Điện tử viễn thông điều khiển lưu lượng trong mạng viễn thông khotailieu

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH SÁCH BẢNG BIỂU CHƯƠNG I: GIAO THỨC TCP/IP 1.1 Cấu trúc tầng giao thức tcp/ip 1.2 So sánh với mô hình OSI 1.3 Kết luận chương I CHƯƠNG II: CƠ CHẾ ARQ TRONG GIAO THỨC TCP/IP 2.1 Đặc điểm ARQ 2.2.Vấn đề trao đổi liệu 2.3 Kết luận chương II 11 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN LUỒNG TRONG VIỄN THÔNG 12 3.1 Khái niệm 12 3.2 Các kỹ thuật điều khiển luồng 12 3.2.1 Kỹ thuật dừng đợi (Stop and wait) 12 3.2.2 Kỹ thuật cửa sổ trượt (Sliding Window) 14 3.3 Kết luận chương III 15 CHƯƠNG IV: ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 16 4.1 Khái niệm 16 4.2 Các kỹ thuật sử dụng quản lý tắc nghẽn 17 4.3 Điều khiển tắc nghẽn tránh tắc nghẽn mạng TCP 18 TỔNG KẾT 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 http://www.ebook.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nghành công nghiệp viễn thông đạt thành tựu to lớn trở thành ngành thiếu đời sống người Nhờ phát triển kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng công nghệ phần mềm đem lại cho người sử dụng dịch vụ đa dạng phong phú Mạng IP dịch vụ ứng dụng cơng nghệ IP với ưu điểm tính linh hoạt, khả mở rộng dễ dàng đạt hiệu cao… dần chiếm ưu thị trường viễn thông giới Nhiều nghiên cứu công nghệ IP thực để đưa giải pháp tiến đến mạng hội tụ toàn IP Tuy nhiên, với tốc độ yêu cầu ngày cao việc sẩy tắc nghẽn điều khơng tránh khỏi.do việc quản lý lưu lượng tốt đảm bảo cho hoạt động hệ thống ổn định, đáp ứng nhu cầu sử dụng ln tốn khó với nhà khoa học máy tính ngành viễn thơng nói riêng Hiện với phát triển không ngừng khoa học công nghệ đáp ứng yêu cầu phần cứng hệ thống, nhiên thuật tốn nhằm đạt tối ưu ln đề tài nóng hổi.nó đòi hỏi phải có nghiên cứu chuyên sâu hiểu biết sâu sắc vè vần đề liên quan đến hệ thống mạng với đề tài “Điều khiển lưu lượng mạng viễn thơng” nhóm em trình bày phương thức điều khiển lưu lượng chống tắc nghẽn giao thức TCP/IP sử dụng chế ARQ Do lĩnh vực đề tài tương đối rộng, kiến thức có nhiều hạn chế nên báo cáo khơng tránh khỏi nhiều sai sót Em mong góp ý bảo thầy cô bạn sinh viên để báo cáo hoàn thiện phong phú http://www.ebook.edu.vn THUẬT NGỮ VIẾT TẮT IP Internet Protocol Giao thức Internet IS Intergrated Service Dịch vụ tích hợp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng nội vùng ARQ Automatic Repeat Request Cơ chế tự động phát lại MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý mạng MPLS Multi Protocol Lable Swiching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MTU Maximum Transport Unit Đơn vị truyền lớn NAT Network Address Translator Biên dịch địa mạng NP Network Performent Hiệu mạng OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến OSPF PHB Per Hop Behavior Cách hoạt động chặng PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm -điểm RED Random Early Detection Phát sớm ngẫu nhiên RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian thực RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên RTP Realtime Protocol Giao thức thời gian thực SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng đơn giản http://www.ebook.edu.vn DANH SÁCH BẢNG BIỂU Stt Hình vẽ trang Hình 1.1: Mơ hình tầng giao thức TCP/IP Hình 1.2: Đóng gói liệu gói tin UDP gói tin IP Hình 2.1: Mơ hình truyền khung chế ARQ 10 Hình 3.1: Hiệu suất kỹ thuật dừng đợi 13 Hình 3.2: Kỹ thuật cửa sổ trượt 14 http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG I: GIAO THỨC TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP, viết tắt TCP/IP (tiếng Anh: Internet protocol suite IP suite TCP/IP protocol suite - giao thức liên mạng), giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Internet hầu hết mạng máy tính thương mại chạy Bộ giao thức đặt tên theo hai giao thức TCP (Giao thức Điều khiển Giao vận) IP (Giao thức Liên mạng) Chúng hai giao thức định nghĩa Như nhiều giao thức khác, giao thức TCP/IP coi tập hợp tầng, tầng giải tập vấn đề có liên quan đến việc truyền liệu, cung cấp cho giao thức tầng cấp dịch vụ định nghĩa rõ ràng dựa việc sử dụng dịch vụ tầng thấp Về mặt lôgic, tầng gần với người dùng làm việc với liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào giao thức tầng cấp để biến đổi liệu thành dạng mà cuối truyền cách vật lý 1.1.Cấu trúc tầng giao thức tcp/ip Bộ giao thức IP dùng đóng gói liệu hòng trừu tượng hóa (thu nhỏ lại quan niệm cho dễ hiểu) giao thức dịch vụ Nói cách chung chung, giao thức tầng cao dùng giao thức tầng thấp để đạt mục đích http://www.ebook.edu.vn Hình 1.1: Mơ hình tầng giao thức TCP/IP Những tầng gần gần với người sử dụng hơn, tầng gần đáy gần với thiết bị truyền thông liệu Mỗi tầng có giao thức để phục vụ tầng nó, giao thức để sử dụng dịch vụ tầng (ngoại trừ giao thức tầng đỉnh tầng đáy) Cách nhìn tầng cấp theo quan niệm: cung cấp dịch vụ, sử dụng dịch vụ, phương pháp trừu tượng hóa để cô lập giao thức tầng trên, tránh quan tâm đến thực chất vấn đề, việc truyền tải bit qua Ethernet chẳng hạn, phát xung đột (collision detection), tầng không cần phải biết đến chi tiết chương trình ứng dụng giao thức Sự trừu tượng hóa cho phép tầng cung cấp dịch vụ mà tầng làm được, cố ý không làm Chẳng hạn IP thiết kế với độ đáng tin cậy thấp, gọi giao thức phân phát với khả tốt (thay với "độ tin cậy cao" "đảm bảo nhất") Điều có nghĩa tất tầng giao vận phải lựa chọn, cung cấp dịch vụ đáng tin cậy, không, mức độ UDP đảm bảo toàn vẹn http://www.ebook.edu.vn liệu (bằng cách dùng kiểm tra tổng (checksum)), song không đảm bảo phân phát liệu tới đích; TCP cung cấp hai, toàn vẹn liệu, đảm bảo phân phát liệu tới đích (bằng cách truyền tải lại gói liệu, nơi nhận nhận gói liệu) Hình 1.2: Đóng gói liệu gói tin UDP gói tin IP 1.2.So sánh với mơ hình OSI Bộ giao thức IP (và chồng giao thức tương ứng) sử dụng, trước mô hình OSI thành lập, từ đó, nhiều lần sách in lớp học, chồng giao thức IP so sánh với mơ hình OSI nhiều lần Các tầng cấp OSI thường dùng để diễn tả chức thiết bị mạng Tương tự chồng giao thức IP, tầng mơ hình OSI khơng có nhiều chức năng, đủ để nắm bắt thực trạng công việc giao thức IP Chẳng hạn, cần phải có "tầng liên kết mạng" gắn vào khoảng trống tầng mạng tầng giao vận, để nơi tồn ICMP (Internet Control Message Protocol - Giao thức điều khiển thông điệp Internet) IGMP (Internet Group Management Protocol - Giao thức quản lý nhóm Internet) Thêm vào đó, cần phải có tầng tầng mạng tầng liên kết liệu dành cho ARP (Address Resolution Protocol - Giao thức tìm địa chỉ) RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Giao thức tìm địa ngược lại) Khơng thế, chịu ảnh hưởng việc thiết kế nhắm vào cài đặt đơn giản mạng lưới, với tầng liên kết liệu mà (chẳng hạn người dùng ADSL dùng giao thức đường hầm (tunnelling protocol) http://www.ebook.edu.vn để "đào hầm" thông vào mạng lưới công ty liên hiệp, dùng IP PPTP, dùng IP PPPoA, thông qua liên kết ADSL) 1.3 Kết luận chương I TCP/IP cho ta phương thức kết nối hiệu quả, linh hoạt làm cho việc chuyển mạch sử dụng giao thức TCP/IP chống tắc nghẽn giải xung đột đơn giản nhiên, giao thức TCP/IP gây trình sử lý phức tạp đòi hỏi phần cứng xử lý nhiều, trường kiểm tra lỗi khơng hiệu Do giao thức TCP/IP khơng thích hợp cho kết nối tổng thể mạng viễn thông Tuy nhiên, với ưu điểm có TCP/IP, tiếp tục nghiên cứu nhằm định hướng cho phát triển tương lai http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG II: CƠ CHẾ ARQ TRONG GIAO THỨC TCP/IP 2.1 đặc điểm ARQ Trong thực tế có loại sở ARQ idle RQ dùng với truyền định hướng ký tự ,continious RQ dùng với loại truyền lại selective repeat goback N.Loại RQ liên tục thường dùng với truyền định hướng bit Nguyên lý kiểm soát lỗi idle RQ định nghĩa phép khung ký tự truyền cách tin cậy để phân biệt phía gửi (nguồn),và phía nhận đích thuật ngữ P (primary) S(secondary) sử dụng.để phân biệt khung liệu khung giám sát ta thường dùng thuật ngữ I-Frame ACK hay NAK Frame Idle RQ hoạt động chế độ mode bán song cơng,bởi sau P gửi IFrame phải chờ bên S báo cho biết khung trước nhận hay sai.Và P truyền khung thông tin nhận ,và yêu cầu gửi lại khung cũ thông tin nhận sai Có cách thực nguyên lý truyền hiểu ngầm truyền tường minh Khi truyền thơng tin mạng, thơng tin truyền từ phía phát sang phía thu bị sai lỗi Trong trường hợp thông tin bị mất, cần phải thực truyền lại thông tin Với trường hợp thông tin bị sai, sửa sai hai cách: -Sửa lỗi trực tiếp bên thu: phía thu sau phát lỗi sửa lỗi trực tiếp bên thu mà không yêu cầu phải phát lại để thực điều này, thơng tin trước truyền phải cài mã sửa lỗi (bên cạnh việc có khả phát lỗi, cần có khả sửa lỗi) -u cầu phía phát truyền lại: phía thu sau kiểm tra phát có lỗi u cầu phía phát truyền lại thông tin 2.2.Vấn đề trao đổi liệu Một số vấn đề hai thiết bị kết nối trực tiếp truyền nhận liệu: đồng khung điều khiển tốc độ truyền liệu Xử lý lỗi gặp phải đường truyền http://www.ebook.edu.vn định vị địa (trong cấu hình multipoint) Phân biệt liệu thơng tin điều khiển Quản lý liên kết Nội dung điều khiển dòng liệu điều khiển lỗi Một số nghi thức điều khiển liên kết liệu điều khiển dòng liệu Bên nhận thường có đệm để nhận liệu Khi liệu đến, bên nhận thường thực số xử lý trước gửi lên lớp cao điều khiển dòng: đảm bảo bên phát khơng gởi liệu nhanh Ngăn ngừa việc tràn đệm *Mơ hình truyền khung: Hình 2.1: Mơ hình truyền khung chế ARQ http://www.ebook.edu.vn 10 2.3.Kết luận chương II ARQ (Automatic Repeat Request) , dịch chế tự động phát lại , giao thức TCP có sử dụng đến chế Nó dùng để điều khiển luồng điều khiển chống tắc nghẽn tạo số chế nhằm thực phát lại khung tin bị sai quan tâm đến việc sử dụng chế vào mục đích điều khiển lưu lượng giao thức TCP/IP Chúng ta thấy rằng, có tượng tải đường truyền gói tin khơng đến đich Lúc gói tin coi bị phía phát vào thông tin thu thập để tiến hành hoạt động điều chỉnh mức lưu lượng phía phát cho phù hợp http://www.ebook.edu.vn 11 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN LUỒNG TRONG VIỄN THÔNG 3.1 Khái niệm Điều khiển luồng chế nhằm đảm bảo việc truyền tin bên phát không vượt khả xử lý bên thu.Được thực môi trường khơng có lỗi Cơ chế điều khiển luồng thiết kế để điều khiển luồng liệu người nhận người gởi, cho vùng đệm người nhận khơng bị tràn Nếu bị tràn, khung gói liệu bị Điều khiển luồng dùng tầng liên kết liệu để điều khiển liên kết điểm-điểm tầng chuyển tải để điều khiển luồng end-to-end mạng có định tuyến Phân loại Bao gồm: +Điều khiển luồng từ trạm tới trạm(End-2-End) +Điều khiển luồng theo nút(Hop-By-Hop) 3.2.Các kỹ thuật điều khiển luồng 3.2.1.Kỹ thuật dừng đợi(Stop and wait) Stop -and-wait dạng điều khiển dòng truyền dừng đợi mở rộng để chứa chức truyền lại liệu trường hợp liệu bị hư hỏng để việc truyền lại thực bổ sung vào cấu dòng truyền tính chất sau: Thiết bị gửi lưu copy khung truyền cuối nhận ACK khung Việc cho phép thiết bị gửi truyền lại khung bị khung bị hư hỏng đến chúng nhận để nhận dạng đúng, khung liệu lẫn khung ACK đánh số luân phiên Khung liệu nhận biết khung ACK1 có nghĩa thiết bị nhận nhận liệu chờ nhậnn liệu việc đánh số cho phép nhận dạng khung liệu trường hợp liệu truyền lần (điều quan trọng khung ACK bị mất) Nếu lỗi phát khung liệu nơi nhận gửi khung NAK Các khung NAK không đánh số , thiết bị tự hiểu cần phải truyền lại khung cuối Stop -and-wait ARQ đòi hỏi thiết bị gửi đợi đến nhận ACK khung cuối, trước truyền khung Khi thiết bị gửi nhận khung NAK gửi lại khung truyền sau ACK cuối mà bỏ qua số khung Thiết bị gửi trang bị đồng hồ Nếu chờ khung NAK thời gian xác định mà khơng thấy cho khung liệu cuối bị gửi lại khung http://www.ebook.edu.vn 12 a.Hoạt động Bên phát nhận báo nhận phát khung tin F1,cứ trình di Bên phát phát khung tin F0 sau dừng lại đợi báo nhận bên thu.Khi bên thu nhận F0,sẽ gửi báo nhận(ACK) với số hiệu tương ứng với khung tin mong muốn nhận (lúc ACK1)cho bên phát (lưu ý muốn tiết kiệm băng thông,nên người ta sử dụng bit để dánh số,tức ACK kỹ thuật có giá trị 1) b Đặc điểm: - A khơng làm chờ đợi ACK - Không yêu cầu phải cho vào đệm cả.(theo chế có cầu có cung) - Hiệu suất hạn chế c.Hiệu suất: Gọi n hiệu suất kỹ thuật dừng đợi Hình 3.1: hiệu suất kỹ thuật dừng đợi Tf thời gian truyền khung tin Td thời gian trễ http://www.ebook.edu.vn 13 Tp thời gian xử lý khung tin Tack thời gian phát ACK bên thu Tp’ thời gian xử lý ACK Gọi T thời gian cần thiết để phát xong khung tin: T=Tf+Td+Tp+Tack+Td+Tp’ n = Tf / T Do Tp,Tp’,Tack nhỏ so với Tf nên T = Tf+2Td Vậy n = Tf / (Tf+2Td) = / (1+2a) với a = Td / Tf 3.2.2.Kỹ thuật cửa sổ trượt (Sliding Window) a.Hoạt động Bên phát phát tối đa w khung trước nhận báo nhận(w:kích thước cửa sổ) Mỗi phát khung w giảm đơn vị,mỗi nhận báo nhận,w lại tăng lên đơn vị,khi w=0 khơng phép phát tiếp Do bên phát phát đồng thời w khung nên cần có trường đánh số thứ tự khung tin Giả sử cần k bit đánh số thứ tự khung tin 1