QoS trong mạng IP NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 4_3 doc

QoS trong mạng IP Kết luận ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP CHƯƠNG IV CÁC THÀNH PHẦN QoS TRONG MẠNG IP Bảng 4.1 Mô tả những ứng dụng Phụ thuộc vào dung sai độ trễ, những ứng dụng có thể vào một trong những trường hợp của bảng phân loại sau: Luồng Có tốc độ truyền dẫn dự báo trước và các hằng số truyền dẫn có liên quan (hằng số tốc độ CBR). Sự ứng dụng trong phân loại có xác định giới hạn về tốc độ. Ví dụ luồng video thoại trên IP sự bùng nổ lưu lượng Ngược lại với trên là truyền dẫn thay đổi và không dự báo trước của khối dữ liệu . Nó thì không xác định về miền giới hạn về tốc độ. ví dụ như truyền file QoS trong mạng IP Kết luận Bảng 4.2 Những yêu cầu cần thiết của ứng dụng trong những trường hợp quan trọng. Asynchronuos Đây là những ứng dụng mềm dẻo không cần đòi hỏi định thời ví dụ như :truyền dẫn mail, truyền dẫn file Synchronuos Đây là những ứng dụng linh hoạt không yêu cầu định thời thời gian ví dụ Web browsing Interactive (sự tương tác) Những ứng dụng ở đây về chất lượng sử dụng và về khả năng không phụ thuộc vào sự phân phối thời gian nhưng thoả mãn người sử dụng ở một số phạm vi (ví dụ: telnet, Web browsing ) Ioschronuos or conversational Chất lượng sử dụng được bị ảnh hưởng bởi trễ ( ví dụ IP telephony) Mission-critical (nhiệm vụ then chốt) Chức năng bị thiệt hại nếu độ trễ yêu cầu không tính đến thời tiết . (ví dụ: toll qualiti IPT) Dịch vụ tích hợp (IntServ), đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp các dịch vụ thời gian thực (thoại, Video), băng thông cao (đa phưng tiện) dịch vụ tích hợp IntServ đã ra đời. Đây là sự phát triển của mạng IP nhưng đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống nỗ lực tối đa và các dịch vụ thời gian thực (minh hoạ trên Hình 4.15). Động lực thúc đẩy mô hình này chủ yếu là một số lý do cơ bản sau đây: QoS trong mng IP Kt lun Dch v n lc ti a khụng cũn tt na: ngy cng cú nhiu ng dng khỏc nhau cú nhng yờu cu khỏc nhau v c tớnh lu lng c trin khai, ng thi ngi s dng ngy cng yờu cu cao hn v cht lng dch v. Cỏc ng dng a phng tin cho gúi ngy cng xut hin nhiu: mng IP phi cú kh nng h tr khụng ch n dch v m phi h tr tớch hp a dch v ca nhiu loi lu lng khỏc nhau t thoi, s liu n Video. Ti u hoỏ hiu sut s dng mng v ti nguyờn mng: m bo hiu qu s dng v u t. Ti nguyờn mng s c d tr cho lu lng cú u tiờn cao hn, phn cũn li s dnh cho s liu n lc ti a. Cung cp dch v tt nht: mụ hỡnh dch v IntServ cho phộp nh cung cp mng cung cp c dch v tt nht khỏc bit vi cỏc nh cung cp cnh tranh khỏc. Hỡnh 4.15 : Mụ hỡnh dch v tớch hp Trong mụ hỡnh ny cú mt s thnh phn tham gia nh sau: ứng dụng Phân loại Lập lịch Setup Data Setup Phân loại Lập lịch Giao thức định tuyến/Database Điều khiển chấp nhận/ cỡng bức IP Data Các bản tin setup đặt trớc QoS trong mạng IP Kết luận  Giao thức thiết lập: Setup cho phép các máy chủ và các router dự trữ động tài nguyên trong mạng để xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng riêng, RSVP, Q.2931 là một trong những giao thức đó.  Đặc tính luồng: xác định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho luồng riêng biệt. Luồng được định nghĩa như một luồng các gói từ nguồn đến đích có cùng yêu cầu về QoS. Về nguyên tắc có thể hiểu đặc tính luồng như băng tần tối thiểu mà mạng bắt buộc phải cung cấp để đảm bảo QoS cho luồng yêu cầu.  Điều khiển lưu lượng: trong các thiết bị mạng (máy chủ, router, chuyển 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. Thành phần điều khiển lưu lượng bao gồm:  Điều khiển chấp nhận: xác định thiết bị mạng có khả năng hỗ trợ QoS theo yêu cầu hay không;  Thiết bị phân loại (Classifier): nhận dạng và lựa chọn lớp dịch vụ dựa trên nội dung của một số trường nhất định trong mào đầu gói;  Thiết bị lập lịch (Scheduler): cung cấp các mức chất lượng dịch vụ QoS trên kênh ra của thiết bị mạng. Đoạn dưới đây là một số nét chính về kiến trúc chi tiết của dịch vụ tích hợp . 4.7.1 Một số mô hình của dịch vụ tích hợp Trong những nét chính về dịch vụ tích hợp IETF đã định nghĩa hai dịch vụ mạng thêm vào dịch vụ hỗi trợ tối đa truyền thống , tên của hai dịch vụ đó là: QoS trong mạng IP Kết luận  The guaranteed Quality of Service (đảm bảo chất lượng của dịch vụ hay còn gọi là các dịch vụ đảm bảo). Các ứng dụng cung cấp thuộc loại này có thể kể đến: hội nghị truyền hình chất lượng cao, thanh toán tài chính thời gian thực,  the controlled Load Quality of service (chất lượng dịch vụ tải điều khiển còn gọi là các dịch vụ kiểm soát tải) Dịch vụ đảm bảo (GS) Định nghĩa nét chính của dịch vụ tích hợp trong tiêu chuẩn RFC 2212 như sau:  Dịch vụ đảm bảo cung cấp giới hạn nhất định dựa trên trễ hàng đợi dữ liệu từ đầu cuối tới đầu cuối. Những dịch vụ này có khả năng cung cấp đảm bảo cả hai thông số trễ và băng thông…  Dịch vụ đảm bảo này đảm bảo sự định tuyến dữ liệu đảm bảo sẽ đến trong thời gian được phân phát và không bị mất gói do bởi luồng bị tràn hàng đợi, nó được cung cấp luồng lưu lượng với thông số riêng. Dịch vụ này được mong đợi cho những dịch vụ cần sự đảm bảo nhất định về dữ liệu sẽ đến trong thời gian qui định nghiêm ngặt cần thiết. Ứng dụng này cung cấp đặc điểm mong đợi hồ sơ lưu lượng , tính toán mạng, trễ từ đầu cuối tới đầu cuối của nó được đảm bảo. Nếu trễ này trong giới hạn mong đợi của ứng dụng, ứng dụng sẽ được chắc chắn rằng gói sẽ được phân chia trên đường dẫn trong sự tính toán giới hạn trễ. GS yêu cầu đặc điểm của bản thân ứng dụng tồn tại tròn giới hạn kích cỡ tốc độ và sự bùng nổ lưu lượng (các thông số của token bucket ). Trễ đầu cuối tới đầu cuối được tạo bởi sự kết hợp bởi trễ đường dẫn với trễ hàng đợi thông qua tất cả các NE. Trễ hàng đợi của NE phụ thuộc vào các thông số của gáo token được cung cấp bởi các úng dụng. Mạng tính toán ngay cả trong trường hợp xấu nhất của trễ, nó được đảm bảo dựa trên những thuật toán hàng đợi. QoS trong mạng IP Kết luận GS không cố gắng vượt giới hạn hay xác định số lượng trễ nhỏ nhất, trễ trung bình hay biến động trễ- chỉ trong trường hợp trễ xấu nhất được đảm bảo. GS chủ yếu phù hợp với những ứng dụng yêu cầu thời gian thực. Sự giới hạn trễ trong trường hợp xấu nhất thì nó giới hạn biến động trễ trong trường hợp xấu nhất (vì lý do kích thước bên ngoài bộ đệm). Tải điều khiển Sự định nghĩa những nét chính của về tải điều khiển được nói rõ trong tiêu chuẩn RFC 2211 dưới đây: Cách thức end – to –end đã cung cấp cho ứng dụng bởi một chuỗi các phần tử mạng, sự cung cấp dịch vụ tải điều khiển chặt chẽ thấy được qua những ứng dụng dịch vụ hỗi trợ tối đa “dưới điều kiện không tải” từ chuỗi những phần tử mạng. Ngữ cảnh những điều kiện không tải nghĩa là “không nghẽn hay tải không nặng nề”. Như vậy CL cung cấp chỉ dịch vụ rất tốt, nhỏ bé, của đường dẫn hỗi trợ tối đa không nghẽn có liên quan. RFC 2211 tuôn theo như sau:  Tỷ lệ cao gói truyền dẫn sẽ được phân phát thành công bởi mạng cho những node tiếp nhận (tỷ lệ gói phân chia không thành công trong khoảng đóng gần đúng với tốc độ lỗi gói cơ sở của truyền dẫn trung bình).  Quá trình trễ truyền dẫn bởi tỷ lệ rất cao của sự phân phối gói sẽ không mong đợi quá trình trễ truyền dẫn nhỏ nhất bởi bất kỳ gói được phân phối thành công nào (trễ truyền dẫn nhỏ nhất bao gồm trễ do speed- of –light, quá trình xử lý trong các router, kết nối các thiết bị dọc theo đường truyền). Luồng yêu cầu dịch vụ tải điều khiển mong đợi dịch vụ hỗi trợ tối đa thông qua mạng không tải. Dịch vụ tải điều khiển có thể được cân nhắc dịch vụ hỗi trợ tối đa QoS trong mạng IP Kết luận riêng và có hiệu lực tối đa cho sự cho phép những luồng ứng dụng khác chia sẻ mạng trong khi cưỡng ép sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa chúng. So sánh giữa hai dịch vụ Sự giống nhau giữa hai dịch vụ: Cả hai dịch vụ này đều được cung cấp điều khiển trễ và mất gói, dành trước tài nguyên giả định và được gọi là những kỹ thuật điều khiển xác nhận sử dụng mô tả lưu lượng gáo token . Sự khác nhau cơ bản giữa hai dịch vụ mang này là: Dịch vụ chất lượng đảm bảo cung cấp chính xác giới hạn trên trễ lớn nhất và không mất gói cho việc kết nối. Chú ý rằng nó cũng không xác định trễ tối thiểu hay giá trị độ lớn biến động trễ tối thiểu. Về ý nghĩa lý thuyết giới hạn trên của trễ lớn nhất nó được đảm bảo thông qua việc cấp phát băng thông. Sự đảm bảo chất lượng của nhân tố mạng yêu cầu chính xác gọi là điều khiển xác nhận nó được thực hiện dựa trên sự sử dụng cung cấp gáo token hay còn gọi là gáo rò. Một cách khác đưa ra cho dịch vụ dảm bảo chất lượng trên tất cả nhân tố mạng ngay lập tức theo các đường liên kết phải hỗi trợ dịch vụ này. Ngoài ra bộ phận hỗi trợ dịch vụ có thể hoạt động tốt hơn. Ví dụ khi sảy ra tắc nghẽn trên đường dây thì trong quá trình sảy ra tắc nghẽn nó sẽ được hỗi trợ trong khi việc cung cấp thêm đường liên kết chưa được thực hiện. Nhân tố mạng tải điều khiển đưa ra tương đương một dịch vụ ảo của mạng không tải đưa ra. Chú ý rằng sự định nghĩa không chứa một sự chính xác đặc biệt nào về chất lượng dịch vụ; do đó những sự riêng biệt thì chỉ rất đơn giản . Những yêu cầu ứng dụng của tải điều khiển đưa ra có thể mong đợi:  Do ảo nên không bị mất QoS trong mạng IP Kết luận  Trễ trên mạng là nhỏ nhất, biến động trễ là rất thấp Tương tự cho việc đảm bảo chất lượng dịch vụ chính xác gọi là xác nhận cần thiết. cơ sở cho điều khiển xác nhận là mô tả lưu lượng gáo dò. 4.7.2 Một số vấn đề liên quan trong Inserv Kiểm soát lưu lượng Theo điều khiển xác nhận, nếu sự kết nối đăng nhập vào trong hệ thống mà lưu lượng của nó là nằm trong bản đàm phán về các đặc điểm và gía trị lưu lượng, thì mạng phải cung cấp QoS đàm phán cho liên kết đó. Các router biên giới mạng thực hiện giám sát khuân dạng lưu lượng người sử dụng như xác thực của người sử dụng cho sự dành trước tài nguyên. Những chức năng này gọi là kiểm soát lưu lượng . Hầu hết đối tượng thông thường của kiểm soát lưu lượng là giới hạn tốc độ lớn nhất của sự truyền tải hay tiếp nhận lưu lượng trên giao diện cho việc thiết lập quản lý băng thông thông qua giới hạn lớn nhất về tốc độ. Sự kiểm soát này hầu hết được thực hiện bắt buộc tại biên của mạng. Lưu lượng truyền dẫn với tham số tốc độ vượt quá ngưỡng thì nó sẽ bị cắt hay truyền với một độ ưu tiên khác. Hầu hết bộ điều chỉnh lưu lượng thông thường là “token bucket” hay gáo rò (Hình 4.16) “token bucket ”được mô tả bởi ba tham số :tốc độ thẻ , độ dài gáo thẻ , tốc độ luồng. Luồng được đồng ý với p>>r , khi giả thuyết là vô hạn. hiện nay nó cũng có thể sử dụng “token bucket ” cho điều chỉnh lưu lượng phụ thuộc vào các tham số, hoặc bị loại, đánh dấu hay thay đổi độ ưu tiên về lưu lượng dựa trên cơ sở bản hợp đồng . Token bucket được mô tả ở Hình 4.17 dưới đây. QoS trong mạng IP Kết luận Hình 4.16: leaky and token bucket Hình 4.17: Đồ thị lưu lượng trong token bucket Điều khiển lưu lượng Trong yếu tố mạng vấn đề cải thiện chất lượng dịch vụ là một vấn đề luôn luôn được đặt ra, điều khiển lưu lượng hợp lý cũng cải thiện đáng kể QoS. Về cơ bản bất cứ kỹ thuật định tuyến nào cũng đảm bảo hai vấn đề :  Thiết lập tối ưu trên cơ sở thước đo nhất định  Xem xét băng tần khả dụng trên trường kênh riêng. Token bucket (dữ liệu đầu vào) Leaky bucket độ sâu của gói n ướ c chả y v à o luồng nước chảy ra (tốc độ qua gáo) P b tokens r = token rate p= peak rate >= r b= token bucket length (max ) r traffic b t QoS trong mạng IP Kết luận Trong kỹ thuật lưu lượng thì mục tiêu của nó được chia ra làm hai mục tiêu chính:  Các mục tiêu định hướng lưu lượng: nâng cao chất lượng QoS bằng giảm thiểu thất thoát gói, trễ; tăng tối đa băng thông cung cấp cho nó; và bắt buộc thực thi SLA.  Các mục tiêu định hướng nguồn tài nguyên: Tối ưu hóa sử dụng nguồn tài nguyên. Trong đó băng thông được coi là một thông số quan trong nhất của tài nguyên mạng. Như vậy mục đích chính của định hướng nguồn tài nguyên là giảm thiểu tối đa tắc nghẽn. Như vậy điều khiển lưu lượng thực chất là một giải pháp thông qua QoS được cung cấp, trong các phần tử mạng. Các thành phần của điều khiển lưu lượng gồm có:  Lập lịch gói  Phân loại gói [...]... cho lưu lượng tổng hợp QoS trong mạng IP Kết luận 4.8 Dịch vụ khác biệt 4.8.1 Khái niệm về dịch vụ DiffServ Việc đưa ra mô hình IntServ đã có vẻ như giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến QoS trong mạng IP Tuy nhiên trên thực tế, mô hình này không thực sự đảm bảo được QoS xuyên suốt (End-to-end) Đã có nhiều cố gắng để thay đổi điều này nhằm đạt được một mức QoS cao hơn cho mạng IP và một trong những... audio telnet audio vidio QoS trong mạng IP Kết luận Hình 4.23 Hàng đợi cơ sở phân loại Một chú ý rằng ,những loại lưu lượng giống như …audio, có thể xuốt hiện ở phân loại lập lịch khác biệt với điều kiện chất lượng phải khác nhau Phân chia các dịch vụ khác biệt Trong miền dịch vụ đưa ra có thể được nhóm lại cho việc định lượng hay đặc tính chất lượng Sự phân tích định lượng dịch vụ đưa ra đảm bảo là khó... kì những dịch vụ tồn tại song song khác Định tính chất lượng dịch vụ trên phương thức khác thì không cung cấp sự đảm bảo chính xác nhưng hơn thế tương quan với quyền ưu tiên phụ thuộc vào những dịch vụ rất nhiều Ở đây, sự xác nhận các dịch vụ chỉ có thể được thực hiện tương đối giữa nhiều thành phần dịch vụ Một cách khác của dịch vụ khác biệt được thể hiện qua phương thức lựa chọn dựa trên QoS được.. .QoS trong mạng IP Kết luận  Đánh dấu gói Hình 4.18: Node dịch vụ tích hợp Những chức năng điều khiển xác nhận mô tả tổng quan bởi Hình 4.18 Lập lịch Hoạt động của lập lịch gói là một quy tắc quan trọng trong tất cả chất lượng dịch vụ mạng , từ đây nó cung cấp phương thức định quyền ưu tiên trong các các gói khác nhau đang chờ để được phân loại quyền ưu tiên Mô hình lý tưởng làm cơ sở của những dịch. .. hàng trong khi tất cả các miền kế tiếp thực hiện thoả thuận với những khách hàng khác Như thiết lập miền dịch vụ gọi là khác biệt Một ví dụ về dịch vụ khác biệt Hình 4.21 iMac QoS trong mạng IP Kết luận Hình 4.21: Kiến trúc dịch vụ khác biệt Theo như ở trên bắt đầu của một dịch vụ, cũng giống như trạm những tổng đài cuối hay những bộ định tuyến biên giới nối vào cổng nó đánh dấu những gói của luồng trong. .. những trường dịch vụ khác biệt phụ thuộc vào sự đồng ý của nó Nhóm làm việc về dịch vụ khác biệt IETF đã định nghĩa trường DS cho cả hai loại gói IPv4 hình 1.12 và IPv6 1.14 Trong IPv4 ToS (type of service ) được sử dụng cho mục đích này Trong IPv6 byte Traffic Class được định nghĩa bao gồm trường DS Sáu bít của trường được sử dụng cho điểm mã dịch vụ khác biệt (DSCP :Diffserv code-point) trong khi hai... bất kì hai mạng bao gồm “host ” cuối riêng rẽ cũng vậy Điều khiển lưu lượng là cần thiết cho sự phân chia độ ưu tiên mạng và cho việc bảo vệ những dịch vụ của quá tải hoặc lưu lượng không thực hiện Lập chính sách phân loại lưu lượng định nghĩa tập con của lưu lượng, nó có thể tiếp nhận dịch vụ khác bằng các điều kiện và sơ đồ cho một hay nhiều hơn một cách thức khối kết hợp trong miền dịch vụ khác biệt... của IPv4 và trường loại lưu lượng IPv6 Các bít trong byte này thông báo gói tin được mong đợi nhận được thuộc dịch vụ nào  Các thiết bị biên (router biên): nằm tại lối vào hay lối ra của mạng cung cấp DiffServ  Các thiết bị bên trong mạng DiffServ  Quản lý cưỡng bức: các công cụ và nhà quản trị mạng giám sát và đo kiểm đảm bảo SLA giữa mạng và người dùng Kiến trúc của Diffserv: Kiến trúc của dịch vụ. .. biên của mạng vào các lớp dịch vụ  Các thiết bị chuyển mạch, router trong mạng lõi sẽ phục vụ các gói theo nội dung của các bít đã được đánh dấu trong mào đầu của gói  Với nguyên tắc này, DiffServ có nhiều lợi thế hơn so với IntServ  Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng  Dịch vụ ưu tiên có thể áp dụng cho một số luồng riêng biệt cùng một lớp dịch vụ Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng... tài nguyên trong mạng dịch vụ khác biệt (ví dụ: Call admission control, cấu hình của router, tín hiệu phân chia tài nguyên, sự nhận thực) BBs không chỉ chịu trách nhiệm cho quản lý tài nguyên, chúng cũng điều khiển sự liên lạc miền liên kết cốt để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho lưu lượng đa miền Từ vẻ bề ngoài này, BBs có thể được quan tâm các tác nhân nguồn tài nguyên, chúng QoS trong mạng IP Kết luận . QoS trong mạng IP Kết luận ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP CHƯƠNG IV CÁC THÀNH PHẦN QoS TRONG MẠNG IP Bảng 4. 1 Mô tả. miền dịch vụ gọi là khác biệt. Một ví dụ về dịch vụ khác biệt Hình 4. 21 iMac QoS trong mạng IP Kết luận Hình 4. 21: Kiến trúc dịch vụ khác biệt Theo như ở trên bắt đầu của một dịch vụ, . service (chất lượng dịch vụ tải điều khiển còn gọi là các dịch vụ kiểm soát tải) Dịch vụ đảm bảo (GS) Định nghĩa nét chính của dịch vụ tích hợp trong tiêu chuẩn RFC 2212 như sau:  Dịch vụ đảm