KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ INTERNET - 1 ppt

KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ INTERNET Thuật ngữ viết tắt AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ BA Behavior Aggretate Tập hợp đối xử BE Best Effort Nổ lực tối đa BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên CBQ Class Based Queue Hàng đợi lớp cơ sở CR-LSP Contraint Routing-LSP Định tuyến ràng buộc LSP CS Class Selector Chọn lớp DiffServ Differented Service Dịch vụ phân biệt DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu DS Domain Service Miền dịch vụ DSCP Differantiated Service Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt EF Expecdited Forwarding Chuyển tiếp xúc tiến E-LSP EXP-inferred-class LSP LSP có lớp tham chiếu EXP ER Explicit Route Tuyến tường minh FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương FIB Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp FIS Fault Indication Signal Chỉ định báo hiệu lỗi FRS Fault Recovery Signal Tín hiệu khôi phục lỗi IntServ Integrated Service Dịch vụ tích hợp IPv4 IP version 4 LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LFIB Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn L-LSP Label-inferred-class LSP LSP có lớp tham chiếu nhãn LSP Label Switching Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Router chuyển mạch nhãn MF Multi-Field Đa môi trường MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Trường chuyển tiếp nhãn chặn kế tiếp OSPF Open Shortest Path First Đường ngắn nhất ban đầu PHB Per-Hop Behavior Đối xử từng chặn PLS Path Switch LSR LSR chuyển đường PML Path Merge LSR LSR hợp nhất đường dẫn PSC PHB Scheduling Class Lớp lập lịch PHB QoS Quality Of Service Chất lượng dịch vụ SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dự trữ tài nguyên TCA Traffic Control Aggrate Tập hợp điều khiển lưu lượng TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển vẫn chuyển ToS Type Of Service Kiểu dịch vụ UDP User Datagram Protocol Giao thức khối dữ liệu người dùng VC Virtual Circuit Mạch ảo WFQ Weighted Fair Queue Hàng đợi cân bằng trọng số WRED Weighted Random Early Drop Hủy bỏ sớm ngẫu nhiên trọng số Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP  1.1 Giới thiệu chương Ngày nay, Internet đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Internet đã mở ra một chân trời mới đối với nhân loại. Khi mạng Internet phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ thì việc đáp ứng nhu cầu cho người sử dụng về chất lượng dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ ISP luôn đứng trước thử thách làm sao luôn làm hài lòng các “thượng đế” của mình. Do đó việc cung cấp chất lượng dịch vụ QoS là cần thiết cho phép đảm bảo chất lượng của các ứng dụng thời gian thực như VoIP, Video Streaming và hạn chế nghẽn mạng. Trong chương này sẽ trình bày khái quát các khái niệm cơ bản trong chất lượng dịch vụ QoS, những thông số đặc trưng cho chất lượng dịch vụ, sự cần thiết của lĩnh vực này trong mạng IP. Đồng thời sẽ đi vào tổng quan về kiến trúc của QoS với các dịch vụ tích hợp (Intserv) và phân tích rõ các khái niệm, hoạt động cũng như ưu và nhược điểm của dịch vụ phân biệt (DiffServ) trong mạng IP. 1.2 Ưu và nhược điểm của mạng IP 1.2.1 Ưu điểm  Trong định tuyến các router IP sẽ dùng thuật tóan SPF (Shortest Path First- vào băng thông và hop count của đường đi) để tính toán đường đi ngắn nhất cho lưu lượng, giảm độ trễ của lưu lượng khi mạng hoạt động bình thường 1.2.2 Nhược điểm  Do cơ chế định tuyến đường ngắn nhất (shortest path routing), khi lưu lượng trên mạng quá tải, các luồng lưu lượng vẫn được tính toán đi trên đường ngắn nhất. Do đó tắt nghẽn là không tránh khỏi trong khi một số đường vẫn không được sử dụng. việc sử dụng băng thông trong mạng không hiệu quả  Để có thể chuyển tiếp gói tin đi trên mạng, các router phải kiểm tra địa chỉ đích và so sánh trong bảng định tuyến và xác định chặn tiếp theo của lưu lượng.họat động này làm tăng thời gian trễ của gói tin  IP chỉ cung cấp dịch vụ Best effort, có nghĩa là khi hàng đợi cho chặn tiếp theo quá dài, gói tin sẽ bị trễ hay khi hàng đợi quá đầy, IP router cho phép hủy gói. Việc tăng thời gian trễ và mất dữ liệu là không thể dự đoán được. Với nhược điểm này yêu cầu cung cấp QoS trong mạng là vấn đề cần thiết. 1.3 Chất lượng dịch vụ QoS 1.3.1 Định nghĩa QoS Chất lượng dịch vụ là khả năng của một yếu tố mạng (ví dụ như một ứng dụng, máy chủ hay router) để có một vài mức đảm bảo cho lưu lượng và các yêu cầu dịch vụ cần được thỏa mãn. Nó ngày càng trở nên cần thiết trong việc quản lý mạng và sử dụng tài nguyên mạng hiệu quả để đáp ứng nhu cầu dịch vụ Internet ngày càng tăng nhanh. 1.3.2 Tầm quan trọng Khi lưu lượng được chuyển tiếp với tốc độ nhanh nhưng không có bất kỳ sự đảm bảo nào về thời gian xử lý cũng như độ tin cậy của việc vận chuyển lưu lượng đến đích, kiểu dịch vụ này đòi hỏi các giao thức ở lớp cao hơn, ví dụ như TCP để cung cấp tính tin cậy và điều khiển lỗi. Bảng trạng thái dưới đây thể hiện một số vấn đề thường gặp đối với mạng không hỗ trợ QoS. Bảng 1-1 Các vấn đề khi mạng không hỗ trợ QoS Dạng lưu lượng Vấn đề khi mạng không hỗ trợ Qos Tiếng nói truyền trên mạng thường khó hiểu Bị ngắt quảng, âm thanh không trong suốt Trễ truyền làm các cuộc đối thoại khó khăn hơn, khi đầu dây bên này đã kết thúc nhưng đầu bên kia vẫn không hay biết Thoại (voice) Hoặc các cuộc gọi sẽ không kết nối được Hình ảnh không ổn định Âm thanh không đồng bộ với hình ảnh Video Các hình động luôn bị “đóng băng” Tốc độ truyền dữ liệu chậm Mất dữ liệu khi đang truyền Dữ liệu (data) Với các xu hướng phát triển ồ ạt các dịch vụ thương mại điện tử (e- commerce), vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng Internet trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Nhìn chung có 2 nhân tố cơ bản dẫn đến yêu cầu về chất lượng dịch vụ.  Thứ nhất, với các công ty kinh doanh trên web, họ cần chất lượng dịch vụ để cải thiện và nâng cao chất lượng vận chuyển các thông tin và dịch vụ của họ đến khách hàng như một yếu tố để thu hút ngày càng nhiều khách hàng.  Thứ 2, các nhà cung cấp dịch vụ Internet IPSs cần thêm nhiều các dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng của họ để tăng lợi nhuận. Việc các nhà cung cấp không ngừng phát triển các dịch vụ, số lượng khách hàng ngày càng nhiều. Theo truyền thống nếu một mạng làm việc không có QoS thì giải pháp để giải quyết các tắc nghẽn trong mạng đòi hỏi một lượng băng thông lớn. Điều này là không khả thi đối với các nhà cung cấp dịch vụ (IPS) và các nhà kinh doanh mạng khác về giá thành cũng như tính hiệu quả của nó. Vì thế yêu cầu phải cung cấp chất lượng dịch vụ QoS là rất cần thiết. 1.3.3 Các đặc tính QoS Mặc dù chất lượng dịch vụ QoS chưa phải là giải pháp hoàn toàn nhưng nó ra đời nhằm giải quyết các vấn đề về lưu lượng trên mạng. Chất lượng dịch vụ thường được đánh giá bằng các thông số sau:  Băng thông  Độ trễ  Độ rung pha  Khả năng mất gói 1.3.3.1 Băng thông (bandwidth) Băng thông là tỉ lệ bit trên mỗi giây để phân phối dữ liệu đi trong mạng. Trong một số trường hợp, băng thông còn được hiểu là tốc độ đường kết nối vật lý hay là xung đồng hồ (clock rate) của mỗi interface. Ví dụ như các kết nối điểm- điểm trong mạng WAN thì băng thông 64kbps chính là tốc độ của đường kết nối vật lý. Nhưng đối với các kết nối trong mạng Frame relay hay ATM thì băng thông là tốc độ cam kết (CIR) giữa nhà cung cấp dịch vụ với khách hàng, băng thông này có thể lớn hơn tốc độ cam kết khi lưu lượng trong mạng cho phép. 1.3.3.2 Độ trễ (delay) Các mạng hiện nay thường tồn tại các loại trễ sau đây:  Trễ môi trường truyền (propagation): là thời gian để chuyển gói đi, thời gian này thường phụ thuộc vào băng thông của giao tiếp  Trễ xử lý và xếp hàng: đây là hai loại trễ tồn tại trong mỗi router  Trễ xử lý: là thời gian để một router lấy gói tin từ interface vào và đặt nó vào hàng đợi của interface. Độ trễ sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Tốc độ xử lý của CPU. + Khả năng xử dụng của CPU. + Mode chuyển mạch IP được sử dụng. + Cấu trúc của router. + Các đặc tính cấu hình trên các giao tiếp vào/ra.  Trễ xếp hàng: khoảng thời gian gói nằm trên hàng đợi của router. Thời gian này phụ thuộc vào số lượng cũng như kích thước của các gói đang có trên hàng đợi và trên băng thông của interface. Đồng thời thông số này cũng phụ thuộc vào cơ chế xếp hàng gói tin. 1.3.3.3 Độ trượt (Jitter) Khái niệm độ trượt và độ trễ thường liên quan đến nhau. Một gói tin trong mạng với các thành phần độ trễ thay đổi thì luôn tồn tại độ trượt. Vậy khi độ trượt xảy ra thì có làm giảm đến chất lượng dịch vụ hay không? Đối với các ứng dụng dữ liệu thì độ trượt không làm giảm chất lượng là bao nhưng một số dạng lưu lượng khác như thoại được số hóa đòi hỏi các gói tin phải được truyền nhất quán tức là khoảng cách giữa các gói tin là đồng bộ. Dạng lưu lượng này còn gọi là lưu lượng đẳng thời (isochronous traffic). Dưới đây là một ví dụ để thấy rõ hơn về độ trượt. Hình 1.1 Ví dụ về độ trượt Xét 3 gói tin thoại đi từ máy 201 đến 301, thời gian truyền của mỗi gói tin là 20ms. Nhưng khi đi đến máy 301 thì gói tin thứ 3 thời gian truyền đã tăng lên 30ms, vậy 10ms chính là độ trượt của gói. 1.3.3.4 Mất gói (loss) Mất gói là một thông số quan trọng trong chất lượng dịch vụ, khi tỉ lệ mất gói xảy ra trong mạng quá lớn thì cần phải có biện pháp để khắc phục. Ví dụ như trường sửa lỗi FCS (Frame Check Sequence) sẽ kiểm tra các khung bị lỗi khi [...]...truyền trong mạng Các công cụ của QoS có thể làm giảm mất gói tin khi các hàng đợi quá đầy Ở các mạng hiện nay, số các gói tin bị mất do tỉ lệ lỗi bit là rất ít (tỉ lệ bit lỗi BER 1 0-9 là có thể chấp nhận) [2], đa số các gói tin bị mất là do bộ đệm và các hàng đợi quá tải Do đó việc khắc phục tình trạng mất gói trong mạng là cần thiết Forwarding IP IP IP IP IP TailHình 1. 2 Mất gói trong mạng 1. 3.4 Các... pháp tăng QoS 1. 3.4 .1 Tăng băng thông Hiện nay, một vài giải pháp để giải quyết vấn đề thiếu băng thông đã được đề ra:  Tăng dung lượng liên kết nhằm tạo ra một lượng băng thông thừa để đảm bảo cho những người sử dụng hoặc các ứng dụng có yêu cầu băng thông lớn Vấn đề này xem có vẻ đơn giản, tuy nhiên sẽ tốn rất nhiều thời gian cũng như tiền của để thực thi đề án này do những hạn chế trong thiết bị... này xem có vẻ đơn giản, tuy nhiên sẽ tốn rất nhiều thời gian cũng như tiền của để thực thi đề án này do những hạn chế trong thiết bị sẽ gây khó khăn trong công việc nâng cao khả năng băng thông lên quá lớn  Phân loại những lưu lượng thông tin thành các lớp và trao quyền ưu tiên chiếm giữ băng thông tùy theo tầm quan trọng của từng loại hình thông tin . KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ INTERNET Thuật ngữ viết tắt AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo ATM Asynchronous Transfer. đến yêu cầu về chất lượng dịch vụ.  Thứ nhất, với các công ty kinh doanh trên web, họ cần chất lượng dịch vụ để cải thiện và nâng cao chất lượng vận chuyển các thông tin và dịch vụ của họ đến. vụ tích hợp (Intserv) và phân tích rõ các khái niệm, hoạt động cũng như ưu và nhược điểm của dịch vụ phân biệt (DiffServ) trong mạng IP. 1. 2 Ưu và nhược điểm của mạng IP 1. 2 .1 Ưu điểm  Trong