HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM TUẤN ANH ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG QoS CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN SDN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – NĂM 2017 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - PHẠM TUẤN ANH ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG QoS CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN SDN Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN CHIẾN TRINH HÀ NỘI – NĂM 2017 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN CHIẾN TRINH Phản biện 1: ………………… ……………………………………………… Phản biện 2: …………… …………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: … … ngày … tháng …… năm …… Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Nội dung luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Phạm Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Chiến Trinh hướng dẫn trực tiếp nghiên cứu truyền cảm hứng nghiên cứu khoa học hỗ trợ mặt để tơi hồn thành luận văn Qua đây, Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy, Cô bạn lớp M15CQTE01 – B khoa Điện tử Viễn thông Học viện Công nghệ Bưu Viễn Thơng, người cho tơi kiến thức bổ ích, hỗ trợ kịp thời tạo điều kiện thuận lợi cho từ ngày đầu học tập trường Cuối cùng, dành lời u thương tới gia đình tơi, động viên, giúp đỡ hy sinh gia đình động lực mạnh mẽ giúp tơi vượt qua khó khăn để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT iii DANH SÁCH BẢNG BIỂU .v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN SDN 1.1 Mở đầu 1.2 Kiến trúc SDN .5 1.3 Vấn đề an toàn SDN .7 1.4 Ứng dụng xu hướng phát triển SDN 10 1.5 Giao thức OpenFlow 12 1.5.1 Tổng quan OpenFlow .12 1.5.2 Đặc trưng OpenFlow 13 1.5.3 Lợi ích sử dụng OpenFlow 15 1.5.4 Ứng dụng OpenFlow vào thực tiễn 16 1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG .16 CHƯƠNG THIẾT LẬP QoS TRÊN OPENFLOW TRONG SDN .17 2.1 Giới thiệu chung 17 2.2 Khái quát chất lượng dịch vụ (QoS) .18 2.2.1 Khái niệm QoS 18 2.2.2 Kiến trúc QoS 20 2.2.3 Các kỹ thuật phục vụ QoS 25 2.2.4 Các thông số QoS .30 2.2.5 QoS vào mạng IP .32 2.2.6 Định tuyến QoS 34 2.3 Nghiên cứu số giải pháp QoS OpenFlow SDN 36 ii 2.3.1 Tối ưu hóa Framework cho QoS cho phép thích ứng luồng Video mạng OpenFlow 36 2.3.2 Nghiên cứu hiệu luồng TCP với QoS – OpenFlow hỗ trợ mạng trung tâm liệu .42 CHƯƠNG GIẢI PHÁP OPEN QoS HỖ TRỢ CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƯƠNG TIỆN 46 3.1 Giải pháp Open QoS 46 3.2 Thiết kế OpenQoS .48 3.3 Phương thức tối ưu định tuyến động QoS OpenQoS 50 3.3.1 Định tuyến luồng OpenQoS 50 3.3.2 Tối ưu hóa định tuyến động QoS .52 3.4 Một số kết chức quản lý định tuyến tính toán định tuyến OpenQoS mạng 53 3.4.1 Mơ hình thử nghiệm 53 3.4.2 Một số kết chức quản lý định tuyến tính toán định tuyến OpenQoS mạng 57 3.5 Một số ứng dụng sử dụng dựa giải pháp OpenQoS .60 3.5.1 Luồng video với mã hóa đa mơ tả MDC 60 3.5.2 Cân tải mạng phân phối theo nội dung CDN 61 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG .63 KẾT LUẬN .64 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh ACLs Access Control Lists Application Programming API Interface Application Policy APIC Infrastructure Controller Application Specific Integrated ASIC Circuits ATM Asynchronous Transfer Mode CAR Committed Access Rate CBWFQ Class-Base Weighted Fair Queuing CDN Content Delivery Network CES Circuit Emulation Service CLI Command-line interface COS Class of Service CQ Custom Queuing CW Contention window Data center DC DCF Distributed Coordination Function DSCP Differentiated Service Code Point EDCF Extended Distributed Coordination Function FCFS First Come First Served FEC Forward Error-Correcting Code IFG Inter-Frame Gap IP Internet Protocol LDP Label Distribution Protocol LSP Label Switched Path MDC Multiple Description Coding MPLS Multiprotocol Label Switching NBAR Network-Base Application Recognition Tiếng Việt Bảng điều khiển truy nhập Giao diện lập trình ứng dụng Bộ điều khiển sở hạ tầng ứng dụng Các mạch tích hợp dịch vụ đặc thù Chế độ truyền không đồng Tốc độ truy nhập cam kết Hàng đợi hợp lý theo trọng số dựa sở lớp Mạng phân phối nội dung Dịch vụ mô mạch Giao diện dòng lệnh Lớp dịch vụ Hàng đợi khách Cửa sổ tranh chấp Trung tâm liệu Chức phối hợp phân tán Điểm mã dịch vụ phân biệt Chức phối hợp phân tán mở rộng Mơ hình đến trước phục vụ trước Mã sửa lỗi chuyển tiếp Khe hở khung Giao thức Internet Giao thức phân phối nhãn Đường chuyển nhãn Mã hóa đa mơ tả Chuyển mạch nhãn đa giao thức Xác nhận ứng dụng mạng sở iv PCF PQ PSTN QoS RSVP SDN SLA TCP UDP WFQ WRED Point Coordination Function Priority Queuing Public Switched Telephone Network Quality of Service Resource reservation protocol Software Defined Networking Service Level Agreement Transmission Control Protocol User Datagram Protocol Weighted Fair Queuing Weighted Early Random Detect Chức phối hợp điểm Hàng đợi ưu tiên Chuyển mạch điện thoại công cộng Chất lượng dịch vụ Giao thức chiếm trước tài nguyên Mạng định nghĩa phần mềm Thỏa thuận cấp độ dịch vụ Giao thức truyền tải kiểm sốt Giao thức gói liệu người dùng Hàng đợi hợp lý theo trọng số Phát sớm ngẫu nhiên theo trọng số v DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1: QoS ứng dụng vào mạng IP 34 Bảng 1: So sánh OpenQoS phương pháp khác .48 52 TOS (loại dịch vụ) trường IPv4 Trường lớp lưu lượng IPv6 Nếu máy chủ đa phương tiện biết được, địa IP nguồn Các cổng nguồn đích giao vận Người ta mong muốn xác định luồng theo tiêu đề gói tin lớp thấp (Lớp 2, lớp 3) phức tạp việc phân tích gói tin thấp so với việc xử lý lên đến tầng (Lớp 4) Do đó, để xác định luồng đa phương tiện cách sử dụng trường MPLS coi lớp nằm lớp liên đến liệu lớp mạng (lớp 2.5) thêm vào khả chuyển mạch cực nhanh Tuy nhiên số trường hợp trường tiêu đề lớp yêu cầu phân loại gói tốt hơn, điều mà OpenFlow cho phép xác định linh hoạt sử dụng trường lớp (lớp 4) Bên cạnh đó, xác định luồng khơng dựa IP Bất kỳ hệ thống địa với thông tin mức dịch vụ sử dụng để xác định loại luồng đa phương tiện Để tính tốn đường QoS, điều cần thiết để thu thập thông tin cập nhật trạng thái mạng tồn cầu độ trễ, tỷ lệ gói liên kết Hiệu suất thuật toán định tuyến có liên quan trực tiếp đến cách để có thơng tin trạng thái mạng xác Trong mạng lớn, thu thập thơng tin trạng thái mạng tồn cầu thách thức quy mơ mạng Vấn đề trở nên khó khắn mạng Internet kiến trúc phân tán hồn tồn (hop by hop) OpenFlow giúp giảm bớt việc cách sử dụng điều khiển trung tâm Thay chia sẻ thơng tin trạng thái mạng với tất định tuyến khác, chuyển tiếp OpenFlow trực tiếp gửi thông tin trạng thái mạng địa phương tới điều khiển Sau điều khiển thu thập thông tin trang thái chuyển tiếp tính tốn tuyến đường phù hợp khả thi 3.3.2 Tối ưu hóa định tuyến động QoS Việc định tuyến động giống vấn đề hạn chế đường dẫn ngắn (CSP - Constrained Shortest Path) Trong ứng dụng đa phương tiện, số QoS 53 điển hình gói tin, trễ trế biến đổi (jitter) Tuy nhiên số QoS khác tùy thuộc vào loại ứng dụng, chẳng hạn như: Các ứng dụng đa phương tiện tương tác có yêu cầu nghiêm ngặt độ trễ thiết bị đầu cuối (ví dụ 150-200ms cho hội nghị truyền hình) Vì hạn chế vấn đề CSP nên dựa vào tổng trễ Các ứng dụng luồng video địi hỏi điều kiện mạng ổn định cho phát sóng video liên tục, nhiên trễ khởi động ban đầu khác Điều cho thấy trễ biến đổi yêu cầu phải có giới hạn, hạn chế vấn đề CSP phải dựa trễ biến đổi Đây điều quan trọng để lựa chọn số đo chi phí hạn chế mà hai đặc trưng cho điều kiện mạng giúp hỗ trợ yêu cầu QoS 3.4 Một số kết chức quản lý định tuyến tính tốn định tuyến OpenQoS mạng 3.4.1 Mơ hình thử nghiệm Mơ hình xây dựng mạng lưới biểu diễn hình vẽ đơn giản có hướng G(N,A) với N tập hợp nút A tập hợp liên kết, liên kết (i,j) cặp lệnh, từ nút I đến nút j Cùng Rst tập hợp tuyến đường (tập A) từ nút nguồn s đến nút đích t Đối với tuyến đường r Rst ta xác định chi phí fC độ trễ f D cách tính fC (r ) f D (r ) c (1) (2) ( i , j )r ( i , j )r ij dij Trong cij d ij hệ số chi phí trễ liên kết (i,j) tương ứng Việc tìm kiếm CSP tìm đường định tuyến có giá trị r để hàm chi phí fC có giá trị nhỏ với độ biến đổi trễ f D Dmax dựa công thức: r * arg r min{ f c ( r ) | r Rst , f D ( r ) Dmax } (3) 54 Ở tốn chọn chi phí sau: cij g ij d ij(i , j ) A (4) Hình 5: Mơ hình mạng kiểm tra OpenFlow [10] Với g ij biểu diễn giá trị cho lưu lượng liên kết (i,j) bị ùn tắc d ij số đo độ trễ OpenQoS thu thập tham số cần thiết g ij d ij để dùng cho chức quản lý định tuyến Thuật toán LARAC (Lagrangian Relaxation Based Aggregated Cost) sử dụng cho chức tính tốn định tuyến OpenQoS, thuật tốn thời gian đa thức giúp tìm kiếm hiệu tuyến đường tốt mà sai lệch Khi chức quản lý định tuyến cập nhật tham số QoS chức quản lý topo phát thay đổi cấu trúc mạng, chức tính tốn định định tuyến chạy thuật tốn LARAC để giải vấn đề CSP Mơ hình thử nghiệm gồm ba OpenFlow kích hoạt Switch Pronto 3290, điều khiển máy host Như hình, thiết bị chuyển mạch kết nối hình tam giác để có đa dạng đường Mỗi chuyển mạch khởi tạo kết nối an toàn với điều khiển giao thức OpenFlow (các đường nét đứt 55 hình 3.5) OpenQoS đặt điều khiển OpenFlow, Floodlight Ở sử dụng điều khiển thay NOX, Beancon, Maestro thành OpenQoS Floodlight điều khiển ổn định Floodlight điều khiển mã nguồn mở viết Java, cung cấp môi trường lập trình modun để ta dễ dàng thêm Modul lên phía định Modul chạy Ở đây, hai Modul thêm vào cho phép quản lý chức định tuyến chức tính tốn đường Chức quản lý Topo thực Floodlight Modul OpenQoS Những chức khối thiết kế điều khiển để định tuyến QoS động Quản lý định tuyến: Modul quản lý định tuyến cung cấp chức quan trọng điều khiển QoS Nó thu thập thơng tin trang tháí mạng cập nhật tốc độ liên kết, băng thơng khả dụng gói tin rớt đếm chuyển tiếp Bộ điều khiển yêu cầu thống khác từ chuyển tiếp tin FEATURE_REQUES gửi lại chuyển tiếp tin FEATURE_RELY gồm số liệu yêu cầu.Để hỗ trợ QoS động, điều cần thiết phải cần cập nhật thông tin trạng thái mạng Thực tính tốn định tuyến phụ thuộc vào độ xác liệu thu thập Vì điều khiển OpenQoS thu thập định kỳ băng thông khả dụng với lin kết Chu kỳ thiết lập giây kể từ chứng minh lưu lượng Internet hoạt động phân phối Posson độc lập Sau nhận số đo băng thông khả dụng chuyển tiếp, Module quản lý định tuyến phát xem có tắc nghễn liên kết xác định tham số chi phí liên kết để sử dụng việc tối ưu hóa vấn đề trình bày cơng thức (3) Mỗi liên kết hai trạng thái: tắc nghẽn không tắc nghẽn Trong thực tế, liên kết giả định tắc nghẽn việc sử dụng liên kết vượt giới hạn 75%-85% (Khoảng 70% băng thơng sử dụng liên kết bắt đầu bị tắc nghẽn) Các chi phí liên kết xác định cách sử dụng công thức (4), giá trị đo tắc nghẽn là: 56 Tij 0.7 Bij , 0.7 Bij Tij Tij gij 0, 0.7 Bij Tij (5) Với Tij tổng lưu lượng toàn theo bps Bij băng thông đạt tối đa theo bps liên kết (i, j) Chú ý rằng, (5), liên kết không tăc nghẽn nhận giá trị đo tắc nghẽn Tham số trễ d ij (4) thiết lập để tương ứng với việc đếm hop Điều việc triển khai chuyển mạch OpenFlow khơng có hỗ trợ việc thu thập số liệu thống kê liên quan đến trễ (tổng trễ, jitter) Để thêm kiện dựa tự động định tuyến QoS, quản lý định tuyến phát tín hiệu đến chuyển tiếp định tuyến QoS cần định tuyến lại Tín hiệu đạt cách xố mục luồng cụ thể Sau mục luồng QoS bị xoá, chuyển tiếp khơng biết chuyển tiếp gói đến, chúng hỏi điều khiển để xác định mục luồng (các gói đa phương tiện) định tuyến lại.Việc xoá luồng cho phép hai trường hợp: (1) Nếu liên kết không bị tắc nghẽn trước bị tắc nghẽn, xoá mục luồng phù hợp với gói tin đa phương tiện (QoS) bảng phân luồng chuyển tiếp (2) Nếu liên kết tắc nghẽn trước khơng bị tắc nghẽn ba giai đoạn cuối, ta lần xoá luồng phù hợp Ở ta yêu cầu ba giai đoạn trạng thái khơng tắc nghẽn để đảm bảo khơng có biên động tỉ lệ lưu lượng liên kết Tính tốn định tuyến: Ở Floodlight, việc tính tốn định tuyến thực tin nhắn PACKET_IN đến điều khiển Nó tính tốn định tuyến đường ngắn đẩy luồng xác định đến chuyển mạch theo đường dẫn phù hợp Mặt khác, OpenQoS kiểm tra gói đa phương tiện không, dựa luồng xác định lại thiết lập Rồi module tính tốn định tuyến tính hai đường dẫn cặp nguồn đích gói tin đến Một đường dẫn đường dẫn QoS tối ưu đường khác đường ngắn 57 Lưu ý định tuyến QoS tính tốn sử dụng thuật toán LARAC 3.4.2 Một số kết chức quản lý định tuyến tính tốn định tuyến OpenQoS mạng Để chứng minh cho hiệu suất thực OpenQoS, thí nghiệm xây dựng mơi trường luồng video qua mạng thử nghiệm hình 3.5 Trong suốt trình thử nghiệm ta sử dụng chuỗi thử nghiệm biết đến có 500 khung với độ phân giải 1280x720 Ta lặp chuỗi video chưa xử lý đảo ngược lại lần để có 1000 khung kéo dài khoảng 40s Sau ta mã hố chuỗi lặp định dạng H.264 sử dụng mã hố ffmpeg (v.0.7.3) ba tốc độ bit trung bình khác để có: Luồng 1800kbps (32.55dB) Luồng 900 kbps (30.57dB) Luồng 450 kbps (28.75dB) Ba luồng video H.264 dùng hai thử nghiệm sau: A Luồng UDP Trong thử nghiệm này, kịch thứ đưa hai luồng gửi từ server địa 192.168.110.100 tới client vơi địa IP 192.168.110.101 (như hình 3.5) Server sử dụng phần mềm VLC chạy luồng video sử dụng RTP/UDP Một video gửi tới đích cổng 5004 khác gửi tới cổng 5005 Để thể khác biệt hiệu suất QoS, ta gán luồng đa phương tiện (QoS flows) tới cổng giao vận số 5004 Do đó, gói video đưa tới cổng 5004 xác đinh thành phần luồng đa phương tiện điều khiển OpenQoS định tuyến phù hợp video khác (đưa tới cổng 5005) xem luồng liệu mà không hỗ trợ QoS (như Best effort) Trong lần kiểm tra, lưu lượng cắt qua 10 giây gửi tới từ tải (192.168.110.102) tới client lần thời điểm Client chạy hai phiên VLC player, lắng nghe gói tin RTP/UDP cổng 5004 5005 để lưu video 58 nhận Ta xem xét ảnh hưởng lưu lượng cắt qua hai cổng 5005 5004 Các kết thu cách đo chất lượng chúng sử dụng giá trị tín hiệu đỉnh tới tỉ lệ tạp âm (PSNR- peak signal to noise ratio) video thơ ban đầu hình 3.6 hình 3.7 Hình 6: Kết trường hợp tốt luồng UDP [10] Hình 7: Kết trường hợp luồng UDP [10] Các đường nét đứt đọc đánh dấu bắt đầu kết thúc lưu lượng cắt ngang Kết tốt hình 3.6 video hỗ trợ QoS (w/QoS) không bị ảnh hưởng lưu lượng giao cắt đầy đủ chất lượng video đề xuất, video không hỗ trợ QoS (w/o QoS) chất lượng bị giảm đáng kể Tuy nhiên hình 3.7, video với QoS chịu tổn thất, khơi phục giây Sau 59 thử nghiệm lặp lặp lại 20 lần, giai đoạn phục hồi tổn thất trung bình 0.76 giây Do hầu hết người sử dụng xem video không bị ảnh hưởng từ mát chất lượng khoảng thời gian nhỏ vật sử dụng UDP không đảm bảo tin cậy B HTTP dựa luồng thích ứng Kịch kiểm xây dựng tương tự thảo luận phần A TCP sử dụng giao thức giáo vận thay UDP Các server gửi: Luồng hỗ trợ QoS Một video không hỗ trợ QoS chọn thích ứng theo luồng 1, Đối với luồng video thích ứng, ta sử dụng Adobe Flash Media Server 4,5 Về phía máy chủ, luồng video (luồng 1, 3) chia thành luồng phụ kéo dài giây danh sách m3u8 liên quan tạo Tại phía khách hàng, chới VLC tải danh sách m3u8 chọn luồng phụ tốc độ thich nghi thích phù hợp Trong tải hình 3.5 đặt lưu lượng qua 10 giây, video hỗ trợ QoS (như luồng 1) định tuyến lại video khơng hỗ trợ QoS có tốc độ thích ứng Hình 3.8 minh họa khác biệt chất lượng tốc thích ứng (w/o QoS) định tuyến lại QoS mẫu kiểm tra Kịch thí nghiểm lặp lại 30 lần kết thu không phát mát chất lượng video không hỗ trợ QoS Hình 8: Kết luồng HTTP thích ứng [10] 60 3.5 Một số ứng dụng sử dụng dựa giải pháp OpenQoS 3.5.1 Luồng video với mã hóa đa mơ tả MDC Đây kỹ thuật mã hóa nguồn thành nhiều bitstream (mơ tả), mơ tả giải mã độc lập Việc nhận mơ tả đủ cho phát sóng liên tục, chất lượng cải thiện số lượng mô tả nhận tăng Tuy nhiên, mát hiệu suất nén, tính phức tạp truyền phía mã hóa/giải mã nhược điểm lớn MDC (Multiple Description Coding) Mục đích MDC cung cấp khả tự sửa lỗi để gói tin cách sử dụng đường dẫn độc lập Mỗi mô tả phải gửi qua đường khác nói chung hoạt động định tuyến trung bình cung cấp hiệu tốt hoạt động định tuyến ngẫu nhiên riêng lẻ Tuy nhiên, Internet ngày xác định định tuyến (hoặc multicast nhất) cho cặp nguồn đích, MDC khơng thể có đa dạng đường dẫn có nguồn đa phương tiện (server) Để tận dung lợi MDC mạng Internet, mô tả khác phải phân phối nguồn khác phép tính đa dạng nhiều đường dẫn Do đó, việc cung cấp đa phương tiện dựa MDC bị giới hạn cho mạng P2P (Peer-to-Peer) mạng phân phối theo nội dung Nhưng OpenFlow loại bỏ hạn chế nhờ khả định tuyến luồng Nhờ mà mơ tả MDC đinh nghĩa luồng khác mơ tả đặt tuyến đường tách rời phần chí máy chủ đa phương tiện Các tuyến đường mơ tả dựa sử dụng k đường dẫn ngắn tách rời tối ưu hóa nửa cách dùng thuật tốn định tuyến Không giống nghiên cứu ngày tài liệu, luồng MDC qua OpenFlow không yêu cầu phân phối mô tả máy chủ đặt xung quanh mạng mơ tả hình 3.9, 61 Hình 9: Luồng ba mô tả MDC tới máy khách (a) qua mạng Internet từ nhiều máy chủ (b) qua OpenFlow từ máy chủ [10] 3.5.2 Cân tải mạng phân phối theo nội dung CDN Cân tải phương pháp phân phối tải qua phần tử mạng Mục đích cân tải [12] cung cấp dịch vụ từ nhiều máy chủ cách chọn máy chủ thích hợp Vì vậy, điều cần thiết cho cơng nghệ kết nối mạng mạng phân phối nội dung (CDN – Content Distribution Networks), hệ thống tên miền (DNS) dịch vụ đám mây Người ta thường thực chuyển mạch cân (như cân tải) mà yêu 62 cầu chuyển tiếp đến từ khách hàng tới máy chủ cung cấp dịch vụ, mà nói chung phản hồi tới cần tải Hình 10: Cân tải (a) qua mạng Internet bị giới hạn tới máy chủ lựa chọn (b) qua OpenFlow cho phép kết nối lựa chọn máy chủ tuyến đường [10] Hoạt động thực để khơng có khách hàng biết diện cân tải máy chủ phụ trợ khác Một cân tải lựa chọn máy chủ cách sử dụng loạt thuật tốn lập lịch mà xem xét yếu tố báo cáo tải máy chủ, tần số tải xuống đưa lên máy 63 chủ (như trễ lan truyền), loại nỗi dung yêu cầu lượng lưu lượng gán tới máy chủ Các mạng phân phối nội dung phân phối hệ thống máy chủ để phục vụ đối tượng web, văn đa phương tiện tới người dùng với tính sẵn sàng hiệu cao Đặc biệt, hầy hết ứng dụng luồng đa phương tiện công nghệ tiên tiến ngày (như luồng trực tiếp luồng theo yêu cầu) qua mạng Internet dựa CDN cân tải phần tách rời CDN Tuy nhiên, Internet, máy chủ dựa vào cân tải Chúng ta khắc phục nhược điểm cách sử dụng OpenFlow Trong OpenFlow cân tải xem mạng ban đầu mà không cần thiết bị bổ sung để thực cân tải Ngoài ra, OpenFlow (bộ điều khiển Aster*x) cho phép tối ưu kết nối máy chủ lựa chọn đường đi, điều khổng thể thực Internet hình 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG OpenQoS phương pháp khác biệt so với giải pháp QoS trước dựa chế định tuyến QoS động giúp hỗ trợ QoS đầy đủ từ đầu cuối tới đầu cuối [10] nhờ khả điều khiển tập trung qua mạng OpenFlow Không giống kiến trúc QoS khác, OpenFlow giúp giảm thiểu tác động bất lợi (như độ goi, trễ ) lên luồng khác hệ thống mạng OpenFlow đảm bảo việc cung cấp video cách liền mạch, khơng bị thơng tin với giao thức truyền tải không đáng tin cậy UDP Và với giao thức truyền tải tin cậy, chẳng hạn TCP, sử dụng, OpenQoS đảm bảo chất lượng video đầy đủ 64 KẾT LUẬN Trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin, cụ thể phát triển không ngừng ứng dụng đa phương tiện, việc quản lý luồng liệu đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS cho luồng liệu đặc biệt ứng dụng đa phương tiện Việc xây dựng giải pháp để đảm bảo chất lượng mà không ảnh hưởng tới luồng liệu khác mạng ngày thực cần thiết Với mục tiêu cải thiện hiệu mạng hỗ trợ truyền dẫn đa phương tiện, luận văn thực được: - Cung cấp kiến thức công nghệ mạng xu hướng SDN - Ứng dụng điều khiển OpenFlow việc quản lý định tuyến đảm bảo QoS cho ứng dung đa phương tiện tảng SDN mở hướng quản lý hệ thống mạng phương pháp lập trình Một số hường đề xuất: - Xây dựng hoàn thiện điều khiển OpenFlow theo tùy nhu cầu theo phạm vi mục đích sử dụng phục vụ cho doanh nghiệp, nhà cung cấp, người sử dụng đầu cuối… - Ứng dụng nâng cao tính an tồn bảo mật cho mặt điều khiển nhiều tảng hệ điều hành - Tối ưu điều khiển OpenFlow việc ảo hóa hệ thống mạng DC, thiết bị mạng… 65 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Anh [1] Thomas D Nadeau and Ken Gray (2013), SDN: Software Defined Networks, Published by O’Reilly Media, Inc., 1005 Gravenstein Highway North, Sebastopol, CA 95472 [2] Patricia A Morreale , James M Anderson (2014), Software Defined Networks Design ang Deploymen, © 2015 by Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business [3] M Casado, N Foster, and A Guha (2014), ‘‘Abstractions for software-defined networks’’, Communications of the ACM, vol 57, no 10, pp 86– 95 [4] D A Drutskoy (2012), Software-defined network virtualization with FlowN, Ph.D dissertation, Dept Comput Sci., Princeton Univ., Princeton, NJ, USA [5] M Kuzniar, P Peresini, and D Kostic (2015), What you need to know about SDN flow tables, in Passive and Active Measurement, ser Lecture Notes in Computer Science, J Mirkovic and Y Liu, Eds Springer International Publishing, vol 8995, pp 347–359 [6] P Georgopoulos, Y Elkhatib, M Broadbent et al (2013), Towards networkwide QoE fairness using OpenFlow-assisted adaptive video streaming, in Proc of the 2013 ACM SIGCOMM Workshop on Future HumanCentric Multimedia Networking (FhMN 2013), Hong Kong, China, pp 15–20 [7] ONF White Paper (2012), Software-Defined Networking: The New Norm for Networks [Online], www.opennetworking.org [8] S Shin and G Gu (2013), Attacking Software-Defined Networks: A First Feasibility Study, In Proceedings of the 2nd ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Software Defined Networking (HotSDN), pages 165– 166 ACM Press 66 [9] M P Fernandez (2013), Evaluating OpenFlow controller paradigms, Proc International Conference on Networks (ICN2013), pp 151-157 [10] H E Egilmez, S T Dane, K T Bagci, and A M Tekalp (2012), OpenQoS: an OpenFlow controller design for multimedia delivery with end-to-end Quality of Service over SoftwareDefined Networks, Proc Signal & Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2012), pp.18 [11] N McKeown, T Anderson, H Balakrishnan, G Parulkar, L Peterson, J Rexford, S Shenker, and J Turner (2008), OpenFlow: enabling innovation in campus networks, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 38, no 2, pp 69–74 [12] Koerner, Marc, and Odej Kao (2012), Multiple service loadbalancing with OpenFlow, High Performance Switching and Routing (HPSR), 2012 IEEE 13th International Conference on, pp 210-214 Tài liệu tiếng Việt: [13] Hoàng Trọng Minh (2007), Chất lượng dịch vụ IP, Giáo trình Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng [14] Phạm Văn Thương (2013), Nghiên cứu đề xuất số chế tăng cường khả đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng thơng tin chuyển mạch gói Luận văn Tiến sĩ [15] Nguyễn Trung Kiên [2011], Giải pháp định tuyến QoS nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ truyền liệu thời gian thực mạng viễn thông hội tụ FMC (fix-mobile-convergence network), Luận văn tiến sĩ [16] Hoàng Hiếu (2008), Mơ hình tương thich QoS theo ứng dụng môi trương đa phương tiện phân tán, Luận văn Tiến sĩ ... truyền tin để đảm bảo chất lượng ứng dụng đa phương tiện cần thiết ? ?Định tuyến động QoS cho ứng dụng đa phương tiện SDN? ?? giải pháp tiện lợi giúp hỗ trợ giảm tác động bất lợi việc truyền luồng liệu... .48 3.3 Phương thức tối ưu định tuyến động QoS OpenQoS 50 3.3.1 Định tuyến luồng OpenQoS 50 3.3.2 Tối ưu hóa định tuyến động QoS .52 3.4 Một số kết chức quản lý định tuyến tính... - PHẠM TUẤN ANH ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG QoS CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN SDN Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG