Luận văn: Nghiên cứu các kĩ thuật quản lý hàng đợi trong mạng IP doc

Tuy nhiên để nâng cao chất lượng dịch vụ, đáp ứng được các yêu cầu củangười sử dụng là một vấn đề thực sự khó khăn cho các nhà quản lý mạng, đặc biệt làtrong hoàn cảnh hiện nay khi các l

Mục lục

Trang

Thuật ngữ viết tắt iii

Lời nói đầu 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QoS 3

1.1 Khái niệm QoS 3

1.1.1 Giới thiệu chung 3

1.1.2 Kiến trúc cơ bản của QoS 5

1.1.3 Các tham số của QoS 6

1.1.4 Các mức QoS 9

1.2 Điều khiển tắc nghẽn 18

1.2.1 Khái niệm 18

1.2.2 Các kỹ thuật được sử dụng trong quản lý tắc nghẽn 19

1.2.3 Điều khiển tắc nghẽn và tránh tắc nghẽn trong mạng TCP 20

1.3 Tổng kết chương 23

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC CQS TRONG ROUTER 24

2.1 Cấu trúc Router 24

2.1.1 Cấu trúc router 24

2.1.2 Chức năng của router 26

2.2 Cấu trúc CQS 29

2.2.1 Phân loại (Classification) 29

2.2.2 Quản lý hàng đợi (Queue management) 35

2.2.3 Lập lịch (Schedular) 36

2.3 Hoạt động của các router biên và router lõi trong mạng 38

2.3.1 Router biên (edge router) 40

2.3.2 Router lõi (core router) 42

2.4 Tổng kết chương 45

CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI VÀ CÁC THUẬT TOÁN 46

3.1 Các kĩ thuật hàng đợi 46

3.1.1 Giới thiệu hàng đợi trong Router 46

3.1.2 Hàng đợi FIFO (First In First Out) 49

3.1.3 Hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queue) 50

3.1.4 Hàng đợi cân bằng FQ (Fair Queue) 52

3.1.5 Hàng đợi cân bằng có trọng số WFQ (Weighted Fair Queue) 52

3.1.6 So sánh các kĩ thuật hàng đợi 55

3.2 Các kĩ thuật liên quan tới hàng đợi 56

3.2.1 Bắt giữ và đánh dấu gói tin 57

Đỗ Thị Thanh Huyền-D2001 VT

3.2.2 Giảm chiếm giữ hàng đợi 58

3.3 Các phương pháp quản lý hàng đợi 60

3.3.1 Kĩ thuật Tail Drop 60

3.3.2 Thuật toán Blue 62

3.3.3 Thuật toán RED 63

3.3.4 Phát hiện sớm ngẫu nhiên có trọng số WRED 70

3.3.5 Phát hiện sớm ngẫu nhiên thích nghi ARED 75

3.3.6 RED với các cổng vào ra (RIO-RED with In/Out) 79

3.3.7 Thuật toán RIO thích ứng (ARIO) 84

3.3.8 Phát hiện sớm ngẫu nhiên cân bằng FRED 87

3.4 So sánh các kĩ thuật quản lý bộ đệm 88

3.4.1 So sánh RED và Tail Drop 88

3.4.2 So sánh thuật toán RED và thuật toán Blue 90

3.4.3 So sánh các thuật toán RED 90

3.5 Tổng kết chương 90

Kết luận 92

Đỗ Thị Thanh Huyền-D2001 VT

Detection with In/Out put

RED vói các cổng vào ra tương thích

Mode

Kiểu truyền không đồng bộ

Queue

Hàng đợi cân bằng có trọnglượng trên có sở lớp

Schedular

Kiến trúc phânloại, xếp hàng, lập lịch

tường minh

Code Point

Điểm mã dịch vụ phân biệt

Notification

Thông báo tắc nghẽn rõ ràng

Base

Cơ sở thông tin định tuyến

vào trước ra trước

Đỗ Thị Thanh Huyền-D2001 VT

Biên dịch địa chỉ mạng

Đỗ Thị Thanh Huyền-D2001 VT

số

Đỗ Thị Thanh Huyền-D2001 VT

Lời nói đầu

Internet đã làm một cuộc cách mạng thay đổi nhiều khía cạnh trong cuộc sốngcủa chúng ta Nó làm thay đổi hẳn các hoạt động mang tính truyền thống của conngười Bằng cách sử dụng Internet nó cho phép con người có thể tiếp nhận thông tin từ

xa như : có thể xem một bộ phim đang chiếu ở đâu đó, nói truyện với người ở rất xa,hay theo học trực tuyến tới một khoá học nào đó ngoài nước….Bên cạnh đó mạngInternet còn rẻ hơn nhiều so với các lợi hình dịch vụ khác, do đó nó được phát triểnrộng khắp ở mọi nước trên thế giới

Có thể xem xét quá trình phát triển của Internet như sau Sự phát triển các giaothức cho Internet (IP) bắt đầu từ những năm 1970, nhưng thực sự phát triển vào nhữngnăm 1980 và phát triển mạnh vào những năm sau đó Năm 1995 mạng Internet đã kếtnối khoảng 100 triệu máy tính và cho tới ngày nay số lượng này đã tăng lên rất nhiều.Qua đó ta thấy được sự bùng nổ về nhu cầu sử dụng Internet và sự gia tăng của lưulượng thông tin Song song với việc quan tâm tới chất lượng dịch vụ thì mạng thôngtin này cần thiết phải thích nghi với các tính năng như tốc độ cao, băng thông, đaphương tiện và phải thiết lập được mạng thông tin có thể thoả mãn được tất cả các yêucầu của khách hàng Mạng IP ra đời thoả mãn được các yêu cầu cả về kĩ thuật lẫn chấtlượng dịch vụ Tuy nhiên để nâng cao chất lượng dịch vụ, đáp ứng được các yêu cầu củangười sử dụng là một vấn đề thực sự khó khăn cho các nhà quản lý mạng, đặc biệt làtrong hoàn cảnh hiện nay khi các luồng thông tin ngày càng đa dạng về chủng loại, đặctính, mà yêu cầu chất lượng sử dụng thông tin thì ngày càng khắt khe Việc yêu cầu chấtlượng dịch vụ của người sử dụng cũng tạo ra sự cạnh tranh khắc nghiệt giữa các nhàcung cấp dịch vụ, yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ phải tìm ra các giải pháp mới đểnâng cao chất lượng dịch vụ và tăng doanh thu cho mình

Vậy giải pháp đưa ra là gì? Các nhà xây dựng mạng đã khéo léo đưa ra các môhình mạng mới như mô hình mạng dịch vụ phân biệt DiffServ và mạng dịch vụ tíchhợp IntServ đồng thời kết các mô hình mạng với nhau để lợi dụng ưu điểm của từngmạng và hạn chế nhược điểm của chúng Bên cạnh đó các nhà thiết kế còn đi sâu vàotìm hiểu và thiết kế các phương pháp quản lý, giám sát các tiến trình truyền tin ngaybên trong bản thân của các thành phần nhỏ của mạng như router, chuyển mạch….Điểnhình là các router được thiết kế theo cấu trúc CQS đã phần nào đơn giản hoá việctruyền tin và nâng cao chất lượng dịch vụ Một trong những phương pháp đưa ra ở cácrouter để cải thiện chất lượng dich vụ trong mạng IP thông dụng nhất là phương phápquản lý hàng đợi (Queue Management)

Đỗ Thanh Huyền-D2001 VT

Trong thời gian qua được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trongkhoa viễn thông, đặc biệt là thầy giáo ThS Nguyễn Văn Đát em đã hoàn thành đồ ántốt nghiệp “Nghiên cứu các kĩ thuật quản lý hàng đợi trong mạng IP ” Nội dung của

đồ án gồm 3 chương :

Chương 1 : Giới thiệu chung về QoS

Chương 2 : Kiến trúc CQS trong router

Chương 3 : Quản lý hàng đợi và các thuật toán

Do lĩnh vực của đề tài này tương đối rộng, và bản thân kiến thức còn có nhiều hạnchế nên đồ án không tránh khỏi nhiều sai sót Em mong được sự góp ý và chỉ bảo củacác thầy cô và các bạn sinh viên để nội dung đồ án được hoàn thiện và phong phú hơn Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn Thông,đặc biệt là thầy giáo ThS Nguyễn Văn Đát đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo giúp em hoànthành đồ án

Hà Nội ngày 25 tháng 10 năm 2005

Sinh viên thực hiện

Đỗ Thị Thanh Huyền

Đỗ Thanh Huyền-D2001 VT

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QoS

Hiện nay lưu lượng trong mạng rất phong phú và đa dạng, mỗi kiểu lưu lượnglại có một yêu cầu riêng về băng thông, độ trễ, mất gói và độ tin cậy Bên cạnh đómạng IP best-effort có giao thức IP được thiết kế một cách tin cậy, không để ý đến thờigian truyền, chỉ thích hợp trong mạng có độ tin cậy cao, do đó trong các mạng phứctạp sẽ không đảm bảo được chất lượng dịch vụ Với sự bùng nổ của Internet và sựbùng nổ của mạng NGN cùng hầu hết các lưu lượng mạng đều dựa trên cơ sở IP thìviệc đảm bảo QoS cho các loại lưu lượng khác nhau là một vấn đề lớn Do đó việcnghiên cứu về QoS là điều cần thiết cho nhà quản lý dịch vụ

1.1 Khái niệm QoS

1.1.1 Giới thiệu chung

Theo khuyến nghị E800 của ITU QoS được xem như: “Chất lượng dịch vụ viễnthông là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng của đốitượng sử dụng dịch vụ đó” Dịch vụ viễn thông là các hoạt động trực tiếp hoặc giántiếp của các doanh nghiệp cung cấp cho khác hàng khả năng truyền, đưa và nhận cácloại các thông tin thông qua mạng lưới viễn thông công cộng

Theo cisco thì: QoS là khả năng của mạng để cung cấp dịch vụ tốt hơn cho lưulượng mạng xác định qua nhiều công nghệ mạng lớp dưới như Frame Relay, ATM,IP…và các mạng định tuyến Nói cách khác, nó là đặc tính của mạng cho phép phânbiệt giữa các lớp lưu lượng khác nhau và xử lý chúng một cách khác nhau

Về cơ bản, QoS cho phép cung cấp tốt hơn các dịch vụ đối với các luồng.Việcnày được thực hiện bằng việc tăng độ ưu tiên của luồng này và giới hạn độ ưu tiên củaluồng khác Khi sử dụng các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, ta có thể cố gắng làmtăng độ ưu tiên của luồng bằng cách sử dụng hàng đợi và các hàng đợi phục vụ theonhiều cách Phương pháp hàng đợi được sử dụng để tránh tắc nghẽn, tăng độ ưu tiênbằng việc loại bỏ các luồng có độ ưu tiên thấp hơn Bắt giữ và định dạng cung cấp độ

ưu tiên cho một luồng bằng việc giới hạn độ thông qua của luồng khác Phương phápnày giới hạn các luồng lớn, ưu tiên xử lý các luồng nhỏ

A

NP QoS

Trong mô hình có cả chất lượng của từng mạng (NP) trên đường truyền từ đầucuối này tới đầu cuối kia Ta không nên nhầm lẫn hai khái niệm chất lượng dịch vụ vàchất lượng mạng

QoS giúp cho các dịch vụ viễn thông và nhà cung cấp mạng đáp ứng được cácnhu cầu dịch vụ của khách hàng Còn NP được đo trực tiếp hiệu năng trên mạng khôngchịu ảnh hưởng của khách hàng và các thiết bị đầu cuối Thêm nữa các giá trị của QoS

đo được rất khác so với các giá trị NP đo được do một kết nối từ đầu cuối A đến đầucuối B có thể phải chuyển qua nhiều kết nối trong mạng, hay phải qua rất nhiều mạng

và các thiết bị đầu cuối Do đó để đo được QoS là rất khó Việc đo đạc NP đơn giảnhơn nhiều

lỗi do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền dẫn, nên nó ảnh hưởng tới truyền dẫn.

Do đó QoS trong mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: các thành phần mạng, cơ chế xử lýtại đầu cuối, cơ chế điều khiển trong mạng

1.1.2 Kiến trúc cơ bản của QoS

Kiến trúc cơ bản của QoS gồm 3 mảng cơ bản:

tới điểm cuối giữa từng thành phần mạng

lịch, định dạng lưu lượng)

giám sát lưu lượng đầu cuối qua mạng

Hình 1.2: Ba thành phần của kiến trúc QoS cơ bản.

1.1.2.1 Định dạng QoS và quá trình đánh dấu

Để cung cấp các dịch vụ ưu tiên cho từng loại lưu lượng, đầu tiên phải địnhdạng được lưu lượng Thứ hai luồng phải được đánh dấu hoặc không Nếu gói chỉđược định dạng mà không đánh dấu thì phân loại được xem như xảy ra trên từngchặng Khi sự phân loại gắn liền với thiết bị nó tích hợp trên thì gói không đượcchuyển tới node kế tiếp Còn nếu gói được đánh dấu sử dụng cho mạng diện rộng thìcác bit cho phép truyền trước precedence được thiết lập

1.1.2.2 QoS trong thành phần mạng đơn

Do lưu lượng video, voice, data có dạng bó, thỉnh thoảng có một số lượng vượtquá tốc độ cho phép lúc này router sẽ làm gì? Nó sẽ chuyển các gói đến đầu tiên ratrước trong một hàng đợi đơn hay đưa các gói vào trong các hàng đợi khác nhau vàphục vụ từng hàng lần lượt? Để giải quyết vần đề này ta sử dụng các công cụ: hàng đợi

ưu tiên (PQ), hàng đợi đặt trước (CQ), hàng đợi cân bằng trọng số (WFQ) và hàng đợicân bằng trọng số trên cơ sở lớp (CBWFQ)

Do kích thước của hàng đợi là giới hạn nên chúng có thể bị đầy và tràn hàngđợi Do đó khi hàng đợi đầy thì bất kì một gói truyền thông nào đến đều không thể vàotrong hàng đợi và nó sẽ bị loại bỏ Việc loại bỏ này là loại bỏ đằng đuôi, điều này cónghĩa là bất kì gói nào đến (thậm chí các gói có độ ưu tiên cao) đến khi hàng đợi đãđầy đều bị loại bỏ Do đó cơ chế này cần 2 yếu tố:

+ Luôn chắc chắn rằng hàng đợi không bao giờ đầy để có đủ chỗ cho các gói có

độ ưu tiên cao

+ Phải có cơ chế loại bỏ các gói có độ ưu tiên thấp trước các gói có độ ưu tiên cao.Phát hiện sớm ngẫu nhiên (RED) cung cấp đủ hai cơ chế này

+ Định dạng: được sử dụng để giới hạn tiềm năng băng thông của luồng.Điều này được sử dụng rất nhiều lần để ngăn chặn vấn đề tràn luồng Có thể tăng hoặcgiảm tốc độ của lưu lượng đến để phù hợp với hiện trạng của mạng

+ Bắt giữ: cũng tương tự như định dạng, nó chỉ khác là nếu lưu lượng vượtquá tốc độ cấu hình thì nó không dược đưa vào bộ đêm và có thể bị loại bỏ

1.1.3 Các tham số của QoS

1.1.3.1 Latency

Trễ và latency thuộc cùng một nhóm chỉ số thời gian để truyền tải một bit quamạng từ nguồn tới đích Hay nói theo cách khác thì latency là thời gian mà mạng lưu

giữ gói tin khi truyền nó Hệ thống có thể chỉ là thiết bị đơn như một Router, hay là tậphợp các router và các đường truyền Trễ được tạo ra do khoảng cách truyền, các lỗi, lỗikhôi phục, tắc nghẽn, khả năng xử lý của mạng bao gồm truyền dẫn và các nhân tốkhác Tóm lại latency đầu cuối là sự kết hợp của trễ truyền dẫn thông qua mỗi kết nối

và trễ xử lý tại mỗi router

Có nhiều dịch vụ, đặc biệt là dịch vụ thời gian thực như truyền thông thoại bịảnh hưởng rất nhiều bởi trễ Truyền thông tương tác gặp khó khăn khi độ trễ vượt quá100-150 ms vì khi trễ vượt quá 200 ms, người sử dụng sẽ thấy ngắt quãng và đánh giáchất lượng thoại ở mức thấp Có rất nhiều thành phần gây trễ trong mạng cần được tìmhiểu: trễ đóng gói, trễ hàng đợi và trễ lan truyền

Là lượng thời gian thực hiện mã hoá /giải mã để chuyển đỏi hai chiều giữatương tự và số, thời gian thực hiện đóng gói và mở gói (xử lý tín hiệu số thành gói vàngược lại)

Hình 1.3: Mô tả latency qua máy đo

1.1.3.2 Mất gói(loss)

Khi các gói truyền trong mạng không đến được phía thu, ta gọi đó là hiện tượngmất gói Đây cũng là một tham số quan trọng của QoS Nó thường xảy ra khi xuất hiệntắc nghẽn trên đường truyền các gói, làm cho bộ đệm của router bị tràn Việc mất gói

này gây ra mất mát thông tin phía thu, tạo ra trễ khi phải truyền lại các gói bị mất haytruyền thông tin thông báo, điều này làm giảm giá trị của các ứng dụng đa phương tiện

và thậm chí gây tắc nghẽn trong mạng Thường thì độ mất gói ảnh hưởng nhiều tớidịch vụ IP telephony/VoIP hơn là các dịch vụ dữ liệu Do trong khi truyền thoại thìviệc mất nhiều bit hay gói gây ra hiện tượng nhảy thoại gây khó chịu cho người sửdụng Trong truyền dữ liệu việc mất nhiều bit hay gói gây ra hiện tượng không đềunhất thời trên màn hình song hình ảnh (video) sẽ nhanh chóng được xử lý như trước.Tuy nhiên nếu việc mất gói xảy ra theo dây truyền thì chất lượng của việc truyền dẫn

sẽ xuống cấp Tỉ lệ mất gói nhỏ hơn 5% cho chất lượng tối thiểu và nhỏ hơn 1% chochất lượng liên đài

1.1.3.3 Jitter

Jitter là sự khác biệt về trễ của các gói khác nhau cùng trong một dòng lưulượng Biến động trễ có tần số cao gọi là jitter còn biến động trễ có tần số thấp gọi làwander Jitter chủ yếu là do thời gian xếp hàng của các gói liên tiếp trong trong mộtluồng và là vấn đề quan trọng nhất của QoS Các loại lưu lượng thời gian thực (nhưthoại) thường chịu được jitter Khác biệt trong thời gian đến của gói gây ra sự lênxưống của thoại Tất cả các hệ thống truyền tải đều có jitter Khi jitter nằm trongkhoảng dung sai được định nghĩa trước thì nó không ảnh hưởng tới chất lượng dịch

vụ Khi jitter quá nhiều thì có thể được xử lý bằng bộ đệm, song nó lại làm tăng trễ

bộ đệm Jitter phải nhỏ hơn 60 ms (cho chất lượng trung bình) 20 ms cho chất lượngtrung kế

Hình 1.4 : Mô tả hiện tượng jitter qua máy đo 1.1.3.4 Throughput (khả năng thông qua của mạng)

Là tốc độ luồng thông tin qua mạng (tính bằng KB/s; MB/s…) Bình thườngtrong môi trường mạng LAN băng thông càng lớn càng tốt Đối với từng loại mạngkhác nhau cho phép tốc độ luồng thông qua và kích thước gói tin khác nhau

1.1.3.5 Availability

Là tỉ lệ thời gian mạng hoạt động Độ khả dụng đạt được thông qua sự kết hợpcủa độ tin cậy thiết bị với khả năng sống của mạng Độ khả dụng là một tính toán xácsuất

1.1.4 Các mức QoS

Nói đến các mức dịch vụ là nói đến khả năng thực tế của QoS đầu cuối Điềunày có nghĩa là khả năng của mạng để cung cấp các dịch vụ cần thiết bởi lưu lượngmạng đặc biệt từ đầu cuối tới đầu cuối hoặc từ biên tới biên.Các dịch vụ này khác nhautheo các tham số của QoS như: băng thông trễ, jitter…

Các mức dịch vụ:

sự sắp xếp vào hàng đợi FIFO,và không có sự khác nhau giữa các luồng

bình thường(tốc độ xử lý nhanh hơn,băng thông trung bình lớn hơn,tốc độmất gói trung bình nhỏ) Đây là sự ưu tiên thống kê, được cung cấp bởi việcphân loại lưu lượng và các công cụ như: PQ,CQ, WFQ, WRED

mạng cho các dịch vụ đặc biệt Được cung cấp thông qua QoS với các côngcụ: RSVP,CBWFQ

Hình 1.5: Ba mức dịch vụ của QoS đầu cuối 1.1.4.1 Các dịch vụ phân biệt

Solved-IP internet Ubiquitous connectivity Best effort

(IP, IPX, apple talk)

Differentiated (first,bussiness, coach class)

Guaranteed (banwidth, delay, jitter)

Some traffic is more important than the rest

Certain applications require specific network resource The network

xem như là sự phát triển của việc sử dụng các trường TOS trong các gói IP Dịch vụphân biệt là một kiểu CoS (lớp dịch vụ) nhằm nâng cao chất lượng của các dịch vụbest effort trong mạng

Nó phân biệt lưu lượng bởi người sử dụng, các yêu cầu dịch vụ và các tiêuchuẩn khác nhau, sau đó nó đánh dấu các gói do vậy mà các node mạng có thể cungcấp các mức dịch vụ khác nhau thông qua hàng đợi ưu tiên hoặc phân phối băng tần,hay bằng việc chọn lựa các router chuyên dụng cho các luồng lưu lượng đặc biệt Hệthống quản lý hoạt động điều khiển việc phân phối dịch vụ.kiểu dịch vụ best efforttruyền thống của Internet không thể phân biệt giữa các luồng được tạo ra bởi các Hostkhác nhau Khi các luồng thay đổi thì mạng cung cấp dịch vụ tốt nhất mà nó có thểnhưng không có sự điều khiển để bảo tồn các mức dịch vụ cao hơn cho một số luồngnày mà không phải là các luồng khác Dịch vụ Diff-Serv đã làm gì để cung cấp cácmức dịch vụ tốt hơn trong môi trường best effort Dịch vu Diff-Serv mang đến cáchtiếp cận không trạng thái điều này tối thiểu hoá sự cần thiết của các node trong mạngInternet để nhớ bất kì điều gì về các luồng Nó không tốt trong việc cung cấp QoS nhưtrong cách tiếp cận có trạng thái nhưng nó thực tế hơn khi truyền trên mạng Internet.Các thiết bị Diff-Serv tại biên của mạng đánh dấu các gói theo một cách nhờ đó có thể

mô tả mức dịch vụ mà chúng nhận Các thành phần của mạng đáp lại các đánh dấumột cách đơn giản mà không cần thương lượng đường dẫn hay nhớ các thông tin trạngthái cho mỗi luồng Thêm vào đó các ứng dụng không cần yêu cầu mức dịch vụ đặcbiệt hay cung cấp tính năng thông báo về hành trình của luồng

Một số đặc điểm của Diff-Serv:

cho trường TOS Các bit mẫu trong trường chỉ ra loại dịch vụ và cách cư xửtiếp theo trong các node mạng Gồm hai trường DSCP (điểm mã dịch vụphân biệt) và bit CU chỉ thị trạng thái sử dụng

biệt

của các gói qua mạng Diff-Serv Giá trị của trường DSCP chỉ thị PHB sửdụng

 PHB có thể thoả mãn các yêu cầu băng thông đặc biệt (ví dụ như hỗ trợ cácdịch vụ thoại thời gian thực) hoặc cung cấp một vài dịch vụ ưu tiên.Các đặctính của dịch vụ có thể thiết kế để cải thiện khả năng thông qua, giảm độ trễ,jitter, và độ mất gói.

và cho phép các nhà cung cấp dịch vụ đưa ra các giá dịch vụ theo đặc tínhcủa chúng

đầu cuối qua mạng Internet

các chính sách

b Kiến trúc mạng Diff-Serv:

Mạng Diff-Serv bao gồm rất nhiều thành phần mạng và một vài thuật ngữ đặcbiệt Tất cả các thành phần này và các cách cư xử liên quan được thiết kế để tách riêngquản lý lưu lượng và tính năng cung cấp dịch vụ từ các chức năng định hướng đượcthực hiện bên trong các node mạng lõi

Hình 1.6 : Mô tả các thuật ngữ trong mô hình mạng Diff Serv

Các tính năng nổi bật nhất của các mạng Diff-Serv là các miền DS và các nodebiên DS Các miền DS có thể là các mạng Intranet riêng, nhưng điển hình là các mạngcung cấp dịch vụ tự trị có riêng các chính sách cung cấp dịch vụ và các nhận dạngPHB Các node bên trong DS biên dịch các giá trị DSCP và các gói hướng đi Chúng

có thể thực hiện một số chức năng điều phối lưu lượng và có thể đánh dấu lại các gói.Các miền DS kết nối với các miền khác thông qua các đường biên Một vùng DS làmột tập các miền DS liền kề cung cấp các dịch vụ phân biệt liên vùng

Các node đường biên DS tồn tại ở biên của mạng DS cũng giống như các nodelối vào và lối ra Các node lối vào là quan trọng nhất do nó có nhiệm vụ phân loại vàđưa lưu lượng vào trong mạng.

Thiết lập các bit trong trường IP của các gói tại các biên của mạng Sử dụng cácbit này để quyết định xem các gói được truyền đi như thế nào bởi các node điều phốicác gói được đánh dấu sao cho phù hợp với các yêu cầu hoặc luật lệ của dịch vụ Cácyêu cầu hoặc luật lệ của mỗi dịch vụ phải được thiết lập thông qua cơ chế chính sáchquản trị Một node mạng cung cấp các dịch vụ phân biệt bao gồm bộ phân loại chophép lựa chọn các gói dựa trên trường DS trong phần tiêu đề của gói tin đi cùng với nó

là cơ cấu quản lý hàng đợi và lập lịch cho các gói cho phép chuyển các gói theo cáccách cư xử khác nhau tuỳ theo trường DS

Mô hình bao gồm :

trong IPv6 Các trường này hi vọng các gói tin được mong đợi nhận đượcthuộc lớp dịch vụ nào

DiffServ

đảm bảo SLA giữa các mạng và người dùng

Hình 1.7 : Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng

b.1 Cách cư xử từng chặng (PHB) và các điểm mã (codepoints)

Phân loại đa byte

Chính

gói

Hàng đợi, quản lý, lập lịch

Phân loại

DS byte

Hàng đợi, quản lý, lập lịch

Router biên

Router lõi

PHB được coi là cách phân bố tài nguyên trên cơ sở từng chặng Trong chuẩnRFC2473 một tập cách cư xử DS là tập hợp các gói có cùng giá trị DSCP khi qua mộtliên kết Khi tập cách cư xử này đến một node mạng thì node này sẽ đưa ra DSCP chocác PHB tương ứng,và việc này sẽ chỉ ra node làm thế nào phân phối tài nguyên chotập các cư xử.

Các tính năng của PHB:

tập cư xử

chia xẻ bất kì một băng thông kết nối vào với các tập cư xử khác

khác

Một PHB được thực hiện cùng với quản lí hàng đợi và cơ chế lập lịch Cácrouter kiểm tra các trường DSCP, phân loại nó theo các quá trình đánh dấu và sau đóchuyển gói tới các hàng đợi tương ứng Một kết nối đầu ra đa hàng đợi với các mức độ

ưu tiên khác nhau Kĩ thuật lập lịch được sử dụng để chuyển các gói ra khỏi hàng đợi

và chuyển tới chặng kế tiếp

Các PHB được chỉ thị bởi các giá trị đặc biệt trong trường DSCP Mặc dù mỗiđịnh nghĩa của PHB đã cung cấp các hiểu biết về một DSCP nhưng DS vẫn cho phép

đa giá trị DSCP được xắp xếp vào cùng PHB

Bít được đánh dấu có thể là bit 1 hoặc bit 0

Trường DSCP trong trường DS có khả năng phân biệt 64 điểm mã riêng biệt.Không gian điểm mã chia ra thành 3 vùng cho mục đích quản trị và ấn định điểm mã.Pool 1 có 32 điểm mã dược dành trước cho các PHB được định nghĩa rõ ràng Pool 2dùng cho các ứng dụng nội hạt (EXP/LU) Pool 3 cũng tương tự như pool 2, nó được

sử dụng khi các giá trị của pool 1 đã cạn kiệt

1.1.4.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service)

a Khái niệm

Mục đích của bất kì mạng nào là tối đa hoá hiệu năng của các ứng dụng hay nóicách khác là phải thoả mãn được các yêu cầu dịch vụ Để có thể hỗ trợ được các ứngdụng mới như: voice, video thì mạng phải hỗ trợ được các ứng dụng đa phương tiệnmới bằng việc đảm bảo được các yêu cầu của dịch vụ Nếu mạng chỉ cung cấp được mộtlớp dịch vụ best effort thì thật khó để đáp ứng được các yêu cầu của các dịch vụ, do đomạng phải cung cấp được đa lớp dịch vụ thì mới hỗ trợ được các dịch vụ này tốt được.Việc trộn giữa các lớp dịch vụ với các ứng dụng phải dựa trên yêu cầu của dịch vụ

Nếu mạng hoàn toàn lựa chọn một lớp dịch vụ để phụ thuộc ứng dụng thì ta chỉcần hỗ trợ một lớp dịch vụ giới hạn Để có các ứng dụng yêu cầu dịch vụ mà nó thựchiện một cách rõ ràng thì mạng phải có lựa chọn được lớp dịch vụ Ngoài ra việc quyếtđịnh xem trong mạng có hỗ trợ điều khiển cấp phép hay không cũng là một câu hỏikhó Nếu không có chỉ định cấp phép thì chúng không thể phân định rõ được các dịch

vụ và mạng không thể chỉ rõ được các yêu cầu ứng dụng được cung cấp Điều khiểncấp phép được yêu cầu hiệu năng của các dịch vụ thời gian thực phải được sử dụng tối

đa bằng việc loại bỏ đi các yêu cầu cũ của luồng lưu lượng mới Do đó các dịch vụInternet mở rộng phải phục vụ được các ứng dụng nhạy với độ trễ bằng việc cung cấp

đa lớp dịch vụ và việc đảm bảo các tham số bởi điều khiển cấp phép

Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp các dịch vụ thời gianthực (thoại, video) va băng thông cao (đa phương tiện) dịch vụ tích hợp IntServ đã rađời Đây là sự phát triển của mạng IP nhằm đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống

nỗ lực tối đa và các dịch vụ thời gian thực Các lý do thúc đẩy mô hình này:

khác nhau có những yêu cầu khác nhau về đặc tính lưu lượng được triểnkhai, đồng thời người sử dụng ngày càng yêu cầu cao hơn về chất lượngdịch vụ

phải có khả năng hỗ trợ không chỉ đơn dịch vụ mà phải hỗ trợ tích hợp đadịch vụ của nhiều loại lưu lượng khác nhau

sẽ được dự trữ cho lưu lượng có độ ưu tiên cao, phần còn lại dành cho sốliệu nỗ lực tối đa

cung cấp được dịch vụ tốt nhất khác biệt với các nhà cung cấp khác

a1 Các yêu cầu của kiểu mạng tích hợp:

 Tài nguyên phải được quản lý rõ ràng để thoả mãn các yêu cầu của dịch vụ

không có sự đặt trước

vẫn phải thiết lập biên cho độ trễ đầu cuối

lưu lượng phi thời gian thực cùng được thực hiện thông qua cơ sở hạn tầngcủa mạng thời gian thực Nói cách khác thì mạng Internet được sử dụng như

cơ sở hạ tầng cho cho việc truyền dẫn cả các dịch vụ có tính thời gian thựclẫn phi thời gian thực

a2 Các yêu cầu QoS đối với các dịch vụ IS:

Kiểu dịch vụ mạng lõi liên quan phần lớn tới thời gian truyền gói Hiệu năngdịch vụ phụ thuộc vào độ trễ thấp biến đổi trong khoảng rộng Các ứng dụng thời gianthực là một loại ứng dụng yêu cầu thời gian khắt khe, chỉ cần gói thời gian thực đếnmuộn hơn thời gian cho phép là gói đó không còn giá trị và có thể bị loại bỏ Còn cácứng dụng đàn hồi thì luôn chờ cho các gói đến

Chia các ứng dụng thời gian thực thành 2 nhóm:

+ Ứng dụng thời gian thực có độ trễ không chấp nhận : có hiệu năng cao nếuđưa ra đường biên trễ cao hơn đáng tin cậy Để hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực khắtkhe này thì phải đảm bảo một đường biên trễ đáng tin cậy

+ Ứng dụng thời gian thực tương thích trễ (có độ trễ chấp nhận được): khôngyêu cầu một đường biên trễ đáng tin cậy Nó có thể chỉnh sửa để phù hợp với sự thayđổi của độ trễ.Các ứng dụng này được gọi là các ứng dụng tương thích Dựa trên cácứng dụng này ta có thể chia ra thành 2 loại:

- Dịch vụ được đảm bảo: đưa ra các dịch vụ có đường biên trễ đáng tin cậycao trong các độ trễ Dịch vụ này không chỉ cung cấp đảm bảo cho độ trễ đầu cuối màcòn cả băng thông Để mô tả một luồng sử dụng thuật toán gáo rò.Dựa vào việc mô tảcác luông mạng có thể tính toán các tham số thay đổi mô tả cách nó xử lý như thế nàođối với một luòng, và phối hợp các tham số, tính toán được giá trị trễ lớn nhất của mộtgói Độ trễ của một gói bao gồm hai thành phần: trễ cố định và trễ hàng đợi Trễ cốđịnh là chức năng của đường được chọn bao gồm cả trễ truyền dẫn, nó được quyếtđịnh dựa vào cơ cấu thiết lập Trễ hàng đợi được quyết định bởi các dịch vụ đảm bảo,

nó là một chức năng của hai tham số: tốc độ gáo rò và tốc độ dữ liệu mà các ứng dụngyêu cầu Dịch vụ đảm bảo không điều khiển trễ trung bình hay trễ nhỏ nhất của

datagram mà chỉ điều khiển trễ hàng đợi Dịch vu này đảm bảo rằng gói tin sẽ đếntrong thời gian truyền yêu cầu và không bị loại bỏ khi hàng đợi bị đầy, cung cấp cáclưu lượng của luồng giới hạn bởi các tham sô lưu lượng trên lý thuyết Một đặc điểmcủa dịch vụ này là không tối thiểu hoá trễ jitter nhưng điều khiển trễ hàng đợi lớn nhất.

Từ khi đường biên trễ được đảm bảo thì độ yêu cầu về độ trễ đủ thoả mãn cả nhữnghàng đợi dài nhất

- Dịch vụ tải được điều khiển: cung cấp đọ tin cậy công bằng cho mọi độ trễtuy nhiên không hoàn toàn là tin cậy Các dịch vụ này không cố gắng giới hạn độ trễcủa mỗi gói, nhưng lại quan tâm tới sự phân bố trễ Nó cung cấp hiệu năng tốt hơn sovới các dịch vụ best effort Nó gần giống như hoạt động đầu cuối được cung cấp chocác dịch vụ best effort trong trường hợp dưới mức phi tải Lý thuyết cho rằng bên dướiđiều kiện phi tải thì tỉ lệ các gói được truyền đến phía đầu cuối bên kia là rất cao, và độtrễ truyền dẫn thì không chênh lệch nhiều so với độ trễ truyền nhỏ nhất Dịch vụ tảiđiều khiển này có mục đích hỗ trợ cho các lớp dịch vụ thời gian thực tương thích vớitrễ Các dịch vụ này làm việc tốt trong môi trường phi tải nhưng bị suy thoái nhanhchóng dưới điều kiện tràn tải Mạng phải đảm bảo rằng tài nguyên băng thông và tiếntrình xử lý gói phải có giá trị để xử lý các mức dịch vụ yêu cầu Các dịch vụ tải đượcđiều khiển không bắt buộc sử dụng các giá trị tham số cho mục đích đặc biệt như: độtrễ, độ mất gói Việc chấp nhận dịch vụ tải được điều khiển chỉ đơn thuần là một camkết để cung cấp các luồng có dịch vụ gần như tương đương với việc cung cấp cho lưulượng không điều khiển được bên dưới điều kiện có tải nhẹ Luồng dịch vụ tải đượcđiều khiển có thể có ít hoặc không có trễ hàng đợi gói trung bình

Các ứng dụng đàn hồi luôn luôn chờ các gói đến Đặc điểm chính của các ứngdụng này là chúng sử dụng dữ liệu ngay lập tức chứ không để chờ trong bộ đệm,vàluôn chờ gói đến để xử lý chứ không bắt đầu quá trình khi không có gói Nhìn chungđối với việc phân phối trễ được đưa ra thì các ứng dụng này phụ thuộc nhiều vào độ trễtrung bình

b.Mô hình dịch vụ IntSer

nguyên trong mạng để xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng riêng

luồng riêng biệt

mạch ) có thành phần điều khiển và quản lý tài nguyên mạng cần thiết để

hỗ trợ QoS theo yêu cầu Các thành phần điều khiển lưu lượng này có thể

được khai báo bởi giao thức báo hiệu như RSVP hay nhân công Thànhphần này bao gồm :

QoS theo yêu cầu hay không

dung của một số trường trong nhất định trong phần mào đầu của góitin

kênh ra của thiết bị mạng

Hình 1 8 : Mô hình dịch vụ tích hợp 1.1.4.3 Các dịch vụ Best effort

Đây là kiểu mạng hiện hành đang được sử dụng Hầu hết các ứng dụng dữ liệuđều được vận hành theo cách này Chúng đợi dữ liệu đến và xử lý chúng càng sớmcàng tốt ngay khi nhận được Lớp dịch vụ này sẽ hỗ trợ thêm cho lớp lưu lượng thờigian thực Các ứng dụng có thể lựa chọn sử dụng một trong các lớp dịch vụ đó, và khichúng thấy không thể chấp nhận được độ trễ đó thì có thể sử dụng một trong các lớpdịch vụ khác Lớp dịch vụ best effort thì không có TSpec hoặc RSpec, không có đảmbảo từ mạng và mạng không thực hiện bất kì điều khiển cấp phép nào Các mạng kiểunày không cung cấp bất kì một tính năng đặc biệt nào để khôi phục lại các gói bị mấthoặc bị hỏng Các dịch vụ được cung cấp bởi các hệ thống đầu cuối

Trong chồng giao thức TCP/IP thì TCP cung cấp các dịch vụ đảm bảo trong khi

IP cung cấp kiểu truyền Best effort (không có đảm bảo), nó sẽ cố gắng truyền các góiđến đích nhưng không có chức năng khôi phục lại các gói bị mất hay truyền sai Bộgiao thức Internet trước đây chỉ bao gồm giao thức TCP/IP Trong quá trình phát triểnthì các nhà thiết kế đã nhận ra tầm quan trọng của thời gian truyền hơn là độ tin cậy

Các bản tin setup đặt trước

IP Data

truyền Nói cách khác là quan tâm tới tốc độ hơn là việc khối phục các gói Trong kiểutruyền voice, video thời gian thực thì một số góí bị mất có thể bỏ qua được bởi việckhôi phục lại có thể tạo ra phần tiêu đề quá lớn làm giảm hiệu năng của mạng Đểcung cấp loại lưu lượng thì TCP đã được tổ chức lại trong TCP, IP, UDP Các dịch vụchuyển gói và đánh địa chỉ cơ bản trong lớp mạng được thực hiện bởi IP TCP,UDPnằm ở lớp truyền tải, phía trên của IP Tất cả đều sử dụng dịch vụ của IP, UDP là mộtphiên bản của TCP chấp nhận các dịch vụ Best effort của IP Các ứng dụng có thể sửdụng UDP khi không cần các dịch vụ của TCP Đối với các dịch vụ Best effort việc loại

bỏ các gói có thể chấp nhân được do việc khôi phục được xử lý bởi các dịch vụ khác

Trong lớp vật lý hoặc lớp mạng các Frame có thể bị loại bỏ, trong lớp mạng cácrouter bị tắc nghẽn có thể loại bỏ các gói

TCP là một dịch vụ truyền dữ liệu tin cậy được các hệ thống đầu cuối sử dụng đểkhôi phục lại các gói đã bị loại bỏ trong mạng trong trường hợp có tắc nghẽn xảy ra, hay

bị loại bỏ bởi chính nó khi bộ đệm bị đầy Trong mạng các gói cũng có thể bị loại bỏnhằm mục đích báo hiệu tắc nghẽn cho phía người gửi biết Khi có gói bị mất trongmạng thì phía thu sẽ gửi bản tin thông báo không nhận được gói đó cho phía gửi biết đểgửi lại gói Cơ chế này gọi là cơ chế điều khiển tắc nghẽn, cơ chế điều khiển luồng

1.2 Điều khiển tắc nghẽn

1.2.1 Khái niệm

Trong các mạng chuyển mạch gói, các gói tin đi vào và đi ra các bộ đệm, hàngđợi hay thiết bị chuyển mạch giống như khi nó được chuyển qua mạng Một đặc điểmquan trọng của mạng là các gói tin đến dưới dạng bó từ một hoặc nhiều nguồn khácnhau Các bộ đệm sẽ giúp các router thu hút các bó cho đến khi chúng nhận được Khicác bó đến vượt quá kích thước bộ đệm thì các gói đến sau sẽ bị loại bỏ Việc tăng bộđệm 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 nàykhông có khả năng xử lý hết được Tắc nghẽn cũng xảy ra ngay bên trong bản thânrouter 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 hậuquả nghiêm trọng: các gói tin không được xử lý, không chuyển được đến đầu cuốingười nhận sẽ ùn tắc trong mạng,mạng không hoạt động được trong thời gian dài sẽkhong thể truyền tải được dữ liệu,các thành phần có thể bị hư hỏng Do đó vần đề quantrọng cần phải là phải điều khiển đuợc tắc nghẽn trong mạng Đó có thể hành độngđiều khiển ngay khi có tắc nghẽn để phòng tránh tăc nghẽn và cũng có thể là điềukhiển tắc nghẽn khi nó đã xảy ra

Các tính năng của điều khiển tắc nghẽn cho phép điều khiển bằng việc sắp xếplại 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 việcphân lớp các gói, sau đó lập lịch các gói và đưa ra đường truyền Tính năng quản lýhàng đợi trong QoS cung cấp 4 loại giao thức hàng đợi khác nhau, chúng sắp xếp cácloại lưu lượng có mức độ khác nhau được gửi đi Trong các chu kỳ của lưu lượng nếukhông có tắc nghẽn thì các gói sẽ được gửi đi với tốc độ như khi nó đến, nếu xảy ra tắcnghẽn thì các gói sẽ đến với tốc độ lớn hơn tốc độ truyền nó ở giao diện đầu ra Nếu tadùng các chức năng quản lý tắc nghẽn thì các gói bị ứ đọng tại giao diện sẽ được sắpxếp vào hàng đợi để gửi đi cho đến khi giao diện rỗng Sau đó được lập lịch để gửi đituỳ theo độ ưu tiên được ấn định cho từng gói và cơ cấu hàng đợi được thiết kế chotừng giao diện Router thực hiện trình tự truyền dẫn của các gói bằng việc điều khiểnxem gói nào được đặt trong hàng đợi nào và hàng đợi đó được phục vụ như thế nàovới sự ảnh hưởng của hàng đợi khác.

Trong các mạng hỗn tạp bao gồm nhiều các giao thức khác nhau được sử dụngbởi nhiều ứng dụng thì điều qua trọng là phải ưu tiên hoá các lưu lượng để có thể vừatruyền được các lưu lượng yêu cầu tính thời gian thực cao vừa truyền được các lưulượng không yêu cầu thời gian thực Các loại lưu lượng khác nhau cùng chia xẻ mộtđường truyền dữ liệu có thể ảnh hưởng lẫn nhau khi chúng cố gắng thể hiện các ứngdụng của mình Nếu mạng được thiết kế để hỗ trợ các loại lưu lượng khác nhau cùngchia xẻ một đường truyền dữ liệu giữa các router thì có thể sử dụng các kĩ thuật điềukhiển 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:

trễ và dựa trên cơ sở giao dịch tương quan,tuy nhiên việc sử dụng hàng đợiWFQ đảm bảo rằng tất cả lưu lượng đều được đối xử như nhau

phối hợp giữa lưu lượng dạng bó và các luồng dữ liệu có tốc độ thấp hơn cóthể gây ra tắc nghẽn tạm thời

khi được gửi tới các kết nối có tốc độ bằng luồng T1/E1 hoắc thấp hơn

1.2.2 Các kỹ thuật được sử dụng trong quản lý tắc nghẽn

nghẽn nhưng cũng là cách để tránh trường hợp phía phát gửi quá nhiều lưulượng vượt quá cả không gian bộ đệm phía thu

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 giảmtắc nghẽn trong mạng chứ không phải phía thu.

tìm ra tắc nghẽn khi nó có khả năng xảy ra, và cố gắng giảm tốc độ củaluồng đầu vào trước khi hàng đợi hàng đợi đầy

mạch vật lý hoặc các nguồn tài nguyên khác Một mạch ảo được xây dựngqua nhiều chuyển mạch cùng với băng thông đảm bảo cũng là một loạiphân phối tài nguyên Kỹ thuật này rất khó nhưng nó có khả năng loại trừtắc nghẽn trong mạng bằng việc khoá các lưu lượng vượt quá khả năng củamạng

Một giải pháp quan trọng nhất trong điều khiển tắc nghẽn đó là sử dụng hàngđợi 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 tắcnghẽn xảy ra cũng như làcải thiện được hiệu năng của mạng Một kỹ thuật hàng đợi cơbản 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 lýcác 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 bảnthân các hàng đợi Với các luồng khác nhau thì độ ưu tiên cũng được khác nhau, vàmỗi luồng đều được xử lý để chắc chắn rằng chúng không làm tràn hàng đợi Việc táchrời các hàng đợi theo cách này đảm bảo rằng các hàng đợi sẽ chỉ chứa các gói từ mộtnguồn đơn lẻ

1.2.3 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 cóquá ít chức năng điều khiển quản lý mạng Các kết nối đơn lẻ sử dụng điều khiểnluồng 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 lưulượng tại các bộ đệm phía thu chứ chưa giải quyết được tại các bộ đệm phía trong cácnode mạng Tuy nhiên lưu lưọng sử dụng trên mạng Internet ngày đó chưa lớn và nóbao gồm một số lượng các kết nối tốc độ chậm do đó vấn đề tắc nghẽn không quantrọng như ngày nay

Sau những năm 1980 Van Jacopson đã phát triển các cơ chế điều khiển tắcnghẽn,tạo ra các đáp ứng TCP để hạn chế tắc nghẽn trong mạng Nền tảng cơ bản làloại bỏ các gói sẽ làm cho các host ngừng lại hoặc chậm dần

Thông thường khi một host nhận một gói hoặc một tập các gói thì nó sẽ gửi mộtACK(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 nhậnđược các ACK chứng tỏ rằng phái thu bị tràn bộ đệm hoặc mạng bị nghẽn do đó phíaphát 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 trongmạng (tăng theo cấp sô cộng) và khi gói bắt đầu bị loại bỏ thì ta giảm nhanh các góitruyền cho đến khi việc truyền gói bắt đầu dừng (giảm theo cấp số nhân) Kích thướccửa sổ sẽ lần lượt giảm một nửa khi có tắc nghẽn xảy ra Các host sẽ tìm ra tốc độtruyền dẫn tối ưu bằng việc thường xuyên kiểm tra mạng với tốc độ cao hơn Thỉnhthoảng tốc độ truyền cao hơn này được chấp nhận nhưng khi mạng bận thì các gói bắtđầu bị loại bỏ và host lại quay trở lại tốc độ ban đầu Lược đồ này coi mạng như mộthộp đen loại bỏ các gói khi có tắc nghẽn Do đó điều khiển tắc nghẽn được thực hiệnbởi các hệ thống đầu cuối và chúng coi việc loại bỏ các gói là để chỉ thị tắc nghẽn Phíangười gửi sẽ truyền một số lượng lớn các file để đẩy lên tốc độ cao hơn cho tới khi nóđạt được tất cả băng thông Các host khác có thể gặp vài vấn đề khi chuyến gói quamạng 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 chếđiều khiển và tránh tắc nghẽn có thể chia ra thành các quá trình:

cầu vượt quá khả năng

tác nghẽn có thể xảy ra

Ngày nay tránh tắc nghẽn là công cụ cải thiện hiệu năng và QoS trong mạngInternet Chuẩn RFC 2309 (giới thiệu quản lý hàng đợi và tránh tắc nghẽn trongInternet) đưa ra cơ chế tránh tắc nghẽn dựa trên cơ cấu router Cơ chế này chia rathành 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 hosttruyền tại tốc độ cao hơn và mạng bị nghẽn thì số lượng các gói bị mất sẽ tăng RFC

2309 chỉ ra rằng thà chấp nhận các luồng dạng bó đến làm tràn hàng đợi còn hơn là cốgắng 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 luồngvideo và audio thời gian thực bởi vì nó không cần khôi phục lại các gói bị mất.UDP làgiao thức truyền tải không đảm bảo do nó không truyền lại các báo hiệu ngược trở lạinguồn Các luồng UDP không thể được điều khiển bởi cách điều khiển tắc nghẽn nhưtrong TCP truyền thống

Trong chuẩn RFC 2581 giới thiệu 4 thuật toán cho điều khiển tắc nghẽn: khởiđầu 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 cácđiểm 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 bắtđầu việc truyền dẫn bằng cách gửi hai gói tin tới phía thu Khi phía thu nhận được cácsegment 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 đếnkhi không nhận được phản hồi ACK Việc chỉ thị này cho thấy khả năng xử lý lưulượng 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 cáchost tránh được trạng thái tắc nghẽn tạm thời Nếu một host gửi quá nhiều gói thì nó sẽgây ra nghẽn mạng, tràn bộ đệm và các gói sẽ bị loại bỏ Nhưng trong một số ứngdụng mới như: thoại qua IP thì không thể chấp nhận được trễ gây ra bởi việc khởi đầuchậm, do đó trong một số trường hợp thì mạng sẽ không sử dụng kiểu này

Truyền lại và khôi phục lại nhanh là các thuật toán được thiết kế để tối thiểuhoá việc loại bỏ gói khi truyến trong mạng Cơ chế truyền lại nhanh suy luận từ cơ chếtruyền TCP Phía thu sẽ gửi các báo hiệu tới phía gửi rằng nó nhân được các gói khôngtheo 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 thờigian thì nguồn gửi sẽ tự phát lại gói khi nhận được 3 bản sao ACK Việc này xảy ratrước 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 sẽgửi 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 lạinhanh được sử dụng Các ACK vẫn tiếp tục được truyền để chỉ thị có bị mất gói haykhông cho tới khi phía nguồn nhận được ACK có số thứ tự cao hơn gói bị mất Trongtrường 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 chỉcần giảm tốc độ truyền xuống bằng một nửa so với tốc độ ban đầu

loại bỏ gói một cách tích cực từ ngay trong hàng đợi để tránh tràn hàng đợi,và giảmtốc độ Trong quản lý hàng đợi ta sử dụng thuật toán RED (phát hiện sớm ngẫu nhiên)

để thực hiện quản lý hàng đợi

1.3 Tổng kết chương

Trong chương 1 đã xem xét được vấn đề về khái niệm chất lượng dịch vụ QoS

và các tham số của QoS trong mạng IP Việc cải htiện chất lượng dịch vụ đáp ứng cácyêu cầu về chất lượng của khách hàng là vấn đề làm đau đầu các nhà cung cấp dịch vụ.Chương 1 giới thiệu hai kiểu trúc mạng cho phép cải thiện chất lượng dịch vụ : kiếntrúc mạng kiểu dịch vụ phân biệt (DiffServ) và kiến trúc mạng dịch vụ tích hợp(IntServ) Đồng thời trong chương này còn giới thiệu sơ lược về các phương pháp điềukhiển tắc nghẽn trong mạng IP

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC CQS TRONG ROUTER

Bất kì một mạng nào cũng đều được xây dựng dựa trên sự phân cấp các thànhphần mạng Bất kì một đường dẫn nào từ điểm này tới điểm khác đều là chuỗi móc nốicác đường dẫn ngắn nhất tại cùng một mức Tại lớp IP các router hoạt động như điểmchuyển mạch cho các liên kết, các gói IP truyền giữa các hop Mỗi liên kết có thể làmột hop IP đơn, hoặc được tạo nên từ nhiều hop hay node Để đảm bảo QoS trongmạng thì bản thân mỗi Router phải có khả năng quản lý được lưu lượng qua nó ChuẩnARPA đầu tiên coi các host, node như các bộ xử lý bản tin Internet (IMP-internetmessage processor) Phiên bản đầu tiên của giao thức Internet gồm hai thành phần:IMP-IMP và Host-IMP Trong suốt những năm 1970 các node cũng được xem như cáccổng (Gateway) Một số các giao thức định tuyến ngày nay vẫn gọi là giao thức cổngtrong (IGP-interior gateway protocol) và cổng ngoài (EGP-exterior gateway protocol).ISO thì coi các host như các hệ thống đầu cuối còn các node thì như các hệ thống trunggian Khi các gói đi trong mạng thì tuỳ thuộc vào địa chỉ đích của các gói được lưu giữtrong phần tiêu đề của gói mà các gói sẽ được định tuyến tới các host kế tiếp Việcđịnh tuyến này được thực hiện bởi các router:

của gói tin

với MTU (maximum transfer unit-kích thước truyền tối đa) của mạng thìcác gói tin sẽ được phân chia ra thành các gói nhỏ rồi mới truyền

2.1 Cấu trúc Router

2.1.1 Cấu trúc router

Mục đích của Router là để chuyển các gói tin IP trong mạng tuỳ theo địa chỉ IPtrong phần tiêu đề của gói Đây cũng là yêu cầu cung cấp các tính năng để các routerđịnh tuyến và truyền các gói tốt hơn

Cấu trúc router gồm các khối chung:

Hình 2.1: Cấu trúc chung của Router trong mạng best effort

Các giao diện đầu vào chấp nhận các gói đến từ các router khác và (trên cơ sởđịa chỉ đích IP) sẽ hướng các gói tới hop tiếp theo qua giao diện đầu ra Khi các routernhận thấy có dấu hiệu tắc nghẽn trong mạng thì các gói có thể bị loại bỏ hoặc đánh dấutrong nó Việc lựa chọn đầu ra phản hồi tắc nghẽn của bộ chuyển gói được điều khiểnbởi khối quản lý Các router này chỉ có một bộ CPU trung tâm đơn xử lý toàn bộ việcquản lý và chức năng hướng các gói Các router bây giờ hướng đến kiến trúc phân tánnhằm loại bỏ hoặc hạn chế tắc nghẽn nút cổ chai

Khi QoS càng ngày càng trở nên quan trọng thì quá trình xử lý chuyển gói đượcthiết kế lại

Hình 2.2: Tiến trình xảy ra trong bộ chuyển gói

Local statistics, masseges from other Router

Local updates massegé to other Router

Management Engine

Forwarding Engine

Local statistics, masseges from other Router

Local updates massegé to other Router

Management Engine

Forwarding Engine

Policing, Marking

Forwarding table Jjjjjj

FIB FIB

In put

Out put

FIB

Nhìn chung một gói được chuyển qua 3 tầng:

Tầng phân loại thiết lập ngữ cảnh cho các gói lần lượt đến xử lý bởi các router.Hầu hết các ngữ cảnh này dùng để thiết lập các đặc tính xử lý theo thời gian như: bắtgiữ, hàng đợi, đánh dấu, lập lịch, một số ngữ cảnh dùng để chỉnh sửa các yêu cầutruyền gói

Để giải quyết tắc nghẽn ta có thể sử dụng kiến trúc CQS tại tất các điểm tắcnghẽn thậm chí bên trong mạng hay bên trong router Tất nhiên tại mỗi router cũng cóthể xảy ra tắc nghẽn bên trong do đó nó cũng được cung cấp các hàng đợi và lập lịchkhác nhau tại các điểm

2.1.2 Chức năng của router

Do router có nhiệm vụ đinh tuyến và truyền các gói tin trong mạng sao cho đảmbảo nhất nên các router có hỗ trợ các chức năng sau:

a Giao diện mạng

nhau (ví dụ: làm giao diện lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu giữa LAN vàWAN)

b Định hướng các gói theo bảng định tuyến

Một router luôn hỗ trợ khả năng định tuyến và truyền các gói

router đích đã được chỉ thị trong phần header gói tin

 Bảng đinh tuyến thừa nhận tất cả các địa chỉ Broadcast (255.255.255.255),địa chỉ multicast, unicast, và các tuyến mặc định cho các khả năng có thểxảy ra của địa chỉ Địa chỉ defaul thường được mặc đinh bởi giá trị 0.0.0.0.

định tuyến sẽ tìm ra node kế tiếp để truyền gói ngắn nhất

c Duy trì và cập nhật bảng định tuyến

định tuyến tĩnh (được cập nhật bằng nhân công) hoặc định tuyến động(được cập nhận tự động bằng các giao thức định tuyến)

loại bỏ hoặc thêm vào các địa chỉ mới được điều hành bằng giao thức địnhtuyến (ví dụ: địa chỉ của mạng con hoặc thiết bị được thêm vào hoặc loại bỏ

từ mạng nội hạt)

trong (IGP)cho việc định tuyến thay đổi giữa các router trong các mạngkhác nhau kế cận Các IGP hay sử dụng là: RIP(Routing InformationProtocol), OSPF(Open Shortest Path First)

cổng bên ngoài (EGP), thường sử dụng giao thức BGP4

định tuyến, chính sách định tuyến để phân tích các thông tin nhận được vàquyết đinh xem tuyến kế tiếp nào được chuyển gói đến Địa chỉ IP hoặc giảiđịa chỉ IP trong bảng định tuyến thường xuyên được cập nhật

d Hỗ trợ giao thức Internet và các giao thức khác

Message Protocol) IP cho phép xử lý và định hướng các gói tin, ICMPthực hiện điều khiển truyền tin

tiêu đề gói tin được kiểm tra đầu tiên sau đó tới các trường còn lại trongphần tiêu đề Các gói có thời gian truyền vượt quá thời gian truyền chophép hay có địa chỉ IP đích không đúng sẽ bị loại bỏ, thông báo bởi các góiICMP được truyền về nguồn

đường truyền lớn nhất (PMTU-Path Maximum Transmission Unit) Bằngcách này có thể gửi các gói có kích thước < kích thước của PMTU

 Trong trường hợp định tuyến nguồn địa chỉ IP đích xuất hiện trong tiêu đềtrong tiêu đề của gói tin không phải là địa chỉ đích cuối cùng của gói thì lúcnày các hop tiếp theo được chỉ định bởi router trên cơ sở địa chỉ đích đượcchỉ định.

trung gian ngoại trừ trường hợp yêu cấu có quản lý mạng bên trong

địa chỉ multicast

e Điều khiển cấp phép và điều khiển tắc nghẽn

Có một số router có chức năng điều khiển cấp phép cho mạng bằng việc giớihạn số lưu lượng dữ liệu được phép vào mạng Hành động này sẽ giảm tối đa tắcnghẽn trong mạng

truyền ưu tiên dựa vào các trường TOS, DS, IP precedence trong phần tiêu

đề gói tin Đây cũng là chức năng của cấu trúc CQS

điểm mà host yêu cầu kết nối được thiết lập hoặc ấn định băng thông sửdụng (trong các ứng dụng thời gian thực)

f Bảo mật và điều khiển truy cập trong router

trình lọc gói và danh sách điều khiển truy cập (ACL-Acess Control List).Một bộ lọc hoặc danh sách điều khiển truy cập sẽ kiểm tra địa chỉ IP nguồn,

và chỉ có các gói tin được định hướng từ các nguồn đó mới được truyền tớiđích Điều nàycung cấp tính bảo mật cho gói tin

Address Translation) Các router biên dịch địa chỉ mạng Internet công cộngthành địa chỉ mạng riêng

cổng giao tiếp giữa các host bên ngoài với các client hoặc server bên trongmạng Các host bên ngoài không thể truyền trực tiếp gói tin từ ngoài tới cácserver hay client bên trong được mà phải đướcự cho phép của các Proxy Mộtproxy biên dịch các yêu cầu của giao thức lớp cao hơn của host bên ngoài vàquyết định yêu cầu nào sẽ được xử lý và yêu cầu nào không được chấp nhận.Sau đó proxy sẽ chuyển các yêu cầu này tới các client và server thực sự

g Lắp đặt cấu hình, quản trị mạng và giám sát

 Các router được cấu tạo để có thể điều chỉnh trạng thái của mạng.

từ xa bằng các thực thể quản lý: MIB và SNMP (Simple Net ManagementProtocol)

Protocol) để tải các file cấu hình và thiết lập mạng

thiết bị host khi chúng sử dụng giao thức BOOTP, DHCP

2.2 Cấu trúc CQS

Cấu tạo của các router kiểu cũ không còn phù hợp với sự phát triển của mạng,

nó không cho phép giải quyết được tắc nghẽn, hoạt động không hiệu quả khi luồng lưulượng trong mạng quá lớn và có tốc độ không cố định Do đó một cấu trúc router mớiđược đưa vào sử dụng, đó là router có tích hợp cấu trúc CQS

Kiến trúc này được lắp đặt trong mỗi router cho phép đảm bảo QoS trong mạng,thoả mãn các yêu cầu của mạng và người sử dụng các luồng thuộc các lớp dịch vụkhác nhau

Hình 2.3: Kiến trúc CQS trong router

2.2.1 Phân loại (Classification)

Việc truyền trên mạng Internet ngày nay ngày càng phức tạp, do nó phải truyểntải quá nhiều loại lưu lượng với các đặc tính khác nhau, yêu cầu các cách thức truyềntải khác nhau Việc truyền tải lưu lượng,điều khiển truy nhập, và các dịch vụ khácnhau đòi hỏi có sự phân biệt các gói dựa trên cơ sở đa trường trong tiêu đề của mỗigói, được gọi là phân loại gói tin Mạng sẽ đặt ra các mức ưu tiên cho các gói, dựa vàomức ưu tiên này để điều khiển mạng khi có tắc nghẽn xảy ra Gói nào có độ ưu tiêncao hơn sẽ được ưu tiên truyền trước, các gói có độ ưu tiên thấp hơn có thể bị loại bỏkhi có tắc nghẽn xảy ra

Schedule

Queue Queue

Cơ chế phân loại các gói của một router có ảnh hưởng trực tiếp tới việc phânchia các loại lớp dịch vụ của lưu lượng IP Trên thực tế thì ngữ cảnh các gói phụ thuộcvào bản thân thông tin chứa trong các gói đồng thời thông tin cấu hình được gửi từgiao diện đến của nó.

Việc phân loại gói tin cũng là hình thức của cơ chế truyền gói dựa theo các mức

ưu tiên Để phân loại lớp các dịch vụ chủ yếu dựa vào thông tin bên trong phần headercủa gói Nếu thiết lập a bit trong phần header của gói để làm bit phân loại thì ta sẽphân loại được 2ª gói Các thông tin phân loại được dặt trong trường TOS của IPv4,

TC của IPv6, và trường DS

Việc phân loại gói tin có hiệu lực do được hỗ trợ bởi một số tính năng khác củacác dịch vụ mạng Internet: điều khiển truy cập, phân biệt dịch vụ, cân bằng tải, địnhdạng lưu lượng…Mỗi dịch vụ yêu cầu các thiết bị Internet phải phân loại các gói vàotrong các luồng khác nhau và thực hiện các hành động phù hợp với các gói trong cácluồng đó Các luồng này được chỉ định bởi một bộ phân loại chứa tập hợp các luật lệ

Việc phân loại các gói tin dựa vào các nhãn QoS trong phần tiêu đề của gói tin.Các trường này đi kèm theo các giao thức:

giữa các cầu LAN ảo và VLAN)

2.2.1.1 Trường TOS (IPv4), TC (IPv6)

Các gói IPv4 luôn chứa 1 octet TOS cho phép phân loại gói từng chặng

Hình 2.4 : Trường TOS của IPv4

3 bit Precedence: thực hiện quyền đến trước của gói

3 bit 4 bit 1 bitPrecedence T D R 0 0

4 bit TOS : mô tả loại dịch vụ truyền hoặc định tuyến.

1000 : Trễ tối thiểu

0100 : Lưu lượng tối đa

0010 : Độ tin cậy tối đa

0001 : Giá trị tối thiểu

0000 : Dịch vụ bình thường

Trường precedence tận dụng 3 bit precedence trong trường TOS của phần tiêu

đề của IPv4 để phân biệt lớp dịch vụ cho mỗi gói Ta có thể phân chia lưu lượng thành

6 lớp dựa vào 3 bit trên (2 lớp được sử dụng cho các mạng nội hạt) 3 bít này tạo thành

8 mức ưu tiên từ 0 đến 7 cho các gói IP (hai mức 6 và 7 được dùng để dự trũ và không

bị thiết lập bởi nhà quản trị mạng) Việc phân loại dựa trên trường Precedence phụthuộc vào độ ưu tiên về mặt thời gian giữa 8 mức của quyền đến trước Lưu lượngđược chỉ định có thể được đánh dấu bằng cách thiết lập trường này, do đó nó chỉ đượcphân loại chỉ 1 lần cho mỗi luồng lưu lượng

Bảng 2.1: Trường IP precedence định nghĩa độ ưu tiên cho tiến trình xử lý

và truyền gói tin

FlashImmediatePriorityRoutine

Mức độ ưu tiên cao nhất là 7 được dùng cho các gói điều khiển mạng, do đó cácgói liên qua tới thiết lập cấu hình mạng và điều khiển mạng có độ ưu tiên cao khi cótắc nghẽn xảy ra Các gói có độ ưu tiên thấp nhất là các gói “Routine” Ít được quantâm hơn là các gói có độ ưu tiên được định nghĩa bởi các bit trong trường T, D, R

4 bit của trường TOS được xem như khoá phân loại để tra cứu FIB theo yêu cầu

về độ trễ, băng thông, độ tin cậy, giá(cost) của các gói được định tuyến dọc theo tuyến

11 trường hợp còn lại không được định nghĩa

Bảng 2.2: Ý nghĩa các bit trong trường D, T, R

TOS bit Meaning Bit 0 Bit 1

Normal delayNormal throughputNormal realibilitySet bit 0

Set bit 0

Low delayHigh throughputHigh realibilityNot use

Not useTương tự với trường TC trong IPv6 cũng được dùng để phân loại

2.2.1.2 Trường DS (Diffirentiated field)

Trường TOS chỉ dành cho xử lý các loại lưu lượng tiêu biểu, và nó chỉ giành50% bit có mặt cho quá trình định tuyến trên cơ sở QoS

Hình 2.5: Các bit trong trường DS của tiêu đề gói tin

DSCP (differentiated services code point): cho phép phân loại 64 luồng

CU (Currently unused)

Mỗi luồng lưu lượng có các trạng thái đặc trưng, các đặc tính để phân biệt cácluồng lưu lượng được gọi là tập hợp cách cư xử của luồng (BA-behavior aggregate).Phân tích các DSCP giúp cho các router của các dịch vụ phân biệt nhận biết các gói đểgửi các nhóm PHB tương đương với nó

PHB là tài nguyên mạng được ấn định cho các luồng lưu lượng khác nhau

11x

000010LDP(low drop priority)100MDP(medium drop priority)110HDP(high drop priority)110

xxx

RFC 1812RFC 2597

RFC 2598Highest Pr

 Assured forwarding được thiết kế đặc biệt nhằm mục đích cho phép nhàcung cấp dịch vụ Internet ISP có thể phân chia khách hàng ra thành nhiềulớp dịch vụ khác nhau Đối với mỗi lớp dịch vụ khác nhau sẽ được ấn địnhcác tài nguyên khác nhau, và độ ưu tiên khác nhau tuỳ thuộc vào giá trịthanh toán dịchvụ của khách hàng Ngoài ra bên trong mỗi lớp dịch vụ còn

có thể được phân chia nhỏ thành các luồng riêng tuỳ thuộc vào mức ưu tiên

mà mỗi luồng có cách đối xử khác nhau (luồng có mức ưu tiênLDP,MDP,HDP) Tại thời điểm có tắc nghẽn xảy ra luồng có độ ưu tiênthấp sẽ bị loại bỏ đầu tiên

+ Băng thông phải được đảm bảo

Do đó EF PHB chủ yếu dựa trên các yêu cầu của chất lượng dịch vụ như: tỉ lệmất gói, độ trễ, jitter, băng thông

2.2.1.3 Phân loại đa trường MF

Việc sử dụng DS để phân loại 64 mức là quá ít trong tương lai, bên cạnh đórouter không biết rõ về địa chỉ đầu cũng như địa chỉ đích của gói Để thoả mãn các yêucầu trên ta dùng phân loại dựa trên đa trường MF Điều này yêu cầu MF phải bao trùmđịa chỉ nguồn, địa chỉ đích, trường giao thức, số cổng nguồn, đích

Các trường sau phải được kiểm tra khi gói đi qua router: Protocol, address, portnumber (104 bit) Hạn chế của phân loại đa trường là chỉ phân loại gói tin Ipv4 mang

số cổng TCP/UDP trong fragment đầu Do đó bộ phân loại MF tìm kiếm số cổng TCP/UDP cụ thể để bỏ đi các Fragment kế sau của cùng một gói (trừ khi bộ phân loại có sựtương quan giữa các fragment tiếp sau với các fragment đầu mang số cổng) Thực chấtbyte TOS/DS luôn được mang trong mỗi fragment

Identification Flags Fragment offset

Source addressDestination address

Hình 2.6: Phần header của IPv4

Sử dụng 288 bit của trường: Source addr, destination addr, và TC làm đatrường Thực chất chỉ dùng trường Flowlable và Source addr (148 bit) Cũng giốngnhư trong IPv4 thì số hoán vị đưa ra cho mỗi router tăng theo hướng mạng lõi, và giảmtheo mạng biên

OptionSource address(128 bit)Destination address(128 bit)

Hình 2.7: Phần header của Ipv6 2.2.1.4 Hoạt động của tầng phân loại

Các gói được truyền trong mạng, cũng có nghĩa là chúng được truyền giữa cáchost, hoặc các router Các thiết bị trong mạng sẽ nhận các lưu lượng từ đường biên đầuvào, chuyển vào trong mạng, sau đó đưa chúng tới đường biên mạng đầu ra Các lưulượng này có thể được đóng thành các gói có kích thước khôgn đổi (dạng tế bào) hoặcthành các gói có kích thước thay đổi phù hợp với MTU của mạng Do đó các thiết bịmạng phải cắt các gói ra thành từng gói có cấu trúc tế bào hoặc cấu trúc khung Cácthông tin truyền gói (còn gọi là header của gói tin) và phần tải trọng (payload) của góiđược lưu giữ trong các cấu trúc đó Khi các gói đến giao diện đầu vào của một routerthì router sẽ so sánh phần thông tin trong phần header của gói tin với các thông tintrong bảng FIB Tại đây các gói sẽ được phân loại dựa theo thông tin trong các trường

đã nêu phần trước để thực hiện các xử lý phù hợp: như định hướng các gói tới chặngtiếp theo, bắt giữ, hay dánh dấu các gói để trong trường hợp có xảy ra tắc nghẽn thì sẽloại bỏ các gói có độ ưu tiên thấp hơn Các gói sau đó được đưa tới các hàng đợi đểchờ gửi tới đầu ra tương ứng