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

Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m Mục lục Mục lục Lời nói đầu ật PHẦN I MẠNG IP & CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ I.1 Phân loại lưu lượng ứng dụng mạng IP I.2 Các thông số đánh giá chất lượng dịch vụ I.2.1 Trễ I.2.2 Thông lượng I.3 Vấn đề cung cấp chất lượng dịch vụ mạng IP PHẦN CÁC PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP II.1 Mơ hình dịch vụ tích hợp (IntServ) 10 II.1.1 Những đặc trưng mơ hình IntServ 11 II.1.2 Giao thức RSVP 13 II.1.2.1 Các đặc trưng RSVP 13 II.1.2.2 Mơ hình hoạt động giao thức RSVP 14 II.1.2.3 Một số vấn đề giao thức RSVP 21 II.1.3 Kiểm soát chấp nhận 21 II.1.4 Phân loại gói tin 22 II.1.5 Lập lịch gói tin 22 II.1.6 Kiến trúc dịch vụ tích hợp 23 II.1.6.1 Dịch vụ tải có kiểm sốt 26 II.1.6.2 Dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service) 28 II.1.7 Các vấn đề với mơ hình dịch vụ tích hợp 30 II.2 Mơ hình dịch vụ phân biệt 31 II.2.1 Các đặc điểm mơ hình DiffServ 32 II.2.2 Kiến trúc dịch vụ phân biệt 33 II.2.3 Định nghĩa dịch vụ 36 II.2.3.1 Trường DS PHB 36 II.2.3.2 PHB chuyển tiếp nhanh 38 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m II.2.3.3 PHB chuyển tiếp có đảm bảo 38 II.2.4 Quản lý động tài ngun mơ hình DiffServ 40 II.2.4.1 Tổng quan Bandwidth Broker 40 II.2.4.2 Kiến trúc hệ thống BB 42 II.2.5 Ưu điểm hạn chế dịch vụ Diffserv 43 II.2.5.1 Ưu điểm 43 II.2.5.2 Hạn chế Diffserv 44 ật II.3 Multi Switching Label Protocol Traffic Engineering 44 II.3.1 Giới thiệu 44 II.3 Kiến trúc MPLS 45 II.3.2.1 Các thành phần mơ hình 46 II.3.2.2 Forwarding Equivalent Class 47 II.3.2.3 Label Distribute Protocol 48 II.3.3 Traffic Engineering với MPLS 48 II.3.3.1 Giới thiệu chung 48 II.3.3.2 Mơ hình thực 50 II.3.4 Kết luận 51 PHẦN ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN 52 III.1 Đánh giá, phân tích phƣơng pháp: 52 III.2 Đề xuất, kiến nghị 53 III.3 Phƣơng án thực đề xuất kiến nghị 54 III.3.1 Mơ hình Kết hợp IntServ DiffServ 54 III.3.1.1 Lợi ích mơ hình kết hợp Intserv Diffserv 54 III.3.1.2 Framework cho Intserv/RSVP over Diffserv 55 III.3.1.3 Thực thi Framework 57 III.3.1.4 Kết luận 57 III.3.2 Hỗ trợ Diffserv MPLS 58 III.3.2.1 Lợi ích kết hợp Diffserv MPLS 58 III.3.2.2 Nguyên tắc 58 III.3.2.3 Các hoạt động LSR Diffserv MPLS 59 III.3.2.4 Những ưu điểm tồn hai mô hình E-LSP L-LSP 60 III.3.2.5 Kết luận 60 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m Kết luận 61 Tài liệu tham khảo 62 ật Lời nói đầu Ngày nay, mạng dùng cơng nghệ IP, đặc biệt Internet trở thành công cụ quan trọng nhiều lĩnh vực Cùng với dịch vụ truyền thống (như email, FTP, WWW, .) dịch vụ (truyền tiếng nói, hình ảnh hay đa phương tiện) địi hỏi tính thời gian thực ngày phát triển Nhu cầu truyền dịch vụ thời gian thực mạng IP tăng lên nhanh chóng mơ hình cung cấp dịch vụ truyền thống mạng IP dựa việc truyền gói tin với cố gắng tối đa (best – effort) không đáp ứng yêu cầu chặt chẽ mặt thời gian, độ trễ hay băng thông dịch vụ thời gian thực địi hỏi phải có giải pháp để giải vấn đề Để đáp ứng yêu cầu ứng dụng thời gian thực, có hai giải pháp Giải pháp thứ bổ xung thêm tài nguyên cách nâng cấp sở hạ tầng truyền thông Nhưng giải pháp tốn dù tài ngun mạng có tăng ứng dụng tiêu tốn tài nguyên tăng lên tài nguyên xem thiếu so với nhu cầu Giải pháp thứ hai hợp lý bổ sung chế hỗ trợ chất lượng dịch vụ vào hạ tầng mạng Do tổ chức Internet Engineering Task Fork (IETF) nghiên cứu, phát triển đưa bốn phương pháp nhằm thực phương án Đó phương pháp: Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật - Mơ hình dịch vụ tích hợp ( Integrated Services – IntServ) - Mơ hình dịch vụ phân biệt (Differentiated Services – DiffServ) - Multiprotocol Label Switching - Traffic Engineering Trong tiểu luận này, chúng em xin trình bầy phương pháp hỗ trợ chất lượng dịch vụ Đánh giá ưu nhược điểm phương pháp đưa kiến nghị đề xuất riêng Chúng em xin cám ơn thầy giáo Ngô Hồng Sơn cung cấp kiến thức quý báu để chúng em hoàn thành tiểu luận PHẦN I MẠNG IP & CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ I.1 Phân loại lƣu lƣợng ứng dụng mạng IP Trên mạng IP có hai loại lưu lượng khác lưu lượng thời gian thực lưu lượng liệu (data traffic, lưu lượng khơng có thuộc tính thời gian thực) IP applications IP traffic Real – time applications Real – time traffic Elastic applications Data traffic Hình Phân loại ứng dụng lưu lượng mạng IP Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật Lưu lượng liệu tạo ứng dụng telnet, ftp, www, email, Đó ứng dụng mềm dẻo (chúng đợi liệu đến) Độ trễ lớn làm giảm hiệu suất thực ứng dụng liệu đến sử dụng Các ứng dụng mềm dẻo tiếp tục phân loại vào đòi hỏi độ trễ chúng Interactive burst traffic (như telnet, NFS) cần độ trễ nhỏ, interactive bulk traffic (như ftp, www) cần độ trễ trung bình, asynchronous bulk traffic (email) khơng bị ảnh hưởng độ trễ Lưu lượng liệu thường rời rạc khơng đốn trước Các liên kết thường có tuổi thọ ngắn dùng để truyền hay nhiều khối liệu Các ứng dụng gửi liệu với khả nhanh dừng lại Do lưu lượng liệu mang tính bùng nổ Lưu lượng thời gian thực tạo ứng dụng thời gian thực Các ứng dụng thời gian thực đểu có đặc tính chịu độ trễ nhỏ Khác với ứng dụng mềm dẻo, chúng nhạy cảm với độ trễ biến thiên độ trễ Quá trình truyền liệu ứng dụng thời gian thực thường kéo dài, luồng liệu có tính điều hồ Để mơ tả luồng liệu thời gian thực, phương pháp thường sử dụng mơ hình giỏ thẻ (token bucket model) Một giỏ thẻ xác định hai tham số : tốc độ thẻ r kích thước giỏ b Trong hình 2, r tốc độ thẻ xếp vào giỏ, giỏ đầy thẻ bị loại, giỏ chứa tối đa b thẻ Những gói đến lưu vào hàng đợi Để truyền gói thẻ lấy khỏi giỏ với lượng tương đương với kích thước gói, gói kích thước p gửi đi, p thẻ chảy khỏi giỏ Gói gửi giỏ có đủ thẻ Với chế lưu lượng liệu kiểm soát (trong thời gian T, lưu lượng gửi vượt rt + b) Các thẻ đến với tốc độ không đổi r Giỏ ( kích thước b ) Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật I.2 Các thông số đánh giá chất lƣợng dịch vụ Chất lượng dịch vụ khả mạng cung cấp dịch vụ tốt cho lưu lượng mạng lựa chọn công nghệ khác Frame Relay, ATM, Nói cách khác, đặc tính mạng cho phép phân biệt lớp lưu lượng khác xử lý chúng cách phù hợp Các thông số định chất lượng dịch vụ trễ, thông lượng mát I.2.1 Trễ Trễ lưu lượng dịch vụ đặc tính quan trọng chất lượng dịch vụ Các khía cạnh khác trễ có ảnh hưởng khác đến dịch vụ - Trễ đầu cuối đến đầu cuối (end – to – end) - Biến thiên trễ (jitter) Các ứng dụng tương tác thời gian thực (như truyền thông thoại) nhạy cảm với trễ đầu cuối đến đầu cuối biến thiên trễ Độ trễ dài ảnh hưởng đến tính tương tác q trình thơng tin Các ứng dụng phi tương tác thời gian thực (như quảng bá chiều) không nhạy cảm với trễ đầu cuối đến đầu cuối bị ảnh hưởng biến thiên trễ Biến thiên trễ thường điều chỉnh cách dùng đệm đầu thu, gói đến giữ phát lại thời điểm thích hợp Thời điểm phát (điểm phát lại) xác định biến thiên trễ tối đa Các ứng dụng điều chỉnh điểm phát lại dựa thay đổi giá trị biến thiên trễ gọi Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ứng dụng thích nghi Các gói đến sau thời điểm phát lại thường khơng cịn giá trị với ứng dụng ật Các ứng dụng khơng có thuộc tính thời gian thực khơng nhạy cảm với trễ Đó ứng dụng dùng phép đo trễ để điều khiển tốc độ lưu lượng (như TCP) hay lưu trữ liệu báo nhận (như FTP) Trễ lớn thay đổi ảnh hưởng đến chất lượng ứng dụng Các thành phần khác trễ đầu cuối đến đầu cuối : - Trễ phát: thời gian cần thiết để đưa tất bit gói tin vào đường truyền - Trễ truyền: thời gian bit truyền qua kênh - Trễ xử lý: thời gian xử lý gói phần tử mạng - Trễ hàng đợi: thời gian gói tin phải đợi hàng đợi trước truyền Tại đầu cuối, có trễ khác nhận gói tin từ giao diện mạng đến chương trính cuối đến người sử dụng I.2.2 Thơng lƣợng Khía cạnh thơng lượng băng thơng dành cho ứng dụng Nó xác định lưu lượng mà ứng dụng truyền qua mạng Một khía cạnh quan trọng khác lỗi (thường liên quan đến tỷ lệ lỗi truyền) mát (thường liên quan đến dung lượng đệm) Với ứng dụng thời gian thực cứng, chúng có giá trị cung cấp lượng dải thơng định Các ứng dụng thích nghi có yêu cầu thấp hơn, hiệu suất ứng dụng tăng nhanh dải thông tăng lên, đến mức độ định, dải thông tiếp tục tăng, hiệu suất ứng dụng không cải thiện Đối với ứng dụng mềm dẻo, hiệu suất phụ thuộc vào dải thông tăng dải thơng ln nâng cao hiệu suất ứng dụng Hình thể phụ thuộc hiệu suất ứng dụng vào dải thông loại ứng dụng Hiệu suất Hiệu suất Hiệu suất Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật Một số ứng dụng giảm tốc độ truyền để thích ứng với dấu hiệu thơng lượng thấp Các ứng dụng gọi thích ứng tốc độ Thông lượng phụ thuộc vào yếu tố sau : - Đặc tính đường truyền: băng thơng, tỷ lệ lỗi - Đặc tính nút mạng: dung lượng đệm, lực xử lý Một số đặc tính phần tử mạng khác thiết bị đầu cuối / máy chủ, chuyển mạch / định tuyến xác định chất lượng dịch vụ cung cấp cho ứng dụng theo tiêu thông lượng độ trễ I.3 Vấn đề cung cấp chất lƣợng dịch vụ mạng IP Các mạng cần hỗ trợ nhiều kiểu lưu lượng liên kết mạng đơn Các kiểu lưu lượng khác yêu cầu mạng phải xử lý khác Lưu lượng phân biệt phần tử mạng tích cực định tuyến (router), chuyển mạch (switch) gateway Vì vậy, yêu cầu thiết kế mạng bao gồm :  Mạng truyền nhiều loại dịch vụ, có nghĩa chúng phải quan tâm đến chất lượng dịch vụ  Khả mở rộng, nghĩa lưu lượng mạng tăng mà khơng làm ảnh hưởng đến hoạt động mạng  Khả hỗ trợ ứng dụng quan trọng, dùng nhiều tài nguyên mạng, ứng dụng đóng vai trị quan trọng hoạt động kinh doanh doanh nghiệp Có hai chế để cung cấp chất lượng dịch vụ thích hợp dựa tiêu chuẩn trễ thông lượng Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m  Cung cấp đủ dung lượng  Sử dụng công nghệ quản lý lưu lượng Khi có đủ dung lượng tài ngun mạng không cần chế đặc biệt để đảm bảo chất lượng dịch vụ Điều bao gồm có đủ :  Đường truyền tốc độ cao  Các xử lý mạnh  Bộ đệm dung lượng lớn Cơ chế thích hợp cho mơi trường cục có điều khiển mạng LAN doanh nghiệp không phù hợp với mạng lớn mạng Internet Trong giá băng thông, nhớ xử lý giảm giá thiết bị đầu cuối đường truyền viễn thông tốc độ cao đáp ứng mơ hình cịn cao Cơ chế cung cấp chất lượng dịch vụ thứ hai sử dụng công nghệ quản lý lưu lượng Ý tưởng lưu lượng phân biệt cung cấp mức dịch vụ khác Mức độ phân biệt tập nhỏ lớp hay phân biệt đến luồng ứng dụng Phải có chế điều khiển mức lưu lượng lớp đưa vào mạng tuỳ theo tài nguyên sẵn có – điều thực tĩnh (bằng cách cung cấp trước) hay động (báo hiệu việc dự trữ tài nguyên) Phải có chế chuyển tiếp lưu lượng hiệu mạng Hơn nữa, phần tử mạng phải quản lý việc xử lý xếp hàng đợi gói cách thích hợp đảm bảo việc cung cấp dịch vụ khác tuỳ theo gói ật PHẦN CÁC PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP IETF đưa bốn phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ mạng IP     Integrated Services – IntServ Differentiated Services – DiffServ Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật Intserv cho phép đặt trước kênh xun qua mạng với băng thơng đảm bảo Nó dự trữ tài nguyên mạng cách rõ ràng giao thức báo hiệu động sử dụng kiểm soát chấp nhận, phân loại gói, lâp lịch thơng minh để đạt chất lượng dịch vụ mong muốn DiffServ phân loại gói thành số nhỏ kiểu dịch vụ dùng chế ưu tiên để cung cấp chất lượng dịch vụ thích hợp cho lưu lượng Ở không sử dụng dự trữ tài nguyên hay kiểm sốt chấp nhận, nút có sử dụng chế hàng đợi thông minh để phân biệt lưu lượng MPLS khơng phải mơ Intserv Diffserv, chuẩn kết hợp cơng nghệ chuyển mạch nhanh tầng hai định tuyến tầng ba cho phép dẫn đường hiệu MPLS thêm nhãn ngắn vào gói tin IP thực chuyển tiếp packet dựa nhãn để tránh phức tạp phải xử lý header gói tin IP Traffic Engineering sử dụng để đạt mục tiêu hiệu tối ưu tài nguyên mạng đặt lưu lượng vào đường truyền cụ thể Bằng cách sử dụng công nghệ MPLS, traffic engineering cho phép giảm tắc nghẽn lưu lượng mạng Sau xem xét phương pháp II.1 Mơ hình dịch vụ tích hợp (IntServ) Integrated Service mơ hình QoS IETF phát triển vào đầu năm 1990 số phần mơ hình ngày hồn thiện Khi nhóm Integrated Service bắt đầu, World Wide Web chưa xuất trao đổi đa phương tiện xem ứng dụng tương lai Do đó, IntServ chuẩn phù hợp với truyền thông đường dài với băng thông đảm bảo Trong IntServ nhiều lớp lưu lượng phần tử mạng đảm bảo loại chất lượng dịch vụ khác Ở ứng dụng cần biết trước đặc tính lưu lượng chúng báo hiệu cho phần tử mạng trung gian để đặt trước tài nguyên định nhằm đáp ứng tính chất lưu lượng Tuỳ theo khả dụng, mạng để dành tài nguyên gửi báo nhận tích cực khơng đáp ứng yêu cầu 10 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m tiếp IP đưa độc lập chặng dựa địa đích IP packet ật MPLS dễ dàng chuyển tiếp lưu lượng đường tuỳ ý Khả dẫn đường rõ ràng MPLS cho phép người khởi tạo LSP tính tốn đường đi, thiết lập trạng thái chuyển tiếp MPLS dọc theo đường ánh xạ packet tới LSP Khi packet ánh xạ vào LSP, việc chuyển tiếp thực dựa nhãn không hop trung gian thực định chuyển tiếp độc lập dựa địa đích IP packet MPLS – TE đưa khái niệm LSP priorities Mục đích priorities đánh dấu số LSP báo hiệu chúng quan trọng LSP khác cho phép chúng lấy tài nguyên từ LSP quan trọng Làm đảm bảo : - Khi khơng có LSP quan trọng, tài nguyên dành cho LSP quan trọng - Một LSP quan trọng thiết lập dọc theo đường tối ưu (ngắn nhất) - Khi LSP cần định tuyến lại, LSP quan trọng có hội tìm thấy đường lớn Mục tiêu traffic engineering tìm đường mạng thoả mãn tập ràng buộc Do đó, ràng buộc cần đưa vào tính tốn tính tốn đường khả thi tới đích Các ràng buộc băng thơng u cầu cho LSP cụ thể, số lượng hop mà lưu lượng phép qua, mức ưu tiên LSP so với LSP khác v v Việc tính tốn đường dẫn thoả mãn điều kiện ràng buộc thực nút vào sử dụng thuật tốn tính đường (ví dụ CSPF) Cuối đường tính tốn thành công, trạng thái chuyển tiếp MPLS thiết lập dọc theo đường cách sử dụng RSVP – TE giao thức phân bố nhãn Khi đường thiết lập, tài nguyên khả dụng update nút nút khác thông tin thay đổi 49 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật II.3.3.2 Mơ hình thực Để thực traffic engineering, nguời ta đưa hai phương pháp Overlay Model Peer Model a) Mơ hình Overlay Mạng backbone thường sử dụng cơng nghệ ATM sử dụng theo cách thơng thường để xây dựng mạch qua lựa chọn đường qua mạng Thay cho phép router định đường xuyên qua mạng, điều hành viên xây dựng đường hay mạch qua vài router mà không để router đưa định dẫn đường, điều có nghĩa bảng định tuyến xây dựng tay Đối với mạng IP, MPLS thực nhiệm vụ Chức tích cực mạng lưu lượng chuyển cách rõ ràng, cho phép lưu lượng qua số đường truyền tốc độ thấp, giải phóng dung lượng đường truyền khác nhằm nâng cao hiệu truyền lưu lượng Việc thực cách nhập vào tay số tuyến cách thiết lập tự động mạng “ full mesh “ (mạng mà lối vào /ra có đường trực tiếp đến lối vào khác) Mặc dù mơ hình Overlay có nhiều thuận lợi sử dụng rộng rãi có vấn đề mở rộng thiết lập mạng full mesh Đó vấn đề “ N – square “ mà LER thêm vào mạng, phải thêm vào đường từ LER tới LER khác mạng Như có N – đường cho LER Khi mạng tăng lên, số lượng đường tăng lên lớn, thêm vào phức tạp chi phí thơng điệp đáng kể Đặc biệt đường truyền hỏng, phải thực số lượng lớn hoạt động update b) Mơ hình peer Trong mơ hình điều khiển lưu lượng cân đạt cách thay đổi weight đường truyền giao thức dẫn đường OSPF Với phương pháp này, đường truyền cho giá trị phản ánh mức độ sử 50 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m dụng đường truyền Nếu đường truyền chậm, đắt đường truyền vệ tinh hay đường hay bị tắc nghẽn, đường truyền cho giá trị weight cao, để báo cho router chọn đường truyền khác Theo cách này, weight tính tốn thiết lập lần , giúp mạng cân với khơng có đường truyền tắc nghẽn lưu lượng overhead so với mơ hình Overlay ật II.3.4 Kết luận Được thiết kế phép IP over ATM MPLS có kết tích cực cài đặt mạng IP thông thường MPLS giải pháp đa cho nhiều vấn đề mạng nay: tốc độ, scalibility, quản lý chất lượng dịch vụ traffic engineering Bằng cách gắn header đặc biệt vào packet, router mạng không cần mở packet, trích địa IP dựa vào để đường MPLS đơn giản mở header đặc biệt vào header này, gửi packet đến đường xác định Bằng cách sử dụng công nghệ MPLS, traffic engineering cho phép giảm tắc nghẽn lưu lượng mạng Với traffic engineering, đưa số lưu lượng vào đường số lưu lượng vào đường khác, chẳng hạn đường truyền vệ tinh đường truyền khác rẻ MPLS header báo cho router đường gửi packet thay lựu chọn packet gần 51 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật PHẦN ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN III.1 Đánh giá, phân tích phƣơng pháp: Cả bốn phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ cho mạng IP Intserv, Diffserv, MPLS Traffic engineering có ưu nhược điểm riêng (1) Mơ hình dịch vụ tích hợp (Intserv)  Ưu điểm: o Có khả cung cấp chất lượng dịch vụ end-to-end o Cho phép đặp trước kênh xuyên qua mạng với băng thông đảm bảo  Nhược điểm: o Khả mở rộng kém, thích hợp với mạng nhỏ (2) Mơ hình dịch vụ phân biệt (Diffserv)  Ưu điểm: 52 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m o Dễ mở rộng: Đây ưu điểm quan trọng Diffserv Trên mạng trục có nhiều luồng lưu lượng, giao thức yêu cầu trì trạng thái luồng hay tính tốn phức tạp dẫn đến khó khăn việc mở rộng dịch vụ Diffserv thực gộp nhiều luồng xử lý số lượng luồng lớn Thêm nữa, Diffserv đưa công việc phức tạp (phân loại, qui định lưu lượng) định tuyến biên nên PHB Diffserv đơn giản, cho phép hoạt động với tốc độ cao o Dễ quản trị: Trong DS framework, vùng DS khác cài đặt PHB tuỳ ý miễn thoả mãn SLA Do nhà cung cấp dịch vụ tự lựa chọn cài đặt, họ chọn cách cung cấp Diffserv với thay đổi tối thiểu sở hạ tầng họ ật  Nhược điểm: o Diffserv cung cấp chất lượng dịch vụ cho luồng lưu lượng sở chặng, thường không đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối o Diffserv khơng có khả xử lý lỗi đường truyền o Chỉ thích hợp với mạng đường trục (3) MPLS & Traffic engineering  Ưu điểm: o Kết hợp khả chuyển mạch nhanh tầng định tuyến tầng 3, có khả Traffic engineering, giúp tránh tắc nghẽn mạng o Tối ưu hóa tài nguyên mạng, đặt lưu lượng vào đường truyền cụ thể  Nhược điểm: Không đưa kiến trúc QoS mới, khơng có khả phân biệt dịch vụ luồng III.2 Đề xuất, kiến nghị Các phương pháp nhằm mục đích tăng hiệu mạng chúng thực theo cách khác nhau, tách biệt với Tuy nhiên, phương pháp có số ưu nhược điểm riêng Để cải thiện 53 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m chất lượng dịch vụ mạng IP, chúng em đề xuất mơ hình kết hợp để tăng cường khả cung cấp chất lượng dịch vụ là: - Mơ hình Kết hợp Intserv với Diffserv - Mơ hình Kết hợp Diffserv với MPLS ật III.3 Phƣơng án thực đề xuất kiến nghị III.3.1 Mơ hình Kết hợp IntServ DiffServ III.3.1.1 Lợi ích mơ hình kết hợp Intserv Diffserv Cả Intserv Diffserv có ưu điểm nhược điểm riêng, RFC 2998 đưa Frame work cho hỗ trợ dịch vụ Intserv mạng Diffserv Lợi ích việc kết hợp rõ ràng, Diffserv với việc điều khiển luồng theo tập hợp có khả mở rộng cao bù đắp cho khả mở rộng không cao Intserv Ngược lại, RSVP Intserv giúp Diffserv cung cấp dịch vụ có tính định lượng mạng, mà Diffserv khơng đáp ứng  Trong Diffserv, điều khiển thâm nhập thực theo cách tương đối tĩnh cách cung cấp tham số policing phần tử mạng Với việc sử dụng RSVP, Diffserv có khả điều khiển thâm nhập dựa tài nguyên nhờ sử dụng tài nguyên mạng tối ưu  Sử dụng RSVP, Diffserv thực áp dụng điều khiển thâm nhập dựa sách user, ứng dụng tồn mạng chứa user hay ứng dụng đó, nhờ tăng hiệu sử dụng tài nguyên mạng  Trong mạng Diffserv, DSCP đánh dấu host router hai chế tồn nhược điểm riêng Đối với đánh dấu host khó khăn việc quản lý thông tin cách hiểu (interpretation) DSCP mạng Còn với đánh dấu router, đánh dấu tĩnh (cấu hình tay hay script tự động) gặp khó khăn quản lý thơng tin phân loại tiêu chuẩn phân loại thường xuyên thay đổi Việc đánh dấu router 54 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m thực cách cho phép hệ điều hành host báo hiệu tiêu chuẩn phân loại tới router (động) RSVP thích hợp cho nhiệm vụ báo hiệu ật  Các phần tử mạng Intserv thực qui định (conditioning) lưu lượng theo luồng Việc quy định trước lưu lượng theo cách trước chúng vào mạng Diffserv làm tăng khả cung cấp dịch vụ định lượng sử dụng điều khiển lưu lượng gộp Diffserv Từ lợi ích này, Intserv Diffserv sử dụng bổ xung cho Intserv sử dụng mạng truy nhập (access) cho phép host yêu cầu dự trữ tài nguyên luồng nhờ RSVP Diffserv sử dụng mạng trục tránh vấn đề mở rộng RSVP III.3.1.2 Framework cho Intserv/RSVP over Diffserv a) Mạng tham chiếu cho Framework Intserv/RSVP over Diffserv nhƣ sau : Hình 17 : Mạng tham chiếu cho Intserv/RSVP over Diffserv framework Như thể hình vẽ, Framework bao gồm phần tử sau : - Sender Receiver host có khả RSVP, khởi tạo tiến trình RSVP dựa yêu cầu ứng dụng chạy host - Edge Boder router thiết bị cạnh mà chức phụ thuộc vào thực thi cụ thể Framework - Miền non – Diffserv miền có khả Intserv chứa host phần tử mạng khác có khả Intserv chứa phần tử mạng khác 55 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m - Miền Diffserv khơng chứa router biết RSVP ật b) Ánh xạ dịch vụ Ánh xạ dịch vụ phụ thuộc vào lựu chọn PHB phù hợp, điều khiển thâm nhập điều khiển sách yêu cầu Intserv dựa tài nguyên khả dụng sách Intserv Ánh xạ dịch vụ bao gồm : - Lựa chọn PHB hay tập PHB cho dịch vụ yêu cầu - Thực policing phù hợp cạnh miền Diffserv - Xuất tham số Intserv khỏi miền Diffserv - Thực điều khiển truy nhập yêu cầu Intserv mã tính tài nguyên miền Diffserv Có bảng ánh xạ mặc định tiếng : Intserv service Diffserv PHB HAF Controlled Load Guaranted service L AF EF PHB Bảng : Bảng ánh xạ dịch vụ mặc định Trong cách ánh xạ dịch vụ đảm bảo ánh xạ tới EF PHB, dịch vụ tải điều khiển tuỳ thuộc vào có khả chịu trễ hay không mà ánh xạ vào mức ưu tiên AF PHB khác Các router có khả xử lý packet Diffserv RSVP thực ánh xạ dịch vụ router sử dụng ánh xạ dịch vụ khác (override) Những router thường đặt cạnh vùng Diffserv c) Quản lý tài nguyên mạng Diffserv 56 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m Có nhiều cách khác quản lý tài nguyên mạng Diffserv khác để thoả mãn yêu cầu luồng Intserv từ điểm cuối đến điểm cuối, bao gồm : ật - Tài nguyên cung cấp tĩnh - Tài nguyên cung cấp động RSVP - Tài nguyên cung cấp động phương tiện khác Bandwidth Broker, vv III.3.1.3 Thực thi Framework Thực thi cụ thể Framework phụ thuộc vào quản lý tài nguyên Diffserv khả RSVP miền mạng Diffserv Như vừa đề, quản lý tài nguyên mạng Diffserv động tĩnh Miền mạng Diffserv xem “ hiểu “ (aware) có router RSVP tiêu chuẩn domain nó, biên domain Những router router hiểu RSVP tuỳ thuộc người quản trị Trong trường hợp tài nguyên cung cấp tĩnh, chủ miền Diffserv thoả thuận SLA tĩnh với khách hàng nó, tức miền Intserv, đó, chủ Diffserv thực số hành động phù hợp với SLA thoả thuận để thực cam kết dịch vụ Trong trường hợp tài nguyên cung cấp động, SLA thoả thuận dựa các yêu cầu gộp từ nhiều khách hàng, , yêu cầu chế phức tạp nhiều Diffserv để thực điều khiển truy nhập phân chia tài nguyên xác Những cớ chế nghiên cứu Cơ chế kiểm soát thâm nhập phân chia tài nguyên vùng Diffserv ưu thích Bandwidth Broker III.3.1.4 Kết luận Intserv over Diffserv phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ quan tâm Intserv với khả cung cấp chất lượng dịch vụ end-to-end, diffserv với khả mở rộng cao kết hợp với mạng để bổ xung cho cung cấp dịch vụ end-to-end có khả mở rộng 57 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m III.3.2 Hỗ trợ Diffserv MPLS ật III.3.2.1 Lợi ích kết hợp Diffserv MPLS Diffserv cung cấp chất lượng dịch vụ cạnh tới cạnh dễ mở rộng, MPLS thực traffic engineering để phân phối tải lưu lượng đường truyền khả dụng dẫn đường nhanh tuyến qua nút liên kết hỏng Thêm MPLS sử dụng nhiều công nghệ tầng liên kết (link) khác Kết hợp Diffserv MPLS mạng backbone phương án quan tâm với QoS dễ mở rộng khả traffic engineering, sử dụng công nghệ chuyển mạch nhanh III.3.2.2 Nguyên tắc Khi packet Diffserv vào mạng MPLS, LSR lối vào kiểm tra trường ToS gói liệu để lấy thông tin Diffserv Lưu lượng vào ánh xạ tới LSP thích hợp Khi packet khỏi mạng MPLS vào mạng Diffserv lưu lượng MPLS ánh xạ tới PHB thích hợp MPLS ánh xạ lưu lượng Diffserv vào lưu lượng MPLS theo hai cách Cách thứ nhiều BA ánh xạ vào LSP, cách thứ hai BA ánh xạ tới LSP Khi nhiều BA ánh xạ tới LSP trường Exp MPLS sử dụng để xác định PHB Phương pháp gọi EXPInference-PSC LSP (E-LSP) Ở phương pháp thứ hai BA ánh xạ tới LSP, phương pháp gọi Label-Only-Inference-PSC LSP (L-LSP) Bảng sau cho thấy khác E-LSP L-LSP E-LSP L-LSP PHB xác định từ trường PHB xác định từ nhãn EXP trường EXP Không yêu cầu báo hiệu Ánh xạ EXP-> PHB nhóm PHB scheduling báo hiệu thiết lập LSP (LDP, RSVP ) PHB cấu Ánh xạ label->PHB báo hiệu 58 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o Ánh xạ EXP->PHB ánh xạ tiếng m hình ật Yêu cầu Shim header Shim header header tầng link E-LSp khơng thể thực sử dụng, phù hợp ATM link với ATM link Có thể đến từ đến PHP Mỗi PHB LSP LSP Hỗ trợ BA Hỗ trợ nhiều BA Với E-LSP : trường EXP sử dụng để xác định BA Nhãn sử dụng để định chuyển tiếp trường EXP sử dụng để xác định cách đối xử với packet Với L-LSP : LSP riêng biệt thiết lập cho cặp < FEC, BA > Trong trường hợp này, LSR có thể xác định đường dẫn cách đối xử với packet từ nhãn packet Trường EXP mã hoá mức ưu tiên bỏ packet III.3.2.3 Các hoạt động LSR Diffserv MPLS  Xác định PHB đến : - Đối với E-LSP, ánh xạ EXP-to-PHB cấu hình trước báo hiệu rõ ràng trình thiết lập E-LSP LSR xác định PHB áp dụng cho packet đến cách kiểm tra trường EXP ánh xạ EXP-toPHB - Đối với L-LSP : ánh xạ EXP-to-PHB chức PSC (PHB scheduling Class) mang L-LSP thiết lập q trình thiết lập L-LSP Do đó, PSC (tức queue scheduling) biết LSR dựa trường nhãn LSR sau xác định mức ưu tiên bỏ, xác định PHB, áp dụng packet đến cách kiểm tra trường EXP ánh xạ EXP-to_PHB  Xác định PHB với qui định lưu lượng tuỳ chọn : Một LSR Diffserv thực đánh dấu, khống chế (police) định dạng (shapping) luồng lưu lượng đến, thay đổi PHB cho packet không thoả mãn luồng lưu lượng đến Do đó, PHB đến khác 59 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m  Chuyển tiếp nhãn Mỗi LSR Diffserv phải biết “ Diffserv context “ cho nhãn, bao gồm loại LSP, PHB hỗ trợ, ánh xạ EXP-to-PHB cho nhãn đến ánh xạ PHB-to-EXP cho nhãn ật  Mã hố thơng tin Diffserv vào tầng Encapsulation LSR xác định giá trị EXP ghi vào packet cách tìm PHB bảng ánh xạ PHB-to-EXP - E-LSP xác định packet dựa vào trường EXP hỗ trợ PHB E-LSP Trường EXP mang queuing, scheduling mức ưu tiên bỏ cho LSR Báo hiệu PHB sử dụng để báo hiệu rõ ràng PHB hỗ trợ lúc thiết lập LSP không bắt buộc - L-LSP xác định PHB packet từ nhãn trường EXP Trường nhãn xác định PSC (queuing scheduling) trường EXP xác định PHB ( ưu tiên bỏ) L-LSP hỗ trợ số lượng lớn tuỳ ý PHB III.3.2.4 Những ƣu điểm tồn hai mơ hình E-LSP L-LSP Với mạng hỗ trợ mức phân loại Diffserv, E-LSP hữu dụng Nó kết hợp khả traffic engineering MPLS QoS cung cấp DSCP Nhưng bit EXP cho phép biểu diễn BA cho FEC nên với mạng hỗ trợ BA, E-LSP khơng cịn hiệu L-LSP sử dụng để hỗ trợ số lượng tuỳ ý cặp < FEC, BA >, khắc phục hạn chế E-LSP Nhưng có hạn chế, khả mở rộng Với LSP cho BA, số lượng nhãn LSR phải trì trở thành vấn đề số lượng PHB tăng lớn III.3.2.5 Kết luận Diffserv over MPLS phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ quan tâm MPLS với khả traffic engineering sử dụng cơng nghệ chuyển mạch nhanh kết hợp với Diffserv để cung cấp chất lượng dịch vụ mạng backbone 60 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật Kết luận Xu hướng phát triển mạng truyền số liệu năm qua cho thấy quan tâm ngày tăng đến vấn đề chất lượng dịch vụ đáp ứng yêu cầu chặt chẽ ứng dụng thời gian thực Đó hướng phát triển công nghệ mạng truyền số liệu Trong tiểu luận này, chúng em trình bày chế cung cấp chất lượng dịch vụ cho ứng dụng yêu cầu thời gian thực mạng IP (Phần I, II) Đó mơ hình dịch vụ tích hợp (Intserv), mơ hình dịch vụ phân biệt (DiffServ), cơng nghệ MultiProtocol Label Switching (MPLS) chế Traffic Engineering, giải pháp có ưu nhược điểm riêng Dịch vụ tích hợp, kết hợp với giao thức RSVP cho phép đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối với tiêu chuẩn định lượng cụ thể phức tạp đòi hỏi nhiều tài nguyên khả xử lý mạng thích hợp với mạng có qui mơ vừa nhỏ Dịch vụ phân biệt cho phép xử lý lưu lượng theo nhóm có độ ưu tiên khác nhau, thích hợp với mạng trục lớn 61 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m MPLS kết hợp khả chuyển mạch nhanh tầng hai với khả định tuyến gói tin IP tầng ba với với ứng dụng Traffic Engineering cho phép cân tải thích hợp cho cung cấp chất lượng dịch vụ mạng trục lớn Các phương pháp kết hợp với , tận dụng ưu điểm để cung cấp chất lượng dịch vụ mạng ật Phần III tiểu luận, chúng em đánh giá phân tích ưu nhược điểm chế cung cấp chất lượng dịch vụ Từ đề xuất phương án kết hợp mơ hình để nâng cao chất lượng dịch vụ Tài liệu tham khảo [1] “ An Architecture for Differentiated Services” RFC 2475 December 1998 [2] “ Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview” RFC 1633 June 1994 62 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m [2] “ The Use of RSVP with IETF Integrated Services “ RFC 2210 September 1997 [4] ” Multiprotocol Label Switching Architecture “ RFC 3031 January 2001 ật 63 ... đảm bảo việc cung cấp dịch vụ khác tuỳ theo gói ật PHẦN CÁC PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP IETF đưa bốn phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ mạng IP     Integrated... bốn phương pháp nhằm thực phương án Đó phương pháp: Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP - o m ật - Mơ hình dịch vụ tích... với dịch vụ thực Flow spec chứa ba phần : kiểu dịch vụ yêu cầu, tham số dịch vụ (Rspec) tham số luồng yêu cầu dịch vụ (Tspec) 24 Bả Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP