Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP

Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Mục
lục Engineering.........................................35
II. 3. Multi Switching Label Protocol
và Traíĩic
MụcGiới
lục.............................................................................................................................
1
11.3.1.
thiệu..................................................................................................................35
đầu
........................................................................................................................
3
11.3.Lời
2. nói
Kiến
trúcMPLS
........................................................................................................35
PHẦN
1........................................................................................................................................4
11.3.2.1.
Các thành phần chính trong mô hình................................................................. 36
MẠNG Forwarding
IP & CÁC THÔNG
SỐClass.............................................................................37
ẢNH HƯỞNG ĐÉN CHẤT LƯỢNG DỊCH vụ........4
11.3.2.2.
Equivalent
1.1. Phân loại
lưuDistribute

lượng vàProtocol...................................................................................37
úng dụng trên mạng IP.............................................................4
11.3.2.3.
Label
1.2. Các
thôngEngineering
số đánh giá với
chấtMPLS
lượng.................................................................................
dịch vụ.....................................................................38
5
11.3.3.
Traffìc
1.2.1.
Trễ................................................................................................................................
5
11.3.3.1.
Giới thiệu chung.................................................................................................38
1.2.2.
Thông
6
11.3.3.2.
Môlượng
hình.................................................................................................................
thực hiện..............................................................................................39
1.3. Vấn
cung
cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP......................................................39
7
11.3.4.

Kếtđềluận
.....................................................................................................................
PHẦN PHẦN
2........................................................................................................................................
8
3 ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN................................................................................41
PHƯƠNG
PHÁP
CAOpháp:
CHẤT
LƯỢNG DỊCH vụ TRÊN MẠNG IP.....41
8
III.CÁC
l. Đánh
giá, phân
tích NÂNG
các phương
.....................................................................
II. 1. Mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ)...........................................................................
8
111.2..........................................................................................................Đề
xuất, kiến nghị
..................................................................................................................................... 42
II. 1.1. Những đặc trưng chính của mô hình IntServ.............................................................9
111.3...................................................................................................................................Ph
II. 1.2. Giao thức RSVP.......................................................................................................11
ương án thực hiện các đề xuất và kiến nghị................................................................ 42
II. 1.2.1. Các đặc trung của RSVP....................................................................................11
111.3.1. Mô hình Kết hợp IntServ và DiííServ.....................................................................42
II.1.2.2. Mô hình hoạt động của giao thức RSVP............................................................11

111.3.1.1.; Lợi ích của mô hình kết hợp Intserv và Diffserv..............................................42
II. 1.2.3. Một số vấn đề của giao thức RSVP......................................................................17
111.3.1.2.; Framework cho Intserv/RSVP over Diffserv....................................................43
II. 1.3. Kiếm soát chấp nhận.................................................................................................. 17
111.3.1.3.; Thực thi Framework......................................................................................... 44
II. 1.4. Phân loại gói tin..........................................................................................................17
111.3.1.4.; Kết luận.............................................................................................................45
II. 1.5. Lập lịch gói tin...........................................................................................................18
II. 1.6. Kiến trúc dịch vụ tích hợp..........................................................................................18
II. 1.6.1. Dịch vụ tải có kiểm soát.......................................................................................20
II. 1.6.2. Dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service)............................................................... 22
II. 1.7. Các vấn đề với mô hình dịch vụ tích hợp...................................................................24
II.2. Mô hình dịch vụ phân biệt...........................................................................................25
11.2.1. Các đặc điếm chính của mô hình DiffServ...............................................................25
11.2.2. Kiến trúc dịch vụ phân biệt.......................................................................................26
11.2.3. Định nghĩa dịch vụ...................................................................................................28
21


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Lòi nói đầu

Ngày nay, các mạng dùng công nghệ IP, đặc biệt là Internet đã trở thành công cụ
quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Cùng với các dịch vụ truyền thong (nhu email, FTP,

www,. . .) các dịch vụ mới (truyền tiếng nói, hình ảnh hay đa phương tiện) đòi hỏi tính thời
gian thực cũng ngày càng phát triến. Nhu cầu truyền các dịch vụ thời gian thục trong mạng
IP tăng lên nhanh chóng trong khi mô hình cung cấp dịch vụ truyền thống trong mạng ĨP
dựa trên việc truyền gói tin với cố gắng tối đa (best - effort) không đáp ứng đuợc những yêu

cầu chặt chẽ về mặt thời gian, độ trễ hay băng thông của các dịch vụ thời gian thực đòi hởi
phải có giải pháp đế giải quyết vấn đề này.

Đe đáp ứng được yêu cầu của các ứng dụng thời gian thực, có hai giải pháp cơ bản.
Giải pháp thứ nhất là bố xung thêm tài nguyên bằng cách nâng cấp cơ sở hạ tầng truyền
thông. Nhưng giải pháp này ton kém và dù tài nguyên mạng có tăng thì các ứng dụng tiêu
tốn tài nguyên cũng tăng lên và tài nguyên được xem là luôn thiếu so với nhu cầu. Giải pháp
thứ hai hợp lý hơn là bổ sung các cơ chế hồ trợ chất lượng dịch vụ vào hạ tầng mạng. Do đó
tố chức Internet Engineering Task Fork (IETF) đã nghiên cứu, phát triến và đưa ra bốn
phương pháp nhằm thực hiện phương án này. Đó là các phương pháp:
- Mô hình dịch vụ tích họp (ỉntegrated Services — IntServ)
- Mô hình dịch vụ phân biệt (Differentiated Services - DiffServ)
- Muìtiprotocol Labeỉ Swỉtching
- Traffic Engineering

Trong tiểu luận này, chúng em xin trình bầy về 4 phương pháp hồ trợ chất lượng
dịch vụ trên. Đánh giá ưu nhược điểm của từng phương pháp và đưa ra các kiến nghị và đề
xuất của riêng mình.

3


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

PHẢN I
MẠNG IP & CÁC THÔNG SÓ ẢNH HƯỞNG ĐÉN CHẤT LƯỢNG
DỊCH VU
1.1. Phân loại lưu lượng và ứng dụng trên mạng IP
1P
applications

IP traffìc

Hình 1 . Phân loại ứng dụng và lưu lượng trên mạng IP

Lưu lượng dừ liệu tạo bởi các ứng dụng như telnet, ftp, www, email,. ... Đó là các
ứng dụng mềm dẻo (chúng luôn đợi dừ liệu đến). Độ trề lớn sẽ làm giảm hiệu suất thực hiện
úng dụng nhưng dừ liệu đi đến đều được sử dụng. Các ứng dụng mềm dẻo có thể tiếp tục
được phân loại căn cứ vào đòi hỏi độ trễ của chúng. Interactive burst traffic
(như telnet, NFS) cần độ trễ nhỏ, interactive bulk traffíc (như ftp, www) cần độ trễ trung
bình, asynchronous bulk traffíc (email) không bị ảnh hưởng gì bởi độ trễ.

Lun lượng dữ liệu thường là rời rạc và không đoán trước được. Các liên kết thường
có tuối thọ ngắn và dùng đế truyền một hay nhiều khối dữ liệu. Các ứng dụng gửi dữ liệu đi
với khả năng nhanh nhất có thê được rồi dừng lại. Do đó lưu lượng dữ liệu mang tính bùng
nổ. Lun lượng thời gian thực tạo bởi các ứng dụng thời gian thực. Các ứng dụng thời gian
thực đểu có đặc tính chỉ chịu độ trễ nhỏ. Khác với các ứng dụng mềm déo, chúng rất nhạy
cảm với độ trễ và sự biến thiên độ trễ. Quá trình truyền dữ liệu của ứng dụng thời gian thực
thường đều và kéo dài, luồng dữ liệu có tính điều hoà. Đe mô tả luồng dữ liệu thời gian thực,
một phương pháp thường được sử dụng là mô hình giở thẻ bài (token bucket model). Một bộ
giỏ thẻ bài được xác định bởi hai tham số : tốc độ thẻ bài r và kích thước giỏ h .

4


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Hình 2 . Nguyên lý hoạt động của mô hình giỏ thẻ bài

1.2. Các thông số đánh giá chất lượng dịch vụ

Chất lượng dịch vụ là khả năng của mạng cung cấp dịch vụ tốt hơn cho các lưu
lượng mạng được lựa chọn trên các công nghệ khác nhau như Frame Relay, ATM,. .. Nói
cách khác, đó là đặc tính của mạng cho phép phân biệt các lớp lưu lượng khác nhau và xử lý
chúng một cách phù hợp.

Các thông số quyết định chất lượng dịch vụ là trễ, thông lượng và mất mát

1.2.1.

Trễ

Trễ của lưu lượng dịch vụ là đặc tính rất quan trọng của chất lượng dịch vụ. Các khía
cạnh khác nhau của trễ có ảnh hưởng khác nhau đến các dịch vụ.

Trễ đầu cuối đến đầu cuối (end - to - end)

5


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Các ứng dụng không có thuộc tính thời gian thực không nhạy cảm với trễ. Đó là do
các ứng dụng này có thế dùng các phép đo trễ đế điều khiến tốc độ lưu lượng (như TCP) hay
lưu trừ dữ liệu cho đến khi được báo nhận (như FTP). Trễ lớn hoặc thay đối có thế ảnh
hưởng đến chất lượng của những ứng dụng này .

Các thành phần khác nhau của trễ đầu cuối đến đầu cuối là :

Trễ phát: là thời gian cần thiết để đưa tất cả các bit của gói tin vào đường truyền

Trễ truyền: là thời gian một bit truyền qua kênh

Trễ xử lý: là thòi gian xử lý một gói trong phần tử mạng

Trễ hàng đợi: là thời gian gói tin phải đợi trong hàng đợi trước khi nó được truyền đi
Tại đầu cuối, có thế có các trễ khác khi nhận gói tin từ giao diện mạng đến chương
trinh và cuối cùng đến người sử dụng .

1.2.2.

Thông lượng

Dái thông

Dái thông

Dái thông

a. ứng dụng thời gian thực b. ứng dụng thích nghi độ trễ c ú n g dụng mềm dẻo

Hình 3 . Sự phụ thuộc của hiệu suất ímg dụng vào dài thông
Một số ứng dụng có thế giảm tốc độ truyền đế thích ứng với dấu hiệu thông lượng
thấp. Các ứng dụng này được gọi là thích ứng tốc độ.

6


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Một số đặc tính của các phần tử mạng khác nhau như các thiết bị đầu cuối / máy chủ,

chuyến mạch / bộ định tuyến xác định chất lượng dịch vụ cung cấp cho ứng dụng theo các
chỉ tiêu về thông lượng và độ trễ.

1.3. Vấn đề cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP

Các mạng hiện nay cần hồ trợ nhiều kiếu lưu lượng trên cùng một liên kết mạng đơn.
Các kiểu lưu lượng khác nhau yêu cầu mạng phải xử lý khác nhau. Lưu lượng chỉ có thể
được phân biệt tại các phần tử mạng tích cực đó là bộ định tuyến (router), chuyển mạch
(switch) và gatevvay.

Vì vậy, yêu cầu thiết kế mạng bao gồm :

> Mạng có thế truyền nhiều loại dịch vụ, có nghĩa là chúng phải quan tâm đến chất
lượng dịch vụ

> Khả năng mở rộng, nghĩa là lun lượng mạng có thể tăng mà không làm ảnh hưởng
đến hoạt động của mạng

> Khả năng hỗ trợ các ứng dụng quan trọng, dùng nhiều tài nguyên mạng, các ứng
dụng này đóng vai trò quan trọng trong hoạt động kinh doanh của các doanh nghiệp
Có hai cơ chế cơ bản để cung cấp chất lượng dịch vụ thích họp dựa trên các tiêu

chuẩn trễ và thông lượng.

7


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

PHÂN 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH vụ
TRÊN MẠNG IP

ĨETF đã đưa bốn phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ trong mạng IP
> Integrated Services - IntServ
> Differentiated Services - DiffServ
> Multiprotocol Laheì Switching
y Traffic Engineering

Intserv cho phép đặt trước một kênh xuyên qua mạng với băng thông đảm bảo. Nó
dự trữ tài nguyên mạng một cách rổ ràng bằng giao thức báo hiệu động và sử dụng kiểm soát
chấp nhận, phân loại gói, lâp lịch thông minh để đạt được chất lượng dịch vụ mong muốn

DiffServ phân loại các gói thành một số nhỏ các kiểu dịch vụ và dùng cơ chế ưu tiên
để cung cấp chất lượng dịch vụ thích hợp cho lưu lượng. Ở đây không sử dụng dự trữ tài
nguyên hay kiểm soát chấp nhận, mặc dù các nút có sử dụng cơ chế hàng đợi thông minh để
phân biệt lưu lượng.

MPLS không phải là mô hình như Intserv và Diffserv, nó là một chuân kết hợp công
nghệ chuyển mạch nhanh tầng hai và định tuyến tầng ba cho phép dẫn đường hiệu quả.
MPLS thêm một nhãn ngắn vào gói tin IP và thực hiện chuyến tiếp packet dựa trên nhãn này
đế tránh những phức tạp do phải xử lý header của gói tin IP.

Traffíc Engineering được sử dụng để đạt được mục tiêu hiệu năng như tối ưu tài
nguyên mạng và sắp đặt lưu lượng vào các đường truyền cụ thể. Bằng cách sử dụng một
8


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Ỷ tưởng chính của IntServ là hỗ trợ đăng ký từng luồng. InteServ cho phép đăng ký
trên toàn tuyến trước khi thực sự gửi dữ liệu.

Trung tâm của Integrated Service là giao thức đăng ký tài nguyên RSVP. Khi một
sender muốn truyền lưu lượng tới một receiver (thông qua unicast hay multicast), sender gửi
một thông điệp PATH tới receiver. Một thông điệp PATH chuyển thông tin tới receiver về
nguồn luu lượng, đặc điểm của đường đi mạng và cuối cùng nó cài đặt trạng thái cần thiết để
thông điệp RESV có thể tìm đến sender từ receiver. Khi receiver nhận được thông điệp
PATH, nó trả lại một thông điệp RESV dọc theo đường mà thông điệp PATH đã đi qua.
Thông điệp RESV thực sự đặt trước băng thông cần thiết trong router dọc theo đường đi.
Khi sender nhận được thông điệp RESV, nó mới bắt đầu truyền dữ liệu .

11.1.1.

Những đặc trưng chính của mô hình IntServ

a) Luồng (flow)

Luồng là một dòng các gói sinh ra từ cùng một hành động của người sử dụng ví dụ
một phiên ứng dụng đơn. Có thế xác định luồng bàng các cơ chế khác nhau .Ví dụ IP V6
dùng địa chỉ nguồn và nhãn luồng còn IP V4 dùng địa chỉ nguồn, địa chỉ đích và cống đích .
b) Các loại dịch vụ

IntServ định nghĩa các loại dịch vụ có thể cung cấp, dựa trên các yêu cầu về trễ và
mất mát, cụ the là :

* Dịch vụ đảm bảo : cung cấp sự đảm bảo tuyệt đối về trễ và mất mát gói mà luồng phải
chịu (dùng cho các ứng dụng thời gian thực không thích nghi). Các gói tuân theo sự dự
trừ sẽ không bị mất hay trễ quá giới hạn xác định. Sự đảm bảo chặt chẽ đòi hỏi mức dự

trữ tài nguyên cao

9


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Đơn vị xử lý nhỏ nhất m (minimum policed unit), xác định số byte được tính khi
kiếm tra lưu lượng về sự phù hợp với Tspec. Các gói có kích thước m khi kiếm tra
đều được coi là có kích thước bằng m

Kích thước gói tối đa M là kích thước lớn nhất của gói tuân theo Tspec. M phải nhỏ
hơn hoặc bằng MTƯ của liên kết vì các gói sử dụng dịch vụ không được phân đoạn.
Luồng sẽ bị loại bỏ (không được sử dụng dịch vụ yêu cầu) nếu kích thước gói tối đa
yêu cầu lớn hơn M .
c) Đặc điếm dịch vụ được yêu cầu

Luồng có độ trễ đảm bảo có thế xác định thêm bằng đặc điếm dịch vụ được yêu cầu
(Requested Service Speciíìcation - Rspec) để yêu cầu mức dịch vụ cụ thể. Rspec có các
tham số sau :

Tốc độ yêu cầu R, xác định tốc độ mong muốn mà lưu lượng được gửi trong luồng,
nó phải lớn hơn r

Số hạng vi chỉnh

s, xác định sự trênh lệch giừa độ trễ mong muốn và độ trễ thu được

khi gửi ở tốc độ R. Nó cho phép mạng điều chỉnh tốc độ được phân bố để đáp ứng
yêu cầu trễ

d) Đặc điếm đường (Path Characterization)

Đế giải thích các chất lượng dịch vụ được cung cấp dọc theo một chặng đường cụ
thế, cơ chế dự trữ tài nguyên cũng thông báo một số đặc tính của đường, chúng bao gồm

Khả năng cung cấp IntServ: chỉ ra xem có nút nào trên đường không có khả năng
cung cấp dịch vụ tích hợp
10


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

11.1.2.

Giao thức RSVP

RSVP là giao thức cụ thể được thiết kế cho được thiết kế để cung cấp việc dự trữ tài
nguyên. Nó được thiết kế cho môi trường dịch vụ tích hợp, nhưng ngoài ra nó còn có thể
dùng với các mô hình dịch vụ khác.

11.1.2.1.

Các đặc trưng của RSVP

Môi trường quảng bá (multicast): RSVP được thiết kế làm việc tốt trong môi trường
quảng bá bởi vì các ứng dụng yêu cầu dự trữ tài nguyên là hướng quảng bá (multicast oriented), ví dụ như ứng dụng hội nghị. Giao thức cung cấp quá trình truyền thông đơn giản
giữa tậpcác bên gửi và tập các bên nhận, với đường truyền thực sự sử dụng các cây truyền
bá.

Hướng bên nhận (receiver - oriented): để có thể mở rộng đáp ứng môi trường quảng

bá lớn, giao thức yêu cầu bên nhận thực hiện việc dự trữ. Bên nhận yêu cầu dự trữ tài
nguyên dựa trên đặc tính lưu lượng của bên gửi và đặc điếm của đường truyền

Sự không đồng nhất của bên nhận: RSVP hỗ trợ các bên nhận không đồng nhất bằng
cách cho phép mồi bên nhận thực hiên việc dự trữ riêng của mình, có thể khác nhau, thạm
chí nếu lưu lượng nhận từ cùng một nguồn. Các nút trung gian sẽ tập họp các yêu cầu dự trữ
Trạng thái mềm (sofì State): trạng thái dự trữ phải được các bên làm tươi định kỳ,
nếu không chúng sẽ hết hạn. Điều này làm cho giao thức hoạt động tốt và thích ứng với các
điều kiện mạng và các yêu cầu dự trữ thay đối .Nó cũng hạn chế yêu cầu cần có cơ chế báo
hiệu tin cậy

Không có cơ chế đi kèm đế định đường hay lập lịch cho gói tin, RSVP chỉ là một
giao thức báo hiệu. Nó phụ thuộc vào quá trình định đường IP thông thường đế tính đường
dự trừ. Tất nhiên, nó muốn bao gồm yêu cầu về tài nguyên trong quá trình tìm đường nhưng
hiện nay chưa có giao thức tìm đường chuẩn nào trong mạng IP xem xét yếu tố chất lượng
dịch vụ. RSVP cũng không quan tâm đến cách các nút mạng thực hiện yêu cầu dự trừ

11


Các
Các phương
phương pháp
pháp nâng
nâng cao
cao chất
chất ỉưcmg
ỉưcmg dịch
dịch vụ
vụ trên

trên mạng
mạng ỈP
ỈP

•

PATHMTU : kích thước gói lớn nhất được chấp nhận (giá trị nhỏ nhất trong số
MTƯ của các liên kết trên đường đi)

•

Các break bit cho từng dịch vụ : ban đầu được xoá và được đặt khi gặp một bộ
định tuyến không hỗ trợ dịch vụ tương ứng. Ví dụ, có một số bộ định tuyến chỉ
hỗ trợ dịch vụ Tải được Điều khiển nhưng không hồ trợ dịch vụ Đảm bảo .

•

Giá trị tổng hợp các số hạng lỗi c và D.
Hình 4. Qui trình đặt chỗ

Mồi nút trên đường đi nhận thông báo PATH và xử lý để tạo lập trạng thái đường đi.
Cuối cùng nó tới ứng dụng trên các nút nhận, tuy nhiên nó không quay trở về nút nhận trong
a) Thiết lập trạng thái đường đi
cùng tiến trình với nút gửi.
b) Thiết lập trạng thái đăng ký
Mỗi nút gửi truyền các thông báo RSVP PATH xuôi dòng thưo các lộ trình phát
đơn/quảng bá nhóm được cung cấp bởi các giao thức dẫn đường, theo lộ trình của dòng dữ
liệu. Thông báo PATH lun “ trạng thái đường đi “ tại mỗi bộ định tuyến trên đường đi.

Trạng thái đường đi bao gồm các thành phần :

PHOP (Previous Hop) : địa chỉ IP phát đơn của nút trước đó, dùng đế dẫn đường cho
o Wildcard - Filter (WF): Tạo một đăng ký dùng chung cho các luồng tù’ tất cả các
nút gửi. Có thể hình dung như là phần tài nguyên được đăng ký tạo thành một
“ổng
dùng
chung
với “chiều
kíchngược
thướclại
“ là yêu cầu tài nguyên lớn nhất từ tất cả các
thông“báo
RESV
đi theo
nút nhận, không phụ thuộc vào số lượng nút gửi sử dụng nó
o Shared - Explicit (SE) : Tạo một đăng ký dùng chung cho các luồng tù - một số
nút gửi được lựa chọn
Sender Template : mô tả khuôn dạng gói mà nút sẽ gửi đi

o Fixed - Filter (FF) : Tạo một đăng ký cho luồng dừ liệu tù - mồi nút gửi, không
chia

sẻ

với

luồng

dữ

liệu

của

các

nút

gửi

khác

trong

cùng

phiên
12
13


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

hay SE với dải thông gấp đôi cho mỗi nút gửi. Còn kiểu FF, tạo những đăng ký riêng
biệt cho các luồng từ những nút gửi khác nhau, phù hợp với các ứng dụng video.

•

Filter Spec (vắng mặt nếu kiếu đăng ký là WF), dùng đế nhận dạng nút gửi, khuông
dạng

của Filter Spec thường tương tự như khuôn dạng của Sender Template trong thông báo
PATH

•

Flow Spec : gồm có Tspec và Rspec (Rspec vắng mặt nếu yêu cầu dịch vụ Tải được
điều
khiên). Tspec thường bằng Sender Tspec, ngoại trừ tham số M được đặt bằng
PATHMTU
lấy từ Adspec

Thông báo RESV được chuyển tới nút trên mang theo đặc tả luồng lớn nhất trong số
các đặc tả luồng yêu cầu bởi nút dưới. Như thế gọi là các đặc tả luồng được trộn .

Thông thường đặc tả luồng là vector đa chiều, nó có thể chứa cả hai thành phần
Tspec và Rspec, và bản thân mỗi thành phần lại là những vector đa chiều .Do đó có nhiều
trường họp không thế so sánh hai đặc tả luồng. Chang hạn, nếu một cái yêu cầu dải thông
cao hơn và cái kia yêu cầu độ trễ nhỏ hơn. Khi đó thay vì lấy ra cái lớn hơn, thủ tục trộn phải
14


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Luật trộn các đặc tả tuỳ thuộc vào kiểu đăng ký của chúng. Các đặc tả luồng chỉ được
trộn khi chúng có cùng kiếu đăng ký và cùng đến một giao diện của bộ định tuyến (trong
trường hợp giao diện này nối vào một mạng LAN, nó có thế nhaanj được nhiều đặc tả luồng
từ nhiều nút nhận). Các đặc tả luồng cũng chỉ được trộn khi chúng thuộc cùng một phiên.
Hình 6 minh hoạ cơ chế trộn các đặc tả luồng với các kiểu FF, SE và WF với giả sử các đặc
tả luồng là các vector một chiều và được so sánh bằng độ đo B.

Mồi khi trạng thái đăng ký hiện tại thay đổi, bộ định tuyến sẽ tạo ra thông báo RESV
mới và chuyển tiếp lên trên ngay tức thì (không cần đợi đến hết khoảng thời gian làm tươi).

Cơ chế trộn yêu cầu đăng ký là một ưu điểm cơ bản của RSVP, khả năng mở rộng,
với một số lượng lớn người sử dụng tham gia vào một nhóm quảng bá nhóm, lưu lượng trên
mạng tăng lên không nhiều .
d) Duv trì trạng thái đăng ký

RSVP theo cách tiếp cận “ trạng thái mềm “đế quản lý trạng thái đăng ký trên các bộ
định tuyến và các trạm đầu cuối .Các trạng thái RSVP được tạo lập và định kỳ làm tươi bởi
các thông báo PATH và RESV. Trạng thái bị xoá nếu sau khoảng thời gian nhất định mà
không được làm tươi. Trạng thái cũng có thế bị xoá bỏ bằng thông báo huỷ bỏ. Sau mồi
khoảng thời gian làm tươi ( refresh timeout) hoặc sau khi trạng thái thay đôi, tiến trình
RSVP quét trạng thái của nó để tạo và đẩy các thông báo PATH và RESV tới các nút tiếp
theo.

Khi đường đi thay đôi, thông báo PATH tiếp theo sẽ khởi tạo trạng thái đường đi trên
lộ trình mới và các thông báo RESV sau đó sẽ thiết lập trạng thái đăng ký trên đó

RSVP gửi thông báo RSVP dưới dạng các gói IP với độ tin cậy không đảm bảo. Vì
thế cần phải kiếm soát được tình huống các thông báo làm tươi bị mất. Neu như thời hạn xoá
bỏ trạng thái đăng ký bằng K lần thời hạn làm tươi thì RSVP có thế “ đối phó “ với khả năng
K-l thông báo làm tươi bị mất mà không làm huỷ bỏ trạng thái đăng ký. Mặt khác, cơ chế

15


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

e)

Huỷ bỏ trạng thái

Khi cần huỷ bở trạng thái đường đi hoặc trạng thái đăng ký, tiến trình RSVP gửi đi
thông báo huỷ bỏ. Mặc dù trạng thái sẽ bị huỷ bỏ khi hết thời hạn cleanup timeout nhưng
các nút đầu cuối nên gửi các thông báo huỷ bỏ ngay khi ứng dụng kết thúc .

Có hai loại thông báo huỷ bỏ là PATHTEAR và RESVTEAR. Thông báo
PATHTEAR đi xuôi dòng xuống tất cả các nút nhận từ nơi nó được khởi tạo và xoá trạng
thái đường đi cũng như trạng thái đăng ký kèm theo tại các nút trên đường. Thông báo
RESVTEAR được chuyển ngược lên các nút gửi từ nơi nó được khởi tạo và xoá các trạng
thái đăng ký. Có thể hiểu PATHTEAR và RESVTEAR có ý nghĩa ngược lại so với các
thông báo PATH và RESV .
í) Hoạt động qua các bộ định tuyến không hỗ trợ RSVP

RSVP phải hoạt động được khi hai bộ định tuyến RSVP nối với nhau bởi một “đám
mây “ các bộ định tuyến không hồ trợ RS w .

RSVP được thiết kế để hoạt động chính xác qua “đám mây “ các bộ định tuyến
không hỗ trợ RSVP. Dĩ nhiên là một đám mây không hỗ trợ RSVP thì không thể thực hiện
R - RSVP

D. .

R-RSVP

-□

Nút nhận

Nút gửi
“Đám mây “ các bộ định tuyến không hồ trợ RSVP

Hình 6 . Hoạt động của RSVP Qua các bộ định tuyến không hô trợ RSVP

g) Bảo mật

Với khả năng cho phép đăng ký trước tài nguyên, RSVP đã tạo ra các loại hình tấn

16


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

11.1.2.3.

Một số vấn đề của giao thức RSVP

Với khả năng bảo mật hạn chế, RSVP chưa thực sự an toàn trước các loại hình phá
hoại như ăn cắp tài nguyên hoặc treo tài nguyên. RSVP sử dụng lược đồ mã hoá MD5 để xác
thực thông báo. Tuy nhiên cơ chế này đòi hỏi một hệ thống phân bố khoá. Và trước khi một
hệ thống phân bo khoá như vậy được sử dụng rộng rãi, việc phân bố khoá phải được thực
hiện thủ công

Các vấn đề về chính sách quản trị và quản lý chính sách cũng chưa được mô tả đầy
đủ. RSVP cung cấp các cơ chế để thực hiện chính sách, nhưng nó chưa định nghĩa một chính
sách nào cụ thể

Cuối cùng là vấn đề mở rộng, khi sử dụng RSVP trên qui mô lớn sẽ nảy sinh các vấn
đề sau : lưu lượng điều khiển trên mạng quá lớn ,các trạng thái đăng ký cũng rất lớn đòi hỏi

tài nguyên rất lớn và phải có cơ chế điều khiến lưu lượng cho nhiều đăng ký

11.1.3.

Kiểm soát chấp nhận

Mô hình IntServ dựa vào việc kiếm soát chấp nhận đế giới hạn thông tin được nhận
vào mạng, do đó có thể có đủ tài nguyên để cung cấp chẩt lượng dịch vụ cho các luồng đang
tồn tại. Các yêu cầu dự trữ tài nguyên được các nút xử lý để xem xét một yêu cầu mới có thể
được chấp nhận hay không mà không ảnh hưởng đến các luồng đang tồn tại. Module kiếm
soát chấp nhận tại các bộ định tuyến ra quyết định dựa vào các thuật toán đo tải cục bộ của
mình tại thời điếm ra quyết định, phương pháp này được gọi là kiếm soát chấp nhận dựa trên
phép đo (measurement - based admission control). Cách tiếp cận truyền thống được đề nghị
là các router cần ghi nhớ các thông số dịch vụ của các yêu cầu trước đó và tính toán dựa
trên giới hạn xấu nhất của mỗi dịch vụ Cách tiếp cận này an toàn nhưng hiệu quả không cao
do rất hiếm khi các dịch vụ đồng thời đạt đến giới hạn xấu nhất. Cách tiếp cận được đề nghị
gần đây có vẻ giúp sử dụng đường tryền hiệu quả hơn là router đánh giá sự sử dụng đường
truyền thực tế của các luồng packet đang tồn tại và sử dụng thông tin này làm cơ sở cho việc
chấp nhận hay không yêu cầu dịch vụ của luồng mới. Cách tiếp cận này có rủi ro lớn hơn
nhưng làm tăng hiệu quả sử dụng băng thông

17


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Việc phân
lớpbày
chỉmột
có ýphần

nghĩa
bộ trúc
: mộthệgói
có thể
thuộc
các hợp.
lớp khác
nhau
các
Hình
7 trình
củacục
kiến
thống
dịch
vụ tích
Trong
đó tại
RSVP
bộ định tuyến khác nhau dọc theo đường đi. Ví dụ, các bộ định tuyến trên mạng trục
là giao thức duy nhất mang yêu cầu của chức năng chất lượng dịch vụ. Nó được gửi đến các
(backbone) có thế gộp nhiều luồng vào một số lớp, còn các bộ định tuyến ở gần đầu cuối,
khối
sự cung
cấp chất
lượng
vụ trong bộ định tuyến / mạng con. RSVP
nơi cóchức
rất ítnăng
luồngthực

có thế
phân mỗi
lớp vào
mộtdịch
luồng
truyền tải các đối tượng nhưng các đối tượng này lại trong suốt đối với RSVP. Hình 10 minh

11.1.5.
lịchkhối
góichức
tin năng. Ví dụ chức năng kiểm soát thu nhận sẽkhông chỉ
hoạ mối
quan hệ Lập
giừa các
dùng đối tượng chính sách của RSVP chuyển mà còn dùng các đối tượng dùng để gọi chức
năng chất lượng dịch vụ và thậm chí cả đối tượng định danh và kế toán
Lập lịch cho gói tin là chức năng nền tảng của hệ thống, là cơ sở để đảm bảo khả
năng cung cấp dịch vụ thời gian thực của phần tử mạng. Lập lịch gói tin dựa trên việc xắp
xếp lại hàng đợi ở đầu ra. Có nhiều cách thực hiện việc này.
Một điểm cần lưu ý là việc yêu cầu và cung cấp chất lượng dịch vụ là khác nhau, hơn
nữa giao thức RSVP không cung cấp chất lượng dịch vụ mà cung cấp dịch vụ truyền thông.
Do đó việc cung cấp dịch vụ tích hợp (và cả dịch vụ DiffServ) là độc lập với RSVP.
Cách đơn giản nhất là sơ đồ ưu tiên trong đó các packet được xắp thứ tự theo mức độ
un tiên. Các packet có mức un tiên cao nhất sẽ được gửi đi đầu tiên. Nhưng sơ đồ này có thể
dẫn đến các packet có mức ưu tiên thấp được gửi đi quá chậm hoặc thậm chí không được gửi
đi nếu có nhiều packet có mức ưu tiên cao.
Hình 7 mô tả các đổi tượng dừ liệu trong tin báo PATH. Như trình bày ở trên trong
RSVP, tin báo PATH được truyền tù - bên gửi đến bên nhận và chứa thông tin về lun lượng
xuất phát từ bên gửi.
Một sơ đồ lập lịch gói khác là cơ chế phục vụ quay vòng (round - robin) hoặc một số

sơ đồ cải biến từ sơ đồ này (tiêu biếu là Weighted Fair Ọueuing). Nó cho phép các lớp
packet khác nhau chia sẻ một đường truyền chung.
Dòng lưu lượng mô tả trong Tspec của bên gửi. Tspec không thay đối các đặc trưng
Ngoài ra còn nhiều sơ đồ phức tạp cho phép quản lý hàng đợi tuỳ thuộc vào một số
mục tiêu dịch vụ đối với một số luồng riêng biệt.
TSpec

AdSpec
RSVP

RSVP

Hình 8 . Các đổi tượng trong tin báo PATH
Filter spec chỉ làm nhiệm vụChức
phân
gói một cách
logic. Căn
cứ vào nhãn của
năngbiệt các
Xử lý đối
Xử lý đối
Xử lý đối
kiếm
soát
tượng
kiêm
ượng
tượng
luồng (trong IP vó) hay địa chỉ đích, cổng đích (trong gói ĨP v4), việc lựa kế
chọn dòng con

chính sách
soát ỌoS
định danh
toán
thích hợp với dịch vụ trên được thực hiện.

Chức năng
FlowSpec

đường dừ liệu
Kiểm soát ỌoS

Mô tả luồng
Filter Spec

Hình 7 . Kiến trúc của mô hình dich vụ tích hợp
Hình 9. Các đổi tượng trong tin bảo RESV

18
19


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Hình 9 mô tả chi tiết hơn về chức năng đường dữ liệu kiểm soát chất lượng. Thông
tin từ giao thức RSVP được đưa vào các khối chức năng khác nhau trong bộ định tuyến, tại
đó chúng được xử lý đế đưa ra quyết định cung cấp chất lượng dịch vụ tưong ứng. Bộ phân
loại gói xác định cách xử lý các gói. Bộ lập lịch gói áp dụng các cơ chế xác định với các gói
để cung cấp chất lượng dịch vụ được yêu cầu. Chức năng kiểm soát chính sách và kiểm soát
chấp nhận xác định một luồng cụ thể có được phép yêu cầu một dịch vụ nhất định tại thời

điểm đó hay không (chính sách) và có đủ tài nguyên trong phần tử mạng để hồ trợ dịch vụ
được yêu cầu (chấp nhận). Ket quả của các hoạt động đó ảnh hưởng đến quyết định của bộ
phân loại gói. Hơn nữa, các thông tin của RSVP cũng ảnh hưởng tới các giải thuật chọn
đường của phần tử mạng (chọn đường có xem xét đến chất lượng dịch vụ).

Hình 10. Quan hệ giữa thông tin RSVP và
việc
xử
lỷ gói trong bộ định tuyến

Dịch vụ tải có kiếm soát được áp dụng cho một lóp ứng dụng có đặc tính thời gian
thực nhưng có thể thích nghi với điều kiện mạng không quá tải. Dịch vụ tải có kiểm soát cố
gắng tạo ra điều kiện mạng “không tải “ cho các úng dụng đó nhưng không cung cấp đảm
bảo dịch vụ. Các dịch vụ này có thể là audio hoặc video

20


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

• Kiến trúc dịch vụ.

Hình 11 . Dịch vụ tải có kiêm soát

Hình 11 mô tả một phần tử mạng cung cấp dịch vụ tải có kiếm soát, trong đó phần
quan trọng nhất là chức năng xử lý gói. Tại đây, tất cả các luồng gói đều đi qua bộ phân loại
gói trong bộ định tuyến. Nó xác định gói nào thích hợp với dịch vụ này gói nào không. Ở
đầu ra của bộ phân loại gói là thùng thẻ bài. Cơ chế thùng thẻ bài được dùng để xác định gói
nào nhận dịch vụ tải có kiêm soát. Trong thiết kế hình 11 có hai hàng đợi. Hàng đợi trên
được ưu tiên và các các gói tuân theo cơ chế thùng thẻ bài của luồng được đưa vào hàng đợi

ưu tiên cao hơn này. Hàng đợi thấp hơn được dùng chung cho các gói không tuân theo cơ
chế thùng thẻ bài và các gói chỉ nhận được dịch vụ cố gắng tối đa. Hàng đợi ở dưới lại có thể
phân thành hai hàng đợi nhỏ hơn.

Ớ đây, có một số vấn đề cần xem xét. Trước hết là cách xử lý lưu lượng không tuân
theo yêu cầu dịch vụ. RFC 2211 đề nghị đối xử với chúng như với lưu lượng cố gắng tối đa.
Do đó trên hình 6, ta thấy phần vượt quá được đưa vào hàng đợi cố gắng tối đa. Tất nhiên
lưu lượng vượt quá không được ảnh hưởng nhiều đến dịch vụ cố gắng tối đa bình thường, ví
dụ nó không được gây ra sự suy giảm chất lượng dịch vụ đáng kết với dịch vụ thông thường.
Vấn đề là khi có nhiều lưu lượng tải được kiêm soát không tuân thủ, chúng có thê làm dịch
vụ thông thường bị dừng lại do bị mất nhiều gói trong hàng đợi. Do đó cần có cơ chế xử lý
lưu lượng vượt quá từ dịch vụ tải có kiếm soát. Một số giải pháp được đề nghị như dùng một
mức hàng đợi ưu tiên khác cho phần lưu lượng này hay dùng cơ chế hàng đợi WFQ hay
CBQ để đảm bảo lưu lượng cố gắng tối đa không bị ảnh hưởng bởi lưu lượng vượt quá .

21


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

gửi ADSPEC trong tin báo PATH, chứa thông báo rằng dịch vụ này có được cài đặt trên mỗi
chặng của đường hay không, kích thước MTU tối thiếu và các tham số đặc trưng của đường
đi của các gói trong luồng. Các nút trung gian có thế sửa đổi ADSPEC nhưng không thế sửa
đổi SENDERTSPEC. Khi bên nhận thấy tin báo PATH cho dịch vụ tải có kiểm soát, chúng
chỉ báo dịch vụ có được hồ trợ hay không bằng cách đặt “ bit gãy “ (break - bit). Bit này
báo cho mọi người biết rằng có ít nhất một nút trên đường không hồ trợ dịch vụ này.

Một điếm chú ý quan trọng là không có định nghĩa mang tính định lượng chính xác
của dịch vụ tải có kiểm soát. Mỗi phần tử mạng cần quyết định một cách độc lập xem nó có
thể cung cấp dịch vụ này dựa trên mức tải hiện tại của nó cũng như mức độ rủi ro có thể có

(do cung cấp quá mức tống của Tspec của các luồng tải có kiếm soát).

Khi luồng đã được chấp nhận, chức năng đường dừ liệu bắt đầu làm việc. Chức năng
này quan tâm đến việc xử lý và lập lịch gói. Ớ đây chúng ta cần xem xét một khía cạnh trong
đáp ứng của thùng thẻ bài : giả sử luồng đạt đến số gói mà thùng thẻ bài cho phép và sau đó
gửi với tốc độ thẻ ghi trong Tspec. Neu nút chọn phục vụ luồng với tốc độ thẻ đó thì sẽ có
đống (backlog) “ cố định “ các gói tại hàng đợi của nút đó. Vì vậy RFC 2211 khuyến nghị
nên có cơ chế để cho phép dọn dẹp backlog đó để làm giảm thời gian xắp xếp hàng đợi cho
luồng. Một cách tương tự, như chúng ta đã biết, lưu lượng gửi qua nhiều nút không duy trì
được hình dạng và đặc tính ban đầu của nó, nếu một nut đặt kích thước bộ đệm tối đa bang
kích thước chùm chỉ ra trong Tspec thì sẽ có mất mát gói (không cần thiết) do lưu lượng
không được định dạng lại tại mỗi nút trong mạng. RFC cũng khuyến nghị dùng sơ đồ phân
bô bộ đệm mêm dẻo đê có thê cung câp thêm bộ đệm cho các chùm .

Nút xác định sự tương thích của luồng bang cơ chế thùng thẻ bài (được tham số hoá
trong Tspec). Việc xử lý các gói không tương thích không quá chặt chẽ, nhưng không được
làm giảm dịch vụ cung cấp cho các luồng tải có kiếm soát khác và dịch vụ cố gắng tối đa.
Tất nhiên, một tuỳ chọn trong việc xử lý luồng với lưu lượng không tương thích là làm giảm
dịch vụ của cả luồng (chứ không chỉ cho các gói không tương thích). Một khả năng khác là
định dạng lại luồng đế các gói không tương thích đợi đến khi chúng tương thích hoặc đến
một thời hạn xác định nào đó. Một cách xử lý khác là đưa chúng vào hàng đợi cùng với lưu
lượng cổ gắng tối đa (hoặc sau lưu lượng đó). Điều đó làm các gói trong luồng bị chuyển
không theo thứ tự và gây trễ cho các giao thức tầng cao hơn
22


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Mô hình dịch vụ
B

Mô hình thùng thé bài

Mô hình đệm dòng chất lỏng

Hình 12 . Mô hình dịch vụ đảm hảo

Vì dịch vụ đảm bảo là định lượng - nó có giới hạn trễ xác định - nên nó cần dựa trên
cả hai mô hình : đáp ứng của nguồn và cách phần tử mạng xử lý luồng. Mục đích của các mô
hình này là giới hạn trễ hàng đợi. Một thành phần khác của trễ đầu cuối đến đầu cuối là trễ
truyền, được kiếm soát bằng các giải thuật định đường dùng khi thiết lập luồng. Các mô hình
được mô tả dưới đây.

Bên trái là mô hình thùng thẻ bài, dùng cho bên nguồn. Có nghĩa là dòng bên nguồn
luôn phải nằm trong giới hạn do thùng thẻ bài qui định. Bên phải là mô hình của một liên kết
trong bộ định tuyến. Nó chỉ ra tài nguyên (bộ đệm và băng thông) mà bộ định tuyến phải
phân bô cho luồng được đảm bảo. Mô hình được sử dụng là “ mô hình dòng chất lỏng “
(íluid model). Nguồn sinh ra dòng chất long với tốc độ r (là tốc độ thẻ bài được tạo ra)
nhưng đôi khi nó có thế tạo ra luồng có tốc độ nhanh hơn r. Phần vượt quá sẽ được giữ lại ở
nguồn và đưa ra với tốc độ r. Neu nguồn không phát trong một thời gian, thẻ bài được giữ
đến giới hạn b, bất kỳ luồng nào đến sẽ được truyền ngay lập tức khi còn thẻ bài. Tốc độ
truyền sẽ là p .

Khi dòng dữ liệu đến phần tử mạng, nó được phục vụ với tốc độ R và dùng bộ đệm
kích thước B. cần có bộ đệm vì tốc độ truyền p có thể lớn hơn nhiều so với R

23


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

11.1.7.

Các vấn đề với mô hình dịch vụ tích hợp

Mô hình IntServ đề xuất một mô hình mới về cơ bản cho mạng IP. Nó khác với mô
hình truyền thống và đưa ra các dịch vụ mới như dịch vụ đảm bảo và dịch vụ tải có kiểm
soát. Nó đòi hỏi việc dự trữ tài nguyên một cách rõ ràng, kiểm soát thu nhận, phân loại và
lập lịch gói tin. Nó chỉ ra cách xác định các yêu cầu về lưu lượng và chất lượng dịch vụ .

Tuy nhiên, mô hình này còn có một số vấn đề cần xem xét khi áp dụng cho các mạng
trục (backbone) lớn. Đó là các vấn đề :

•

Số lượng các luồng đơn trong mạng trục có thể rất lớn, duy trì trạng thái của chúng
đòi
hỏi nhiều dung lượng dự trữ .

•

Số lượng tin báo điều khiển cho việc dự trữ tài nguyên cho một lượng lớn các luồng sẽ
rất
lớn và đòi hỏi nhiều năng lực xử lý

24


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

11.2.

Mô hình dịch vụ phân biệt

Yêu cầu đặt ra với các nhà cung cấp dịch vụ mạng là cần có các cơ chế khả dụng và
thực tế để cung cấp các mức dịch vụ khác nhau cho khách hàng xuất phát tù - những mối quan
tâm mang tính thương mại. Ngoài ra, các doanh nghiệp sẽ không đưa các số liệu quan trọng
của họ lên mạng nếu không có các cơ chế đảm bảo dịch vụ. Sự phát triển của các ứng dụng
như thoại trên IP (VOTP) và mạng riêng ảo (VPN) gắn liền với khả năng của hạ tầng mạng
trong việc cung cấp các loại dịch vụ phân biệt cho các ứng dụng như vậy.

11.2.1.

Các đặc điểm chính của mô hình DiffServ

Do những vấn đề tồn tại của mô hình ĩntServ như đã trình bày ở trên, mô hình
DiííServ đã được nghiên cứu nhằm cung cấp một cơ chế đơn giản khả dụng hơn cho việc
phân biệt các dịch vụ. Những đặc điếm chính của mô hình này như sau:
•

Mức độ phân biệt thô hơn

Các bộ định tuyến trục chính chuyến một số lượng lớn các luồng đơn. Việc duy trì trạng
thái dự trừ cho từng luồng là rất khó khăn vì kích thước mạng tăng rất nhanh. Vì vậy,
trong mô hình DiffServ, lưu lượng không được phân biệt theo luồng, thay vào đó, có một
số nhỏ các lớp đã được định nghĩa trước, cung cấp các dịch vụ khác dựa trên độ trễ và
mất mát thông tin.
•

Không phân loại gói trong mạng

RSVP chỉ ra rằng, mồi bộ định tuyến đều thực hiện chức năng phân loại gói nhằm cung
cấp các mức dịch vụ khác nhau, do đó cần kiếm tra nhiều trường trong phần đầu gói (ví
dụ với IP v4, cần kiểm tra địa chỉ IP nguồn và đích, địch danh giao thức, cổng nguồn và
đích). Thao tác này rất tốn kém, vì vậy trong mô hình DiffServ việc phân loại được thực
hiện ở biên của mạng, nơi có ít gói phải xử lý hơn. Các bộ định tuyến ở biên phân loại và
đánh dấu các gói tin một cách tương ứng. Các bộ định tuyến ở bên trong chỉ xử lý các
gói theo dấu của chúng. Như vậy, các bộ định tuyến bên trong không làm việc với từng
25


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

• Không có đảm bảo dịch vụ tuyệt đối

Dịch vụ trễ có đảm bảo trong mô hình IntServ cung cấp giới hạn chặt chẽ về độ trễ tối đa
mà các gói có thế trải qua. Nó thực hiện được điều đó nhờ dự trữ tài nguyên trên đường
truyền. Trái lại, DiffServ không cung cấp sự đảm bảo chặt chẽ trừ phi có một luồng tĩnh
được cung cấp đặc biệt cho luồng cụ thề. Trong mô hình này, bộ định tuyến bên trong
không phân biệt các luồng đơn mà làm việc với tập hợp luồng, do đó nó không thế đối
xử một cách ưu tiên đối với một luồng cụ thế.

Mục tiêu của DiffServ là theo dõi lưu lượng đi vào mạng ở nút vào và kiếm tra tính
tương thích với một số profile dịch vụ định trước. Dựa trên đó, các gói có thể được đánh dấu
là “trong“ (thoả mãn) hay “ngoài“ (không thoả mãn) các profile của chúng. Bên trong mạng,
bộ định tuyến sẽ ưu tiên loại bỏ các gói được gán nhãn “ngoài”.

Bên cạnh ưu tiên loại bỏ, có các thông tin trong phần đầu gói cho biết kiểu dịch vụ
mong muốn của gói. Ví dụ, dịch vụ hạng nhất (premium Service) là tương đương với CBR.
Tương tự dịch vụ đảm bảo có đáp ứng chùm và được cung cấp dung lượng mong muốn.

11.2.2.

Kiến trúc dịch vụ phân biệt

Ý tưởng của dịch vụ phân biệt khá đơn giản: một luồng một chiều đi vào mạng qua
bộ định tuyến biên đầu vào, ở đó nó được định dạng và gửi đi bằng đáp ứng theo chặng (Per
Hop Behaviour - PHB), theo đó dịch vụ tương ứng được cung cấp cho luồng. Tại các bộ
định tuyến tiếp theo, PHB được áp dụng cho luồng cho đến khi nó đến bộ định tuyến biên
đầu ra, ở đó luồng có the được định dạng lại trước khi gửi đến máy chủ hoặc một miền dịch

Hình 13 . Cấu trúc nút dịch vụ phân hiệt


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Bảng 1 : Bảng ánh xạ giữa DSCP và PHB
Thiết
định
dạng
(shaper)
đảm
bảo
luồng
tuân
thủ
chính
xácvàcác
tham
đãtrên,

cho
thấy. Lý doNút
củaở bị
yêu
cầu
chặt
chẽ có
nàynhiều
là đểchức
cung
cấphơn
dịch
vụbên
vớitrong
những
đặcthế
điểm
kể
biên
có nói
chung
năng
nút
có
mởsốrộng
các
trong đợi
proíile
lượng
định.

NóCác
có thế
làm đế
mộtđạt
số được
gói bịđiều
trễ. đó
Nếulà dòng
góiđộ
thực
rất
hàng
phảilưu
luôn
giữ nhất
ở mức
thấp.
rõ ràng
giữ tốc
vàosựthấp
dịch vụ như đánh dấu, định dạng gói cho các máy chủ hay miền không có khả năng tự cung
kháctốc
so với
proTile
lưu hiện
lượng,
nó đó,
cỏ thế
ra phải
loại bỏ

thiết ítbịnhất
địnglàdạng
không
bộ
hơn
độ ra.
Đe thực
điều
tốc gây
độ ra
cố gói
địnhvìhoặc
không
dướicómột
cấp
dịch
vụ đó.
đệmcác
vô hạn
(hoặc
rấtNút
lớn)bên trong có thế giả thiết rằng lưu lượng đã đi qua các nút biên hồ
ngưỡng
đã
cho.
trợ dịch vụ phân biệt và do vậy đã được đánh dấu và điều chỉnh chính xác. Các chức năng
này có thể được bỏ qua ở các nút bên trong .
Thiết
bị số
loạicơbỏ

loại bỏ
khỏi
luồng
tương
với
Có
một
chế(dropper)
cài đặt PHB
EF,các
baogói
gồm
hàng
đợi để
ưuđảm
tiên bảo
đơn sự
giản,
lập thích
lịch theo
proíiletròn
lưu (round
lượng. robin)
SLA/TCA
hay chính
xáccơ
định
áp hiện
dụngchức
cho tất

cả
vòng
có trọng
số. .. sách
. Mặcmiền
dù các
chếthiết
nàybịcóloại
thểbỏ
thực
năng
haybản
chỉ của
mộtEF,
phần
của luồng
hạn
góiMột
ngoài
haycủa
tấtdịch
cả các
Thiết
bị
cơ
chúng
không(chẳng
có cùng
đặccác
tính.

sốproíile)
tính chất
vụ luồng.
như biến
thiên
Thoả
thuận
mức
dịch
vụbị(Service
Level
- SLA)
làvụđịnh
một
kháibỏ
niệm
nàycó
cóthể
thể
dùng
thông
tin
từ
thiết
phân
đo
vàAgreement
đánh của
dấucùng
để

radịch
quyết
gói. quan
trễ
khác
nhau
rất
nhiều
trong
các
càiloại,
đặt
khác
nhau
. loại
trọng trong dịch vụ phân biệt. SLA xác định một miền dịch vụ phân biệt xử lý các gói. SLA

11.2.3.
Định
nghĩa
dịch
11.2.3.3.
tiếp
có đảm
bảoConditioning Agreement - TCA), trong
thường
chứa thoảPHB
thuậnchuyển
điều kiện
lưu vụ

lượng
(Traffíc
đó mô tả sự phân lớp của luồng, cách đánh dấu và bỏ dấu đối với các gói trong luồng, các
tham số thùng thẻ bài và thoả thuận về cách xử lý các gói ngoài profile (nghĩa là không đáp

ứng mộtMục
đặc
tính
đã nghĩa
thoả
thuận).
Chức
năng
nàyphép
đượcmạng
hiện
trong
một
sổđảm
thiếtbảo
bị
tiêusố
của
định
nghĩa
dịchnhau
vụ này
làmạng
cho
cung

cấp
mức
Cósổmột
định
khác
cho
dịch
vụthực
phân
biệt.
Tacácsẽ
xem
xét
các
truyền
khác
nhau
và
có
thê
các
mức
trễ
và
biến
thiên
trễ
khác
nhau.
Tất

nhiên,
hai
tính
chất
logic
trongđược
hìnhthiết
13 . kế để tương thích với việc sử dụng trường IP Precedence (trước kia
PHB như
cơCó
bản,
8 mãlà chọn
lớp, trong
đó cócủa
một
mãKhông
chọn đáp
ứngtiêu
mặccụđịnh.
CáctrễPHB
do 7thiên
mã
sau không
phải
mối quan
tâm chính
AF.
có mục
thể về
và biến

còn
phải thoả
các yêu
cầu sau
mã chọn
có trật
tụ’ theo
giá trị
của
là lại
mộtchọn
phần
của mãn
trường
TOS).
Ta: các
cũng
mô lớp
tả phải
PHB
chuyển
tiếp
nhanh
chúng.
Qui Forwaring
luật chung- EF)
cho và
cácPHB
PHBchuyến
chọn lớp

điều(Assured
kiện tải Forwarding-AF)
tương đương, PHB gắn
(Expedited
tiếp là
có dưới
đảm bảo
với mã giá trị cao hơn phải có đáp ứng tốt hơn so với PHB gắn với mã giá trị thấp hơn. Đe
thoả 11.2.3.1.
mãn
yêu cầu
tối
thiểu,
phải
cómột
ít nhất
hai chất
đáp
phân biệt
rõ ràng
đáp ứng
Profile
lưuTrường
lượng
xácDS
định
sốPHB
tính
của luồng
với mức

dịch.Một
vụ nhất
định.phải
Đó
và
các
cơ ứng
bản
ưu
tiên
cho
các
gói
mang
mã
DS
‘
11x000’
so
với
các
gói
nhận
PHB
mặc
định
đế
tương
là các đặc tính hay thiết bị cho phép bộ định tuyến xác định một cách rõ ràng một gói là
thích với các lớp ỈP Precedence ‘111’và ‘110’ đang dùng cho lưu lượng định đường. PHB

trong
haycung
ngoài
Hơnmột
nữa
sởchuan
của SLA/TCA
hay vụ
trên
cơ biệt
sở của
chọn lớp
cấpproíile.
cơ sở cho
tậptrên
các cơ
PHB
được các dịch
phân
cungchính
cấp . sách
miền, các gói ngoài protìlc có thể được đối xử khác với các gói trong proíĩle.
Byte DS là định nghĩa lại của byte TOS trong phần đầu IP v4 và lớp octet lưu lượng
Bảng
2 Byte
DS cho
trong phần đầu IP vó. Byte này
được
chiamã
thành

hai AF
trường : một mã (codepoint) DS 6 bit và
64 mã dự trừ được chia thành 3 phần.
Thiết bị đầu tiên chúng ta xem xét trong cấu trúc nút là thiết bị phân loại gói (packet
classiííer). Thiết bị này dùng đê chọn các luồng nhận mức dịch vụ nhất định. Có hai loại
Yêu cầu của PHB AF được phát biểu bằng những điều kiện về đáp ứng truyền, phân
thiết bị phân loại gói : một kiểu dựa trên việc chỉ sử dụng trường DS trong phần đầu gói tin
bô và sẳp
xếp lại tài dùng
nguyên.
Có
lớp
AF và 3 mức
ưumã
tiêncóloại
trong
lớp.
6 bit
của
các4loại
PHB
32
thêbở
gán
chomồi
PHB
IP. Kiếu‘xxxxxO’
này gọi là: thiết
bịcho
phân

tập chuân,
họp đápcóứng
(behaviour
aggregate
-các
BA).
Ưuchuân
điếm
byte DS‘xxxxl
được chia
thành
hai
trường
:
trường
thứ
nhất
(3
bit)
là
số
lớp
AF
(giá
trị
thập
phân
1 ’ :này
dùng
nghiệm

haysốcục
chúng
được thái
địnhcần
nghã
và chỉ
của kieu phân loại
là cho
tínhcác
đonPHB
giảnthực
và chỉ
có một
hữubộ,
hạn
các trạng
được
bộ
2, 3, 4 hoặc
5)
và
trường
thứ
hai
(3
bit)
là
mức
ưu
tiên

loại
bở
(giá
trị
thập
phân
0,
2
hoặc
4).
dùng
trong
một
trường
DS
đơn
định tuyến duy trì. Kiêu thiết bị khác gợi là thiết bị phân loại nhiều trường (multi - íĩelđ Thứ tự của byte DS (giá trị số lớp AF) chỉ ra trật tự của dịch vụ. Neu mã (x) < mã (y) thì lóp
MF) và nó có thế dùng nhiều nhiều trường trong phần đầu gói đế xác định xem gói có thuộc
(y) có lượng
(bộcác
đệmnútvàdịch
băngvụthông)
cấptrợ
ít nhất
bằng
lớpmặc
(x).định
Tương
thứ
PHB tài

cơ nguyên
bản được
phân được
biệt hồ
gợi là
PHB
và tự,
là đáp
luồng hay không. Ưu điếm của kiều phân loại này là các gói thuộc về các luồng cùng đến
tự
trường
tiêntốiloại
bỏ chỉthường
ra trậtcủa
tự của
tỷ lệ này
loại chịu
bỏ. Cuối
cùng,
cùng một
lớp
ứngcủa
truyền
cố ưu
gắng
đa bình
IP. PHB
sự hạn
chế trong
tài nguyên

của nhà
một giao‘xxxxOl’
diện nhưng
có cho
SLAcác
khác
nhau
được
xác hay
địnhcục
và bộ,
phân16biệt.
Nhược
điếm
củalaikiếu
: dùng
PHB
thực
nghiệm
mã
này
trong
tương
có
AF,
nút
không
được
phép
sắp

xếp
lại
các
gói
của
luồng
bất
kế
mức
ưu
tiên
loại
bở
.
quản trị mạng và các gói được truyền khi nút mạng không phải phục vụ các lớp dịch vụ
phân loạithể
này
là thông
thái cónếu
thế32
rấtmã
lớnkhông
.
được
dùng tin
chotrạng
tập chuẩn
đủ
khác. Mã chọn PHB mặc định là ‘000000’ (nhị phân). Các mã khác có thế ánh xạ đến PHB

11.2.3.2.

PHB chuyển tiếp nhanh

Trên hình 13, một số thiết bị logic tập hợp với nhau tạo nên bộ điều chỉnh lưu lượng
29
27
28
30


Các phương pháp nâng cao chất ỉưcmg dịch vụ trên mạng ỈP

Cuối cùng, có thể dùng điều chỉnh lưu lượng để giới hạn lưu lượng AF đi vào mạng.
Các gói có thế bị loại bỏ do hành động điều chỉnh lưu lượng nhưng chúng có thế nâng cấp
hoặc giảm cấp trong mức ưu tiên loại thậm bở, chí gán vào lớp AF

11.2.4. Quản lý động tài nguyên trong mô hình DiffServ

Có hai phương pháp quản lý tài nguyên là quản lý tài nguyên động và quản lý tài
nguyên tĩnh, tài nguyên có thể được cung cấp động theo nhiều phương pháp. Trong mô hình
dịch vụ tích hợp, việc cung cấp động động tài nguyên chủ yếu nhờ giao thức RSVP. Trong
mô hình dịch vụ phân biệt, ở phần trên ta đã xem xét mô hình DiffServ với sự cung cấp tĩnh
tài nguyên. Việc cung cấp tĩnh tài nguyên có uu điểm là không tạo ra nhiều các gói tin báo
điều khiến cho việc dữ trữ tài nguyên như trong cung cấp động và không đòi hỏi việc kiếm
soát thu nhận động, như thế mô hình sẽ đơn giản hơn. Tuy nhiên, việc cung cấp tĩnh tài
nguyên cũng có một số hạn chế, đó là tính kém linh hoạt và đặc biệt là không sử dụng tối uu
tài nguyên. Chính vì thế, gần đây, đế quản lý tài nguyên động trong mô hình DiffServ người
ta sử dụng một phần tử mới là Bandwidth Broker.

11.2.4.1.

Tổng quan về Bandvvidth Broker

Mục tiêu cuối cùng của hồ trợ QoS cho mạng là cung cấp các dịch vụ phân phối dữ
liệu với chất lượng khác nhau cho các User và các ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên tù’ quan
điếm định tuyến, hỗ trợ ỌoS gồm ba phần cơ bản :

V Định nghĩa các lớp

V Xác định lượng tài nguyên cho mồi lớp

V Phân loại các gói vào các lóp tương ứng

Nồ lực DiữServ giải quyết vấn đề thứ nhất và vấn đề thứ ba, nó xác định các lóp lưu
lượng cũng như cung cấp một cơ chế phân lóp gói đơn giản mà không cần biết các gói thuộc
luồng nào hay thuộc vào ứng dụng nào. Banđwiđth Broker giải quyết vấn đề thứ hai bằng
31