung cấp dịch vụ . Đảm bảo QoS có thể thiết lập một
hệ thống phạt dưới hình thức giảm bớt giá tiền dịch vụ hàng tháng nếu nhà cung cấp
không cung cấp đúng chất lượng yêu cầu của tháng đó. Trong những trường hợp
nghiêm trọng, nếu vấn đề về mạng xảy ra trong toàn bộ tháng đó thì khách hàng có thể
nhận được dịch vụ miễn phí.
Đảm bảo chất lượng mạng trong một môi trường dịch vụ hợp đồng thường
được biểu hiện theo hình thức thoả thuận mức dịch vụ (SLA: Service Level
Agreement) được thiết lập giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ. SLA có thể là
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
11
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
một phần của hợp đồng dịch vụ hay là một tài liệu độc lập hoàn toàn . SLA đưa ra các
yêu cầu của khách hàng và các hình phạt đối với nhà cung cấp khi gặp phải sự cố.
SLA cũng cung cấp một phương tiện thuận tiện cho khách hàng để so sánh các dịch

vụ do các nhà cung cấp khác nhau đưa ra. Vậy trong phân cấp dịch vụ, đảm bảo chất
lượng và SLA, điều nào phải được thực hiện các dịch vụ thời gian thực trên môi
trường IP?. Tuy rằng bảo đảm và điều chỉnh QoS trở thành một lĩnh vực khảo sát tích
cực giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng công cộng nhưng Internet nhìn chung vẫn
tương đối không bị ảnh hưởng bởi QoS bởi bản chất định hướng IP là một mạng nỗ
lực tối đa, do đó “không tin cậy” khi yêu cầu nó đảm bảo về QoS, thậm chí nếu tất cả
các ISP (Internet Service Provider) đột ngột quan tâm tới QoS thì cũng không dễ gì
thêm QoS vào một mạng IP tại một mức IP.
Cách tiếp cận gần nhất để các nhà cung cấp dịch vụ IP có thể đảm bảo QoS hay
SLA giữa khách hàng và ISP là mạng IP được quản lý. Thuật ngữ quản lý ở đây là bất
cứ cái gì mà nhà cung cấp dịch vụ quản ký thay mặt cho khách hàng . Vậy cái gì đang
thực sự được quản lý trên mạng IP? Đó là QoS mà mạng cung cấp . Điều này được
thực hiện bằng cách cách ly các bộ định tuyến, các liên kết …. sử dụng để cung cấp
dịch vụ IP cho một khách hàng cụ thể và sử dụng các tài nguyên này trên một nền tảng
dành riêng một phần phục vụ cho mình khách hàng đó. Trong vài trường hợp các bộ
định tuyến và các liên kết cần được chia sẻ nhưng chỉ giữa những khách hàng chung
vốn có hợp đồng cho quản lý dịch vụ IP.
Hấu hết các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) lớn đưa ra cả kết nối Internet
công cộng dùng chung và dịch vụ IP được quản lý. Phần IP được quản lý của các ISP
thường sử dụng để kết nối địa chỉ với các vị trí được điều khiển bởi khách hàng .
Không ai có thể dễ dàng đảm bảo băng thông hay bất kỳ một thông số QoS nào khác
trên mạng Internet công cộng, nó cơ bản bao gồm các “đám mây” ISP liên kết của
băng thông và tài nguyên biến đổi trong phạm vi lớn. Chỉ có thể giới hạn các kết nối
đến một ISP thì ISP mới có thể đưa ra thực tế một dịch vụ IP được quản lý. Các liên
kết đến một mạng Internet toàn cầu có thể được cung cấp như một phần của dịch vụ
IP được quản lý, nhưng tất nhiên là đảm QoS không xuất hiện trong phần này của
mạng. Tuy nhiên, liên kết giới hạn đặc trưng bởi các dịch vụ IP được quản lý này vẫn
có thể được sử dụng đem lại lợi ích cho khách hàng . Ví dụ mạng riêng ảo
(VPN:Virtual Private Network) thực sự được lợi từ việc bảo đảm QoS và hạn chế các
kết nối và đây chính là dấu hiệu xác nhận chất lượng của các dịch vụ mạng IP được

quản lý .
Vấn đề ở đây là ngày càng có nhiều ứng dụng như thoại và video hoạt động
trên Internet và Web toàn cầu, do đó các đảm bảo QoS thực sự là cần thiết. Mặc dù
vậy, Internet ngày nay lại có rất ít các đảm bảo QoS có chăng chỉ là các ngoại lệ của
các dịch vụ mạng IP được quản lý .
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
12
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
1. 2. 3 Các tham số QoS
QoS có 6 tham số cơ bản sau:
Bảng 1. 1 Các tham số QoS
1. 2. 3. 1 Băng thông (nhỏ nhất)
Băng thông chỉ đơn giản là thước đo số lượng bít trên giây mà mạng sẵn sàng
cung cấp cho các ứng dụng . Các ứng dụng bùng nổ trên mạng chuyển mạch gói có
thể chiếm tất cả băng thông của mạng nếu không có ứng dụng nào khác bùng nổ cùng
với nó. Khi điều này xảy ra, các “bùng nổ” phải được đệm lại và xếp hàng chờ truyền
đi độ trễ đó tạo ra trễ trên mạng. Khi được sử dụng như là một tham số QoS băng
thông là yếu tố tối thiểu mà một ứng dụng cần để hoạt động. Ví dụ, thoại PCM cần
băng thông là 64kb/s . Điều này không tạo ra khác biệt khi mạng xương sống có kết
nối 45Mb/s giữa các nút mạng lớn. Băng thông cần thiết được xác định bởi băng
thông nhỏ nhất sẵn có trên mạng. Nếu truy nhập mạng thông qua một MODEM V. 34
hỗ trợ chỉ 33, 6 kb/s thì mạng xương sống 45mb/s sẽ làm cho ứng dụng thoại 64kb/s
hoạt động được. Băng thông nhỏ nhất phải sẵn sàng tại tất cả các điểm giữa các người
sử dụng .
Các ứng dụng dữ liệu được lợi nhất từ việc đạt được băng thông cao hơn. Điều
này được gọi là các ứng dụng giới hạn băng thông, bởi vì hiệu quả của ứng dụng dữ
liệu trực tiếp liên quan tới lượng nhỏ nhất của băng thông sẵn sàng trên mạng. Mặt
khác, các ứng dụng thoại như thoại PCM 64kb/s được gọi là các ứng dụng giới hạn trễ
. Thoại PCM 64kb/s này sẽ không hoạt động tốt hơn nếu có băng thông 128kb/s. Loại
thoại này phụ thuộc hoàn toàn vào thông số trễ QoS để mạng có thể hoạt động hiệu

quả.
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
Thông số QoS Các giá trị ví dụ
Băng thông (nhỏ nhất) 64kb/s, 1. 5Mb/s, 45Mb/s
Trễ(Lớn nhất) 50ms trễ vòng, 150ms trễ vòng
Jitter (Biến động trễ) 10%của trễ lớn nhất, 5ms biến động
Loss (Mất thông tin)-các ảnh
hưởng của lỗi
1 trong 1000 gói chưa chuyển giao
Tính sẵn sàng (tin cậy) 99. 99%
Bảo mật
Mã hoá và nhận thực trên tất cả các luồng lưu
lượng
13
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
1. 2. 3. 2. Trễ
Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông . Với các ứng dụng giới hạn băng thông
thì băng thông càng lớn trễ sẽ càng nhỏ. Đối với các ứng dụng giới hạn trễ như là tín
hiệu thoại 64kb/s, tham số QoS trễ lớn nhất các bit gặp phải khi truyền qua mạng. Tất
nhiên là các bit có thể đến với độ trễ nhỏ hơn. . Mối quan hệ giữa băng thông và trễ
trong mạng được chỉ ra trong hình vẽ sau:
Hình 1. 2 (a)Trễ và (b) băng thông trong mạng
Trong phần (a), t2 – t1 = số giây trễ. Trong phần (b), X bit/( t2 – t1)=bit/s băng
thông. Nếu có nhiều băng thông hơn tức là có nhiều bit đến hơn trong một đơn vị thời
gian thì trễ tổng thể nhỏ hơn.
Băng thông và trễ của mạng có mối quan hệ với nhau và có thể tính toán tại
nhiều nơi trong mạng, thậm chí từ đầu cuối tới đầu cuối. Thông tin truyền đi dưới
dạng một chuỗi các khung truyền (gói tin IP cũng có thể sử dụng cho mục đích này),
khoảng thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên của một khung đi vào mạng cho đến
khi bit đầu tiên ra khỏi mạng gọi là trễ. Vì con đường của khung qua cả bộ chuyển

mạch và bộ định tuyến, nên trễ có thể biến đổi, có các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung
bình, độ lệch chuẩn….
Băng thông được định nghĩa là số bit của một khung chia cho thời gian trôi qua
kể từ khi bit đầu tiên rời khỏi mạng cho tới khi bit cuối cùng rời khỏi mạng. Trên thực
tế, đây chỉ là một trong số những cách đo có thể. Vì các khung có đường truyền đi từ
liên kết truy nhập tới mạng xương sống nên băng thông mà khung truyền đi biến đổi
đáng kể. Các mạng chuyển mạch gói cung cấp cho các ứng dụng các băng thông biến
đổi phụ thuộc vào hoạt động và sự bùng nổ của ứng dụng . Băng thông biến đổi tức là
trễ cũng biến đổi trên mạng . Các nút mạng được nhóm với nhau cũng có thể đóng
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
Khung = X bit
"èng bit"
t1 = bit ®Çu tiªn vµo t1 = bit ®Çu tiªn ra
(a)
(b)
Khung = X bit
"èng bit"
t1 = bit cuèi cïng ra t1 = bit ®Çu tiªn ra
14
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
góp vào sự thay đổi của trễ. Tại các nút mạng đều có quá trình xếp hàng. Trễ xảy ra do
cần thời gian để chuyển gói tới hàng đợi đầu ra (output queue) và trễ do gói bị giữ
trong hàng đợi. Tuy nhiên với các thuật toán xếp hàng có ưu tiên có thể giảm trễ
xuống dưới 10ms. Ngoài ra cũng có thể kể đến trễ khi các bridge, switch và router
chuyển dữ liệu, nó phụ thuộc vào tốc độ của hệ thống mạch, CPU cũng như kiến trúc
bên trong các thiết bị mạng. Tham số QoS trễ chỉ xác định được trễ lớn nhất mà không
đặt bất kì một giới hạn nhỏ hơn nào cho trễ của mạng.
1. 2. 3. 3. Jitter (Biến động trễ)
Thông số QoS jitter thiết lập giới hạn lên lượng biến đổi của trễ mà một ứng
dụng có thể gặp trên mạng. Một cách đúng đắn hơn thì jitter được xem như là biến

động trễ, bởi vì thuật ngữ jitter cũng được sử dụng trong mạng với nghĩa là sự khác
biệt thời gian mức thấp trong kỹ thuật mã đường dây. Tuy nhiên, sử dụng thuật ngữ
jitter đồng nghĩa với biến động trễ cũng là phổ biến, và ngữ cảnh sẽ phân biệt nghĩa
nào đang được đề cập. Jitter không đặt một giới hạn nào cho các giá trị tuyệt đối của
trễ, nó có thể tương đối thấp hoặc cao phụ thuộc vào giá trị của thông số trễ.
Jitter theo lí thuyết có thể là một giá trị mạng tương đối hay tuyệt đối. Ví dụ,
nếu trễ mạng cho một ứng dụng được thiết lập là 100ms, jitter có thể đặt là cộng hoặc
trừ 10% của giá trị này. Theo đó nếu mạng có trễ trong khoảng từ 90 đến 110ms thì
vẫn đạt được yêu cầu về jitter (trong trường hợp này rõ ràng trễ không phải là lớn
nhất). Nếu trễ là 200ms, thì 10% giá trị jitter sẽ cho phép bất kỳ giá trị trễ nào trong
khoảng 180 đến 220ms. Mặt khác jitter tuyệt đối giới hạn cộng trừ 5ms sẽ giới hạn
jitter ở các ví dụ trên trong khoảng từ 95 đến 105ms và từ 195 tới 205ms.
Các ứng dụng nhạy cảm nhất đối với các giới hạn của jitter là các ứng dụng thời
gian thực như thoại hay video. Nhưng đối với các trang Web hay với truyền tập tin qua
mạng thì lại ít quan tâm hơn đến jitter. Internet là gốc của mạng dữ liệu có ít khuyến
nghị về jitter. Các biến đổi của trễ tiếp tục là vấn đề gây bực mình nhất gặp phải đối với
các ứng dụng video và thoại dựa trên Internet.
Jitter xảy ra do sự thay đổi khoảng thời gian giữa hai lần gói đến:
Hình 1. 3 Sự thay đổi thời điểm gói đến
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
A B C
Bên gửi
Bên nhận
A B C
D
2
=D
1
D
3≠

D
2
D
1
15
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
Jitter là vấn đề cố hữu trong các mạng chuyển mạch gói. Nguyên nhân từ cơ
chế xử lý lưu giữ và chuyển gói tại các nút mạng. Ngoài ra, còn do các gói đi đến đích
theo các đường truyền khác nhau trên mạng. Loại bỏ jitter đòi hỏi phải thu thập các
gói và giữ chúng đủ lâu để cho phép các gói chậm nhất đến đích để được phát lại đúng
thứ tự, điều này làm cho tổng độ trễ tăng lên.
Ngay cả khi trễ tuyệt đối có thể giảm nhỏ tối thiểu, một sự thay đổi độ trễ từ
gói này đến gói sau cũng làm giảm chất lượng dịch vụ . Để khử jitter người ta dung
một bộ đệm gọi là jitter buffer, đó có thể là một hàng đợi động với kích thước thay đổi
phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa hai lần gói đến của các gói trước vì bộ đệm cố
định nếu quá lớn thì làm tăng trễ nếu quá nhỏ thì làm mất gói.
1. 2. 3. 4. Loss (Mất thông tin)
Mất thông tin là một tham số QoS không được đề cập thường xuyên như là
băng thông và trễ đặc biệt là đối với Internet, độ trễ bản chất tự nhiên của mạng
Internet là “nỗ lực tối đa”. Nếu các gói tin IP không đến được đích thf Internet không
hề bị đổ lỗi và đã làm mất chúng. Điều này không có nghĩa là ứng dụng sẽ tất yếu bị
lỗi, bởi vì nếu các thông tin bị mất vẫn cầc thiết đối với các ứng dụng thì nó sẽ phải tự
yêu cầu bên gửi gửi lại bản sao của thông tin bị mất. Bản thân mạng không quan tâm
giúp đỡ vấn đề này, bởi vì bản sao của thông tin bị mất không được lưu lại tại bất cứ
nút nào của mạng.
Tại sao các mạng không chỉ Internet lại bị mất thông tin? Thực sự là có nhiều lí
do, nhưng hầu hết trong số chúng có thể truy nguyên từ các ảnh hưởng của lỗi trên
mạng. Ví dụ, nếu một kết nối bị hỏng, thì tất cả các bit đang truyền trên liên kết này sẽ
không thể tới được đích. Nếu một nút mạng ví dụ như bộ định tuyến hỏng thì tất cả
các bit ở trong bộ đệm và đang được xử lý tại nút đó sẽ biến mất không để lại dấu vết.

Do những loại hư hỏng này có thể xảy ra trên mạng bất cứ lúc nào nên việc một vài
thông tin bị mất độ trễ lỗi trên mạng là không thể tránh khỏi.
Ví dụ việc truyền tín hiệu thoại:
Hình 1. 4 Phát lại gói cuối cùng thay thế gói bị mất
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
Thuật toán nén G729
Gói phát lại
Gói mất
16
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
Gói thứ nhất, thứ hai, thứ ba đều đến được đích nhưng gói thứ tư bị mất trên
đường truyền. Sau khi bên thu đợi một khoảng thời gian, nó sử dụng thuật toán “che
dấu” ví dụ bằng cách phát lại gói thứ 3. Người nghe hầu như không cảm nhận được vì
tín hiệu thoại bị mất chỉ là 20ms (ví dụ). Tuy nhiên, nếu mất gói liên tục hoặc tỉ lệ mất
gói lớn thì chất lượng thoại sẽ bị giảm vì các kiểu “làm giả” gói thoại như vậy không
thể kéo dài. Sự tổn thất gói trên 10% nói chung không thể chấp nhận được.
Tác động của mất thông tin tuỳ thuộc vào ứng dụng . Điều khiển lỗi trên mạng
là một quá trình gồm hai bước : Bước đầu tiên là xác định lỗi. Bước thứ hai là khắc
phục lỗi, nó có thể đơn giản là bên gửi truyền lại đơn vị bị mất thông tin. Một vài ứng
dụng, đặc biệt là các ứng dụng thời gian thực, không thể đạt hiệu quả khắc phục lỗi
bằng cách gửi lại đơn vị thông tin bị lỗi. Các ứng dụng không phải thời gian thực thì
thích hợp hơn đối với cách truyền lại thông tin bị lỗi, tuy nhiên cũng có một số ngoại
lệ (ví dụ các hệ thống quân sự tấn công mục tiêu trên không không thể sử dụng hiệu
quả với cách khắc phục lỗi bằng truyền lại. )
Vì những lý do này, tham số QoS Loss không những nên định rõ một giới hạn
trên đối với ảnh hưởng của lỗi mà còn nên cho phép người sử dụng xác định xem có
lựa chon cách sửa lỗi bằng việc truyền lại hay không? Tuy nhiên, hầu hết các mạng
(đặc biệt là mạng IP) chỉ cung cấp phương tiện vận chuyển thụ động còn việc xác định
lỗi, khắc phục lỗi thường được để lại cho các ứng dụng (hay người dùng).
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
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
17
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
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 thường vào khoảng 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
Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
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
18
Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoS
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.
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.

Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT
19