KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ INTERNET - 3 pps

Các node dịch vụ DiffServ sẽ ánh xạ các gói tin đến các chặn PHB tương ứng với các giá trị DSCP của nó. Bảng 1.2 biểu diễn việc ánh xạ giữa PHB và DSCP. DiffServ không hoàn toàn có chức năng ánh xạ PHB đến DSCP mà nó chỉ thực hiện công việc này khi được yêu cầu. Các nhóm PHB là thành phần của các đặc tính DiffServ đó là: xúc tiến đẩy gói (Expecdited Forwarding), đảm bảo đẩy gói (Assured Forwarding), chọn lớp (Class Selector) và mặc định (Default). Một node chuyển mạch có thể được hỗ trợ nhiều nhóm PHB tương tự nhau. Các node thực thi các nhóm PHB này sẽ sử dụng cơ chế đệm và lập lịch gói tin. Bảng 1.2 Ánh xạ giữa PHB và DSCP PHB DSCP (Thập phân) DSCP (nhị phân) EF 46 101110 AF43 38 100110 AF42 36 100100 AF41 34 100010 AF33 30 011110 AF32 28 011100 AF31 26 011010 AF23 22 010110 AF22 20 010100 AF21 18 010010 AF13 14 001110 AF12 12 001100 AF11 10 001010 CS7 56 111000 CS6 48 110000 CS5 40 101000 CS4 32 100000 CS3 24 011000 CS2 16 010000 CS1 8 001000 Mặc định 0 000000  Xúc tiến đẩy gói (Expedited Forwarding) Đối xử từng chặn EF PHB là đối xử có độ trễ , độ trượt và tỉ lệ mất gói thấp mà một node DiffServ có thể thực thi. Vì vậy EF PHB được sử dụng cho những luồng có độ ưu tiên rất cao. Nó có thể được thực hiện bằng việc sử dụng các thuật toán như CBQ (Class Based Queue) hoặc sử dụng hàng đợi ưu tiên đơn lẽ. Những thuật toán khác nhau nhằm thỏa mãn yêu cầu EF sẽ tạo ra những độ trượt khác nhau đối với từng gói dữ liệu.  Đảm bảo đẩy gói (Assured Forwarding) AF là một nhóm PHB với 4 lớp đảm bảo đẩy gói khác nhau với 3 mức độ ưu tiên loại bỏ gói xác định khác nhau mà một node DiffServ có thể hỗ trợ. Bảng 1.3 liệt kê các lớp AF với mức độ ưu tiên loại bỏ gói. Bảng 1.3 Ưu tiên loại bỏ gói AF1 AF2 AF3 AF4 Thấp AF11 AF21 AF31 AF41 Trung bình AF12 AF22 AF32 AF42 Cao AF13 AF23 AF33 AF43 Các nhóm AF PHB hoạt động phụ thuộc lẫn nhau và không chứa các đặc tính như độ trễ hay độ trượt. Việc mỗi nhóm cung cấp các đảm bảo dich vụ phụ thuộc vào các tài nguyên của các node, số lượng các luồng đến tại node và các ưu tiên mức loại bỏ gói. Các tài nguyên tại các node chính là băng thông và không gian bộ đệm.  Các lựa chọn lớp (Class Selectors) Diffserv định các lựa chọn lớp CS PHBs để đưa ra tính tương thích ngược với việc sử dụng mức ưu tiên IP trong octet ToS của IPv4. Các lựa chọn lớp đảm bảo thứ tự ưu tiên tương đối (ví dụ như giá trị cao sẽ tương ứng với thứ tự tương đối cao). Các đặc tính của CS PHBs là không trễ, không trượt và không mất gói.  PHB mặc định (Default PHB) Miền Diffserv cần phải cung cấp một PHB mặc định để đưa ra dịch vụ best- effort. Với các đặc tính không trễ, không trượt và mất gói, miền DS phải đẩy càng nhiều gói tin đi càng sớm càng tốt. 1.4.2.4 Phân lớp lưu lượng và điều hòa Các dịch vụ phân biệt được mở rộng ra biên giới miền DS bằng cách thiết lập một bản thỏa thuận mức dịch vụ SLA giữa các mạng [15]. Bảng SLA có thể chỉ rõ sự phân lớp với tin và các luật đánh dấu lại và cũng có thể chỉ định các hiện trạng của lưu lượng và cách hoạt động đến các dòng lưu lượng nằm trong hoặc ngoài hiện trạng. Bản thỏa thuận điều hòa lưu lượng TCA (Traffic Control Agreement) giữa các miền được rút ra từ bảng SLA. Chính sách phân lớp gói tin định nghĩa tập hợp lưu lượng nhỏ mà có thể nhận một dịch vụ phân biệt bằng cách được đánh dấu đến một hay nhiều tập hợp đối xử ( hay bằng cách đánh dấu lại điểm mã DS) trong miền DS. Sự điều tiết lưu lượng thực hiện bằng cách đo, định dạng, chính sách hay đánh dấu lại để đảm bảo lưu lượng đi vào miền DS tương ứng với các quy tắc được định nghĩa trong TCA, phù hợp với chính sách cung cấp dịch vụ của miền. Phạm vi yêu cầu điều tiết lưu lượng phù thuộc vào loại hình dịch vụ, việc đánh dấu lại điểm mã đơn giản đến chính sách phức tạp và các hoạt động định dạng. Các chính sách điều tiết lưu lượng được kí kết giữa các mạng sẽ được mô tả chi tiết sau đây: 1.4.2.4.1 Các bộ phân lớp (classiffier) Các bộ phân lớp gói tin chọn các gói tin đi vào một luồng lưu lượng dựa trên header của gói tin. Ta định nghĩa 2 kiểu bộ phân lớp: bộ phân lớp BA (behavior aggregate) phân lớp các gói tin chỉ dựa trên mã DS. Bộ phân lớp MF (Multi-Field) chọn các gói tin trên cơ sở giá trị của sự kết hợp 1 hay nhiều trường header ví dụ như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, trường DS, giao thức ID, số cổng nguồn và đích, và một số thông tin khác nữa. Các bộ phân lớp được sử dụng để “hướng” các gói tin phù hợp với một số nguyên tắc đến bộ điều tiết lưu lượng và sau đó sẽ được xử lý. Các bộ phân lớp cần phải được cấu hình bằng một số thủ tục quản lý phù hợp với bảng TCA. Bộ phân lớp cần phải chứng thực thông tin được dùng để phân các gói tin. 1.4.2.4.2 Các hiện trạng lưu lượng Một hiện trạng lưu lượng biểu thị các đặc tính thời gian của một luồng lưu lượng được chọn bởi bộ phân lớp. Nó cung cấp các quy tắc cho việc xác định cho dù gói tin đó nằm trong hay nằm ngoài hiện trạng. Ví dụ như một hiện trạng dựa trên cơ sở giải thuật thùng token như sau: điểm mã (codepoint) là X và sử dụng thùng token có kích thước B và tốc độ token là r .Hiện trạng trên cho biết tất cả các gói tin được đánh dấu với mã DS là X sẽ được ước lượng cho phù hợp các thông số của thùng token. Trong ví dụ này, các gói tin nằm ngoài hiện trạng của luồng lưu lượng đến vẫn được xếp vào thùng nếu token vẫn chưa đủ . Các hoạt động điều hòa khác nhau có thể được gán vào trong các gói tin nằm trong hiện trạng và ngoài hiện trạng, hay các hoạt động tính toán có thể được kích hoạt. Các gói tin trong hiện trạng có thể được phép đi vào miền DS mà không cần thêm điều kiện hay thay đổi mã DS Sau đó khi các gói tin đi vào miền DS và sử dụng một nhóm các PHB khác nhau hay ánh xạ từ điểm mã đến PHB cho luồng lưu lượng này. Các gói tin nằm ngoài hiện trạng sẽ được xếp hàng cho đến khi chúng là nằm trong hiện trạng (định dạng) hoặc sẽ bị loại bỏ (policed), và được đánh dấu lại với mã DS mới hay được chuyển tiếp cho đến khi khởi động một vài thủ tục tính toán. Các gói tin ngoài hiện trạng có thể được ánh xạ đến một hay nhiều tập hợp BA thấp hơn để có thể thực thi. Chú ý rắng hiện trạng lưu lượng là thành phần tùy chọn của TCA và việc sử dụng nó lại phụ thuộc vào các đặc tính riêng của yêu cầu dịch vụ và chính sách cung cấp dịch vụ của miền DS 1.4.2.4.3 Các bộ điều hòa lưu lượng Bộ điều hòa lưu lượng bao gồm các thành phần sau: đo (meter), đánh dấu (marker), định dạng (shaper) và loại bỏ gói (dropper). Một luồng lưu lượng được chọn bởi bộ phân lớp sẽ hướng các gói tin đến bộ điều hòa. Một bộ đo được sử dụng để đo luồng lưu lượng dựa vào hiện trạng lưu lượng. Trạng thái của bộ đo đối với một gói tin cụ thể có thể được sử dụng để tác động đến việc đánh dấu, loại bỏ gói hay định dạng. Khi các gói ra khỏi bộ điều hòa lưu lượng của một node biên DS, mã DS của mỗi gói tin cần phải được thiết lập với giá trị tương ứng. Hình 1.9 biểu diễn sơ đồ khối của bộ phân lớp và điều hòa lưu lượng. Chú ý rằng một bộ điều hòa lưu lượng không cần thiết bao gồm 4 thành phần. Ví dụ như trong trường hợp này, không có hiện trạng lưu lượng, thì các gói tin chỉ đi qua bộ phân lớp và đánh dấu Hình 1.9 Cấu trúc của router DiffServ  Bộ đo (Meters) Các bộ đo lưu lượng sẽ đo các đặc tính thời gian của luồng các gói tin được chọn từ bộ phân lớp dựa vào hiện trạng lưu lượng được định nghĩa trong TCA. Bộ đo sẽ chuyển tiếp các thông tin trạng thái đến các hàm điều hòa để kích khởi mỗi hoạt động riêng biệt cho mỗi gói tin nằm trong hoặc ngoài hiện trạng  Bộ đánh dấu (Markers) Các bộ đánh dấu sẽ thiết lập trường DS với mã riêng biệt, sau đó gói tin được đánh dấu theo tập hợp đối xử BA riêng. Bộ đánh dấu có thể được cấu hình để đánh dấu tất cả các gói tin với chỉ một mã, hay có thể được cấu hình để đánh dấu 1 gói tin 1 mã được chọn trong PHB sao cho phù hợp với trạng thái trong bộ đo. Khi thay đổi mã của gói tin có nghĩa gói tin được đánh dấu lại.  Bộ định dạng (Shapers) Inbound traffic stream Classifier Marker Conditioner Meter Queuing Schedu ling Droppin Shapin Droppi Bộ định dạng sẽ làm trễ một vài hoặc tất cả các gói tin trong luồng lưu lượng theo thứ tự để luồng lưu lượng phù hợp với hiện trạng lưu lượng. Bộ định dạng thường có bộ đệm không giới hạn và các gói tin có thể bị loại bỏ nếu bộ đệm không đủ không gian để chứa các gói tin.  Bộ loại bỏ gói (Droppers) Bộ loại bỏ gói sẽ loại bỏ 1 số hay tất cả các gói tin theo thứ tự để phù hợp với hiện trạng lưu lượng. Xử lý này thường gọi là “ khống chế” luồng. 1.4.2.4 Ví dụ Giả sử trong miền DS có 2 phiên kết nối giữa S1R1 và S2R2. Quá trình hoạt động của dịch vụ phân biệt DiffServ sẽ được biểu diễn như sau:  Ban đầu khi các gói tin đi vào các router biên ER1 và ER2 sẽ được phân lớp phù hợp với các trường trong header. Ví dụ như các gói tin đi từ S1 đến R1 mang thông tin địa chỉ của R2 và cổng đích là 80 sẽ được xếp lớp BA 1 đầu tiên, nhưng do tại ER1 chỉ có 1 phiên kết nối đến nên việc phân lớp dễ dàng hơn. Hình 1.10 Hoạt động DiffServ  Bộ đánh dấu DS sẽ thiết lập các 6 bit trong trường DSCP lên tương ứng với lớp BA của gói tin (6 bit này ban đầu được mặc định là 000000). Giả sử gói tin từ S1 trong BA 1 tương ứng với PHB là AF11 khi đó 6 bit này sẽ được thiết lập là 001010. Tương tự cho gói tin từ S2, giả sử PHB là EF, khi đó DSCP sẽ là 101110.  Sau khi được đánh dấu, các gói tin sẽ được bộ lập lịch trong router biên xếp hàng và gởi đi trong mạng. Tại đây các gói tin cũng có thể bị loại bỏ nếu như thông tin của chúng không phù hợp với luồng do cấu trúc của các router  Khi các gói tin đi đến các router lõi CR5 và CR7, việc xử lý là đơn giản do chỉ có 1 phiên kết nối cho mỗi router. Nhưng đến router CR6, router này có nhiệm vụ phân loại các gói tin và thực hiện các cơ chế hàng đợi như hình 1.11 dưới đây. Sau đó sẽ đẩy các gói tin đến đúng địa chỉ trong header. Hình 1.11 Nhiệm vụ của router lõi 1.4.2.6 Ưu điểm và hạn chế của DiffServ 1.4.2.6.1 Ưu điểm  Khả năng mở rộng Khả năng mở rộng là mối quan tâm hàng đầu của các nhà cung cấp dịch vụ, khi số kết nối ngày càng tăng. Do đó trong mạng lõi cũng tăng số luồng lưu lượng với nhiều giao thức khác nhau, nó yêu cầu đảm bảo các điều kiện trên mỗi luồng hay độ phức tạp tính toán khó có khả năng mở rộng DiffServ, tập hợp các luồng lưu lượng sau đó điều khiển với số lượng lớn. Cũng từ khi các PHB được thiết lập dễ dàng, DiffServ sử dụng các tốc độ cao để nâng cao các thỏa thuận về tốc độ [4].  Quản lý dễ dàng [...].. .Trong khuôn khổ các dịch vụ phân biệt, các miền DiffServ khác nhau có thể thực thi các PHBs cho đến khi nào chúng thấy thỏa thuận giữa các miền thích hợp Điều này sẽ giúp các nhà cung cấp dịch vụ tự do lựa chọn các thực thi của họ và có thể cung ứng được các dịch vụ phân biệt với sự thay đổi tối thiểu về kiến trúc hạ tầng  Đơn giản Thực thi DiffServ không khác gì so với mạng IP cơ sở Do đó nó đảm. .. đó nó đảm bảo tính đơn giản và dễ dàng thực thi hay nâng cấp với các mức giá thỏa thuận khác nhau  Khả năng đo đạt Tại mỗi chặn trong miền DiffServ, các bộ điều hòa và các bộ định dạng lưu lượng liên tục đo các dòng dữ liệu đi vào và bộ lập lịch đường liên kết sẽ điều khiển các gói tin được gởi đi, không quá khó để yêu cầu cung cấp các thông tin về đối xử của mạng Các nhà cung cấp dịch vụ có thể sử... dụng thông tin để cấp phát tốt nhất các băng thông và cung cấp các thỏa thuận mức độ dịch vụ cho khách hàng 1.4.2.6.2 Hạn chế Hai hạn chế lớn nhất của kiến trúc DiffServ là [4]:  Kiến trúc DiffServ chỉ đề xuất các cơ chế đối xử chuyển tiếp gói tin với các luồng hợp nhất, quản lý lưu lượng và điều hòa Tuy nhiên nó không cung cấp một kiến trúc dịch vụ điểm- điểm . Ánh xạ giữa PHB và DSCP PHB DSCP (Thập phân) DSCP (nhị phân) EF 46 101110 AF 43 38 100110 AF42 36 100100 AF41 34 100010 AF 33 30 011110 AF32 28 011100 AF31 26 011010 AF 23 22 010110 AF22. lưu lượng là thành phần tùy chọn của TCA và việc sử dụng nó lại phụ thuộc vào các đặc tính riêng của yêu cầu dịch vụ và chính sách cung cấp dịch vụ của miền DS 1.4.2.4 .3 Các bộ điều hòa lưu lượng. để đảm bảo lưu lượng đi vào miền DS tương ứng với các quy tắc được định nghĩa trong TCA, phù hợp với chính sách cung cấp dịch vụ của miền. Phạm vi yêu cầu điều tiết lưu lượng phù thuộc vào