MẠNG VÀ KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU

CÁC CHIẾN LƯỢC ĐÁNH DẤU GÓI TIN
DỰA TRÊN THÔNG BÁO TẮC NGHẼN RÕ
TIỂU LUẬN MÔN HỌC:
MẠNG VÀ KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU
Giáo viên hướng dẫn: T.S Võ Thanh Tú
Nhóm thực hiện:
1. Trần Như Đăng Tuyên
2. Lê Bá Minh Phong
3. Nguyễn Thị Thanh Tâm

NỘI DUNG:
Các chiến lược đánh dấu gói tin
dựa trên sự thông báo tắc nghẽn rõ
Đặt vấn đề
Kết luận
1
2
3
 Cùng với sự phát triển CNTT, tắc nghẽn mạng thường
xuyên xảy ra. Nếu kéo dài thì các gói tin bị mất (do time
out). TCP có vài cơ chế để chống tắc nghẽn, trong đó làm
rớt gói tin được sử dụng chính để dự báo tắc nghẽn.
Khi mất gói tin thì phí phạm tài nguyên  sử dụng
không đúng mức băng thông mạng.
 Lý do rớt gói tin là do mạng không có khả năng xác
định sớm tắc nghẽn và cung cấp thông báo tới các trạm.
 Vấn đề tắc nghẽn là: Xác định-Thông báo-Phản hồi
 cần sử dụng quản lý hàng đợi với cơ chế rõ ràng.
 Thông báo rõ tắc nghẽn (ECN) là một cơ chế hỗ trợ
phản hồi lại thông báo từ router đến trạm phát TCP đã
được dự báo tắc nghẽn.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
ECN khi được sử dụng sẽ làm giảm bớt những mất mát
gói tin do sự tắc nghẽn và thời gian trễ của giao thức
truyền tin TCP.
Tiểu luận sẽ xem xét 3 chiến lược đánh dấu cho ECN:
Mark-Tail, Mark-Random, Mark-Front.
 Mark-Tail thực hiện đánh dấu gói tin đến.
 Mark-Front đánh dấu gói tin đầu của hàng đợi.
 Mark-Random lựa chọn ngẫu nhiên gói tin từ hàng đợi
của router và đánh dấu gói tin.
Phương pháp: So sánh và đánh giá chiến lược đánh
dấu cho ECN để xác định chiến lược cho kết quả tốt về
thông lượng và cân bằng bằng các thí nghiệm.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
1. Cơ chế thông báo tắc nghẽn rõ (ECN)
Trạm phát cung cấp cho router những cảnh báo ECN về tắc
nghẽn. Router phân phát những cảnh báo từ trạm nhận đến trạm
phát. Trạm nhận nhận trách nhiệm báo lại thông tin ECN cho
trạm phát.
Cơ chế này sử dụng 2 bit trong phần đầu IP và 2 bit trong TCP
để phát cảnh báo. Router sử dụng cơ chế tuơng tự RED để xác
định tắc nghẽn, thay cho rớt gói tin, router đặt một bit trên phần
đầu TCP. Trạm nhận, nhận được gói tin IP bị đánh dấu thì phản
hồi lại bằng cách đặt 1 bit trong phần đầu TCP của ACK. Trạm
phát khi nhận được thông báo sẽ điều chỉnh lại tốc độ phát.
* Những cảnh báo tắt nghẽn cơ bản không làm mất gói tin và
làm cho việc sử dụng thông lượng đường truyền hiệu quả hơn.
II. CÁC CHIẾN LƯỢC ĐÁNH DẤU GÓI TIN
 Nếu kích thước hàng đợi trung bình nằm giữa ngưỡng cực
đại và cực tiểu thì gói tin được đánh dấu (xác định) như một

gói CE (tắc nghẽn) và gửi đến nơi nhận (thông báo).
 Khi nhận được gói CE, bên nhận sẽ phản hồi ECN trở lại
cho bên gửi cho đến khi nó nhận được gói CWR (giảm cửa
sổ tắt nghẽn) từ bên gửi. Bên gửi chỉ cần trả lời khi có báo
hiệu của gói tin ECN đầu tiên và lờ đi sự phản hồi RTT của
các gói tin khác; nếu kích thước hàng đợi trung bình là lớn
hơn ngưỡng cực đại của vùng đệm RED thì cho rơi gói tin.
S D
Sơ đồ cơ chế ECN khi sử dụng với RED
II. CÁC CHIẾN LƯỢC ĐÁNH DẤU GÓI TIN
Lợi ích của việc sử dụng ECN?
Giảm sự không cần thiết để làm mất gói tin, tăng tốc
phân phát của cảnh báo tắt nghẽn thay vì tin cậy vào việc
mất gói tin và quan trọng là có thể thêm vào độ trễ của
nguồn phát sinh tắt nghẽn trên mạng.
Vấn đề cần tìm hiểu:
Thay đổi các chiến lược đánh dấu gói tin khác sẽ có
những ảnh hưởng gì đến việc thực thi ECN? Có hay
không sự khác nhau khi thực hiện luồng có ECN và luồng
không có ECN?
Chiến lược đánh dấu nào cho ECN cho kết quả tốt về
thông lượng và cân bằng?
Thí nghiệm
mô phỏng trên NS2
Xét mô hình mạng
Thực hiện đo thông lượng của luồng từ 2 đến 10 điểm
phát và thu, thực hiện với các trường hợp không có ECN
hoặc có ECN với cơ chế các đánh dấu Mark-Tail, Mark-
Front, Mark-Random.
Thí nghiệm 1:

Bảng thông lượng các luồng ECN
Kết nối
2 3 4 5 6 7 8 9 10
None-ECN 1442.25 1458.41 1484.73 1489.17 1524.3 1523.98 1524.92 1545.07 1547.15
Mark-Tail 1506.71 1519.05 1527.3 1535.62 1543.35 1547.32 1545.57 1549.58 1553.22
Mark-
Random
1511.62 1527.37 1531.15 1540.99 1544.15 1546.99 1547.96 1550.3 1551.76
Mark-Front 1509.43 1525.33 1535.71 1546.58 1544.9 1546.18 1548.93 1555.4 1555.64
Kết quả Thí nghiệm:
Thông lượng luồng kết nối
1300
1330
1360
1390
1420
1450
1480
1510
1540
1570
1600
2 3 4 5 6 7 8 9 10
số kết nối
Giá trị thông lượng (Kbps)
None-ECN
Mark-Tail
Mark-Random
Mark-Front
Kết quả Thí nghiệm:

Biểu đồ thông lượng các luồng ECN
 Mạng không bật ECN có hiệu quả về thông lượng
thấp nhất.
 Thực hiện chiến luợc Mark-Tail cho ECN hiệu quả
kém nhất trong các chiến lược đánh dấu.
 Cả Mark-Front và Mark-Random cho hiệu quả tốt
nhất và có thể so sánh được trong tập hợp thông
lượng.
Nhận xét:
Kiểm tra không cân bằng thông lượng, thực hiện
các chiến lược đánh dấu khác nhau.
Cho nguồn S
i
đặt độ trễ truyền đi của liên kết từ S
i
đến
R
1
là i*20ms.
Cho 4 kích thước hàng đợi 60, 120, 180, 240 gói tin.
Ngưỡng min và ngưỡng max RED tương ứng lần lượt
sẽ là 25% (15, 20, 45 và 60) và 50% (30, 60, 90, 120).
Tăng hàng đợi thành 0,005 và P
max
=0,1
Thực hiện trên các luồng khác nhau là 4, 6, 8, 10
Thí nghiệm 2:
Biểu đồ Unfairness của các luồng ECN với RTT nhỏ khác nhau
0
0.02

0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
60
120
180
240
unfairness
buffer size
Non-ECN
Tail
Ran
Front
0
0.05
0.1
0.15
0.2
60
120
180
240
unfairness
buffer size
Non-ECN

Tail
Ran
Front
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
60
120
180
240
Unfairness
buffersize
none-ECN
Tail
Ran
Front
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18

0.2
0.22
0.24
0.26
0.28
0.3
60
120
180
240
none-ECN
Tail
Ran
Front
8 luồng
10 luồng
6 luồng
4 luồng
Kết quả Thí nghiệm:
 Kết nối không ECN có độ mất cân bằng cao nhất.
 Cùng vói sự tăng các liên kết cổ chai thì sự mất cân
bằng cũng tăng theo.
 Sự thay đổi trên hàng đợi RED có ảnh hưởng nhỏ
đến sự mất cân bằng.
 Chiến lược Mark-Random có sự cân bằng tốt hơn
trong các luồng.
Nhận xét:
Xem xét tình trạng luồng ECN và không ECN cùng chia
sẻ đường liên kết thắt nút cổ chai.
Thực hiện đánh dấu: Tất cả số máy phát S

i
lẻ bật ECN,
còn máy chẵn không bật ECN.
Chúng ta sẽ tìm hiểu, khi router chọn 1 gói tin, nếu máy
phát bật ECN thì router sẽ đánh dấu gói, ngược lại sẽ làm
rớt gói tin như làm ở RED.
Thực hiện với các luồng kết nối khác nhau có kết quả
như sau:
Thí nghiệm 3:
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
mark-tail mark-rand mark-front
ecn
non-ecn
0
50
100
150
200
250
300
mark-tail mark-rand mark-front

ecn
non-ecn
6 luồng 4 luồng
Mark-
Tail
Mark-
Rand
Mark-
Front
ECN
399 404 400
Non ECN
299 296 303
Mark-
Tail
Mark-
Rand
Mark-
Front
ECN
209 190 185
Non ECN
142 146 152
Kết quả Thí nghiệm:
Bảng, biểu đồ thông lượng có ECN và không ECN
0
20
40
60
80

100
120
140
160
180
200
mark-tail mark-rand mark-front
ecn
non-ecn
0
20
40
60
80
100
120
140
160
mark-tail mark-rand mark-front
ecn
non-ecn
8 luồng 10 luồng
Kết quả Thí nghiệm:
Bảng, biểu đồ thông lượng có ECN và không ECN
Mark-
Tail
Mark-
Rand
Mark-
Front

ECN
192 190 185
Non ECN
142 146 152
Mark-
Tail
Mark-
Rand
Mark-
Front
ECN
136 142 140
Non ECN
128 124 128
 Luồng không ECN chứa trong luồng bật ECN.
 Gia tăng số lượng luồng kết nối làm giảm thông
lượng cho mỗi kết nối.
 Kết nối không ECN cho thông lượng thấp so với
luồng có bật ECN trong tất cả các trường hợp.
 Giá trị thông lượng các chiến lược gần như bằng
nhau, nó không lệ thuộc vào các chiến lược được sử
dụng để đánh dấu.
Nhận xét:
Kết quả các thí nghiệm cho thấy chiến lược Mark-
Random cho kết quả về thông lượng và cân bằng tốt hơn
so với Mark-Front và Mark-Tail.
Có sự khác nhau khi thực hiện luồng có ECN và luồng
không ECN.
III. KẾT LUẬN
Hướng nghiên cứu tiếp tục:

- Nghiên cứu sâu các cơ chế làm tăng hiệu năng của
mạng, đề xuất các mô hình dựa trên sự kết hợp RED+ECN
để hạn chế nguy cơ dẫn đến tắc nghẽn mạng.
- Mở rộng xem xét bài toán có sự thay đổi các tham số
hàng đợi, cải tiến giao thức TCP để điều khiển luồng đáp
ứng với những mô hình quản lý hàng đợi tích cực hơn.
Cám ơn thầy giáo
và các bạn đã quan tâm
lắng nghe!
Lưu ý:
Có khá nhiều giải pháp cải tiến được các nhà khoa học
đưa ra để giải quyết vấn đề chống sự tắt nghẽn mạng. Các
giải pháp thường tập trung vào việc cải tiến xử lý hàng đợi
tại các nút mạng và giao thức truyền dẫn TCP.
Thông báo tắc nghẽn rõ (ECN) khi sử dụng cổng hàng
đợi RED giúp giảm bớt sự mất mát gói tin và thời gian trễ
của giao thức truyền dẫn TCP. Tuy nhiên, việc lựa chọn
kích thước vùng đệm và các tham số tối ưu cho vùng đệm
tại cổng hàng đợi RED để đạt được hiệu quả truyền dẫn
thông tin cao nhất là một vấn đề mở cần phải được quan
tâm nghiên cứu.