Output file

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ QUỲNH HOA NGHIÊNCỨU VỀ TỐI ƯU HOÁ VIỆC CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA CÁC MÔI TRƯỜNG MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG KHÁC NHAU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ QUỲNH HOA NGHIÊNCỨU VỀ TỐI ƯU HOÁ VIỆC CHUYỂN GIAO DỌC GIỮA CÁC MÔI TRƯỜNG MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG KHÁC NHAU Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Nguyễn Hoài Sơn HÀ NỘI – 2010 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC CHƯƠNG - TỔNG QUAN 10 1.1 Mạng không dây 10 1.2 Giao thức Mobile IP 11 1.2.1 Giới thiệu 11 1.2.2 Các thành phần Mobile IP 12 1.2.3 Cơ chế hoạt động Mobile IP 13 1.2.4 Các cải tiến Mobile IP 15 CHƯƠNG 2: CHUYỂN GIAO DỌC TRONG MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG19 2.1 Các khái niệm chuyển giao: 19 2.1.1 Chuyển giao cứng: 19 2.1.2 Chuyển giao mềm: 19 2.1.3 Chuyển giao ngang: 20 2.1.4 Chuyển giao dọc: 21 2.2 Chuyển giao dọc mạng không dây di động 22 2.2.1 Sự cần thiết chuyển giao dọc 22 2.2.2 Các bước trình chuyển giao dọc: 23 2.2.3 Các nghiên cứu liên quan 26 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP LẬP LỊCH TRONG MƠ HÌNH MẠNG HỖ TRỢ CHUYỂN GIAO DỌC KẾT HỢP BĂNG THÔNG NHIỀU ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG 33 3.1 Đề xuất giải pháp 33 3.1.1 Bài toán cần giải 33 3.1.2 Ý tưởng đề xuất để giải toán 34 3.2 Hoạt động giải thuật 35 3.3 Triển khai thực thi giải pháp 39 3.3.1 Các yêu cầu cần thiết 39 3.3.2 Thiết kế kiến trúc chương trình mơ giải thuật 39 3.4 Nhận xét, đánh giá giải pháp 42 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TRIỂN KHAI THỰC TẾ VÀ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ44 4.1 Triển khai chương trình mơ thực tế 44 4.2 Thí nghiệm kết đạt 44 4.2.1 Bố trí thí nghiệm 44 4.2.2 Mơ tả thí nghiệm 45 4.2.3 Kết đạt 45 4.3 Nhận xét đánh giá chương trình 47 KẾT LUẬN 48 CHÚ THÍCH 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH Tên danh mục hình STT Trang Hình Bảng ánh xạ IP cố định IP tạm thời nút mạng 12 Hình Danh sánh nút khách 12 Hình Hoạt động giao thức Mobile IP 15 Hình Định tuyến tam giác 16 Hình Chuyển giao mềm chuyển giao cứng 20 Hình Một ví dụ chuyển giao ngang 20 Hình Một ví dụ chuyển giao dọc 21 Hình Kiến trúc OMNICon 24 Hình Mơ hình hỗ trợ sử dụng nhiều đường truyền giải pháp BAG Sử dụng DC để đánh giá khả chuyển tải gói tin kết nối Kiến trúc mạng hỗ trợ chuyển giao dọc kết hợ băng thông nhiều đuờng truyền 26 Hình 12 Mơ hình lập lịch kết hợp băng thơng nhiều đường truyền 33 Hình 13 Hoạt động giải thuật 36 Hình 14 Hoạt động giải thuật Mobile Node 37 Hình 15 Hoạt động giải thuật Mobile Agent 38 Hình 16 Kiến trúc chương trình 39 Hình 17 Bố trí thí nghiệm 40 Hình 18 Kết thí nghiệm 45 Hình 10 Hình 11 28 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Thuật ngữ Mô tả CN Correspondent Node CoA Care of Address FA Foreign Agent GPRS General Packet Radio Service HA Home Agent HoA Home of Address IPv4 Internet Protocol version IPv6 Internet Protocol version UMTS Universal Mobile Telecommunications Systems WLAN Wireless LAN 3G 3th Generation 4G 4th Generation TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHẦN MỞ ĐẦU Với hỗ trợ công nghệ mạng không dây, người sử dụng đầu cuối ngày khơng cịn bị bó buộc với dây dẫn vật lý cáp mạng để kết nối vào Internet mà thay vào đó, họ dùng sóng vơ tuyến, hồng ngoại hay vệ tinh v.v… Điều giúp cho người dùng có nhiều hội để truy cập vào Internet nơi sử dụng dây dẫn vật lý quan trọng họ di chuyển trao đổi thông tin Việc giải toán liên quan đến vấn đề nút mạng di chuyển kết nối với Internet ngày trở nên quan trọng gia tăng mạnh mẽ số lượng người dùng đầu cuối di động ước muốn trì phiên ứng dụng người dùng thay đổi địa điểm truy cập vào Internet Mạng Internet gắn bó chặt chẽ với giao thức TCP/IP mà đó, thiết bị đầu cuối tham gia cấp phát địa IP Điều có nghĩa nút mạng di chuyển từ nơi sang nơi khác, khơng thể trì kết nối sẵn có với mạng Internet Điều dẫn đến thực tế phiên truyền liệu thiết bị đầu cuối Internet bị gián đoạn Mobile IP[1] mở rộng giao thức IP truyền thống, khuyến nghị IETF[2] đặc tả RFC 3344 Mobile IP đời vào năm 1999 giúp cho người dùng với thiết bị đầu cuối trì đựợc kết nối với mạng Internet di chuyển từ nơi sang nơi khác mà không cần phải thay đổi địa IP Để làm điều đó, Mobile IP cho phép nút mạng khỏi mạng nhà mang thêm địa IP tạm trú Đây địa nhận dạng nút mạng mạng khách mà lưu trú Từ đây, gói tin gửi đến cho nút mạng chuyển tiếp đến địa IP tạm trú Bằng cách đó, nút mạng khỏi mạng nhà trì phiên truyền liệu mà thay đổi địa IP cố định Sự phát triển mạnh mẽ Internet động lực cho nhiều công nghệ không dây đời 802.11, Bluetooth, GPRS, CDMA2000, UMTS v.v… Bên cạnh đó, ngành cơng nghiệp sản xuất thiết bị đầu cuối giới đạt nhiều thành tựu đáng kể năm qua Một thiết bị đầu cuối trang bị nhiều loại giao diện mạng, điều giúp cho nút mạng có nhiều hội để kết nối vào Internet hơn, thời điểm nút mạng tìm sóng cơng nghệ mạng thích hợp với giao diện mà có TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đã có nhiều nghiên cứu liên quan [3] đến việc sử dụng công nghệ mạng không dây trang bị thiết bị đầu cuối đời Tuy nhiên, hầu hết nghiên cứu đề cập đến việc sử dụng giao diện đơn lẻ thời điểm cho yêu cầu kết nối ứng dụng Như đề cập phần trên, với hỗ trợ Mobile IP, nút mạng trì kết nối di chuyển phạm vi vùng phủ sóng mạng khơng dây Tuy nhiên, Mobile IP cho phép nút mạng di chuyển qua lại vùng phủ sóng cơng nghệ mạng, ví dụ từ mạng WLAN sang mạng WLAN khác Trong thực tế, người sử dụng đầu cuối lại muốn di chuyển từ vùng phủ sóng cơng nghệ mạng sang vùng phủ sóng cơng nghệ mạng khác, ví dụ từ mạng WLAN sang mạng GPRS ngược lại Lúc đó, Mobile IP đáp ứng mong muốn người sử dụng Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nhiều nhà nghiên cứu đề xuất giải pháp [4][5] để hỗ trợ người sử dụng với thiết bị cầm tay di chuyển qua lại mạng khác Đó tốn chuyển giao dọc Chuyển giao dọc cho phép nút mạng kết hợp băng thơng đường truyền mà có để truyền tải ứng dụng tải tập tin từ nút mạng khác qua mạng Internet Tuy nhiên, việc kết hợp băng thông nhiều đường truyền lại đặt tốn mới, làm để gói tin chuyển đến cho nút mạng nhiều đường truyền khả dụng khác mà có cách nhanh chóng Với tốn đặt ra, luận văn tập trung giải vấn đề: xây dựng giải pháp lập lịch để chuyển gói tin gửi đến cho nút mạng thông qua nhiều đường truyền khác Mục đích tốn nhằm làm tăng tốc độ truyền tải ứng dụng nút mạng trang bị nhiều loại giao diện mạng khác giao diện có tín hiệu từ nhà cung cấp mạng tương ứng Điều nhằm tận dụng băng thông đường truyền khả dụng, đồng thời làm tăng tính an tồn cho việc truyền tải ứng dụng có giao diện mạng tín hiệu, giao diện cịn lại đảm nhiệm cơng việc truyền tải gói tin Chương trình mơ thực thi giải pháp viết ngơn ngữ lập trình C sử dụng Hệ điều hành Linux Nội dung luận văn bao gồm chương Chương giới thiệu tổng quan mạng không dây vấn đề hỗ trợ tính di động mạng khơng dây, đồng thời giới thiệu Mobile IP, giao thức hỗ trợ chuyển giao ngang vùng phủ sóng cơng nghệ mạng Chương giới thiệu chế chuyển giao dọc TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com mạng không dây di động Chương đề cập nghiên cứu liên quan đến vấn đề nêu trên, đồng thời đưa nhận xét, đánh giá nghiên cứu Chương đưa đề xuất để giải tồn trình bày cuối chương Chương báo cáo tình hình triển khai chương trình mơ thực tế để thực thi giải pháp, kết đạt nhận xét, đánh giá chương trình mơ Tiếp phần tổng kết luận văn đề hướng phát triển luận văn Cuối luận văn phần thuật ngữ liên quan tài liệu tham khảo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 10 CHƢƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Mạng không dây Ngày nay, việc kết nối thiết bị đầu cuối với máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy in, máy quét hay thiết bị cá nhân khác nhằm chia sẻ tài nguyên, liệu chúng khơng cịn xa lạ Các thiết bị đầu cuối kết nối với qua mơi trường truyền dẫn tạo thành mạng Xét phương thức kết nối, chia thành hai loại mạng: mạng có dây mạng không dây Được xem kiểu mạng truyền thống, mạng có dây mạng sử dụng cáp mạng để kết nối thiết bị đầu cuối với Các thiết bị đầu cuối nối trực tiếp với nhau, thơng qua mơi trường truyễn dẫn Tuy nhiên, mơi trường khơng cho phép thi cơng cáp, dây dẫn mạng khơng dây giải pháp đáng để lựa chọn Mạng không dây mạng thiết lập cách sử dụng tần số sóng vơ tuyến, sóng hồng ngoại, sóng vệ tinh hay để truyền thông thiết bị đầu cuối Ưu điểm bật mạng không dây so với mạng có dây truyền thống thiết bị đầu cuối không cần sử dụng dây cắm vật lý chúng với nhà cung cấp mạng, điều mang lại lợi điểm mà mạng có dây truyền thống khơng có dễ thi cơng, nơi kéo cáp nhà ga, sân bay, sân vận động,… Cũng dễ thi công, dễ triển khai nên mạng không dây dễ dàng để mở rộng, việc làm tăng phạm vi phủ sóng vị trí địa lý đơi đơn giản thiết lập thêm Access Point khu vực Mạng khơng dây mạng số liệu khơng dây hay mạng viễn thơng khơng dây Có số mạng liệu khơng dây dựa mạng tiếng nói khơng dây mạng điện thoại vô tuyến Các mạng CPDP (Cellular Digital Packet Data), HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), PDP-C (Packet Data Cellular), GPRS (General Packet Radio Service) ví dụ loại mạng Một số mạng khơng dây khác thiết lập kết nối lớp vật lý chúng, sử dụng ăng-ten lắp thiết bị cầm tay để liên lạc với ăng-ten thu phát sóng khu dân cư, ví dụ mạng 802.11, LMDS (Local Multipoint Distribution Service), MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service) Một vài mạng khác kết nối thiết bị nhỏ với khoảng cách gần mạng Bluetooth Các mạng không dây dựa mạng không dây khác thuờng sử dụng mạng lớp thấp để thực bảo mật mã hoá, mạng khơng dây độc lập tự cung cấp tính bảo mật mã hố dựa vào mạng riêng ảo để thực tính TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 11 Một vài mạng khơng dây cố định, có nghĩa thiết bị đầu cuối di chuyển từ nơi sang nơi khác Một số khác lại mạng không dây di động, nghĩa thiết bị đầu cuối di chuyển cách liên tục mà trì kết nối sẵn có Điều định đặc điểm riêng biệt loại mạng không dây Vấn đề hỗ trợ nút mạng không dây di chuyển từ nơi sang nơi khác trình bày phần chương 1.2 Giao thức Mobile IP 1.2.1 Giới thiệu Việc hỗ trợ thiết bị đầu cuối di chuyển kết nối vào Internet ngày thu hút quan tâm nhà nghiên cứu giới, phù hợp với mong muốn nhiều người dùng đầu cuối với thiết bị cầm tay tự di chuyển vùng phủ sóng mạng khơng dây Mạng Internet xây dựng dựa giao thức tiếng TCP/IP Giao thức IP đòi hỏi nút mạng truy cập vào Internet phải gắn với địa cố định Bên cạnh đó, chặng gói tin định nghĩa phần địa đích gói tin Mặt khác, lớp cao TCP, thơng tin trì kết nối bao gồm địa nguồn, điạ đích gói tin số cổng mà ứng dụng chạy sử dụng Do đó, việc giải tốn di động theo giao thức IP thông thường làm phát sinh hai vấn đề có tính chất mâu thuẫn nhau, là: nút mạng phải thay đổi điạ IP thay đổi điểm truy cập Internet, nhưng, để trì kết nối TCP tại, nút mạng lại phải giữ địa IP dùng Việc thay đổi địa IP làm cho kết nối bị ngắt Vậy làm để nút mạng dù thay đổi điểm truy cập Internet trì phiên truyền liệu tầng ứng dụng? Đó vấn đề cần khắc phục giao thức IP Mobile Internet Protocol (gọi tắt Mobile IP) mở rộng giao thức IP khuyến nghị IETF trình bày cụ thể RFC 3344 giải vấn đề nêu Mobile IP cho phép thiết bị đầu cuối di chuyển kết nối với Internet mà không cần phải thay đổi địa IP Chính mà Mobile IP mệnh danh giao thức kết nối giới Mobile IP có nhiều phiên mở rộng phát triển khác như: MIPv4, MIPv6, Fast MIP, Hierarchical MIP, Multiple CoA MIP, Proxy MIP, MobileNetwork Mobility (NEMO), Hawaii, TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 37 Đếm:=0 Lưu STT gói tin gần nhận giao diện nhận gói tin STT gói tin vừa nhận lớn STT gói tin lưu đệm? Đúng Sai Giao diện vừa nhận gói tin trùng với giao diện lưu đệm? Đúng Sai Đếm:= Đếm + Tỷ lệ gói tin trễ giao diện lớn ngưỡng? Sai Đúng Gửi tin yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ phát gói tin đến Mobile Agent Hình 14 Hoạt động giải thuật Mobile Node Nếu gọi số Rd(i) tỷ lệ gói tin đến trễ kết nối i, T(i) tổng số gói tin truyền kết nối i Rd(i) = C(i) / T(i), C(i) số gói tin đến trễ kết nối i Nếu Rd(i) lớn ngưỡng cho phép R th, Mobile Node gửi tin yêu cầu điều chỉnh lại tỷ lệ phát gói tin đến Mobile Agent Trong khn dạng tin có trường giá trị nhận dạng kết nối, nhờ Mobile Agent biết kết nối có tỷ lệ gói tin đến trễ vượt ngưỡng cho phép Nhận tin yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ phát gói tin kèm theo giá trị nhận dạng kết nối, Mobile Agent điều chỉnh lại tỷ lệ cách trừ giá trị r(i) kết nối đơn vị Khi điều chỉnh xong, gửi tin xác nhận điều TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 38 chỉnh lại tỷ lệ phát đến Mobile Node để Mobile Node xoá biến đếm C kết nối cách thiết lập chúng giá trị Sau đó, Mobile Node gửi tin thông báo thiết lập giá trị C cho Mobile Agent Mobile Agent sau nhận Đưa tỷ lệ phát gói tin giao diện inf(1), inf(2),….,inf(n) r(1), r(2)……,r(n); r(i):nguyên dương Đánh số thứ tự gói tin Phát gói tin theo tỷ lệ định Có tin yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ phát từ Mobile Node gửi tới? Sai Đúng Điều chỉnh tỷ lệ phát Nếu inf(i) có tỷ lệ trễ lớn ngưỡng R điều chỉnh tỷ lệ phát giao diện thành r(1), r(2),….r(i)-1,… r(n) Đúng Đúng Các r(i) ( i=1-> n) Sai Nhân tất r(1), r(2),………,r(n) với số nguyên dương A (Sao cho A>1) Hình 15 Hoạt động giải thuật Mobile Agent tin thông báo đánh số thứ tự cho gói tin ứng dụng truyền chúng kết nối theo tỷ lệ mà vừa điều chỉnh.Hình 16 lưu đồ trao đổi tin Mobile Agent Mobile Node Ở có hai vấn đề cần giải Một trừ r(i) đơn vị để điều chỉnh tỷ lệ phát gói tin kết nối, cần phải đảm bảo cho giá trị khác Để làm điều đó, có r(i) nhân tất r(1), r(2),….,r(i), … r(n) lên hệ số nguyên dương lớn Vấn đề thứ hai là, làm để phát gói tin theo tỷ lệ mà Mobile Agent đưa ra? Để giải vấn đề này, đề tài sử dụng giải thuật DC (Distributiion Counter) để TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 39 đảm bảo cho tỷ lệ phát gói tin kết nối không thay đổi có tỷ lệ Mobile Agent đưa Mobile Agent Mobile Node gói tin ứngdụng (STT gói tin, liệu) yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ phát (STT kết nối) xác nhận điều chỉnh tỷ lệ phát thông báo thiết lập biến đếm C gói tin ứngdụng (STT gói tin, liệu) Hình 16 Lưu đồ trao đổi tin Mobile Agent Mobile Node 3.3 Triển khai thực thi giải pháp 3.3.1 Các yêu cầu cần thiết Mục đích cuối giải pháp thúc đẩy tốc độ truyền gói tin từ Mobile Agent đến Mobile Node đường kết nối khác chúng Việc áp dụng giải thuật Mobile Agent Mobile Node phải làm tăng tốc độ tải tập tin Mobile Node Vì yêu cầu đặt giải thuật cần đơn giản tối ưu hố, giải thuật phức tạp thời gian thực thi giải thuật Mobile Agent Mobile Node lớn, dẫn đến mục tiêu tăng tốc độ truyền tập tin đạt khơng cao Bên cạnh đó, giải pháp phải đảm bảo không làm thay đổi nhiều cấu hình đảm bảo tính suốt người sử dụng Người sử dụng cần cài đặt chương trình ứng dụng thiết bị đầu cuối mà khơng cần biết đến hoạt bên giải thuật 3.3.2 Thiết kế kiến trúc chƣơng trình mơ giải thuật Kiến trúc chương trình bao gồm mơ-đun hình 17 Chức mô-đun sau: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 40 + Mơ - đun PacketSniffer: Nhận gói tin giao diện Mobile Node + Mô - đun Monitor: xác định xem gói tin đến Mobile Node có bị trễ hay khơng, tính tỷ lệ gói tin trễ giao diện Mobile Node + Mô - đun MsgSender: Gửi tin điều khiển yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ phát, thông báo trạng thái biến đếm ,… từ Mobile Node đến Mobile Agent + Mô - đun PacketCapture: Bắt gói tin gửi từ thực thể mạng tới + Mơ - đun MsgHander: Xử lý gói tin mà bắt Nếu gói tin ứng dụng có đích đến Mobile Node chuyển gói tin cho mơ - đun Scheduler + Mô - đun Scheduler: Lập lịch chuyển tải gói tin bao gồm việc xác định kết nối có định tỷ lệ phát gói tin kết nối + Mơ - đun PacketSender: Chuyển gói tin đến Mobile Node theo tỷ lệ mà mô - đun Scheduler định Hình 17 Kiến trúc chương trình a Thiết kế chƣơng trình Mobile Agent: Mobile Agent sử dụng socket lắng nghe tất gói tin truyền tới card mạng Sau lấy gói tin xem gói tin chuyển tới Mobile Node thực việc lập lịch cho gói tin kết nối khả dụng từ Mobile Agent tới Mobile Node Việc lập lịch dựa thông tin tỷ lệ trễ gói tin giao diện mạng Mỗi giao diện mạng có tỷ lệ gói tin đến trễ Nếu tỷ lệ gói tin đến trễ vượt ngưỡng cho phép xuất giao diện, thông báo gửi từ Mobile Node đến Mobile Agent yêu cầu điều chỉnh lại tỷ lệ phát gói tin giao diện Việc phát gói tin dựa tỷ lệ quy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 41 định thực cách áp dụng giải thuật DC đề cập đến phần nghiên cứu liên quan Việc lập lịch phát gói tin thực hàm schedulePacket() Kết thực thi hàm địa giao diện mạng phía Mobile Node Nghĩa là, hàm schedulePacket() chọn kết nối Mobile Agent Mobile Node thích hợp để truyền gói tin có đích đến Mobile Node Sau lập lịch xong, Mobile Agent thêm vào tiêu đề gói tin gửi tới Mobile Node trường thứ tự gửi gói tin để phục vụ cho trình lập lịch Trường có tên packetSequence, thêm vào phần padding gói tin Đồng thời Mobile Agent thay đổi địa đích đến gói tin thành địa lấy sau q trình lập lịch điạ giao diện mạng chọn để truyền gói tin Mobile Node Tiếp đó, Mobile Agent tính lại checksum cho gói tin Cuối cùng, Mobile Agent gửi gói tin tới giao diện chọn Mobile Node nhờ trình lập lịch Mobile Agent đồng thời lắng nghe tất gói tin từ Mobile Node gửi tới thông qua cổng cố định cổng 2903 Các gói tin mang thơng tin điều khiển thông tin lập lịch kết nối từ Mobile Node tới Mobile Agent:  Khi có kết nối thiết lập gói tin Mobile Agent nhận có trường Type NEW_MSG  Nếu gói tin mang thơng tin lập lịch tỷ lệ độ trễ mà Mobile Node gửi tới Mobile Agent gói tin nhận có trường Type UPDATE Về phía Mobile Agent, nhận gói tin cổng 2903 tuỳ vào trường Type gói tin thực cơng việc thích hợp  Nếu gói tin có trường Type NEW_MSG, Mobile Agent thêm giao diện tới Mobile Node cách lưu lại thông tin giao diện tương ứng với Mobile Node để phục vụ cho trình lập lịch  Nếu gói tin có trường Type UPDATE, Mobile Agent cập nhật tỷ lệ độ trễ giao diện có sẵn Mobile Node lưu b Thiết kế chƣơng trình Mobile Node: Mobile Node sử dụng socket cổng 2903 để gửi gói tin lập lịch tới Mobile Agent Khi giao diện trở nên khả dụng Mobile Node, Mobile Node gửi gói tin NEW_MSG thơng báo cho Mobile Agent biết thơng tin giao diện Cổng 2903 cịn Mobile Node sử dụng để gửi gói tin cập nhật tỷ lệ độ trễ giao diện mạng đến Mobile Agent trường hợp TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 42 thời điểm mà độ trễ giao diện vượt ngưỡng cho trước THRESHOLD Để xác định gói tin có đến trễ hay khơng, Mobile Node lưu thêm hai thông tin lastSeqNo lastInterface - lastSeqNo thông tin số thứ tự lớn gói tin mà nhận - lastInterface giao diện mạng mà đó, gói tin có số thứ tự lớn nhận Khi nhận gói tin khác từ Mobile Agent gửi tới qua cổng 2903, thay đổi địa đích đến gói tin thành home address nó, tính lại checksum tiếp tục gửi gói tin cho ứng dụng đích, đồng thời tăng số gói tin nhận giao diện lên đơn vị Tuy nhiên, trước thay đổi địa đích đến thành home address, Mobile Node lấy thông tin packetSequence từ padding gói tin đem so sánh với giá trị lastSeqNo Nếu sequencePacket nhỏ lastSeqNo gói tin nhận giao diện khác lastInterface gói tin coi bị trễ Khi giao diện nhận gói tin tăng trường độ trễ lên đơn vị Khi có gói tin bị trễ, Mobile Node kiểm tra xem tỷ lệ độ trễ giao diện nhận gói tin có vượt ngưỡng khơng Tỷ lệ độ trễ tính cách lấy tổng số gói tin bị trễ chia cho tổng số gói tin nhận Nếu tỷ lệ độ trễ vượt tỷ lệ cho phép, Mobile Node gửi tin UPDATE cho Mobile Agent thông qua socket cổng 2903 3.4 Nhận xét, đánh giá giải pháp Ƣu điểm Giải pháp đề thuật toán nhằm đưa tỷ lệ thích hợp để truyền tải gói tin từ Mobile Agent đến Mobile Node Mobile Node sử dụng đồng thời nhiều giao diện mạng để kết nối vào Internet Từ đó, giải thuật nhằm làm giảm độ trễ gói tin kết nối, làm tăng tốc độ truyền tải tập tin từ Mobile Agent đến Mobile Node Thuật toán đề xuất giải pháp rõ ràng, đơn giản, môđun phần mềm sử dụng hệ điều hành Linux, dễ dàng để triển khai Mobile Node Mobile Agent Việc cài đặt mô-đun phần mềm không tạo nhiều thay đổi cấu hình mạng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 43 Nhƣợc điểm Việc xác định tỷ lệ ban đầu để phát gói tin kết nối xác định theo cách thăm dò, tỷ lệ đơi khơng phù hợp dẫn đến hiệu đạt giải thuật khoảng thời gian ngắn ban đầu không cao Nguyên nhân lúc ban đầu giải thuật chưa kịp điều chỉnh tỷ lệ phát gói tin kết nối Nếu tỷ lệ phát ban đầu không hợp lý, độ trễ kết nối tăng đến lúc vượt qua ngưỡng cho phép việc điều chỉnh tỷ lệ phát thực Đây nội dung cần cải tiến giải thuật thời gian tới để giải thuật tối ưu Trong phần đề tài, kết đạt từ việc triển khai triển khai chương trình để thực thi giải pháp trình bày TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 44 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ TRIỂN KHAI THỰC TẾ VÀ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ 4.1 Triển khai chƣơng trình mơ thực tế Chương trình mơ để thực thi giải pháp viết ngơn ngữ lập trình C Chương trình triển khai Mobile Agent Mobile Node Mobile Agent máy tính để bàn, Mobile Node máy tính xách tay, hai sử dụng hệ điều hành Linux Yêu cầu đặt sau áp dụng chương trình Mobile Agent Mobile Node, tốc độ truyền tập tin Mobile Agent đến Mobile Node thơng qua đường truyền có tăng lên so với chưa áp dụng chương trình 4.2 Thí nghiệm kết đạt đƣợc 4.2.1 Bố trí thí nghiệm Hình 18 mơ tả thí nghiệm thực tế Trong mơ hình thí nghiệm có thành phần sau:  Mobile Node (MN) máy tính xách tay có giao diện WLAN kết nối tới Router có địa 192.168.3.10, 192.168.3.11, 192.168.3.12 Mobile Node sử dụng hệ điều hành Ubuntu 9.04  Router máy tính sử dụng hệ điều hành FreeBSD để giới hạn băng thông độ trễ đường truyền từ Mobile Agent tới Mobile Node Router có hai địa chỉ, 192.168.3.1 nối tới Mobile Node, 192.168.2.10 nối tới Mobile Agent  Mobile Agent (MA) máy tính có hai giao diện mạng, giao diện có địa 192.168.1.210 kết nối tới Correspondent Node; giao diện cịn lại có địa 192.168.2.2 kết nối với Router Mobile Node sử dụng hệ điều hành Ubuntu 9.04  Correspondent Node (CN) máy tính để bàn có địa 192.168.1.128 sử dụng Hệ điều hành Linux Windows  Một Access Point (AP) Mobile Node sử dụng thông qua giao diện WLAN TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 45 AP 35kbps 45kbps 19 CN MA Router 19 60kbps 192.168.1.210 192.168.2.2 192.168.2.10 19 192.168.3.1 68 10 MN 11 8.3 12 192.168.1.128 Hình 18 Bố trí thí nghiệm 4.2.2 Mơ tả thí nghiệm Mục đích thí nghiệm nhằm đánh giá kết thực thi chương trình Yêu cầu đặt tốc độ tải tập tin từ Correspondent Node đến Mobile Node áp dụng chương trình cao khơng áp dụng chương trình Dùng Router máy tính sử dụng hệ điều hành FreeBSD để giới hạn băng thông giao diện kết nối đến Mobile Node 35 kbps, 40 kbps 45 kbps Tập tin tải từ Correspondent Node Mobile Node có tên test.rar có kích thước 100MB Thí nghiệm thực qua bước: - Lần thứ nhất: Tải file test.rar, khơng áp dụng chương trình lập lịch, ghi lại tốc độ tải file Mobile Node - Lần thứ hai: Tải file test.rar, có áp dụng chương trình lập lịch, ghi lại tốc độ tải file Mobile Node Đánh giá kết đạt 4.2.3 Kết đạt đƣợc Hình 19 biểu đồ kết đạt thực thi chương trình thí nghiệm chưa áp dụng giải thuật lập lịch Kết đạt cho thấy, chưa áp dụng chương trình lập lịch Mobile Node Mobile Agent, tốc độ truyền tập tin dao động khoảng từ 21 kbps đến 35 kbps Sở dĩ thời điểm có giao diện dùng để truyền gói tin, mà giao diện có băng thơng cao 45 kbps thực tế, trường hợp sử dụng tối đa 100% băng thông đường truyền TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 46 Kết thí nghiệm chưa áp dụng giải thuật lập lịch 40 35 kbps 30 25 20 15 10 5 x 10 giây Hình 19 Kết thí nghiệm chưa áp dụng giải thuật lập lịch Ở lần thí nghiệm thứ hai, với kết thể hình 20, nhận thấy áp dụng chương trình lập lịch Mobile Node Mobile Agent, tốc độ truyền tập tin lúc cao đạt 55 kbps Tốc độ đạt giây thứ 20 trì suốt khoảng thời gian từ sau Ban đầu, giải thuật chọn tỷ lệ gói tin 1:1:1 cho giao diện Kết thí nghiệm áp dụng giải thuật lập lịch 60 50 kbps 40 30 20 10 x 10 giây Hình 20 Kết thí nghiệm áp dụng giải thuật lập lịch Trên biểu đồ kết quả, tốc độ tải tập tin khoảng 20 giây thí nghiệm khơng cao Điều lý giải tỷ lệ định ban đầu chưa hợp lý nên có gói tin bị trễ chưa tìm đươc kết nối phù hợp để thông qua Sau TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 47 đó, chương trình theo dõi tỷ lệ trễ giao diện điều chỉnh lại tỷ lệ phát gói tin, tốc độ truyền tải tập tin tăng lên đạt tốc độ 55 kbps từ giây thứ 20 Như thấy rằng, tốc độ truyền tin giao diện Mobile Agent Mobile Node tăng lên nhờ áp dụng chương trình lập lịch 4.3 Nhận xét đánh giá chƣơng trình Chương trình mơ đáp ứng yêu cầu đặt ra, thể ý tưởng giải pháp đề xuất Kết thực thi chương trình cho thấy tốc độ tải tập tin Mobile Node tăng lên đáng kể Tuy nhiên tỷ lệ phát gói tin chọn ban đầu 1:1:1 cho giao diện, khoảng thời gian 20 giây đầu thực thi chương trình, tốc độ tải tập tin không cao Vấn đề chọn tỷ lệ hợp lý từ ban đầu để phát gói tin tương đối khó, địi hỏi phải dựa nhiều thí nghiệm thực tế để đưa tỷ lệ phù hợp TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 48 KẾT LUẬN Trong phần đầu, luận văn đưa vấn tổng quan mạng không dây, tập trung vào mạng không dây di động giao thức hỗ trợ tính di động giao thức Mobile IP Luận văn nêu vấn đề chuyển giao dọc mạng không dây di động, cần thiết ứng dụng chuyển giao dọc thực tế để nhằm tối ưu hoá việc truyền thông tin nút mạng với Các nghiên cứu liên quan đến vấn đề kết hợp băng thông nhiều đường truyền quan tâm đề cập luận văn Từ hạn chế nghiên cứu đó, luận văn đưa giải pháp để lập lịch phát gói tin cho Mobile Node mơ hình kết hợp nhiều đường truyền với mục đích tăng tốc độ tải tập tin Mobile Node Cuối luận văn, công việc triển khai thực tế để thực thi giải pháp trình bày Các kết đạt thể tinh thần, ý tưởng giải pháp đề Vì kiến thức chung vấn đề mạng không dây, mạng không dây di động, Mobile IP, vấn đề chuyển giao,…đã đề cập nhiều năm gần nên luận văn không sâu vào lý thuyết mà tập trung vào việc đề xuất ý tưởng giải toán đặt việc triển khai thực thi giải pháp kết đạt Bài tốn lập lịch ln tốn khó Giải pháp đề xuất luận văn cịn có nhược điểm tỷ lệ phát gói tin lúc ban đầu cịn mang tính dự đốn, vài trường hợp hiệu đạt giải pháp không cao Trong thời gian tới, đề tài cần đựoc tiếp tục nghiên cứu để giải tồn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 49 CHÚ THÍCH [1] Mobile-IP: Được đưa IETF mô rả RFC 3344 [2] IETF: Hiệp hội quản lý kỹ thuật Internet, phát triển định chuẩn dùng Internet [3] OMNICon: Một giải pháp hỗ trợ chuyển giao dọc mạng WLAN GPRS.Tham khảo báo “A Mobile IP-based vertical handoff system for Wireless LAN and GPRS links” tác giả Srikant Sharma, Trường Đại học Stony Brook, Mỹ [4] DC: Một thuật toán lập lịch dựa theo khả băng thơng đường truyền mơ hình kết hợp nhiều đường truyền mạng không dây di động Tham khảo báo “A Packet Distribution Scheme for Bandwidth Aggregation on Network Mobility” tác giả P Kim, Trường Đại học Hàn Quốc [5] BAG: Một thuật toán lập lịch để tăng thông lượng đường truyền dựa điều kiện kết nối vật lý mạng không dây hỗn hợp Tham khảo báo “Bandwidth Aggregation for realtime applications in wireless networks” tác giả Kameswari Chebrolu, Ramesh Rao, Trường Đại học California, Mỹ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: Hồng Anh, “Tích hợp WLAN mạng thông tin di động”, nguồn http://www.tapchibcvt.gov.vn/Uploaded/admin/WLAN.pdf Nguyễn Tiến Đạt (2009), khoá luận “Tối ưu hoá việc kết hợp băng thông nhiều đường truyền chuyển giao dọc mạng không dây di động hỗn hợp”, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà nội Nguyễn Văn Tam (2006), “Mạng máy tính nâng cao”, Viện Công nghệ thông tin Tài liệu tiếng Anh: C Perkins (1996), “IP Mobility Support”, IBM Dagang Li (2008), “A Fast Adaptation Mechanism forTCP Vertical Handover”, nguồn http://ieeexplore.ieee.org Fengping Li (2004), “A study of mobility in WLAN”, nguồn http://www.tml.tkk.fi/Studies/T-110.551/2004/papers/Li.pdf Helen J.Wang, Randy H Katz, Jochen Giese (1998), “Policy-Enabled Handoff Across Heterogeneous Wireless Network”, U.C Berkeley, nguồn http://portal.acm.org/citation.cfm?id=837517 Kameswari Chebrolu, Ramesh Rao (2006), “Bandwidth Aggregation for Real-Time Applications in Heterogeneous Wireless Networks”, nguồn citeseerx.ist.psu.edu Laila Daniel (2008), “TCP performance with vertical handoff”, Univesity of Helsinki, nguồn https://oa.doria.fi/handle/10024/46907 10 LIU Gan (2007), “A scheduling algorithm for maximum throughput based on the link condition in heterogeneous network”, nguồn http://www.informatics.org.cn/doc/ucit200703/ucit20070304.pdf 11 Mark Stemm and Randy H Katz (1998), “Vertical Handoffs in Wireless Overlay Networks”, University of California at Berkeley, nguồn http://portal.acm.org/citation.cfm?id=295138 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 51 12 Matei A Zaharia (2007), “Fast and Optimal Scheduling over Multiple Network Interfaces”, nguồn http://www.acm.org/src/Matei/matei.html 13 P Kim (2009), “A Packet Distribution Scheme for Bandwidth Aggregation on Network Mobility”, nguồn http://tools.ietf.org/html/draft-pskim-mext-multipathdistribution-00 14 Srikant Sharma (2004), “A Mobile IP-based vertical handoff system for Wireless LAN and GPRS links” , Stony Brook University, nguồn http://www.ecsl.cs.sunysb.edu/tr/handoff.pdf TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... nhất: Tải file test.rar, khơng áp dụng chương trình lập lịch, ghi lại tốc độ tải file Mobile Node - Lần thứ hai: Tải file test.rar, có áp dụng chương trình lập lịch, ghi lại tốc độ tải file Mobile