Tiểu luận mạng máy tính điều KHIỂN LUỒNG và CHỐNG tắc NGHẼN TRONG MẠNG VIỄN THÔNG

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LUỒNG VÀ CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 1.1 Vấn đề điều khiển luồng chống tắc nghẽn viễn thông .4 1.2 Mục tiêu đặt điều khiển luồng chống tắc nghẽn 1.3 Kết luận chương CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN LUỒNG 10 2.1 Định nghĩa 10 2.2 Các kỹ thuật điều khiển luồng 10 2.2.1 Cơ 10 2.2.2 Điều khiển luồng kết hợp ARQ – Stop-and- wait (dừng đợi) 11 2.2.3 Phương pháp điều khiển luồng Go back – N 16 2.2.4 Điều khiển luồng kết hợp ARQ – Selective repeat 21 2.2.5 Điều khiển luồng theo phương pháp cửa sổ (Window Flow Control) 23 2.3 Kết luận chương 30 CHƯƠNG 3: CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 32 3.1 Khái niệm chung điều khiển tắc nghẽn 32 3.1.1 Mơ hình tổng quan điều khiển chống tắc nghẽn 33 3.1.2 Nguyên nhân gây tắc nghẽn 34 3.1.3 Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn 35 3.2 Một số phương pháp chống tắc nghẽn .36 3.2.1 Phương pháp DEC bit 36 3.2.2 Phương pháp điều khiển tắc nghẽn TCP .36 3.2.3 Phương pháp EWA FEWA 39 3.2.4 Phương pháp ETCP ( Enhanced TCP ) 39 3.2.5 Phương pháp XCP (Explicit Control Protocol) 40 3.2.6 Phương pháp FBA-TCP 40 3.2.7 Phương pháp QS-TCP (Quick Start TCP) 42 3.3 Kết luận chương 43 KẾT LUẬN CHUNG 44 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển mạnh mẽ giải pháp công nghệ hạ tầng mạng truyền thông, hàng loạt yêu cầu đặt vấn đề khai thác triển khai hệ thống môi trường mạng thực tiễn Bài tốn quản lý mạng viễn thơng ln mối quan tâm hàng đầu vấn đề quan trọng cần giải nhà khai thác viễn thông Tùy thuộc vào giải pháp công nghệ ứng dụng triển khai mà nhà khai thác lựa chọn xây dựng hệ thống quản lý, điều khiển cách thích hợp để nâng cao trình vận hành khai thác mạng Hiện với phát triển không ngừng khoa học công nghệ đáp ứng yêu cầu phần cứng hệ thống, nhiên thuật toán nhằm đạt tối ưu ln tốn khó, địi hỏi có nghiên cứu chun sâu hiểu biết sâu sắc vấn đề liên quan tới hệ thống mạng Vì phương pháp điều khiển luồng chống tắc nghẽn mạng viễn thông mơt tốn khó quan tâm Do với đề tài: “ điều khiển luồng chống tắc nghẽn” em xin trình bày phương thức điều khiển luồng biện pháp kĩ thuật chống tắc nghẽn mạng sử dụng viễn thông Nội dung chia làm chương sau: Chương I: Tổng quan mạng viễn thông Chương II: Điều khiển luồng mạng viễn thông Chương III: Điều khiển chống tắc nghẽn mạng NGN Khi mạng viễn thông ngày phát triển rộng lớn, dịch vụ ngày gia tang, yêu cầu sử dụng cao,… nên điều khiển luồng chống tắc nghẽn vấn đề phức tạp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LUỒNG VÀ CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 1.1 Vấn đề điều khiển luồng chống tắc nghẽn viễn thông Thực trạng cho thấy yêu cầu việc trao đổi thông tin lúc nơi lớn, tài nguyên mạng mức độ giới hạn định, việc gây tượng tắc nghẽn điều không tránh khỏi Vì cần có biện pháp đề chống tắc nghẽn xảy Điều khiển luồng phương pháp kiểm sốt thơng tin hai thiết bị đầu cuối cụ thể, biện pháp giúp cho lưu thông lưu lượng thiết bị thu phát Để hiểu việc xảy tắc nghẽn nguyên nhân ta xét tốn hoạt động mạng khơng có kiểm sốt: Hình 1.1 Hoạt động mạng khơng có kiểm sốt Với số hình thể tốc độ truyền liệu đường Ký hiệu tốc độ truyền từ A đến B , từ C đến D Bài toán đặt ta xét trường hợp với tốc độ truyền điểm: Trường hợp 1: Lưu lượng từ B đến A mạng trung chuyển hết, trường hợp không xảy tắc nghẽn Tốc độ thơng tin đến nút A tốc độ thông tin nút B đưa vào mạng, đường B-Y, Y-X X-A có tốc độ Kbp Trường hợp 2: Kbps ( > 0) Ở trường hợp tốc độ thông tin từ B đến A lớn tốc độ hoạt động đường từ X đến A Do tốc độ thơng tin từ Y đến X lớn từ X đến A, lượng thông tin dư thừa phải lưu đệm X, dẫn đến bị đầy tràn gói thơng tin từ Y đến khơng lưu bị huỷ Vì đệm Y lưu lại gói tin chưa báo nhận (để truyền lại) nên đệm Y dần bị đầy tràn Nút X chuyển Kbps lưu lượng đầu vào 8+ Kbps (X hủy Kbps) Lúc này, đường Y-X có tốc độ 8+2 Kbps (trong 8+ Kbps thơng tin từ B đến Kbps thông tin phát lại) Nhưng nút X truyền Kbps nên hủy Kbps Y lại phải truyền lại lượng thơng tin Q trình tiếp diễn cuối đường nối Y-X hoạt động với tốc độ 56 Kbps Cũng đường liên kết từ B đến Y hoạt động với tốc độ 16 Kbps (bao gồm gói gói phát lại) Ở để giải vấn đề người ta đưa hai cách giải quyết: Thứ xây dựng hệ thống mạng có khả đáp ứng tốc độ thông tin từ X đến A (8+ Kbps) nhằm đáp ứng với yêu cầu tốc độ B – giải pháp thực khả thi hiệu tốc độ phát tin B ổn định thời gian dài, không hiệu sử dụng tài nguyên thấp xây dựng hệ thống mạng có khả đáp ứng lưu lượng lớn lại hoạt động với yêu cầu trao đổi lưu lượng nhỏ Thứ hai giới hạn tốc độ truyền tin B xuống Kbps – phương án khả thi yêu cầu truyền tin B phần lớn thời gian < Kbps tốc độ vượt Kbps diễn thời gian ngắn Trường hợp 3: , trường hợp không xảy tắc nghẽn mạng Thông tin chuyển đến A D với tốc độ 7Kbps cho nút Mỗi liên kết mạng hoạt động với tốc độ 7Kbps Trường hợp 4: Kbps Kbps ( > 0) Trong trường hợp này, đường từ C đến D có đủ dung lượng để đáp ứng yêu cầu cho kết nối CD, nhiên yêu cầu truyền thông tin đường B-A vượt khả xử lý tuyến truyền Trong trường hợp này, hai kết nối B-A C-D chia sẻ đệm nút X Như xét trường hợp 2, lưu lượng thông tin từ B đến A làm tràn đệm X, điều dẫn đến thông tin từ B C đến X bị hủy Hiện tượng xảy tất gói tin cho dù nguyên nhân gây B Hệ nút Y Z bị tràn đệm tất đường liên kết hoạt động với tốc độ cực đại chúng Do trước chuyển gói tin từ B C đến A D tương ứng, nút X phải lưu gói tin vào đệm để xử lý nên trường hợp đệm X bị tràn, X phải hủy gói tin Do tốc độ thông tin Y-X gấp đôi tốc độ thông tin Z-X (khi liên kết hoạt động với tốc độc đỉnh) nên số lượng gói tin từ Y đến X gấp đôi từ Z đến X Nói cách khác, X hủy (hay chấp nhận) gói tin từ Y Z đến theo tỷ lệ 2:1 Lúc thông tin từ B đến A hoạt động với tốc độ Kbps thông tin từ C đến D hoạt động với tốc độ Kbps Ở trường hợp ta so sánh với trường hợp ta thấy: - Thông lượng tổng cộng mạng giảm từ 14Kbps xuống 12Kbps - Tại nút C, tốc độ truyền thơng tin đến D bị giàm tử 7KBps xuống 4KBps nút B nơi gây tắc nghẽn lại không bị ảnh hưởng nhiều, giảm từ 8+ Kbps xuống 8Kbps Để giải vấn đề này, người ta dành phần dung lượng đệm X cho gói tin từ C đến Việc trái với nguyên tắc chuyển mạch gói tài nguyên mạng chia sẻ tất nút người dùng Hình 1.2 Hiệu việc có điều khiển Trong trường hợp thực tế, hệ thống mạng khơng kiểm sốt có chế điều khiển, mạng thực chuyển tất gói tin lưu lượng nhỏ ngưỡng Khi lưu lượng vượt giá trị ngưỡng thơng lượng bắt đầu giảm Lưu lượng đến nhiều thơng lượng giảm Trong số trường hợp dẫn đến tình trạng deadlock(bế tắc) nghĩa mạng khơng chuyển gói tin Trong trường hợp có thực điều khiển luồng điều khiển tắc nghẽn, hệ thống mạng kiểm sốt có khả hoạt động tốt có trường hợp tải xảy (lưu lượng vào mạng lớn thông lượng mạng) Tuy nhiên, việc thực điều khiển luồng tắc nghẽn địi hỏi phải có thơng tin điều khiển nên thông lượng thực tế (trong trường hợp mạng chưa tải) nhỏ trường hợp lý tưởng, chí nhỏ so với trường hợp khơng có điều khiển 1.2 Mục tiêu đặt điều khiển luồng chống tắc nghẽn Điều khiển luồng chống tắc nghẽn sử dụng có giới hạn tài nguyên người sử dụng với điểm truy nhập mạng, hay hai thiết bị mạng để kiểm sốt thơng tin mạng Điều khiển luồng chống tắc nghẽn sử dụng nhiều lớp liên kết liệu(data link), lớp mạng(network), lớp giao vận(transport) Do mục đích sử dụng điều khiển luồng chống tắc nghẽn nêu ra: - Tối ưu hóa thơng lượng sử dụng mạng: trường hợp thông tin truyền hai ngừời dùng việc tối ưu hóa tốc độ truyền tin khơng cần đặt Tuy nhiên hệ thống mạng tham gia trao đổi thông tin nhiều nút mạng, viêc tối ưu hóa thơng lượng hệ thống mạng phức tạp nhiều - Giảm trễ gói qua mạng: Trên phương diện người sử dụng, trễ gói từ đầu cuối đến đầu cuối nhỏ tốt Tuy nhiên điều khiển luồng lớp mạng không nhằm thực điều Điều khiển luồng đảm bảo trễ gói tin qua mạng nằm mức chấp nhận thông qua việc giới hạn gói tin vào mạng Vì lý điều khiển luồng khơng có tác dụng với ứng dụng đòi hỏi trễ nhỏ truyền hệ thống hạ tầng tốc độ thấp Mục đích việc giảm trễ gói để giảm lãng phí tài ngun phải truyền lại gói - Đảm bảo tính cơng cho việc trao đổi thơng tin mạng: Đây yếu tố tiên kỹ thuật mạng, việc đảm bảo tính cơng đảm bảo cho người sử dụng có hội sử dụng mạng - Đảm bảo tránh tắc nghẽn mạng: Tắc nghẽn tượng mà lưu lượng mạng giảm trễ tăng lên lượng thông tin vào mạng tăng Điều khiển luồng cung cấp chế giới hạn lượng thông tin vào mạng nhằm tránh tượng tắc nghẽn 1.3 Kết luận chương Mạng viễn thông nước ta giới ngày phát triển, nhu cầu dịch vụ mạng ngày đa dạng, phong phú đòi hỏi nhiều mức độ dịch vụ khác Xu hướng phát triển tiến tới hội tụ mạng, dịch vụ Tài ngun mạng có giới hạn nhu cầu truyền thơng tin ngày tăng, mà tượng tắc nghẽn khó tránh khỏi Do cần phải có chế điều khiển chống tắc nghẽn phù hợp kết hợp với điều khiển luồng để kiểm sốt thơng tin mạng CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN LUỒNG 2.1 Định nghĩa Điều khiển luồng chế nhằm đảm bảo việc truyền thông tin phía phát khơng vượt q khả xử lý phía thu Cơ chế điều khiển luồng thiết kế để điều khiển luồng liệu người nhận người gửi cho vùng đệm người nhận không bị tràn Nếu bị tràn, khung gói liệu bị Điều khiển luồng dùng tầng liên kết liệu để điều khiển liên kết điểm-điểm tầng chuyển tải để điều khiển luồng end-to-end mạng có định tuyến 2.2 Các kỹ thuật điều khiển luồng 2.2.1 Cơ Khi truyền thông tin mạng, thơng tin truyền từ phía phát sang phía thu bị sai lỗi Việc thơng tin bị cần phải thực truyền lại thơng tin Cịn Việc thơng tin bị sai cần phải tìm hiểu ngun nhân để sửa sai Có hai cách để sửa sai Sai bên thu sửa lỗi trực tiếp bên thu với điều kiện thông tin trước truyền phải cài mã sửa lỗi Như số lượng bít thơng tin sửa sai phụ thuộc vào số lượng mã sửa sai số bít thơng tin thêm vào cho mục đích sửa sai Số bít thơng tin thêm vào lớn số bít sửa sai nhiều, nhiên hiệu suất thông tin lại thấp Sửa sai cầu bên phát truyền lại thông tin Với phương pháp cần thêm bít thơng tin phục vụ cho mục đích phát lỗi, hiệu 10 phương pháp sổ trượt hop-by-hop phương pháp đảm bảo tính cơng nhất, kích thước cửa sổ kết nối thơng tin xấp xỉ tốc độ thơng tin đến không chênh lệch, việc sử dụng tài nguyên Bên cạnh điều khiển luồng vấn đề chống tắc nghẽn, chương đưa phương pháp chống tắc nghẽn viễn thông 32 CHƯƠNG 3: CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 3.1 Khái niệm chung điều khiển tắc nghẽn Trong mạng viễn thông, thông tin vào đệm, hàng đợi hay thiết bị chuyển mạch giống chuyển qua mạng Một đặc điểm quan trọng mạng thông tin đến từ nhiều nguồn khác Giống mạng chuyển mạch gói Các đệm giúp router thu hút bó chúng nhận Khi bó đến vượt q kích thước đệm gói đến sau bị loại bỏ Việc tăng đệm khơng phải giải pháp kích thước đệm lớn tạo trễ lớn Tắc nghẽn xảy lưu lượng từ nhiều tuyến đổ dồn tuyến tuyến khả xử lý hết Tắc nghẽn xảy bên thân router mạng lõi mạng node nhận nhiều lưu lượng so với thiết kế Khi mạng xảy tắc nghẽn không xử lý kịp thời gây hậu nghiêm trọng: gói tin khơng xử lý, khơng chuyển đến đầu cuối người nhận ùn tắc mạng, Mạng không hoạt động thời gian dài truyền tải liệu,các thành phần bị hư hỏng Do vần đề quan trọng cần phải phải điều khiển đuợc tắc nghẽn mạng Đó hành động điều khiển có tắc nghẽn để phịng tránh tắc nghẽn điều khiển tắc nghẽn xảy Trong mạng viễn thông bao gồm nhiều giao thức khác sử dụng nhiều ứng dụng điều qua trọng phải ưu tiên hố lưu lượng để vừa truyền lưu lượng yêu cầu tính thời gian thực cao vừa truyền lưu lượng không yêu cầu thời gian thực Các loại lưu lượng 33 khác chia xẻ đường truyền liệu ảnh hưởng lẫn chúng cố gắng thể ứng dụng Nếu mạng thiết kế để hỗ trợ loại lưu lượng khác chia xẻ đường truyền liệu router sử dụng kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn để chắn đối xử với gói khác cơng 3.1.1 Mơ hình tổng quan điều khiển chống tắc nghẽn Bộ đệm mạng Đầu phát Trễ T1 Khối điều khiển Mạng Trễ T2 Hình 3.1: Mơ hình tổng qt cho điều khiển chống tắc nghẽn Bộ giám sát có chức giám sát trạng thái mạng để phát tắc nghẽn Bộ đặt đầu thu nhằm thu thập thông tin việc vận chuyển gói tin từ đầu phát qua mạng tới đầu nhận, qua biết độ gói qua mạng, mức độ sử dụng tài nguyên mạng thông qua tham số thời gian gửi nhận, mức tắc nghẽn mạng… Các trễ T T2 thể thời gian cần thiết truyền qua mạng phản hồi, liên quan đến trình gói tin phải chờ đệm ( hàng đợi ) mạng Khối điều khiển, vào thông tin phản hồi từ giám sát, đầu thu để đưa định điều khiển thích ứng Thời gian điều khiển tính tốn vào trễ 34 mạng, hiệu số thời gian thu- phát thông tin phản hồi Mặt khác thông qua việc cộng tác mật thiết giám sát khối điều khiển phát lỗi gói tăc nghẽn mơi trường truyền hữu hiệu, điều mà it thuật tốn thực 3.1.2 Ngun nhân gây tắc nghẽn - Tràn đệm: nguyên nhân giống mạng truyền thống - Lỗi đường truyền vô tuyến: Các hiệu ứng môi trường di động, che chắn, pha đinh…., gây gói ảnh hưởng đến tắc nghẽn mạng - Do tắc nghẽn cổ chai: Tại điểm đấu nối từ mạng tốc độ thấp vào mạng tốc độ cao Đây điểm bật môi trường hỗn tạp NGN - Nhu cầu băng thông cao dịch vụ đa phương tiện loại hình dịch vụ mới: Dữ liệu, âm hình ảnh tích hợp truyền mạng NGN ALL_IP gây tắc nghẽn đường truyền dẫn băng thông nhỏ - Lưu lượng lớn, thay đổi đột biến biến đổi động: Thông thường ứng dụng mạng NGN thiết kế với nhu cầu truyền tải lưu lượng lớn (đặc biệt ứng dụng liên quan đến sở liệu phân tán, hay VoIP , Video, IPTV,…) Mặt khác, ứng dụng đa phương tiện có đặc điểm lưu lượng biến đổi động khó dự đốn trước - Tính biến động nút mạng, hình trạng mạng: Đây đặc tính NGN so với mạng truyền thống Các nút mạng dịch chuyển 35 làm hình trạng mạng thay đổi gây biến đổi phân chia lưu lượng mạng 3.1.3 Nguyên lý điều khiển tắc nghẽn Hình 3.2: Quá trình xảy tắc nghẽn Quá tải làm thông lượng (throughput) suy biến trên( hình 3.2) Đồ thị biểu diễn mối quan hệ thông lượng với lưu lượng đưa vào (offered load) Ở mức lưu lượng đưa vào nhỏ (phía trái điểm gãy - Knee), thơng lượng tăng tuyến tính với lưu lượng đưa vào Đó lúc băng thông chưa sử dụng hết Thông lượng lớn lưu lượng đưa vào gần với băng thông thắt cổ chai (bottleneck bandwidth) thông lượng tăng chậm tương ứng với kích thước liệu đệm Khi lưu lượng đưa vào tiếp tục tăng, thông lượng giảm đột ngột từ điểm vách (Cliff) xuống giá trị nhỏ, lúc tất luồng gửi liệu liệu không truyền đến phía nhận Lúc hầu hết gói bị tượng tắc nghẽn xảy Giải pháp cho vấn đề phải chống tắc nghẽn mạng Nguyên lý chung để điều khiển chống tắc nghẽn cần trì điểm hoạt động mạng ln nằm bên trái điểm Knee đảm bảo đệm định tuyến 36 khơng bị tràn Ngồi điều khiển chống tắc nghẽn cịn đảm bảo phía gửi liệu nhanh mà phía nhận xử lý, giúp sử dụng tài nguyên mạng cách hiệu 3.2 Một số phương pháp chống tắc nghẽn 3.2.1 Phương pháp DEC bit DECbit mơ hình điều khiển tắc nghẽn sớm Phương pháp sử dụng phản hồi ẩn Trong DECbit, mạng cung cấp thơng tin phản hồi cho phép phía gởi điều chỉnh lưu lượng vào mạng Các định tuyến giám sát kích thước trung bình hàng đợi khoảng thời gian định nghĩa Nếu độ dài trung bình đệm vượt ngưỡng (threshold) định tuyến thiết lập bit dẫn chống tắc nghẽn (gọi DECbit) gói tin để thơng báo tắc nghẽn mạng Phía nhận gởi lại bit thơng báo nhận đến phía gởi Phía gởi giám sát bit dẫn chống tắc nghẽn để điều chỉnh kích thước cửa sổ gởi sau: Nếu xảy tắc nghẽn giảm theo phép nhân (nhân với 0,875), trường hợp ngược lại kích thước cửa sổ tăng lên theo phép cộng DECbit phương pháp đơn giản hữu hiệu Tuy nhiên, vào tiêu chí nêu thuật tốn khơng đạt tính hiệu lưu lượng bị gạt bỏ đáng kể (qua hệ số 0,875) dẫn đến thông lượng thấp Ngồi ra, tiêu chí tính bình đẳng, độ hội tụ, độ mịn điều khiển không đạt Thuật tốn khơng phù hợp cho ứng dụng NGN 3.2.2 Phương pháp điều khiển tắc nghẽn TCP TCP (Transmission Control Protocol) giao thức phổ biến cho truyền liệu tin cậy Internet Ngoài điều khiển chống tắc nghẽn ra, 37 cịn thực chức khơi phục liệu quản lý kết nối Điều khiển chống tắc nghẽn TCP thuộc loại điều khiển vịng kín phản hồi ẩn, TCP dựa vào gói để phát tắc nghẽn Nó có cấu để phát gói Đầu tiên, gói gởi, phía gởi TCP khởi tạo định thời Nếu định thời hết hiệu lực trước gói xác nhận, TCP xem gói bị Thứ 2, phía nhận TCP nhận gói khơng trật tự Nó gởi xác nhận ACK (Acknowlegement) cho gói mà nhận gần Ví dụ, giả sử phía nhận nhận gói từ đến 5, gói bị Khi phía nhận nhận gói 7, gởi dupack cho gói Phía gởi TCP xét tới phúc đáp (3 dupack) dấu hiệu gói Kết nối TCP qua pha: khởi đầu chậm pha AIMD Hình 3.1 cho ta thấy quỹ đạo điển hình cửa sổ chống tắc nghẽn  Khởi đầu chậm: TCP vào mơ hình khởi đầu chậm bắt đầu kết nối Trong suốt trình khởi đầu chậm, phía gởi tăng tốc độ gởi theo hàm mũ Cụ thể, bắt đầu khởi đầu chậm cửa sổ tắc nghẽn thiết lập đoạn, MSS khởi tạo phía gởi suốt giai đoạn thiết lập kết nối Do đó, phía gởi gởi đoạn đợi phía nhận xác nhận Một ACK đến phía gởi, phía gởi tăng cửa sổ chống tắc nghẽn 1, gởi đoạn, đợi ACK tương ứng Mỗi ack đến, phía gởi gởi đoạn, đoạn, gấp đôi lên dẫn đến tăng theo hàm mũ cửa sổ chống tắc nghẽn TCP thoát khỏi khởi đầu chậm đoạn bị Khi phía gởi giảm cửa sổ tắc nghẽn nửa vào giai đoạn AIMD 38 Hình 3.3: Cửa sổ tắc nghẽn  AIMD: Trong mơ hình này, miễn khơng có đoạn bị mất, phía gởi TCP tăng cửa sổ tắc nghẽn MSS RTT Khi gói bị mất, TCP giảm cửa sổ tắc nghẽn nửa Như kết quả, thông lượng biểu thị dãy tăng cộng theo sau giảm nhân Trạng thái thường xem “TCP sawtooth” (hình 3.3.) Điều khiển chống tắc nghẽn TCP có nhược điểm là: Thông tin phản hồi ẩn cửa sổ gửi ln giảm nửa xảy tắc nghẽn không thực hiệu TCP không chia sẻ thông tin điều khiển, kết nối thời điểm đến đích (một trường hợp thường xảy với lưu lượng web) phải cạnh tranh, thay phối hợp để sử dụng băng thông mạng cách hợp lý 39 Đối với mạng đa dịch vụ, thuật tốn điều khiển chống tắc nghẽn TCP khơng đem lại tính bình đẳng cần thiết cho ứng dụng Đối với mạng có lưu lượng biến đổi động, biến đổi nhanh, điều khiển tắc nghẽn TCP tỏ bất ổn định không hội tụ 3.2.3 Phương pháp EWA FEWA Phương pháp EWA (Explicit Window Adaptation) dùng thơng báo cách rõ ràng đến phía gửi băng thơng cịn khả dụng đường cách sử dụng chế điều khiển lưu lượng giống TCP để truyền thông tin phản hồi từ định tuyến đến phía gửi Bên định tuyến EWA thơng tin phản hồi tính tốn định kì dựa đánh giá dung lượng rỗi hàng đợi định tuyến nhân với biến α α tùy thuộc vào giá trị khởi tạo kích thước hàng đợi Nó điều khiển theo thuật toán AIMD EWA cho thấy kết hoạt động tốt định tuyến có tải lớn, có số vấn đề định tuyến hoạt động mức tải hầu hết thời gian Lý nằm việc tính tốn α, đặt q nhiều vào tải trọng trước định tuyến, khơng thể phản ứng lại đủ nhanh thay đổi lớn điều kiện tải Chính hạn chế EWA mà FEWA - Fuzzy EWA phát triển, khác với EWA cũ chủ yếu việc tính tốn FEWA sử dụng điều khiển mờ để tính α dựa theo giá trị giá trị gần đệm định tuyến 3.2.4 Phương pháp ETCP ( Enhanced TCP ) Ý tưởng ETCP sử dụng phản hồi FEWA (dựa điều khiển thích ứng lưu lượng-AWND) để tính cửa sổ gởi (SWND) ETCP phía gởi khơng thực chu trình bắt đầu chậm (slow start) tránh tắc nghẽn 40 (congestion avoidance), mà bắt đầu với cửa sổ gởi khởi tạo cập nhật cửa sổ gởi theo cách sau: - Nếu cửa sổ gởi lớn cửa sổ điều khiển lưu lượng cửa sổ gởi thiết lập cửa sổ điều khiển lưu lượng: - SWND AWND Nếu cửa sổ gởi nhỏ cửa sổ điều khiển lưu lượng cửa sổ gởi tính sau: SWND SWND AWND / SWND 1/ SWND Với tính tốn cửa sổ phía gởi ETCP tăng theo hàm mũ để tiệm cận với cửa sổ điều khiển lưu lượng Với thay đổi nhỏ thu cải thiện đáng kể khả thực 3.2.5 Phương pháp XCP (Explicit Control Protocol) XCP giao thức truyền thông liên quan đến TCP Không TCP, XCP cung cấp phản hồi chống tắc nghẽn rõ từ router có khả XCP đến XCP phía gởi Do đó, XCP phía gởi điều khiển cửa sổ gởi thích hợp để đạt tính hiệu quả, bình đẳng, điều khiển tắc nghẽn mở rộng qui mơ ổn định tồn mạng Thuật tốn điều khiển chống tắc nghẽn phản hồi router có khả XCP phân thành phần: thuật toán hiệu bình đẳng Với phương pháp này, tính hiệu tính bình đẳng kết nối XCP router quản lý cách tách biệt 41 3.2.6 Phương pháp FBA-TCP Phân bổ băng thông hợp lý cho TCP (FBA-TCP) (Fair Bandwidth Allocation for TCP) phương pháp điều khiển lưu lượng TCP dựa thông tin phản hồi mạng cung cấp CSFQ FBA-TCP dùng cấu CSQB miêu tả phần trước để cải thiện điều khiển chống tắc nghẽn kết nối TCP FBA-TCP làm việc sau: router biên vùng mạng (trong hình 3.4) FBA-TCP dùng thuật toán giống CSFQ để ước lượng tốc độ luồng dán nhãn gói luồng với tốc độ luồng ước lượng Trong router biên lõi vùng mạng tốc độ phân bổ bình đẳng ước lượng gói luồng bị giảm theo đẳng thức (hình 3.4) nhãn chúng lớn phân bổ cân Hình 3.4: Kết nối TCP đơn qua vùng router có khả CSFQ Đặc tính FBA-TCP router biên phía nhận luồng khơng xố nhãn khỏi gói Router biên đặt nhãn gói vào mào đầu Ipv4 (hay mào đầu mở rộng Ipv6) để truyền suốt nhãn đến TCP phía nhận qua phần mạng khơng có khả CSFQ Nếu hệ thống đầu cuối phía 42 nhận kết nối TCP nhận gói với nhãn l hay tốc độ ước lượng rˆ , gởi giá trị đến TCP phía nhận để tính cửa sổ gởi mà TCP phía gởi cho phép Cửa sổ gởi phép= RTT.rˆ sử dụng RTT ước lượng Do khả song công TCP, tức là, TCP phía nhận đồng thời TCP phía gởi ngược lại, giả thiết TCP phía nhận có ước lượng RTT thích hợp đường dẫn mạng Giá trị nhỏ cửa sổ gởi số bytes thời mà TCP phía nhận nhận từ TCP phía gởi cửa sổ thơng báo phía nhận TCP phía nhận Cửa sổ thơng báo phía nhận gởi đến TCP phía gởi xác nhận TCP 3.2.7 Phương pháp QS-TCP (Quick Start TCP) QS-TCP (Quick Start TCP) đề xuất năm 2002 Jain Floyd cách để tăng cửa sổ khởi tạo kết nối TCP Trong thủ tục thiết lập kết nối TCP (TCP SYN TCP SYN/ACK) phía gởi TCP chèn yêu cầu bắt đầu nhanh (Quick Start Request) vào gói TCP, tốc độ khởi tạo mà phía gởi muốn truyền Mỗi định tuyến dọc theo đường truyền xác nhận liệu đáp ứng yêu cầu lưu lượng Nếu đáp ứng u cầu truyền u cầu QS đi, ngược lại giảm tốc độ liệu đến giá trị phù hợp Để làm điều định tuyến cần thiết phải giám sát khác trọng tải dung lượng sẵn sàng yêu cầu QS thời gian gần Khi yêu cầu QS (QS request) tới TCP phía nhận, đáp ứng 43 QS (QS response) tương ứng tạo chèn vào thông báo nhận gởi trở phía gởi Nhận đáp ứng QS, phía gởi điều chỉnh cửa sổ chống tắc nghẽn khởi tạo theo tốc độ liệu đáp ứng QS Để tránh lưu lượng bùng phát, phía gởi tăng liệu bước vào cửa sổ khởi tạo QSTCP đòi hỏi tất định tuyến, phía gởi phía nhận hỗ trợ khởi tạo nhanh (QS) 3.3 Kết luận chương Với phát triển không ngừng mạng viễn thông ngày Các phương pháp điều khiển chống tắc nghẽn truyền thống khơng cịn phù hợp Ngồi phương pháp sau có ưu nhược điểm riêng Do cần có nghiên cứu, phát minh phương pháp chống tắc nghẽn tối ưu để đáp ứng nhu cầu phát triển nhanh mạng viễn thông 44 45 KẾT LUẬN CHUNG Trên trình bày em phương pháp cách thức điều khiển luồng chống tắc nghẽn Về điều khiển luồng chống tắc nghẽn có nhiều toán đặt ra, cách thức sử dụng giao thức, thuật tốn để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên để đạt hiệu suất mạng thực Trong điều khiển luồng hai phương pháp Go-back-N Selective repeat hai phương pháp sử dụng rộng rãi khả đáp ứng hiệu suất thu cao Còn điều khiển tắc nghẽn phương thức TCP giao thức hay sử dụng, nhiên cịn phù hợp tích hợp dịch vụ vào mạng thống nhất, yêu cầu người dùng chất lượng dịch vụ ngày cao Tuy nhiên điều khiển luồng chống tắc nghẽn vấn đề phức tạp mà tài nguyên mạng ngày hạn chế, yêu cầu sử dụng mạng ngày nhiều nên toán điều khiển luồng đặt ngày gay gắt Do tìm hiểu em chưa sâu vào để mô khía cạnh vấn đề, tiểu luận em khơng tránh khỏi thiếu sót ạ, em mong thầy bổ sung em cịn thiếu chưa đầy đủ 46 ... chương đưa phương pháp chống tắc nghẽn viễn thông 32 CHƯƠNG 3: CHỐNG TẮC NGHẼN TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 3.1 Khái niệm chung điều khiển tắc nghẽn Trong mạng viễn thông, thông tin vào đệm, hàng đợi hay... thuật chống tắc nghẽn mạng sử dụng viễn thông Nội dung chia làm chương sau: Chương I: Tổng quan mạng viễn thông Chương II: Điều khiển luồng mạng viễn thông Chương III: Điều khiển chống tắc nghẽn mạng. .. thống mạng Vì phương pháp điều khiển luồng chống tắc nghẽn mạng viễn thông mơt tốn khó quan tâm Do với đề tài: “ điều khiển luồng chống tắc nghẽn? ?? em xin trình bày phương thức điều khiển luồng