Ứng dụng của kiến trúc CQS trong vấn đề quản lý nghẽn trong mạng IP

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục

Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
i
MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ................................................................. iv
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................... 1
CHƯƠNG I - MỘT SỐ VẤN ĐỀ TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP ... 3
1.1 Khái niệm về mạng IP
......................................................................................... 3
1.2 Mô hình phân lớp TCP/IP
.................................................................................. 3
1.3 Cấu trúc tiêu đề IPv4 và IPv6
............................................................................ 7
1.3.1 Cấu trúc tiêu đề gói tin IPv4
.................................................................. 7
1.3.2 Cấu trúc tiêu đề gói tin IPv6
.................................................................. 9
1.3.3 Địa chỉ IPv4
............................................................................................. 11
1.4 Các mức QoS end – to – end.
......................................................................... 13
1.4.1 Dịch vụ nỗ lực tối đa.
............................................................................ 13
1.4.2 Dịch vụ tích hợp (Intergrated Service)
............................................. 14
1.4.3 Dịch vụ khác biệt (Differentiated Service)
...................................... 15
CHƯƠNG II - CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP .. 18
2.1 Khái niệm QoS

................................................................................................... 18
2.2 Trễ
......................................................................................................................... 20
2.3 Nghẽn
................................................................................................................... 20
2.4 Jitter
...................................................................................................................... 21
2.5 Mất gói
.................................................................................................................. 22
CHƯƠNG III - KIẾN TRÚC CQS ................................................. 23
3.1 Vấn đề định tuyến trong mạng IP
.................................................................... 23
3.1.1 Khái niệm về định tuyến
........................................................................ 23
3.1.2 Các phương pháp định tuyến.
............................................................... 24
3.1.2.1 Định tuyến tĩnh
........................................................................ 24
3.1.2.2 Định tuyến luân phiên
........................................................... 25
3.1.2.3 Định tuyến động
...................................................................... 26
3.1.3 Một số giao thức định tuyến
................................................................ 27
3.1.3.1 Định tuyến vectơ khảng cách.
.............................................. 27
3.1.3.2 Định tuyến trạng thái liên kết
.............................................. 29
3.1.3.3 Định tuyến phân lớp.
............................................................. 31

3.1.3.4 Định tuyến không phân lớp.
................................................. 32
3.1.3.5 Định tuyến trên cơ sở QoS.
.................................................. 33
3.2 Cấu trúc router
...................................................................................................... 34
3.3 Kiến trúc CQS
...................................................................................................... 37
CHƯƠNG IV - ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC CQS CHO QUẢN LÝ
NGHẼN TRONG MẠNG IP ........................................................... 41
4.1 Tại sao phải quản lý nghẽn.
............................................................................... 41
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục

Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
ii
4.2 Các chiến lược quản lý nghẽn sử dụng kiến trúc CQS.
............................. 42
4.2.1 Các chiến lược quản lý nghẽn sử dụng hàng đợi
............................ 42
4.2.1.1 Chiến lược hàng đợi FIFO
................................................... 42
4.2.1.2 Chiến lược hàng đợi cân bằng trọng số (WFQ)
............. 42
4.2.1.3 Chiến lược hàng đợi khách hàng (CQ)
............................. 58
4.2.1.4 Chiến lược hàng đợi ưu tiên (PQ)
...................................... 61
4.2.1.5 So sánh các chiến lược sử dụng hàng đợi

........................ 63
4.2.2 Các chiến lược tránh nghẽn.
................................................................. 64
4.2.2.1 Random Early Detection
........................................................ 65
4.2.2.2 Weighted Random Early Detection
..................................... 67
4.2.2.3 Random Early Detection vào/ra
......................................... 68
4.2.2.4 Adaptive Random Early Detection
...................................... 69
4.2.2.5 Flow Random Early Detection
............................................. 70
KẾT LUẬN ........................................................................................ 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................ 73
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
ỏn tt nghip i hc Thut ng vit tt


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
iv
THUT NG VIT TT


AVB Available Bit Rate Tc bớt kh dng
BGP4 Border Gateway Protocol version 4 Giao thc cng biờn phiờn
bn 4
CIDR Classess Inter Domain Routing nh truyn liờn vựng khụng
phõn lp
CL Controlled Load iu khin truyn ti

CQS Classification, Queuing, Sheduling Phõn loi, hng i, lp lch
DCEF Distributed Cisco Express
Forwarding
Chuyn tip phõn phi nhanh
ca Cisco
DiffServ Differentiated Servervice Dch v khỏc bit
DWFQ VIP-Distributed Weighted Fair
Queuing
Hng i cõn bng trng s
phõn phi theo VIP
FIFO First In, First Out Vo trc ra trc
FIP Forwarding Information Base C s thụng tin chuyn tip
GS Guaranteed Service Dch v m bo
IGRP Interior Gateway Routing Protocol Giao thc iu khin cng
bờn trong
LLC Logical Link Control iu khin liờn kt logic
LLQ Low Laytency Queuing Hng i tr thp
LSA Link State Advertisements Thụng bỏo trng thỏi liờn kt
MTU Maximum Transmission Unit Khi truyn dn ln nht
NCP Network Control Protocol Giao thc iu khin mng
NP Net Performance Hiu nng mng
OSPF Open Sortest Path First Thut toỏn tỡm ng ngn
nht u tiờn
PVC Permanent Virtual Circuit Kờnh o c nh
RED Random Early Detection Tỏch sm ngu nhiờn
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT

v
RTP Real-Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời
gian thực
SLA Service Level Agreement Hợp đồng mức dịch vụ
SVC Switched Virtual Circuit Kênh ảo chuyển mạch
TCP/IP Transfer Control Protocol/Internet
Protocol
Giao thức điều khiển truyền
tải / Giao thức liên mạng
VBR Variable Bit Rate Tốc độ bít biến thiên
VIP Versatile Interface Procesor Bộ xử lý giao diện đa năng
WFQ Weighted Fair Queuing Hàng đợi cân bằng trọng số

THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
1
LỜI NĨI ĐẦU

N
gày nay mạng lưới viễn thơng đã và đang ngày càng phát triển mạnh mẽ và
rộng khắp trên thế giới. Điều đó đặt ra một bài tốn đó là quản lý mạng viễn
thơng như thế nào để nó hoạt động một cách hiệu quả và đảm bảo được chất
lượng dịch vụ của mạng. Đối với mạng Internet trước đây do nhu cầu khách
hàng chưa cao, chủ yếu là sử dụng các dịch vụ truyền thống như truyền file, thư
điện tử, dịch vụ telnet v.v... Do vậy mà dịch vụ Best Effort là rất hiệu quả và
đảm bảo được chất lượng dịch vụ. Nhưng hiện nay với nhu cầu truyền đa
phương tiện đang ngày càng phát triển nhanh chóng, điều đó đã làm xuất hiện

các dịch vụ Intergrated Service và Differentiated Service. Khi các dịch vụ này ra
đời thì u cầu về vấn đề định tuyến và tốc độ các router cũng phải được nâng
cao. Điều đó cần thiết phải có một cơ chế quản lý mới và một kiến trúc mới để
quản lý router tốt hơn. Để đáp ứng u cầu đó, “Kiến trúc CQS” đã ra đời và
được ứng dụng trong mạng Internet ngày nay. Nội dung đồ án sẽ nghiên cứu đến
kiến trúc mới này và một số “Ứng dụng của kiến trúc CQS trong vấn đề
quản lý nghẽn trong mạng IP”. Đồ án cũng thực hiện lập trình mơ phỏng xác
định lượng băng thơng cung cấp cho các luồng lưu lượng IP ưu tiên sử dụng
thuật tốn WFQ. Bố cục của Đồ án gồm năm chương như sau:
Chương I: Một số vấn đề tổng quan về mạng IP – Trình bày mơ hình
giao thức TCP/IP và các dịch vụ Best Effort, Intergrated Service,
Differentiated Service.
Chương II: Chất lượng dịch vụ trong mạng IP – Trình bày các thơng số
chất lượng dịch vụ như: trễ, nghẽn, jitter, mất gói.
Chương III: Kiến trúc CQS – Trình bày vấn đề định tuyến trong mạng IP và
kiến trúc CQS trong router.
Chương IV: Ứng dụng kiến trúc CQS cho quản lý nghẽn trong mạng IP –
Trình bày các phương pháp quản lý nghẽn có sử dụng kiến trúc CQS.
Ngồi ra Đồ án cũng thực hiện lập trình mơ phỏng xác định lượng băng
thơng cung cấp cho các luồng lưu lượng ưu tiên IP sử dụng thuật tốn WFQ.
Phần này khơng được đưa vào nội dung Đồ án mà được đưa ra ở một phần
riêng.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
ỏn tt nghip i hc Li núi u


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
2
Trong quỏ trỡnh thc hin ỏn, vi nng lc cú hn nờn chc chn khụng
trỏnh khi nhng thiu sút. Rt mong c s úng gúp ý kin ca cỏc thy cụ

giỏo, ca cỏc c gi quan tõm ti vn c trỡnh by trong ỏn ỏn
c hon chnh hn.
Tụi xin chõn thnh cm n thy giỏo Thc s Nguyn Vn ỏt ó ht sc tn
tỡnh giỳp v hng dn tụi trong quỏ trỡnh thc hin ỏn.




H ni 10/2005
Sinh viờn Nguyn Hu Liờm
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
ỏn tt nghip i hc Mt s vn tng quan v mng IP


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
3
CHNG I - MT S VN TNG QUAN V MNG IP

1.1 Khỏi nim v mng IP
Tin thõn ca mng Internet l mng ARPANET ca B quc phũng M.
Mng ARPANET ra i vi mc ớch l kt ni cỏc trung tõm nghiờn cu ca
mt s Vin nghiờn cu v trng i hc nhm chia s, trao i ti nguyờn
thụng tin. Ban u giao thc truyn thụng c s dng l NCP (Network
Control Protocol) nhng sau ú c thay th bi b giao thc TCP/IP (Transfer
Control Protocol/ Internet Protocol). B giao thc TCP/IP gm mt tp hp cỏc
chun ca mng, c t chi tit cỏch thc cho cỏc mỏy tớnh thụng tin liờn lc vi
nhau, cng nh quy c cho u ni liờn mng v nh tuyn cho mng.
Trc õy, ngi ta nh ngha Internet l mng ca tt c cỏc mng s
dng giao thc IP. Nhng hin nay iu ú khụng cũn chớnh xỏc na vỡ nhiu
mng cú kin trỳc khỏc nhau nhng nh cỏc cu ni giao thc nờn vn cú th kt

ni vo Internet v vn cú th s dng y cỏc dch v Internet. Internet
khụng ch l mt tp hp cỏc mng c liờn kt vi nhau, Internetworking cũn
cú ngha l cỏc mng c liờn kt vi nhau trờn c s cựng ng ý vi nhau v
cỏc quy c m cho phộp cỏc mỏy tớnh liờn lc vi nhau, cho dự con ng liờn
lc s i qua nhng mng m chỳng khụng c u ni trc tip ti. Nh vy,
k thut Internet che du chi tit phn cng ca mng, v cho phộp cỏc h thng
mỏy tớnh trao i thụng tin c lp vi nhng liờn kt mng vt lý ca chỳng.
1.2 Mụ hỡnh phõn lp TCP/IP
TCP/IP l mt b giao thc c phỏt trin bi cc cỏc d ỏn nghiờn cu cp
cao (ARPA) ca b quc phũng M. Ban u nú c s dng trong mng
ARPANET. Khi cụng ngh mng cc b phỏt trin, TCP/IP c tớch hp vo
mụi trng iu hnh UNIX v s dng chun Ethernet kt ni cỏc trm lm
vic vi nhau. n khi xut hin cỏc mỏy PC, TCP/IP li c chuyn sang mụi
trng PC, cho phộp cỏc mỏy PC chy DOS v cỏc trm lm vic chy UNIX cú
th liờn tỏc trờn cựng mt mng. Hin nay TCP/IP c s dng rt ph bin
trong mng mỏy tớnh, m in hỡnh l mng Internet.
TCP/IP c phỏt trin trc mụ hỡnh OSI, do ú cỏc tng trong TCP/IP
khụng tng ng hon ton vi cỏc tng trong mụ hỡnh OSI. Chng giao thc
TCP/IP c chia thnh bn tng: giao din mng (network interface), liờn
mng (internet), giao vn (transport) v ng dng (application) c cho nh
hỡnh v 1.1:

THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
4

Hình 1.1: Mô hình giao thức TCP/IP và mô hình OSI

• Tầng ứng dụng
Tầng ứng dụng cung cấp các dịch vụ dưới dạng các giao thức cho ứng dụng
của người dùng. Mộ số giao thức tiêu biểu tại tầng này gồm:
FTP (File Transfer Protocol): Đây là một dịch vụ hướng kết nối và tin cậy,
sử dụng TCP để cung cấp truyền tệp giữa các hệ thống hỗ trợ FTP.
Telnet (Terminal Network): Cho phép các phiên đăng nhập từ xa giữa các
máy tính. Do Telnet hỗ trợ chế độ văn bản nên giao diện người dùng thường ở
dạng dấu nhắc lệnh tương tác. Chúng ta có thể đánh lệnh và các thông báo trả lời
sẽ được hiển thị.
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol): Trao đổi các tài liệu siêu văn bản để
hỗ trợ Web.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Truyền thư điện tử giữa các máy
tính. Đây là dạng đặc biệt của truyền tệp được sử dụng để gửi các thông báo tới
một máy chủ thư hoặc giữa các máy chủ với nhau.
POP3 (Post Office Protocol): Cho phép lấy thư điện tử từ hộp thư trên máy
chủ.
DNS (Domain Name System): Chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP. Giao
thức này thường được các ứng dụng sử dụng khi người dùng ứng dụng này dùng
tên chứ không dùng địa chỉ IP.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Cung cấp các thông tin cấu
hình động cho các trạm, chẳng hạn như gán địa chỉ IP.
SNMP (Simple Network Managament Protocol): Được sử dụng để quản trị từ
xa các thiết bị chạy TCP/IP. SNMP thường được thực thi trên các trạm của
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
ỏn tt nghip i hc Mt s vn tng quan v mng IP


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
5
ngi qun lý, cho phộp ngi qun lý tp trung nhiu chc nng giỏm sỏt v

iu khin trong mng.
Tng giao vn
Tng giao vn chu trỏch nhim chuyn phỏt ton b thụng bỏo t tin trỡnh -
ti - tin trỡnh. Ti tng ny cú hai giao thc l TCP v UDP, mi giao thc
cung cp mt loi dch v giao vn: hng kt ni v phi kt ni.
Giao thc TCP
TCP thc hin mt s chc nng nh sau: Chc nng u tiờn l nhn lung
d liu t chng trỡnh ng dng; d liu ny cú th l tp vn bn hoc l mt
bc nh. Vic u tiờn TCP lm l chia lung d liu nhn c thnh cỏc gúi
nh cú th qun lý. Sau ú gn mo u vo trc mi gúi. Phn mo u ny
cú cha a ch cng ngun v cng ớch. Ngoi ra nú cũn cha s trỡnh t
chỳng ta bit c gúi ny nm v trớ no trong lung d liu.
Sau khi nhn c mt s lng gúi nht nh, TCP s gi xỏc nhn. Vớ d,
nu chỳng ta phớa nhn, v s lng gúi c quy nh l 3 thỡ chỳng ta s gi
xỏc nhn cho phớa gi sau khi ó nhn c 3 gúi. u im ca vic lm ny l
TCP cú kh nng iu chnh vic gi v nhn cỏc gúi tin.
Giao thc UDP
UDP (User Datagram Protocol) l mt giao thc truyn thụng phi kt ni v
khụng tin cy, c dựng thay th cho TCP trờn IP theo yờu cu ca ng dng.
UDP cú trỏch nhim truyn cỏc thụng bỏo t tin trỡnh - ti - tin trỡnh, nhng
khụng cung cp c ch giỏm sỏt v qun lý.
UDP cng cung cp c ch gỏn v qun lý s cng nh danh duy nht
cho cỏc ng dng chy trờn mt trm ca mng. Do ớt chc nng phc tp nờn
UDP cú xu th hot ng nhanh hn TCP. Nú thng dựng cho cỏc ng dng
khụng ũi hi tin cy cao.
Tng liờn mng
Tng liờn mng trong chng giao thc TCP/IP tng ng tng mng trong
mụ hỡnh OSI. Chc nng chớnh ca tng liờn mng l ỏnh a ch logic v nh
tuyn gúi ti ớch. Giao thc ỏng chỳ ý nht tng liờn mng l giao thc liờn
mng IP (Internet Protocol). Ngoi ra cũn cú mt s giao thc khỏc nh ICMP,

ARP, RARP.
Giao thc IP
IP l mt giao thc phi kt ni v khụng tin cy. Nú cung cp dch v chuyn
gúi n lc ti a. N lc ti a õy cú ngha IP khụng cung cp chc nng
theo dừi v kim tra li. Nú ch c gng chuyn gúi ti ớch ch khụng cú s
m bo. Nu tin cy l yu t quan trng, IP phi hot ng vi mt giao
thc tng trờn tin cy, chng hn TCP.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
ỏn tt nghip i hc Mt s vn tng quan v mng IP


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
6
Giao thc ICMP
Nh ó trỡnh by trờn, IP l giao thc chuyn gúi phi kt ni v khụng tin
cy. Nú c thit k nhm mc ớch s dng hiu qu ti nguyờn mng. IP
cung cp dch v chuyn gúi n lc ti a. Tuy nhiờn nú cú hai thiu ht: thiu
ht iu khin li v thit lp cỏc c ch h tr; IP cng thit lp c ch truy
vn. Mt trm ụi khi cn xỏc nh xem router hoc mt trm khỏc cú hot ng
khụng. Mt ngi qun lý mng ụi khi cn thụng tin t mt trm hoc router
khỏc.
Giao thc thụng bỏo iu khin liờn mng ICMP (Internet Control Message
Protocol) c thit k bự p hai thiu ht trờn. Nú c i kốm vi giao
thc IP.
Giao thc ARP
Giao thc phõn gii a ch (ARP: Address Resolution Protocol) chuyn i
a ch lụgic thnh a ch vt lý.
Khi mt trm hoc router cn tỡm a ch vt lý ca mt trm hoc mt router
khỏc trờn mng, nú gi gúi yờu cu ARP. Gúi ny cha a ch vt lý v a ch
lụgic ca ngun v a ch IP ca ớch. Do ngun khụng bit a ch vt lý ca

ớch nờn yờu cu ny c gi qung bỏ.
Mi trm v router trờn mng u nhn v x lý yờu cu ARP ny, nhng ch
cú trm ớch nhn ra a ch IP ca nú v gi tr li ARP li cho ngun. Gúi tr
li cha a ch lụgic v a ch vt lý ca ớch. Gúi tr li ny c gi thng
(gi unicast) ti trm yờu cu (ngun) s dng a ch vt lý cú trong gúi yờu
cu ARP
Giao thc RARP
Giao thc phõn gii a ch ngc (RARP: Reverse Address Resolution
Protocol) chuyn i a ch vt lý thnh a ch lụgic. Nú c s dng trong
trng hp mt mỏy bit a ch vt lý ca mỡnh nhng li khụng bit a ch IP.
Khi mỏy c bt, yờu cu RARP c to ra v c gi qung bỏ trờn mng
cc b. Mt mỏy khỏc trờn mng bit v mi a ch IP s tr li yờu cu bng
bn tin tr li RARP. Mỏy yờu cu RARP phi chy chng trỡnh RARP khỏch
v mỏy tr li RARP phi chy chng trỡnh RARP ch.
Tng giao din mng
Tng giao din mng tng ng vi tng liờn kt d liu v tng vt lý trong
mụ hỡnh OSI. Tng ny cung cp giao tip vi mng vt lý. Nú bao gm tt c
cỏc thnh phn phn cng ca c s h tng mng, v thc hin vic kim soỏt
li d liu phõn b trờn mng vt lý, to cỏc kt ni vt lý n h thng cỏp
trong thi gian thớch hp, to khung thụng tin. Tng ny khụng nh ngha mt
giao thc riờng no c m h tr tt c cỏc giao thc chun v c quyn. Vớ d
nh: Ethernet, Token Ting, FDDI, X25, wireless, Async, ATM, SNA
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
7
1.3 Cấu trúc tiêu đề IPv4 và IPv6
1.3.1 Cấu trúc tiêu đề gói tin IPv4

Tiêu đề IP được thêm vào sau khi nó nhận được thông tin của tầng chuyển
vận hoặc tầng ứng dụng, sau đó nó được đưa xuống tầng liên kết dữ liệu để
truyền đi trên một phương tiện nhất định. Chiều dài của tiêu đề IP có thể từ 20
bytes đến 60bytes trên các đường đi nếu những chức năng lưạ chọn được sử
dụng. Cấu trúc tiêu đề được chỉ ra trên hình 1.2 như sau :


Hình 1.2: Tiêu đề IPv4
Version: Chỉ ra phiên bản của giao thức hiện hành IPv4, được sử dụng để
máy gửi, máy nhận, các bộ định tuyến cùng thống nhất về định dạng lược đồ dữ
liệu.
IHL (Identifed Header Length): Trường xác nhận độ dài tiêu đề cung cấp
thông tin về độ dài tiêu đề của gói tin, thông thường tiêu đề có độ dài 20 octets.
TOS (Type Of Service): Trường kiểu phục vụ dài 8 bit nó gồm 2 phần.
Trường ưu tiên và kiểu phục vụ. Trường ưu tiên gồm 3 bit dùng để gán mức ưu
tiên cho các gói tin, cung cấp cơ chế cho phép điều khiển các gói tin qua mạng.
Các bit còn lại dùng xác định kiểu lưu lượng gói tin khi nó chuyển qua mạng,
như đặc tính trễ, độ thông qua và độ tin cậy. Vào khoảng cuối năm 1990, IETF
đã định nghĩa lại ý nghĩa của các bit trong trường TOS, để thể hiện một tập hợp
các dịch vụ khác biệt. Thông qua 6 bit đầu tiên thiết lập 64 điểm mã (codepoint)
để ánh xạ vào một số dịch vụ cơ sở, 2 bit còn lại để trống. Tuy nhiên trường dữ
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
8
liệu này được sử dụng như thế nào thì còn tuỳ thuộc rất nhiều vào kiến trúc
mạng, vì chính bản thân mạng Internet khơng đảm bảo chất lượng phục vụ QoS,
nên đây đơn thuần chỉ là tiêu chí u cầu chứ khơng phải là tiêu chí đòi hỏi đối

với các bộ định tuyến.
TL (Total length): trường hiển thị tổng độ dài gói tin dài 16 bit, nó sử dụng
để xác định chiều dài của tồn bộ gói IP. Chiều dài lớn nhất một gói IP cho phép
là 65535 octets.
Identification: Trường dữ liệu nhận dạng này dài 16 bit. Trường này được
máy chủ dùng để phát hiện và nhóm các đoạn bị chia nhỏ ra của gói tin. Các bộ
định tuyến sẽ chia nhỏ các gói tin nếu như đơn vị truyền tin lớn nhất của gói tin
MTU (Maximum Transmission Unit) lớn hơn MTU của mơi trường truyền (Mơi
trường mà gói tin được truyền dẫn trên đó). MTU của mơi trường truyền được
định nghĩa như là kích cỡ của gói IP lớn nhất mà nó có thể được mang đi trong
một khung liên kết dữ liệu (Tầng liên kết dữ liệu truyền các khung thơng tin
được ghép kênh và thơng tin này được chứa đựng trong các khe thời gian TS).
Việc hợp lại các đoạn tin được thực hiện tại máy chủ đích.
Sự chia cắt gói tin tạo thêm cơng việc cho các bộ định tuyến và các máy chủ
đầu cuối. Một kỹ thuật có tên là tìm tuyến đường cho đơn vị truyền gói tin lớn
nhất (Path MTU Discovery) được đưa ra, tạo khả năng cho một máy chủ gửi tin
có thể tìm ra một MTU rộng nhất có thể, theo con đường từ nguồn tới đích mà
khơng cần bất kỳ q trình chia cắt gói tin nào khác.
Flags: Trường cờ chứa 3 bit được sử dụng cho q trình điều khiển phân
đoạn, bit đầu tiên chỉ thị tới các bộ định tuyến cho phép hoặc khơng cho phép
phân đoạn gói tin, 2 bit giá trị thấp được sử dụng điều khiển phân đoạn, kết hợp
với trường nhận dạng, trường phân đoạn để xác định gói tin nhận được sau q
trình phân đoạn.
Fragment Offset: Trường phân đoạn mang thơng tin về số lần chia một gói
tin, kích thước của gói tin phụ thuộc vào mạng cơ sở truyền tin, tức là độ dài gói
tin khơng thể vượt q MTU của mơi trường truyền.
TTL (Time-to-live): Trường thời gian sống của gói tin được sử dụng để ngăn
các gói tin lặp vòng trên mạng. Nó có vai trò như một bộ đếm ngược, tránh hiện
tượng trễ gói tin q lâu trên mạng. TTL cũng sử dụng để xác định phạm vi điều
khiển, qua việc xác định xem một gói có thể đi được bao xa trong mạng. Bất kỳ

gói tin nào có vùng TTL đạt giá trị bằng 0 thì gói tin đó sẽ bị bộ định tuyến huỷ
bỏ và thơng báo lỗi sẽ được gửi về trạm phát gói tin.
Protocol : Trường này được dùng để xác nhận giao thức tầng kế tiếp mức
cao hơn đang sử dụng dịch vụ IP dưới dạng con số.
H-Check sum: trường kiểm tra tổng dài 16 bit, được tính tốn trong tất cả các
trường của tiêu đề IPv4 (ToS, HL, TL...). Mỗi khi gói qua bộ định tuyến, các
trường lựa chọn có thể bị thay đổi và trường TTL sẽ bị thay đổi. Cho nên một
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
9
gói tin khi qua các bộ định tuyến thì trường kiểm tra tổng cần phải được tính
tốn và cập nhật lại để đảm bảo độ tin cậy của thơng tin định tuyến.
Source Address- Destination Address: Trường địa chỉ nguồn và địa chỉ đích
được các bộ định tuyến và các gateway sử dụng để định tuyến các đơn vị số liệu,
ln ln đi cùng với gói tin từ nguồn tới đích.
Options và Padding: Có độ dài thay đổi, dùng để thêm thơng tin tuỳ chọn và
chèn đầy đảm bảo số liệu bắt đầu trong phạm vi 32 bit.
Ngồi ra, tiêu đề IP cũng có thể chứa các chức năng mà nó cần được xử lý
trên mỗi bộ định tuyến dọc theo đường truyền. Tuy nhiên, các chức năng này
khơng được sử dụng q nhiều bởi vì bất kể cái gì thêm vào phần tiêu đề của gói
tin, đều u cầu một q trình xử lý phụ đối với mỗi bộ định tuyến trung gian.
Thơng thường, các bản ghi tuyến đường sẽ được thêm vào trong trường lựa
chọn.
1.3.2 Cấu trúc tiêu đề gói tin IPv6
Diễn đàn IP phiên bản 6 được bắt đầu vào tháng 7-1999 bởi 50 nhà cung cấp
Internet hàng đầu với mục đích phát triển giao thức IPv6, nó sẽ cải thiện chất
lượng và bảo mật của Internet, thiết lập một cơ cấu cho thế kỷ mới. IPv6 đặc

biệt quan trọng khi các thiết bị tính tốn di động tiếp tục gia tăng trong thập kỷ
tới.
Do sự thay đổi về bản chất của Internet và mạng thương mại mà giao thức
liên mạng IP trở nên lỗi thời. Trước đây, Internet và hầu hết mạng TCP/IP cung
cấp sự hỗ trợ các ứng dụng phân tán khá đơn giản như truyền file, mail, truy
nhập từ xa qua TELNET, song ngày nay Internet ngày càng trở thành đa phương
tiện, mơi trường giàu tính ứng dụng, dẫn đầu là dịch vụ WWW (World Wide
Web). Tất cả sự phát triển này đã bỏ xa khả năng đáp ứng các chức năng và dịch
vụ của mạng IP. Một mơi trường liên mạng cần phải hỗ trợ lưu lượng thời gian
thực, kế hoạch điều khiển tắc nghẽn linh hoạt và các đặc điểm bảo mật mà IPv4
hiện khơng đáp ứng được đầy đủ. Cấu trúc tiêu đề gói tin IPv6 được cho như
hình vẽ 1.3:
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
10

Hình 1.3: Khuôn dạng tiêu đề IPv6
Version: Chỉ ra phiên bản IPv6 (4 bits).
Traffic Class: Lớp lưu lượng (8 bits), sử dụng để phân phối mức ưu tiên lưu
lượng Internet.
Flow Label: Nhãn luồng (20 bits), được dùng để xác định cách xử lý đặc biệt
từ nguồn tới đích theo thứ tự gói.
Payload Length: Độ dài tải tin (16 bits). Xác định độ dài của số liệu trong
gói. Khi thiết lập về 0 thì đó là cách chọn tải lớn khi chuyển theo từng chặng .
Next Header: Tiêu đề kế tiếp (8 bits). Xác định giao thức đóng gói tiếp theo.
Các giá trị tương thích với các giá trị dùng trong trường giao thức IPv4.
Hop Limit: Giới hạn bước nhảy (8 bits), ở mỗi bộ định tuyến, khi chuyển gói

giá trị này sẽ giảm đi 1, nếu giá trị của trường này là 0 thì gói sẽ bị loại bỏ.
Trường chức năng giới hạn bước nhảy thay cho trường TTL trong tiêu đề IPv4.
Source address: Địa chỉ nguồn IPv6 (128 bit).
Destination address: Địa chỉ đích IPv6 (128 bit).
Thế giới đang đối mặt với việc thiếu địa chỉ IP cho các thiết bị mạng, địa chỉ
dài 32 bit không đáp ứng được sự bùng nổ của mạng. Thêm nữa, IPv4 là giao
thức cũ, không đáp ứng những yêu cầu mới về bảo mật, sự linh hoạt trong định
tuyến và hỗ trợ lưu lượng, IPv6 được thiết kế bao gồm những chức năng và định
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
ỏn tt nghip i hc Mt s vn tng quan v mng IP


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
11
dng m rng hn IPv4 gii quyt vn ny. Tt c cỏc a ch s dng
trong Internet u phi duy nht. Vi phng thc nh a ch hin nay thỡ vic
thiu a ch s xy ra sm hn. IPv6 l mt giao thc thay th cú kh nng duy
trỡ s phỏt trin ca Internet, gii quyt vn khụng gian a ch IP: 3,4x10
38
so
vi khong 4 t a ch IPv4 v nhng thuc tớnh khỏc ca Internet.
IPv6 khụng ch cú kh nng m rng a ch m cũn h tr kin trỳc mng
hỡnh thang, phỏt trin bo mt v tớnh ton vn d liu, nõng cao cht lng dch
v QoS v tớnh bo mt, nh tuyn n gin v c tớnh t ng nh cu hỡnh.
Vi khụng gian a ch vụ cựng ln nú cho phộp cỏc nh thng mi trin
khai cỏc h thng thit b mng bn v di ng mt cỏch hiu qu. S linh
hot trong nh tuyn vi cỏc a ch ca nỳt, thit b nh v theo cu trỳc cõy
v kh nng t nh cu hỡnh v phỏt hin cỏc thit b xung quanh.
1.3.3 a ch IPv4
Mi trm trong mng Internet u c c trng bi mt s hiu nht nh

gi l a ch IP. a ch IP c s dng trong lp mng nh tuyn cỏc gúi
tin qua mng. Do t chc v ln ca cỏc mng con trong liờn mng khỏc
nhau nờn ngi ta chia a ch IP thnh cỏc lp A, B, C, D.
Lp A: cho phộp nh danh ti 126 mng, vi ti a 16 triu host trờn mi
mng. Lp ny c dựng cho cỏc mng cú s trm cc ln.
Lp B: cho phộp nh danh ti 16384 mng vi ti a 65534 host trờn mi
mng.
Lp C: cho phộp nh danh c khong 2 triu mng vi ti a 254 host
trờn mt mng. Lp ny c dựng cho cỏc mng cú ớt trm.
Lp D: c dựng gi cỏc IP datagram ti mt nhúm cỏc host trong liờn
mng.
Cỏc lp ny c th hin nh hỡnh v 1.4:

THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
12

Hình 1.4: Phân lớp địa chỉ IP
Phân mạng là một công nghệ được sử dụng để chia một địa chỉ mạng IP đơn
ra thành một số các mạng con. Đây là một hình thức mở rộng mô hình địa chỉ.
Điều này cho phép một dải địa chỉ IP lớn được chia ra thành các dải địa chỉ nhỏ
hơn và được phân đến nhiều vị trí khác nhau mà không gặp khó khăn gì so với
việc yêu cầu một địa chỉ lớp mạng riêng cho mỗi vị trí. Cách xử lý phân mạng
này được thực hiện bằng cách phân chia phần máy chủ của lớp địa chỉ IP cho
từng mạng con. Cũng như địa chỉ phân lớp cổ điển, ranh giới giữa phần mạng
(tiền tố mạng + mạng con) và các phần máy chủ thì được xác định bởi một mặt
nạ mạng con. Khi đó cần có thêm một vùng nhận dạng phân mạng subnetID

(subnet Identifier) để định danh các mạng con đó. Vùng subnetID sẽ nằm trong
vùng nhận dạng máy chủ hostID cũ. Vấn đề mạng con sẽ góp phần giải quyết
cho các bảng định tuyến trong các bộ định tuyến thực hiện đơn giản hơn trong
quá trình tìm kiếm địa chỉ.
Sự phân mạng chia một địa chỉ IP đơn thành các mạng con. Một mạng siêu
nhỏ được tạo thành bởi việc tổng hợp nhiều mạng con, tạo thành một địa chỉ
chung cho các mạng đó. Việc tổng hợp này tạo ra hai ưu điểm sau:
• Giảm kích cỡ của các bảng định tuyến được duy trì bởi các bộ định tuyến
cùng với việc giảm số lượng các đầu vào mạng trên lớp riêng biệt.
• Tạo ra khả năng sử dụng hiệu quả không gian địa chỉ IP chưa được sử
dụng bằng cách chỉ cấp địa chỉ cho một mạng khi nó cần.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
13
Khối các địa chỉ lớp con gần nhau thì được biểu diễn lại bằng một ký hiệu
“tiền tố mang” và khối này được gọi là khối định tuyến liên vùng khơng phân
lớp CIDR (Classess Inter Domain Routing).
CIDR có tác dụng :
- Giảm tốc độ cấp phát các địa chỉ IP của mạng Internet cho các mạng con.
- Giảm số đường vào các bộ định tuyến của mạng tồn cầu.
Các tổ chức giờ đây mong muốn rằng một địa chỉ Internet sẽ được phân chia
thành các khối CIDR hơn là các địa chỉ được chia lớp như truyền thống đã được
mơ tả trên.
1.4 Các mức QoS end – to – end.
Nói đến các mức dịch vụ là nói đến các khả năng QoS end – to – end thực tế,
nghĩa là khả năng một mạng thực hiện nhu cầu dịch vụ bởi lưu lượng mạng
riêng end – to – end hoặc edge – to – edge. Các dịch vụ khác nhau ở mức QoS

chính xác của chúng. Có ba mức QoS end – to – end có thể được cung cấp thơng
qua mạng hỗn hợp: Dịch vụ nỗ lực tối đa, dịch vụ khác biệt và dịch vụ tích hợp.
1.4.1 Dịch vụ nỗ lực tối đa.
Dịch vụ Best Effort hồn tồn phù hợp với các ứng dụng khơng u cầu chặt
chẽ về thời gian và sự phân phối gói có khả năng dự đốn trước. Như là các ứng
dụng có khuynh hướng phát sinh bùng nổ dữ liệu hoặc ít nhất có thể chịu được
sự bùng nổ. Với TCP, mạng có thể xử lý nhiều ứng dụng khi khơng chỉ bùng nổ
mà còn chịu đựng sự mất gói.
Cây đường dẫn ngắn nhất thiết lập kết nối chỉ ra. Ngay cả khi tham số của
giao thức định tuyến là một đặc tính có đầy đủ ý nghĩa như trễ từng chặng hay
băng thơng khả dụng thì mạng cũng khơng đảm bảo tính sẵn sàng thực tế của tài
ngun (như băng thơng kết nối và khả năng router) dọc đường dẫn tại một thời
điểm cho trước. Bởi vì mơ hình edge/core tách rời, các giao thức định tuyến IP
khơng thể tác động tới nhu cầu thay đổi năng động các luồng lưu lượng end – to
– end bùng nổ trên mạng. Trong mạng IP thơng thường, băng thơng khả dụng
thực tế hoặc trễ trên một số chặng đã cho phụ thuộc vào độ lớn trên sự linh động
của từng luồng lưu lượng qua mạng tại một thời điểm.
Một router IP thơng thường phản ánh bản chất định nghĩa dịch vụ đơn giản
của mạng IP Best Effort. Nhiệm vụ cơ bản của một router IP là chuyển một gói
mà nó nhận được ra khỏi một giao diện, thực hiện tìm kiếm bảng chuyển tiếp
dựa trên địa chỉ đích của gói và chuyển gói tới router chặng kế tiếp như đã chỉ
ra. Router cố gắng thực hiện cơng việc đó nhanh tới mức nó có thể. Tuy nhiên
router quan tâm tới nơi để gửi gói mà ít khi quan tâm tới việc khi nào gửi gói.
Điều đơn giản là nó thực hiện theo ngun lý hàng đợi FIFO.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
ỏn tt nghip i hc Mt s vn tng quan v mng IP


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
14

1.4.2 Dch v tớch hp (Intergrated Service)
ng trc nhu cu ngy cng tng trong vic cung cp cỏc dch v thi gian
thc (thoi, video) v bng thụng cao (a phng tin) dch v tớch hp IntServ
ó ra i. õy l s phỏt trin ca mng IP nhm ng thi cung cp dch v
truyn thng n lc ti a v cỏc dch v thi gian thc (minh ho trờn hỡnh
1.5). ng lc thỳc y mụ hỡnh ny ch yu do nhng lý do c bn sau õy:
o Dch v n lc ti a khụng cũn tt na: ngy cng cú nhiu ng dng
khỏc nhau cú nhng yờu cu khỏc nhau v c tớnh lu lng c trin
khai, ng thi ngi s dng ngy cng yờu cu cao hn v cht lng
dch v.
o Cỏc ng dng a phng tin ngy cng xut hin nhiu: mng IP phi cú
kh nng h tr khụng ch n dch v m phi h tr tớch hp a dch v
ca nhiu loi lu lng khỏc nhau t thoi, s liu n Video.
o Ti u hoỏ hiu sut s dng mng v ti nguyờn mng: m bo hiu qu
s dng v u t. Ti nguyờn mng s c d tr cho lu lng cú
u tiờn cao hn, phn cũn li s dnh cho s liu n lc ti a.
o Cung cp dch v tt nht: mụ hỡnh dch v IntServ cho phộp nh cung
cp mng cung cp c dch v tt nht khỏc bit vi cỏc nh cung cp
cnh tranh khỏc.

Hỡnh 1.5 : Mụ hỡnh dch v tớch hp
Trong mụ hỡnh ny cú mt s thnh phn tham gia nh sau:
o Giao thc thit lp: Setup cho phộp cỏc mỏy ch v cỏc router d tr ng
ti nguyờn trong mng x lý cỏc yờu cu ca cỏc lung lu lng
riờng, RSVP, Q.2931 l mt trong nhng giao thc ú.
o c tớnh lung: xỏc nh cht lng dch v QoS s cung cp cho lung
riờng bit. Lung c nh ngha nh mt lung cỏc gúi t ngun n
ớch cú cựng yờu cu v QoS. V nguyờn tc cú th hiu c tớnh lung
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
ỏn tt nghip i hc Mt s vn tng quan v mng IP

Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
15
nh bng tn ti thiu m mng bt buc phi cung cp m bo QoS
cho lung yờu cu.
o iu khin lu lng: trong cỏc thit b mng (mỏy ch, router, chuyn
mch) cú thnh phn iu khin v qun lý ti nguyờn mng cn thit
h tr QoS theo yờu cu. Cỏc thnh phn iu khin lu lng ny cú th
c khai bỏo bi giao thc bỏo hiu nh RSVP hay nhõn cụng. Thnh
phn iu khin lu lng bao gm:
- iu khin chp nhn: xỏc nh thit b mng cú kh nng h tr QoS
theo yờu cu hay khụng.
- Thit b phõn loi (Classifier): nhn dng v la chn lp dch v - da
trờn ni dung ca mt s trng nht nh trong mo u gúi.
- Thit b lp lch (Scheduler): cung cp cỏc mc cht lng dch v QoS
trờn kờnh ra ca thit b mng.
Cỏc mc cht lng dch v cung cp bi IntServ bao gm:
o Dch v bo m GS: bng tn dnh riờng, tr cú gii hn v khụng b tht
thoỏt gúi tin trong hng i. Cỏc ng dng cung cp thuc loi ny cú th
k n: hi ngh truyn hỡnh cht lng cao, thanh toỏn ti chớnh thi gian
thc v.v...
o Dch v kim soỏt ti CL: khụng m bo v bng tn hay tr nhng khỏc
n lc ti a im khụng gim cht lng mt cỏch ỏng k khi ti
mng tng lờn. Phự hp cho cỏc ng dng khụng nhy cm lm vi tr
hay mt gúi nh truyn multicast audio/video cht lng trung bỡnh.
1.4.3 Dch v khỏc bit (Differentiated Service)
Vic a ra mụ hỡnh IntServ ó cú v nh gii quyt c nhiu vn liờn
quan n QoS trong mng IP. Tuy nhiờn trờn thc t, mụ hỡnh ny khụng thc
s m bo c QoS xuyờn sut (end-to-end). ó cú nhiu c gng thay i

iu ny nhm t c mt mc QoS cao hn cho mng IP v mt trong nhng
c gng ú l s ra i ca DiffServ. DiffServ s dng vic ỏnh du gúi v xp
hng theo loi h tr cỏc dch v u tiờn qua mng IP. Hin ti IETF ó cú
mt nhúm lm vic DiffServ a ra cỏc tiờu chun RFC v DiffServ.
Nguyờn tc c bn ca DiffServ nh sau:
o nh ngha mt s lng nh cỏc lp dch v hay mc u tiờn. Mt lp
dch v cú th liờn quan n c tớnh lu lng (bng tn min - max, kớch
c burst, thi gian kộo di burst)
o Phõn loi v ỏnh du cỏc gúi riờng bit ti biờn ca mng vo cỏc lp
dch v.
o Cỏc thit b chuyn mch, router trong mng lừi s phc v cỏc gúi theo
ni dung ca cỏc bit ó c ỏnh du trong mo u ca gúi.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Một số vấn đề tổng quan về mạng IP


Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
16
Với nguyên tắc này, DiffServ có nhiều lợi thế hơn so với IntServ:
+ Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng.
+ Dịch vụ ưu tiên có thể áp dụng cho một số luồng riêng biệt cùng một lớp
dịch vụ. Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cung cấp một
số lượng nhỏ các mức dịch vụ khác nhau cho khách hàng có nhu cầu.
+ Không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng để hỗ trợ dịch
vụ ưu tiên. Đây là công việc của thiết bị biên.
+ Hỗ trợ rất tốt dịch vụ VPN.
Tuy nhiên có thể nhận thấy DiffServ cần vượt qua một số vấn đề như:
+ Không có khả năng cung cấp băng tần và độ trễ đảm bảo như GS của
IntServ hay ATM.
+ Thiết bị biên vẫn yêu cầu bộ Classifier chất lượng cao cho từng gói giống

như trong mô hình IntServ.
+ Vấn đề quản lý trạng thái classifier của một số lượng lớn các thiết bị biên
là một vấn đề không nhỏ cần quan tâm.
+ Chính sách khuyến khích khách hàng trên cơ sở giá cước cho dịch vụ
cung cấp cũng ảnh hưởng đến giá trị của DiffServ.
Mô hình DiffServ tại biên và lõi được mô tả trong hình 1.6 sau đây:


Hình 1.6: Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng
Mô hình DiffServ bao gồm một số thành phần như sau:
o DS-Byte: byte xác định DiffServ là thành phần ToS của IPv4 và trường
loại lưu lượng IPv6. Các bit trong byte này thông báo gói tin được mong
đợi nhận được thuộc dịch vụ nào.
o Các thiết bị biên (router biên): nằm tại lối vào hay lối ra của mạng cung
cấp DiffServ.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
ỏn tt nghip i hc Mt s vn tng quan v mng IP


Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
17
o Cỏc thit b bờn trong mng DiffServ.
o Qun lý cng bc: cỏc cụng c v nh qun tr mng giỏm sỏt v o
kim m bo SLA gia mng v ngi dựng.
Cỏc mc cht lng dch v cung cp bi dch v DiffServ bo gm:
Expedited forwording
Assured forwording
Trng dch v khỏc bit
Trong mng DiffServ octet ToS ca gúi tin IPv4 ó tr thnh trng dch v
khỏc bit (Differentiated servervice Field). Trong ú 6 bit ca octet ToS c to

nờn mt im mó hoỏ DiffServ mi (DSCP) nh ch ra trờn hỡnh 1.7. V nh
vy v mt lý thuyt cho phộp phõn loi ti 2
6
trng hp khỏc nhau.

Hỡnh 1.7: Trng dch v khỏc bit
DSCP: Differentiated Services Code-Point.
CU: Currently unused.

THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
ỏn tt nghip i hc Cht lng dch v trong mng IP
Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
18
CHNG II - CHT LNG DCH V TRONG MNG IP

2.1 Khỏi nim QoS
Khuyn ngh ca CCITT l E800 a ra mt tớnh cht chung ca QoS
(Quanlity of Service): Hiu ng chung ca c tớnh cht lng dch v l
xỏc nh mc hi lũng ca ngi s dng i vi dch v.
Khuyn ngh ETR300 003 ca ETSI chia v ci tin nh ngha ca ITU
thnh cỏc nh ngha nh hn, nú phự hp vi cỏc yờu cu v quan im ca
cỏc nhúm khỏc nhau trong vin thụng. Cỏc nh ngha ú l:
o Yờu cu QoS ca ngi s dng/khỏch hng.
o ngh QoS ca nh cung cp dch v.
o Vic thc hin QoS bi cỏc nh cung cp dch v.
o S cm nhn QoS ca ngi s dng/khỏch hng.
o Yờu cu QoS ca nh cung cp dch v.
Nh vy mt cỏch tng quỏt QoS mang ý ngha l kh nng ca mng m
bo v duy trỡ cỏc mc thc hin nht nh cho mi ng dng theo nh cỏc yờu
cu ó c ch rừ ca mi ngi s dng. Mt ý trong nh ngha ny chớnh l

chỡa khoỏ hiu c QoS l gỡ t gúc nhỡn ca nh cung cp dch v mng.
Nh cung cp dch v mng m bo QoS cung cp cho ngi s dng, v thc
hin cỏc bin phỏp duy trỡ mc QoS khi iu kin mng b thay i vỡ cỏc
nguyờn nhõn nh nghn, hng húc thit b hay li liờn kt v.v QoS cn c
cung cp cho mi ng dng ngi s dng cú th chy ng dng ú, v mc
QoS m ng dng ũi hi ch cú th c xỏc nh bi ngi s dng, bi vỡ ch
ngi s dng mi cú th bit c chớnh xỏc ng dng ca mỡnh cn gỡ hot
ng tt. Tuy nhiờn, khụng phi ngi s dng t ng bit c mng cn phi
cung cp nhng gỡ cn thit cho ng dng, h phi tỡm hiu cỏc thụng tin cung
cp t ngi qun tr mng v chc chn rng, mng khụng th t ng t ra
QoS cn thit cho mt ng dng ca ngi s dng.
Cỏc nh cung cp dch v mng a ra thụng tin c t v giỏ tr thc t ca
cỏc thụng s QoS theo mt trong hai cỏch sau. Vi mụi trng kờnh o c nh
(PVC: Permanent Virtual Circuit), cỏc giỏ tr ca cỏc tham s QoS cú th ch
n gin c ghi bng vn bn v trao li cho i din ca nh cung cp dch
v mng. Khỏch hng vi nh cung cp dch v tho thun vi nhau v cỏch
thc s dng. QoS cú hiu lc trờn PVC khi PVC sn sng. Vi mụi trng
kờnh o chuyn mch (SVC: Switched Virtual Circuit), cỏc giỏ tr ca thụng s
QoS c gi cho nh cung cp dch v trong bn tin bỏo hiu thit lp cuc
gi, nú l mt phn ca giao thc bỏo hiu c s dng cung cp dch v
chuyn mch trờn mng. C hai phng phỏp u c s dng trong mng.
Phng phỏp PVC cho phộp QoS c cung cp trong mt min ln hn, trong
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
ỏn tt nghip i hc Cht lng dch v trong mng IP
Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
19
khi phng phỏp SVC ũi hi QoS trờn mt kt ni cho trc v c thit lp
liờn tc.
Nu mt mng c ti u hon ton cho mt loi dch v, thỡ ngi s dng
ớt phi xỏc nh chi tit cỏc thụng s QoS. Vớ d, vi mng PSTN, c ti u

cho thoi, khụng cn phi xỏc nh bng thụng hay tr cn cho mt cuc gi. Tt
c cỏc cuc gi u c m bo QoS nh ó c quy nh trong cỏc chun
liờn quan cho in thoi. m bo cht lng mng trong mt mụi trng dch
v hp ng thng c biu hin theo hỡnh thc tho thun mc dch v
(SLA: Service Level Agreement) c thit lp gia khỏch hng v nh cung
cp dch v. SLA cú th l mt phn ca hp ng dch v hay l mt ti liu
c lp hon ton. SLA a ra cỏc yờu cu ca khỏch hng v cỏc hỡnh pht i
vi nh cung cp trong trng hp xy ra s c. SLA cng cung cp mt
phng phỏp thun tin cho khỏch hng so sỏnh cỏc dch v do cỏc nh cung
cp dch v khỏc nhau a ra.
Vy trong tt c nhng iu ó nờu v phõn cp QoS, m bo cht lng v
SLA, iu no phi c thc hin cỏc dch v thi gian thc trờn mụi trng
IP, vớ d nh VoIP? Vn l bn cht nh hng IP l mt mng n lc ti a
do ú "khụng tin cy" khi yờu cu nú m bo v QoS. Cỏch tip cn gn nht
cỏc nh cung cp dch v IP cú th t ti m bo QoS hay SLA gia khỏch
hng v ISP l vi dch v mng IP qun lý c. Thut ng qun lý c õy
l bt c cỏi gỡ m nh cung cp dch v qun lý thay mt cho khỏch hng.
Hỡnh v 2.1 sau õy biu din mt mụ hỡnh QoS tng quan.

Hỡnh 2.1 Mụ hỡnh QoS tng quỏt
Trong hỡnh v, NP (Net Performance: hiu nng mng) l nng lc v hiu
qu ca mt mng c th. Nú bao gm kh nng ng x ca mng, tớnh hiu qu
ca mng v cht lng phc v m mng cung cp. Trỏnh nhm ln gia NP v
QoS. AP (Access Point) l im truy nhp mng.
Cỏc thụng s xỏc nh QoS ú l cỏc c tớnh tr, nghn, Jitter, mt gúi,
v.v Sau õy chỳng ta s tỡm hiu tng c tớnh ú.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
ỏn tt nghip i hc Cht lng dch v trong mng IP
Nguyn Hu Liờm, Lp D2001VT
20

2.2 Tr
Tr (latency, delay) l c tớnh ch lng thi gian cn thit mt gúi tin
di chuyn t ngun ti ớch (tr end to end). Tr end to end l kt hp
ca ba loi tr: tr truyn lan, tr quỏ trỡnh, v tr xp hng.
Tr truyn lan
Tr truyn lan do tc truyn tớn hiu trong mng gõy nờn. Vớ d tc cỏc
in t truyn truyn lan trong cỏp ng l 125000 mile/giõy. Nh vy mt
mng cỏp kộo di liờn tc na vũng trỏi t cú tr truyn lan mt chiu vo
khong 70ms. Loi tr ny l cú th d oỏn trc.
Tr quỏ trỡnh
Tr quỏ trỡnh l tr gõy ra bi quỏ trỡnh x lý ca cỏc thit b trong mng
(nh cỏc thit b chuyn mch, router), v nhiu yu t khỏc nh quỏ trỡnh úng
gúi, nộnTr quỏ trỡnh nh hng rt ln ti mng chuyn mch gúi trong ú
cú mng IP.
Vớ d, trong sn phm Cisco IOS VoIP, b x lý tớn hiu s (DSP) phỏt ra
mu thoi sau mi 10 ms khi dựng G.729. Hai mu thoi ny (c hai u tr 10
ms) c t vo mt gúi. Do vy gúi b tr 20 ms. Mt khong thi gian tin
x lý 5 ms l cn thit khi dựng G.729, dn n tr ban u l 25 ms cho frame
thoi u tiờn.
Cỏc nh ch to cú th quyt nh s lng mu m h s gi vo trong mt
gúi. Bi G.729 dựng cỏc mu thoi 10 ms, nờn mi mt s gia tng mu l lm
cho thi gian tr ca frame tng lờn 10 ms. Trờn thc t Cisco cho phộp ngi
dựng t la chn s mu t vo trong mi frame.
Tr xp hng.
Trong mng chuyn mch gúi vic s dng cỏc hng i s gõy ra mt loi
tr ú l tr hng i. S d cú loi tr ny l do trong quỏ trỡnh xp vo hng
i cỏc gúi phi ch x lý c ra khi hng i. Trong trng hp lu
lng mng thp (hng i khụng b y) thỡ cỏc gúi cú th c x lý ngay.
Nhng khi mng xy ra nghn (hng i b y) thỡ cỏc gúi s phi ch mt thi
gian x lý mi cú th c truyn i v quỏ trỡnh i ny cú th rt lõu tu vo

tỡnh trng nghn kộo di hay khụng.
Tr gõy ra quỏ trỡnh xp hng ny l khụng th d oỏn trc v thng giao
ng theo mt mụ hỡnh nghn.
2.3 Nghn
Chỳng ta bit rng router l im quy t v phõn chia lu lng ca hng
chc, hng trm, thm chớ hng nghỡn lung gúi. Lu lng cỏc lung gúi n l
luụn luụn thay i. Nu nh cỏc lung lu lng n ng thi cựng mt lỳc m
nú cựng nh hng ti mt u ra, m kh nng x lý v tc giao din u
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
Nguyễn Hữu Liêm, Lớp D2001VT
21
ra khơng đáp ứng kịp thời, tức là tốc độ đến lớn hơn tốc độ đi thì sẽ có nghẽn
xảy ra.
Ví dụ, lưu lượng hội tụ từ nhiều đường liên kết Ethernet 100 Mbps có thể dễ
dàng vượt q khả năng của các luồng OC – 3/STM – 1,55 Mbps, hoặc lưu
lượng từ một đường kết nối T3/E3 có thể đồng thời u cầu chuyển tiếp ra cùng
nhiều đường liên kết T1/E1 nhỏ hơn. Để xử lý những điều đó, tất cả các router
kết hợp các bộ đệm (hàng đợi) nội bộ trong đó chúng lưu giữ các gói dư ra cho
đến khi chúng có thể gửi tiếp về phía trước. Việc này sẽ gây ra trễ cộng vào.
2.4 Jitter
Một cách đơn giản jitter là sự thay đổi khoảng thời gian giữa các gói. Jitter là
một vấn đề chỉ tồn tại trên các mạng gói. Ví dụ có một lượng gói được truyền đi
(giả sử là gói thoại) trong mơi trường IP. Người gửi mong đợi các gói này được
chuyển đi một cách tin cậy và cách nhau một khoảng thời gian khơng đổi (chẳng
hạn 20ms). Thực tế các gói này có thể bị trì hỗn khi đi qua mạng và khơng thể
đến đích vào các thời điểm cách đều nhau như khi gửi đi. Ví dụ, chúng có thể
khơng nhận được sau mỗi 20 ms như chỉ ra trên hình 2.2. Độ lệch giữa thời điểm
mong đợi và thời điểm nhận được gói thực sự được gọi là jitter.

Hình 2.2: Hiện tượng jitter.
Trên hình vẽ cho thấy thời lượng cần phải gửi gói A và gói B là bằng nhau
(D1 = D2). Gói C vấp phải một thời gian trễ trên mạng và nhận được vào thời
điểm trễ hơn so với thời gian dự định. Đây là lý do tồn tại bộ đêm jitter, bộ đệm
này che đi sự thay đổi thời gian trễ.
Điều cần lưu ý là jitter và trễ khơng phải là một sự việc, cho dù có nhiều jitter
trong mạng gói có thể làm tăng tổng thời gian trễ trong mạng. Bởi vì càng có
nhiều jitter thì càng phải tăng bộ đệm jitter để bù vào bản chất tự nhiên khơng
thể dự đốn được của mạng gói.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN