Điện tử viễn thông điều khiển lưu lượng trong mạng viễn thông khotailieu

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................. 2
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .......................................................................................... 3
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ....................................................................................... 4
CHƯƠNG I: GIAO THỨC TCP/IP .............................................................................. 5
1.1. Cấu trúc tầng giao thức tcp/ip .......................................................................... 5
1.2. So sánh với mô hình OSI.................................................................................... 7
1.3. Kết luận chương I ............................................................................................. 8
CHƯƠNG II: CƠ CHẾ ARQ TRONG GIAO THỨC TCP/IP ..................................... 9
2.1. Đặc điểm của ARQ............................................................................................. 9
2.2.Vấn đề khi trao đổi dữ liệu .................................................................................. 9
2.3. Kết luận chương II ............................................................................................ 11
CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN LUỒNG TRONG VIỄN THÔNG .............................. 12
3.1. Khái niệm. ........................................................................................................ 12
3.2. Các kỹ thuật điều khiển luồng .......................................................................... 12
3.2.1. Kỹ thuật dừng và đợi (Stop and wait) ........................................................ 12
3.2.2. Kỹ thuật cửa sổ trượt (Sliding Window) .................................................... 14
3.3. Kết luận chương III ........................................................................................ 15
CHƯƠNG IV: ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ......................................................... 16
4.1. Khái niệm ........................................................................................................ 16
4.2. Các kỹ thuật được sử dụng trong quản lý tắc nghẽn ................................... 17
4.3. Điều khiển tắc nghẽn và tránh tắc nghẽn trong mạng TCP ........................ 18
TỔNG KẾT ............................................................................................................... 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 23



1


LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay nghành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu to lớn
và trở thành một ngành không thể thiếu trong đời sống con người. Nhờ sự phát
triển của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và các công nghệ phần mềm đã và
đang đem lại cho người sử dụng các dịch vụ mới đa dạng và phong phú.
Mạng IP và các dịch vụ ứng dụng công nghệ IP với các ưu điểm như
tính linh hoạt, khả năng mở rộng dễ dàng và đạt hiệu quả cao… đã và đang dần
chiếm ưu thế trên thị trường viễn thông thế giới. Nhiều nghiên cứu về công
nghệ IP đã được thực hiện để đưa ra các giải pháp tiến đến một mạng hội tụ
toàn IP. Tuy nhiên, với tốc độ yêu cầu ngày càng cao thì việc sẩy ra tắc nghẽn là
điều không tránh khỏi.do đó việc quản lý lưu lượng càng tốt sẽ đảm bảo cho sự
hoạt động của hệ thống ổn định, đáp ứng được nhu cầu sử dụng. đó luôn là một
bài toán khó với các nhà khoa học máy tính cũng như ngành viễn thông nói
riêng.
Hiện nay với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ đã đáp
ứng được yêu cầu về phần cứng của hệ thống, tuy nhiên các thuật toán nhằm đạt
được sự tối ưu vẫn luôn là một đề tài nóng hổi.nó đòi hỏi phải có sự nghiên cứu
chuyên sâu và một hiểu biết sâu sắc vè các vần đề liên quan đến hệ thống mạng.
do vậy với đề tài “Điều khiển lưu lượng trong mạng viễn thông” nhóm của
em sẽ trình bày các phương thức điều khiển lưu lượng và chống tắc nghẽn trong
giao thức TCP/IP sử dụng cơ chế ARQ.
Do lĩnh vực của đề tài này tương đối rộng, và kiến thức còn có nhiều hạn
chế nên bài báo cáo này không tránh khỏi nhiều sai sót. Em rất mong được sự
góp ý và chỉ bảo của các thầy cô và các bạn sinh viên để bài báo cáo được hoàn
thiện và phong phú hơn.



2

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

IS

Intergrated Service

Dịch vụ tích hợp

ISP

Internet Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ Internet

LAN

Local Area Network

Mạng nội vùng

ARQ

Automatic Repeat Request

Cơ chế tự động phát lại

MIB

Management Information Base

Cơ sở thông tin quản lý mạng

MPLS

Multi Protocol Lable Swiching

Chuyển mạch nhãn đa giao
thức

MTU

Maximum Transport Unit

Đơn vị truyền lớn nhất

NAT

Network Address Translator

Biên dịch địa chỉ mạng

NP

Network Performent

Hiệu năng mạng

OSPF

Open Shortest Path First

Giao thức định tuyến OSPF

PHB

Per Hop Behavior

Cách hoạt động trên từng
chặng

PPP

Point to Point Protocol

Giao thức điểm -điểm

RED

Random Early Detection

Phát hiện sớm ngẫu nhiên

RIP

Realtime Internet Protocol

Giao thức báo hiệu IP thời gian
thực

RSVP

Resource Reservation Protocol

Giao thức dành trước tài
nguyên

RTP

Realtime Protocol

Giao thức thời gian thực

SNMP

Simple Network Management
Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn
giản



3

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Stt

Hình vẽ

trang

1

Hình 1.1: Mô hình tầng giao thức TCP/IP

6

2

Hình 1.2: Đóng gói dữ liệu trong gói tin UDP của gói tin IP

7

3

Hình 2.1: Mô hình truyền khung cơ chế ARQ

10

4

Hình 3.1: Hiệu suất kỹ thuật dừng và đợi

13

5

Hình 3.2: Kỹ thuật cửa sổ trượt

14



4


CHƯƠNG I: GIAO THỨC TCP/IP
Bộ giao thức TCP/IP, viết tắt là TCP/IP (tiếng Anh: Internet protocol
suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một
bộ các giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các
mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó. Bộ giao thức này được đặt tên
theo hai giao thức chính của nó là TCP (Giao thức Điều khiển Giao vận)
và IP (Giao thức Liên mạng). Chúng cũng là hai giao thức đầu tiên được định
nghĩa.
Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tập
hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc
truyền dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ được
định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn. Về
mặt lôgic, các tầng trên gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu
tượng hơn, chúng dựa vào các giao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành
các dạng mà cuối cùng có thể được truyền đi một cách vật lý

1.1.Cấu trúc tầng giao thức tcp/ip
Bộ giao thức IP dùng sự đóng gói dữ liệu hòng trừu tượng hóa (thu nhỏ lại quan
niệm cho dễ hiểu) các giao thức và các dịch vụ. Nói một cách chung chung, giao
thức ở tầng cao hơn dùng giao thức ở tầng thấp hơn để đạt được mục đích của
mình.



5


Hình 1.1: Mô hình tầng giao thức TCP/IP
Những tầng gần trên nóc gần với người sử dụng hơn, còn những tầng gần đáy
gần với thiết bị truyền thông dữ liệu. Mỗi tầng có một giao thức để phục vụ tầng
trên nó, và một giao thức để sử dụng dịch vụ của tầng dưới nó (ngoại trừ giao
thức của tầng đỉnh và tầng đáy).
Cách nhìn các tầng cấp theo quan niệm: hoặc là cung cấp dịch vụ, hoặc là sử
dụng dịch vụ, là một phương pháp trừu tượng hóa để cô lập các giao thức của
tầng trên, tránh quan tâm đến thực chất của vấn đề, như việc truyền tải từng bit
qua Ethernet chẳng hạn, và phát hiện xung đột (collision detection), trong khi
những tầng dưới không cần phải biết đến chi tiết của mỗi một chương trình ứng
dụng và giao thức của nó.
Sự trừu tượng hóa này cho phép những tầng trên cung cấp những dịch vụ mà
các tầng dưới không thể làm được, hoặc cố ý không làm. Chẳng hạn IP được
thiết kế với độ đáng tin cậy thấp, và được gọi là giao thức phân phát với khả
năng tốt nhất (thay vì với "độ tin cậy cao" hoặc "đảm bảo nhất"). Điều đó có
nghĩa là tất cả các tầng giao vận đều phải lựa chọn, hoặc là cung cấp dịch vụ
đáng tin cậy, hoặc là không, và ở mức độ nào. UDP đảm bảo sự toàn vẹn của dữ

6


liệu (bằng cách dùng kiểm tra tổng (checksum)), song không đảm bảo sự phân
phát dữ liệu tới đích; TCP cung cấp cả hai, sự toàn vẹn của dữ liệu, và đảm bảo
sự phân phát dữ liệu tới đích (bằng cách truyền tải lại gói dữ liệu, cho đến khi
nơi nhận nhận được gói dữ liệu).

Hình 1.2: Đóng gói dữ liệu trong gói tin UDP của gói tin IP

1.2.So sánh với mô hình OSI
Bộ giao thức IP (và chồng giao thức tương ứng) đã được sử dụng, trước khi mô
hình OSI được thành lập, và từ đó, rất nhiều lần trong sách in cũng như trong
lớp học, chồng giao thức IP đã được so sánh với mô hình OSI rất nhiều lần. Các
tầng cấp của OSI cũng thường được dùng để diễn tả chức năng của các thiết bị
mạng.
Tương tự như chồng giao thức IP, các tầng dưới của mô hình OSI không có
nhiều chức năng, đủ để nắm bắt được thực trạng công việc của bộ giao thức IP.
Chẳng hạn, chúng ta cần phải có một "tầng liên kết mạng" gắn vào khoảng
trống giữa tầng mạng và tầng giao vận, để chỉ ra nơi tồn tại của ICMP (Internet
Control Message Protocol - Giao thức điều khiển thông điệp Internet) và IGMP
(Internet Group Management Protocol - Giao thức quản lý nhóm Internet).
Thêm vào đó, chúng ta cũng cần phải có một tầng ở giữa tầng mạng và tầng liên
kết dữ liệu dành cho ARP (Address Resolution Protocol - Giao thức tìm địa chỉ)
và RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Giao thức tìm địa chỉ ngược
lại). Không những thế, nó còn chịu ảnh hưởng của việc thiết kế chỉ nhắm vào
một cài đặt đơn giản của mạng lưới, với một tầng liên kết dữ liệu mà thôi
(chẳng hạn người dùng ADSL dùng giao thức đường hầm (tunnelling protocol)

7


để "đào hầm" thông vào mạng lưới của công ty liên hiệp, dùng IP trên PPTP,
hơn là dùng IP trên PPPoA, thông qua liên kết ADSL).

1.3. Kết luận chương I
TCP/IP cho ta một phương thức kết nối hiệu quả, linh hoạt. làm cho việc
chuyển mạch sử dụng giao thức TCP/IP chống được tắc nghẽn giải quyết xung
đột đơn giản. tuy nhiên, giao thức TCP/IP gây ra một quá trình sử lý phức tạp.
đòi hỏi phần cứng xử lý nhiều, các trường kiểm tra lỗi không hiệu quả. Do đó
giao thức TCP/IP không thích hợp cho một kết nối tổng thể trong mạng viễn
thông. Tuy nhiên, với những ưu điểm có được của TCP/IP, nó vẫn đang được
tiếp tục nghiên cứu nhằm định hướng cho phát triển tương lai.



8


CHƯƠNG II: CƠ CHẾ ARQ TRONG GIAO THỨC TCP/IP
2.1. đặc điểm của ARQ
Trong thực tế có 2 loại cơ sở ARQ đó là idle RQ được dùng với truyền định
hướng ký tự ,continious RQ được dùng với các loại truyền lại selective repeat
hoặc goback N.Loại RQ liên tục thường dùng với truyền định hướng bit.
Nguyên lý kiểm soát lỗi idle RQ được định nghĩa để cho phép các khung của ký
tự được truyền một cách tin cậy .để phân biệt phía gửi (nguồn),và phía nhận
đích các thuật ngữ P (primary) và S(secondary) sẽ được sử dụng.để phân biệt
các khung dữ liệu và các khung giám sát ta thường dùng các thuật ngữ I-Frame
và ACK hay NAK Frame.

Idle RQ hoạt động ở chế độ mode bán song công,bởi vì sau khi P gửi một IFrame nó phải chờ bên S báo cho biết là khung trước đó đã nhận đúng hay
sai.Và P sẽ truyền một khung mới nếu thông tin nhận được là đúng ,và yêu cầu
gửi lại khung cũ nếu thông tin nhận được là sai. Có 2 cách thực hiện nguyên lý
này là truyền hiểu ngầm và truyền tường minh
Khi truyền thông tin trong mạng, thông tin truyền từ phía phát sang phía thu có
thể bị sai lỗi hoặc mất. Trong trường hợp thông tin bị mất, cần phải thực hiện
truyền lại thông tin. Với trường hợp thông tin bị sai, có thể sửa sai bằng một
trong hai cách:
-Sửa lỗi trực tiếp bên thu: phía thu sau khi phát hiện lỗi có thể sửa lỗi trực tiếp
ngay bên thu mà không yêu cầu phải phát lại. để có thể thực hiện được điều này,
thông tin trước khi truyền đi phải được cài các mã sửa lỗi (bên cạnh việc có khả
năng phát hiện lỗi, cần có khả năng sửa lỗi).
-Yêu cầu phía phát truyền lại: phía thu sau khi kiểm tra và phát hiện có lỗi sẽ
yêu cầu phía phát truyền lại thông tin.

2.2.Vấn đề khi trao đổi dữ liệu
Một số vấn đề khi hai thiết bị kết nối trực tiếp truyền nhận dữ liệu:
đồng bộ khung
điều khiển tốc độ truyền dữ liệu
Xử lý lỗi gặp phải trên đường truyền



9


định vị địa chỉ (trong cấu hình multipoint)
Phân biệt dữ liệu và thông tin điều khiển
Quản lý liên kết
Nội dung

điều khiển dòng dữ liệu
điều khiển lỗi
Một số nghi thức điều khiển liên kết dữ liệu
điều khiển dòng dữ liệu
Bên nhận thường có bộ đệm để nhận dữ liệu
Khi dữ liệu đến, bên nhận thường thực hiện một số xử lý trước khi gửi lên lớp
cao hơn
điều khiển dòng: đảm bảo bên phát không gởi dữ liệu quá nhanh. Ngăn ngừa
việc tràn bộ đệm.
*Mô hình truyền khung:

Hình 2.1: Mô hình truyền khung cơ chế ARQ


10


2.3.Kết luận chương II
ARQ (Automatic Repeat Request) , có thể dịch là cơ chế tự động phát lại , ở
giao thức TCP có sử dụng đến cơ chế này . Nó dùng để điều khiển luồng và
điều khiển chống tắc nghẽn. nó tạo ra một số cơ chế nhằm thực hiện phát lại các
khung tin bị sai. ở đây chúng ta quan tâm đến việc sử dụng cơ chế này vào mục
đích điều khiển lưu lượng trong bộ giao thức TCP/IP. Chúng ta thấy rằng, khi
có hiện tượng quá tải trên đường truyền thì gói tin không đến được đich. Lúc
này gói tin coi là bị mất. phía phát sẽ căn cứ vào thông tin thu thập được này để
tiến hành các hoạt động điều chỉnh mức lưu lượng phía phát cho phù hợp.



11

CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN LUỒNG TRONG VIỄN THÔNG
3.1. Khái niệm.
Điều khiển luồng là cơ chế nhằm đảm bảo việc truyền tin của bên phát không
vượt quá khả năng xử lý của bên thu.Được thực hiện trong môi trường không
có lỗi
Cơ chế điều khiển luồng được thiết kế để điều khiển luồng dữ liệu giữa người
nhận và người gởi, sao cho vùng đệm của người nhận không bị tràn. Nếu bị
tràn, các khung hoặc gói dữ liệu sẽ bị mất. Điều khiển luồng được dùng trong
tầng liên kết dữ liệu để điều khiển các liên kết điểm-điểm và trong tầng chuyển
tải để điều khiển luồng end-to-end trên mạng có định tuyến.
Phân loại Bao gồm:
+Điều khiển luồng từ trạm tới trạm(End-2-End)
+Điều khiển luồng theo từng nút(Hop-By-Hop)

3.2.Các kỹ thuật điều khiển luồng
3.2.1.Kỹ thuật dừng và đợi(Stop and wait)
Stop -and-wait là một dạng của điều khiển dòng truyền dừng và đợi đã mở
rộng để chứa các chức năng truyền lại dữ liệu trong trường hợp dữ liệu bị mất
hoặc hư hỏng. để việc truyền lại có thể thực hiện được bổ sung vào cơ cấu
dòng truyền 4 tính chất sau:
Thiết bị gửi lưu bản copy khung được truyền cuối cùng cho đến khi nó nhận
được ACK của khung đó. Việc này cho phép thiết bị gửi truyền lại khung bị
mất hoặc khung bị hư hỏng đến khi chúng được nhận đúng. để nhận dạng đúng,
cả khung dữ liệu lẫn khung ACK được đánh số luân phiên 0 và 1. Khung dữ
liệu 1 được nhận biết bởi khung ACK1 có nghĩa là thiết bị nhận đã nhận được
dữ liệu 1 và bây giờ đang chờ nhậnn dữ liệu 0. việc đánh số này cho phép nhận
dạng khung dữ liệu trong trường hợp dữ liệu truyền 2 lần (điều này là quan
trọng khi các khung ACK bị mất). Nếu một lỗi được phát hiện trong khung dữ

liệu thì nơi nhận gửi khung NAK. Các khung NAK không được đánh số , thiết
bị tự hiểu cần phải truyền lại khung cuối. Stop -and-wait ARQ đòi hỏi thiết bị
gửi đợi đến khi nhận ACK khung cuối, trước khi truyền khung tiếp theo. Khi
thiết bị gửi nhận khung NAK nó gửi lại khung đã được truyền sau ACK cuối
mà bỏ qua số khung của nó.
Thiết bị gửi được trang bị đồng hồ. Nếu chờ khung NAK trong một thời gian
xác định mà không thấy thì cho rằng khung dữ liệu cuối đã bị mất và gửi lại
khung đó.


12


a.Hoạt động
Bên phát nhận được báo nhận sẽ phát khung tin F1,cứ như vậy quá trình di
Bên phát sẽ phát khung tin F0 sau đó dừng lại đợi báo nhận của bên thu.Khi
bên thu nhận được F0,sẽ gửi báo nhận(ACK) với số hiệu tương ứng với khung
tin mong muốn được nhận (lúc này là ACK1)cho bên phát. (lưu ý rằng vì muốn
tiết kiệm băng thông,nên người ta chỉ sử dụng 1 bit để dánh số,tức là ACK ở kỹ
thuật này chỉ có giá trị 0 và 1)
b. Đặc điểm:
- A sẽ không làm gì khi chờ đợi ACK.
- Không yêu cầu phải cho vào bộ đệm nào cả.(theo cơ chế có cầu thì mới có
cung)
- Hiệu suất hạn chế.
c.Hiệu suất:
Gọi n là hiệu suất của kỹ thuật dừng và đợi

Hình 3.1: hiệu suất kỹ thuật dừng và đợi

Tf là thời gian truyền 1 khung tin
Td là thời gian trễ


13


Tp là thời gian xử lý 1 khung tin
Tack là thời gian phát ACK của bên thu
Tp’ là thời gian xử lý ACK

Gọi T là thời gian cần thiết để phát xong 1 khung tin:
T=Tf+Td+Tp+Tack+Td+Tp’
n = Tf / T
Do Tp,Tp’,Tack là rất nhỏ so với Tf nên T = Tf+2Td
Vậy n = Tf / (Tf+2Td) = 1 / (1+2a) với a = Td / Tf

3.2.2.Kỹ thuật cửa sổ trượt (Sliding Window)
a.Hoạt động
Bên phát được phát tối đa w khung trước khi nhận báo nhận(w:kích thước cửa
sổ)
Mỗi khi phát 1 khung w giảm đi 1 đơn vị,mỗi khi nhận 1 báo nhận,w lại tăng
lên 1 đơn vị,khi w=0 thì không được phép phát tiếp
Do bên phát được phát đồng thời w khung nên cần có 1 trường đánh số thứ tự
các khung tin
Giả sử cần k bit đánh số thứ tự các khung tin thì 1<= w <= 2^k - 1
Vd :Dùng 3 bit đánh số thứ tự các khung tin => w<8,chọn w=7

Hình 3.2: kỹ thuật cửa sổ trượt

14


b.Hiệu suất
Hiệu suất của kỹ thuật sliding window được tính như sau
+n = 1 nếu w>=2a+1
+n = w / (1+2a) nếu w<2a+1

3.3.Kết luận chương III
Với các kỹ thuật này của cơ chế ARQ nó cho phép cơ chế ARQ có thể giải quyết
xung đột và điều khiển luồng. tuy nhiên, trong các kỹ thuật trên thì kỹ thuật cửa sổ
trượt (siding-windown) là kỹ thuật chính. Kỹ thuật dừng và đợi (stop-and-wait) được
coi như kỹ thuật cửa sổ trượt với W=1.



15


CHƯƠNG IV: ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN
4.1. Khái niệm
Trong các mạng chuyển mạch gói, các gói tin đi vào và đi ra các bộ đệm,
hàng đợi hay thiết bị chuyển mạch giống như khi nó được chuyển qua mạng.
Một đặc điểm quan trọng của mạng là các gói tin đến dưới dạng bó từ một hoặc
nhiều nguồn khác nhau. Các bộ đệm sẽ giúp các router thu hút các bó cho đến
khi chúng nhận được. Khi các bó đến vượt quá kích thước bộ đệm thì các gói
đến sau sẽ bị loại bỏ. Việc tăng bộ đệm không phải là giải pháp do nếu kích
thước bộ đệm quá lớn thì sẽ tạo ra trễ lớn. Tắc nghẽn xảy ra khi lưu lượng từ

nhiều tuyến đổ dồn về một tuyến và tuyến này không có khả năng xử lý hết
được. Tắc nghẽn cũng xảy ra ngay bên trong bản thân router tại mạng lõi của
mạng khi các node nhận được nhiều lưu lượng hơn so với thiết kế của nó. Khi
mạng xảy ra tắc nghẽn nếu không được xử lý kịp thời sẽ gây ra các hậu quả
nghiêm trọng: các gói tin không được xử lý, không chuyển được đến đầu cuối
người nhận sẽ ùn tắc trong mạng,mạng không hoạt động được trong thời gian
dài sẽ khong thể truyền tải được dữ liệu,các thành phần có thể bị hư hỏng. Do
đó vần đề quan trọng cần phải là phải điều khiển đuợc tắc nghẽn trong mạng.
Đó có thể hành động điều khiển ngay khi có tắc nghẽn để phòng tránh tăc nghẽn
và cũng có thể là điều khiển tắc nghẽn khi nó đã xảy ra.
Các tính năng của điều khiển tắc nghẽn cho phép điều khiển bằng việc
sắp xếp lại các gói được gửi ra giao diện trên cơ sở ấn định các độ ưu tiên cho
các gói. Quản lý các gói yêu cầu phải đưa ra các loại hàng đợi, ấn đinh các gói
vào hàng đợi bằng việc phân lớp các gói, sau đó lập lịch các gói và đưa ra
đường truyền. Tính năng quản lý hàng đợi trong QoS cung cấp 4 loại giao thức
hàng đợi khác nhau, chúng sắp xếp các loại lưu lượng có mức độ khác nhau
được gửi đi. Trong các chu kỳ của lưu lượng nếu không có tắc nghẽn thì các gói
sẽ được gửi đi với tốc độ như khi nó đến, nếu xảy ra tắc nghẽn thì các gói sẽ đến
với tốc độ lớn hơn tốc độ truyền nó ở giao diện đầu ra. Nếu ta dùng các chức
năng quản lý tắc nghẽn thì các gói bị ứ đọng tại giao diện sẽ được sắp xếp vào
hàng đợi để gửi đi cho đến khi giao diện rỗng. Sau đó được lập lịch để gửi đi
tuỳ theo độ ưu tiên được ấn định cho từng gói và cơ cấu hàng đợi được thiết kế
cho từng giao diện. Router thực hiện trình tự truyền dẫn của các gói bằng việc



16


điều khiển xem gói nào được đặt trong hàng đợi nào và hàng đợi đó được phục

vụ như thế nào với sự ảnh hưởng của hàng đợi khác.
Trong các mạng hỗn tạp bao gồm nhiều các giao thức khác nhau được sử
dụng bởi nhiều ứng dụng thì điều qua trọng là phải ưu tiên hoá các lưu lượng để
có thể vừa truyền được các lưu lượng yêu cầu tính thời gian thực cao vừa truyền
được các lưu lượng không yêu cầu thời gian thực. Các loại lưu lượng khác nhau
cùng chia xẻ một đường truyền dữ liệu có thể ảnh hưởng lẫn nhau khi chúng cố
gắng thể hiện các ứng dụng của mình. Nếu mạng được thiết kế để hỗ trợ các
loại lưu lượng khác nhau cùng chia xẻ một đường truyền dữ liệu giữa các router
thì có thể sử dụng các kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn để chắc chắn rằng mọi đối
xử với các gói khác nhau là công bằng.
Một số lưu ý trong quản lý tắc nghẽn:
• Sự ưu tiên lưu lượng đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng nhạy
với độ trễ và dựa trên cơ sở giao dịch tương quan,tuy nhiên việc sử
dụng hàng đợi WFQ đảm bảo rằng tất cả lưu lượng đều được đối xử
như nhau
• Sự ưu tiên được sử dụng hiệu quả nhất trong các kết nối WAN nơi mà
sự phối hợp giữa lưu lượng dạng bó và các luồng dữ liệu có tốc độ
thấp hơn có thể gây ra tắc nghẽn tạm thời.
• Tuỳ thuộc vào kích thước gói trung bình mà sự ưu tiên cũng hiệu quả
hơn khi được gửi tới các kết nối có tốc độ bằng luồng T1/E1 hoắc
thấp hơn.

4.2. Các kỹ thuật được sử dụng trong quản lý tắc nghẽn
• Điều khiển luồng phía đầu cuối: đây không phải lược đồ điều khiển
tắc nghẽn nhưng cũng là cách để tránh trường hợp phía phát gửi quá
nhiều lưu lượng vượt quá cả không gian bộ đệm phía thu.
• Điều khiển tắc nghẽn mạng: trong lược đồ này, các hệ thống đầu cuối
giảm tốc độ của luồng lưu lượng để tránh tắc nghẽn trong mạng, cơ
chế này tương tự như điều khiển luồng đầu cuối, nhưng mục đích
chính là để giảm tắc nghẽn trong mạng chứ không phải phía thu.

• Tránh tắc nghẽn trên cơ sở mạng: trong lược đồ này, router sẽ cố gắng
dò tìm ra tắc nghẽn khi nó có khả năng xảy ra, và cố gắng giảm tốc độ
của luồng đầu vào trước khi hàng đợi hàng đợi đầy.


17


• Phân phối tài nguyên: kỹ thuật bao gồm tiến trình lập lịch có sử dụng
các mạch vật lý hoặc các nguồn tài nguyên khác. Một mạch ảo được
xây dựng qua nhiều chuyển mạch cùng với băng thông đảm bảo cũng
là một loại phân phối tài nguyên. Kỹ thuật này rất khó nhưng nó có
khả năng loại trừ tắc nghẽn trong mạng bằng việc khoá các lưu lượng
vượt quá khả năng của mạng.
Một giải pháp quan trọng nhất trong điều khiển tắc nghẽn đó là sử dụng
hàng đợi. Các bộ đệm trong các thiết bị mạng được quản lý bởi rất nhiều kỹ
thuật hàng đợi. Nói đúng ra quản lý hàng đợi có thể tối thiểu hoá việc mất gói
trong mạng và tắc nghẽn xảy ra cũng như làcải thiện được hiệu năng của mạng.
Một kỹ thuật hàng đợi cơ bản nhất là FIFO, các gói được xử lý theo trật tự mà
chúng đến hàng đợi, còn hàng đợi ưu tiên sử dụng cấu trúc đa hàng đợi với các
mức ưu tiên khác nhau sẽ ưu tiên xử lý các gói quan trọng nhất và truyền tới các
node kế tiếp.
Một kỹ thuật hàng đợi quan trọng nữa là tự ấn định các luồng cho chính
bản thân các hàng đợi. Với các luồng khác nhau thì độ ưu tiên cũng được khác
nhau, và mỗi luồng đều được xử lý để chắc chắn rằng chúng không làm tràn
hàng đợi. Việc tách rời các hàng đợi theo cách này đảm bảo rằng các hàng đợi
sẽ chỉ chứa các gói từ một nguồn đơn lẻ.

4.3. Điều khiển tắc nghẽn và tránh tắc nghẽn trong mạng TCP
Trong những năm 1980 Internet dễ xảy ra hiện tượng “sụp đổ tắc

nghẽn”,do có quá ít chức năng điều khiển quản lý mạng. Các kết nối đơn lẻ sử
dụng điều khiển luồng giữa người gửi và người nhận để tránh phía gửi làm tràn
lưu lượng tại phía nhận.
Nhưng việc điều khiển luồng trong thời điểm đó mới chỉ tránh tràn lụt lưu
lượng tại các bộ đệm phía thu chứ chưa giải quyết được tại các bộ đệm phía
trong các node mạng. Tuy nhiên lưu lưọng sử dụng trên mạng Internet ngày đó
chưa lớn và nó bao gồm một số lượng các kết nối tốc độ chậm do đó vấn đề tắc
nghẽn không quan trọng như ngày nay.
Sau những năm 1980 Van Jacopson đã phát triển các cơ chế điều khiển
tắc nghẽn,tạo ra các đáp ứng TCP để hạn chế tắc nghẽn trong mạng. Nền tảng
cơ bản là loại bỏ các gói sẽ làm cho các host ngừng lại hoặc chậm dần.



18


Thông thường khi một host nhận một gói hoặc một tập các gói thì nó sẽ
gửi một ACK(acknowlegement) cho phía phát để thông báo là đã nhận được gói
tin. Cơ chế cửa sổ cho phép host nhận đa gói tin mà chỉ dùng một ACK.Việc
phía gửi không nhận được các ACK chứng tỏ rằng phái thu bị tràn bộ đệm hoặc
mạng bị nghẽn do đó phía phát phải dừng việc chuyển gói hoặc giảm tốc độ.
Một chiến lược được đưa ra là “Giảm theo cấp số nhân, tăng theo cấp số
cộng” để điều chỉnh số lượng các gói đến trongcùng một thời điểm. Nếu vẽ lược
đồ về luồng dữ liệu ta sẽ thấy số lượng các gói tăng lên cho đến khi có tắc
nghẽn xuất hiện trong mạng (tăng theo cấp sô cộng) và khi gói bắt đầu bị loại
bỏ thì ta giảm nhanh các gói truyền cho đến khi việc truyền gói bắt đầu dừng
(giảm theo cấp số nhân). Kích thước cửa sổ sẽ lần lượt giảm một nửa khi có tắc
nghẽn xảy ra. Các host sẽ tìm ra tốc độ truyền dẫn tối ưu bằng việc thường
xuyên kiểm tra mạng với tốc độ cao hơn. Thỉnh thoảng tốc độ truyền cao hơn

này được chấp nhận nhưng khi mạng bận thì các gói bắt đầu bị loại bỏ và host lại
quay trở lại tốc độ ban đầu. Lược đồ này coi mạng như một hộp đen loại bỏ các
gói khi có tắc nghẽn. Do đó điều khiển tắc nghẽn được thực hiện bởi các hệ
thống đầu cuối và chúng coi việc loại bỏ các gói là để chỉ thị tắc nghẽn. Phía
người gửi sẽ truyền một số lượng lớn các file để đẩy lên tốc độ cao hơn cho tới
khi nó đạt được tất cả băng thông. Các host khác có thể gặp vài vấn đề khi
chuyến gói qua mạng. Các host bị túm lấy băng thông thì chỉ truyền tải được rất
ít lưu lượng quan trọng.
Tất nhiên, mạng có thể sử dụng role tích cực trong điều khiển tắc nghẽn.
Cơ chế điều khiển và tránh tắc nghẽn có thể chia ra thành các quá trình:
• Khôi phục tắc nghẽn: hoàn trả lại trạng thái hoạt động của mạng khi
yêu cầu vượt quá khả năng.
• Đoán trước được tắc nghẽn xảy ra và có thể phòng tránh được không
cho tác nghẽn có thể xảy ra.
Ngày nay tránh tắc nghẽn là công cụ cải thiện hiệu năng và QoS trong
mạng Internet. Chuẩn RFC 2309 (giới thiệu quản lý hàng đợi và tránh tắc nghẽn
trong Internet) đưa ra cơ chế tránh tắc nghẽn dựa trên cơ cấu router. Cơ chế này
chia ra thành các thuật toán quản lý hàng đợi và thuật toán lập lịch.
Mục đích quan trọng là tối thiểu số lượng các gói bị loại bỏ. Nếu một host
truyền tại tốc độ cao hơn và mạng bị nghẽn thì số lượng các gói bị mất sẽ tăng.


19


RFC 2309 chỉ ra rằng thà chấp nhận các luồng dạng bó đến làm tràn hàng đợi
còn hơn là cố gắng duy trì trạng thái không đầy của hàng đợi.
TCP có xử lý điều khiển tắc nghẽn, UDP được điển hình sử dụng cho các
luồng video và audio thời gian thực bởi vì nó không cần khôi phục lại các gói bị
mất.UDP là giao thức truyền tải không đảm bảo do nó không truyền lại các báo

hiệu ngược trở lại nguồn. Các luồng UDP không thể được điều khiển bởi cách
điều khiển tắc nghẽn như trong TCP truyền thống.
Trong chuẩn RFC 2581 giới thiệu 4 thuật toán cho điều khiển tắc nghẽn:
khởi đầu chậm,truyền lại nhanh,khôi phục nhanh,tránh tắc nghẽn.
• Điều khiển tắc nghẽn khởi đầu chậm:
Khởi đầu chậm làm giảm ảnh hưởng của bó khi một host đầu tiên được
truyền. Nó yêu cầu một host khởi đầu việc truyền dẫn của nó chậm hơn, sau đó
nó sẽ xử lý các điểm có tắc nghẽn xảy ra. Một host lúc đầu không biết có bao
nhiêu gói được gửi do đó nó sẽ sử dụng cách khởi đầu chậm để định giá dung
lượng của mạng. Một host bắt đầu việc truyền dẫn bằng cách gửi hai gói tin tới
phía thu. Khi phía thu nhận được các segment thì nó sẽ gửi phản hồi lại phía
nhận một ACK để xác nhận. Phía phát sẽ tăng số gói gửi theo cơ số hai, tức là
sẽ gửi 4 gói. Việc này sẽ tiếp tục tại phía phát cho đến khi không nhận được
phản hồi ACK. Việc chỉ thị này cho thấy khả năng xử lý lưu lượng của mạng
hoặc khả năng xử lý lưu lượng tới của phía thu.
Khởi đầu chậm không có khả năng ngăn chặn tắc nghẽn mà nó chỉ giúp
cho các host tránh được trạng thái tắc nghẽn tạm thời. Nếu một host gửi quá
nhiều gói thì nó sẽ gây ra nghẽn mạng, tràn bộ đệm và các gói sẽ bị loại bỏ.
Nhưng trong một số ứng dụng mới như: thoại qua IP thì không thể chấp nhận
được trễ gây ra bởi việc khởi đầu chậm, do đó trong một số trường hợp thì mạng
sẽ không sử dụng kiểu này
• Khôi phục và truyền lại nhanh:
Truyền lại và khôi phục lại nhanh là các thuật toán được thiết kế để tối
thiểu hoá việc loại bỏ gói khi truyến trong mạng. Cơ chế truyền lại nhanh suy
luận từ cơ chế truyền TCP. Phía thu sẽ gửi các báo hiệu tới phía gửi rằng nó
nhân được các gói không theo trật tự. Kĩ thuật này sẽ phải gửi rất nhiều bản sao
ACK tới phía phát. Đây là cách để chỉ thị các gói bị mất. Thay cho việc chờ đợi
phản hồi ACK cho đến khi hết thời gian thì nguồn gửi sẽ tự phát lại gói khi

20


nhận được 3 bản sao ACK. Việc này xảy ra trước khi thời gian hết hạn do đó
chúng cải thiện được khả năng thông qua của mạng. Ví dụ khi một host nhận
được gói thứ 5 và 7(mà không nhận được gói thứ 6) thì nó sẽ gửi phản hồi ACK
cho gói thứ 5 khi nó nhận được gói thứ 7.
Khôi phục nhanh là cơ chế thay thế cho kiểu khởi đầu chậm khi truyền lại
nhanh được sử dụng. Các ACK vẫn tiếp tục được truyền để chỉ thị có bị mất gói
hay không cho tới khi phía nguồn nhận được ACK có số thứ tự cao hơn gói bị
mất. Trong trường hợp đó có nghĩa là có một gói đơn bị mất và mạng không bị
nghẽn hoàn toàn. Do đó phía phát không cần thiết phải quay trở lại khởi động
chậm ngay lập tức mà chỉ cần giảm tốc độ truyền xuống bằng một nửa so với
tốc độ ban đầu.
• Tránh tắc nghẽn bằng cách sử dụng quản lý hàng đợi tích cực
Việc loại bỏ gói là hoàn toàn không hiệu quả. Nếu một host bị ngập tràn
và tức nghẽn xảy ra thì sẽ có rất nhiều gói bị mất. Do đó việc loại bỏ tắc nghẽn
sắp xảy đến và quản lý tắc nghẽn tích cực là điều rất cần thiết. Để thực hiện điều
này ta sử dụng quản lý hàng đợi tích cực, và lập lịch. Quản lý hàng đợi là một kĩ
thuật mà các router loại bỏ gói một cách tích cực từ ngay trong hàng đợi để
tránh tràn hàng đợi,và giảm tốc độ. Trong quản lý hàng đợi ta sử dụng thuật
toán RED (phát hiện sớm ngẫu nhiên) để thực hiện quản lý hàng đợi.



21


TỔNG KẾT
Trong mạng viễn thông cơ chế điều khiển lưu lượng (flow control) và

kiểm soát lỗi chủ yếu là sử dụng cơ chế ARP trong giao thức TCP .cơ chế ARP
về nguyên tắc là việc phát bản tin tới đích có xác nhận. khi có sự cố nó sẽ truyền
lại bản tin đó. Với phương thức hoạt động đơn giản cơ chế ARP (automatic
repeat request) nó là cơ chế cơ bản trong giao thức TCP/IP nhằm kiểm soát lỗi
và điều khiển lưu lượng.
Trong báo cáo này em đã trình bày một số vấn đề sau:
• Cấu trúc và hoạt động của bộ giao thức TCP/IP gồm có 4 lớp, các lớp
trên cùng hoạt động dựa vào các lớp dưới nhằm tạo ra bản tin có cấu trúc dần
dần giống các cấu trúc vật lý trên đường truyền. càng lớp trên chúng càng gần
gũi hơn với người dùng.
• Phương thức hoạt động của ARQ (automatic repeat request) là một cơ
chế phát lại được sử dụng trong giao thức TCP nhằm điều khiển luồng. cơ chế
này thực hiện phát lại các bản tin lỗi
• Kỹ thuật cửa sổ trượt (siding-windown) và kỹ thuật dừng và đợi được sử
dụng trong cơ chế ARQ .
Tuy nhiên bản báo cáo này còn nhiều hạn chế. Bản báo cáo mới chỉ dừng lại ở
mức tổng quan về điều khiển luồng trong giao thức TCP sử dụng cơ chế ARQ
(automatic repeat request) chưa đi sâu vào nghiên cứu phương thức của chúng.
Em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn nhằm hoàn thiện hơn bản
báo cáo. Đó cũng là một cách thức nhằm củng cố kiến thức của em về bộ môn
chuyển mạch. Đặc biệt là mô hình TCP/IP và cơ chế tự động phát lại của giao
thức TCP.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa chuyển mạch đã
giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.



22

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Báo cáo: “Ethernet va ARQ”. Học viện kỹ thuật quân sự.
2. Luận Văn tốt nghiệp Đại học-Đỗ Thanh Huyền- D2001VT.
3. Điều khiển Lưu lượng- Wikipedia.org.



23