Đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng dựa trên giao thức diffserv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Trần Hoàng ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG DỰA TRÊN GIAO THỨC DIFFSERV Chuyên ngành: Công nghệ thông tin LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đặng Văn Chuyết Hà Nội – 2015 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Lê Trần Hoàng Đề tài luận văn: Đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng dựa giao thức DiffServ Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Mã số SV: CB120082 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 31/10/2015 với nội dung sau: - Giải thích rõ ràng hình vẽ - DiffServ có phú hợp với mạng cáp quang không ? Ngày 23 tháng 11 năm 2015 Giáo viên hƣớng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đặng Văn Chuyết, người tận tình bảo, hướng dẫn tơi suốt q trình làm luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy giáo giảng dạy truyền thụ kiến thức cho trình học tập trường Đại học Bách khoa Hà Nội Cuối cùng, xin cảm ơn người thân gia đình nguồn động viên tinh thần lớn tơi Lê Trần Hồng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 10 Cơ sở khoa học tính thực tiễn 10 Mục đích nghiên cứu 11 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 11 Phƣơng pháp nghiên cứu 11 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VÊ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ QoS 12 Giới thiệu 12 1.1 Chất lƣợng dịch vụ QoS (Quanlity of Service) 12 1.2 Cấu trúc QoS 14 Các mơ hình dịch vụ QoS 15 2.1 Mơ hình Best-Effort 15 2.2 Mô hình Inter-Serv 16 2.2.1 Các lớp dịch vụ 17 2.2.1.1 Đảm bảo dịch vụ 17 2.2.1.2 Kiểm soát tải 17 2.2.2 Kiến trúc IntServ 17 2.2.3 Dịch vụ phân biệt DiffServ 18 2.3 Sự khác IntServ DiffServ 19 Phân loại đánh dấu 20 3.1 Phân loại (classification) 20 3.2 Đánh dấu (Marking) 22 Các kỹ thuật hàng đợi 23 4.1 First In-First Out Queuing 24 4.2 Priority Queuing (PQ) 25 4.3 Weighted Fair Queuing 27 4.4 Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) 30 4.5 Low – latency Queuing 30 Định hƣớng sách (Shaping and policing) 31 CHƢƠNG II DỊCH VỤ PHÂN BIỆT DIFFSERV 33 Các thuật ngữ sử dụng Diffserv 34 Điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP (Diffserv code point) 34 Xử lý chặng PHB (Per-hop Behavior) 36 Phân lớp lƣu lƣợng điều hòa 37 a) Các phân lớp 37 b) Các trạng lƣu lƣợng 38 c) Các điều hòa lƣu lƣợng 38 Ƣu điểm hạn chế DiffServ 40 a) Ƣu điểm 40 b) Hạn chế 41 CHƢƠNG III MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 42 Mô 42 a Mô tả 42 b Thực kết mô 43 Đánh giá 46 KẾT LUẬN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt ACL AF BA BE CBR CBWFQ CDT CBQ CW DiffServ DSCP EF FIFO FTP HTTP IETF IntServ IOS IP ISP LLQ MF MPLS PHB PQ SLA QoS RSVP Rspec Tiếng Anh Access Control List Assured Forwarding Behavior Aggretate Best Effort Constant Bit Rate Class-Based Weighted Fair Queuing Congestion discard threshold Class Base Queue Custom Queuing Differentiated Service Differentiated Service Code Point Expedited Forwarding First in First out File Transfer Protocol Hypertext Transfer Protocol The Internet Engineering Task Force Intergrated Service Internet Operating System Internet Protocol Internet Service Provider Low-latency Queuing Multi-Field Multiple Protocol Lable Switching Per-hop Behaviour Priority Queuing Service Level Agreement Quality of Service Resource Reservation Protocol Required Specification Tiêng Việt Danh sách quản lý truy cập Chuyển tiếp đảm bảo Tập hợp đối xử Cố gắng tối đa Tốc độ bit cố định Hàng đợi cân dựa lớp Số gói tin tối đa hàng đợi Hàng đợi theo lớp Hàng đợi tùy biến Dịch vụ phân biệt Điểm mã dịch vụ phân biệt Chuyển tiếp nhanh Đến trước phục vụ trước Giao thức truyền file Giao thức truyền tải siêu văn Lực lượng quản lý kĩ thuật Dịch vụ tích hợp Hệ điều hành mạng Giao thức Internet Nhà cung cấp dịch vụ mạng Hàng đợi có độ trễ thấp Bộ phân lớp Cơ chế chuyển mạch nhãn Hành vi xử lý chặng Hàng đợi ưu tiên Bản thỏa thuận mức dịch vụ Chất lượng dịch vụ Giao thức dành trước tài nguyên Yêu cầu mức chất lượng dịch vụ RTP TCA TCP ToS Tspec UDP VoIP EXP Real Time Protocol Traffic Contro Agreement Transmission Control Protocol Type of Service Traffic Specification User Datagram Protocol Voice over IP Experimental WFQ WRED Weighted Fair Queing Weighted Random Early Discarding Giao thức thời gian thực Bản thỏa thuận điều hòa lưu lượng Giao thức điều khiển truyền vận Kiểu dịch vụ Đặc tính lưu lượng Giao thức hướng thông điệp Thoại qua IP Nối ToS DSCP gói tin tới để thực QoS Hàng đợi công theo trọng số Loại bỏ sớm ngẫu nhiên theo trọng số DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Các kĩ thuật QoS mạng IP 13 Hình 2: Mơ hình mạng IntServ 16 Hình 3: Mơ hình dịch vụ IntServ 18 Hình 4: Mơ hình mạng DiffServ 18 Hình 5: Sự phân loại gói tin 21 Hình 6: Sự phân loại đánh dấu 22 Hình 7: Hàng đợi router 24 Hình 8: Hàng đợi FIFO 24 Hình 9: Tiến trình gởi gói tin PQ 26 Hình 10: Tiến trình gửi gói tin WFQ 27 Hình 11: Tính tốn SN 29 Hình 12: Thứ tự gởi gói tin 29 Hình 13: Tiến trình gởi gói tin CBWFQ 30 Hình 14: So sánh giữ policing shaping 32 Hình 15: Kiến trúc dịch vụ Diffserv 33 Hình 16: Byte ToS trước sau DiffServ 35 Hình 17: Khung DSCP 35 Hình 18: Cấu trúc Router DiffServ 38 Hình 19: Hoạt động DiffServ 39 Hình 20: Nhiệm vụ router lõi 40 Hình 21: Topo mạng mơ 42 Hình 22: Topo q trình mơ 43 Hình 23: Kết mơ 44 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Dữ liệu khơng có QoS 15 Bảng 2: Mức độ yêu cầu QoS cho liệu 15 Bảng 3: Sự khác DiffServ IntServ 20 Bảng 4: Trường để đánh dấu 23 Bảng 5: Bảng giá trị Weight 28 Bảng 6: Ánh xạ PHB DSCP 36 Bảng 7: Mức độ loại bỏ gói 36 Bảng 8: Thông số 42 Bảng 9: Bảng Policy 44 MỞ ĐẦU Cơ sở khoa học tính thực tiễn Với bùng nổ Internet ngày nay, việc kết nối sử dụng ngày nhiều, nên tầm quan việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) ngày quan tâm Nhiệm vụ nhà cung cấp Internet (ISP) cung cấp dịch vụ đa dạng phải đảm bảo chất lượng dịch vụ Mặc dù, thời gian gần đây, nhà mạng bắt đầu cung cấp dịch vụ mạng cáp quang, với ưu vượt trội nhận thấy qua so sánh bảng sau: Yếu tố so sánh Cáp đồng Cáp quang Mơi trƣờng truyền tín hiệu Cáp đồng, tín hiệu điện Cáp Quang, tính hiệu ánh sáng Tốc độ truyền dẫn Không cân (Bất đối Cho phép cân (Đối xứng, xứng, Download > Upload) Download = Upload) Công nghệ Tối đa 20 Mbps cho phép tối đa 10 Gbps Tốc độ cam kết Quốc tế thường khơng có cam kết Bảo mật Thấp, cáp đồng tín hiệu Cao Cáp chế tạo lõi thuỷ điện nên bị đánh cắp tinh, tín hiệu truyền ánh sang tín hiệu đường dây Mặt nên bị đánh >= 512Kbps khác truyền dẫn sét, cắp tín hiệu đường dây dễ ảnh hưởng đến máy chủ Khơng dẫn sét nên đảm hệ thống liệu bảo an toàn cho liệu cao Chiều dài cáp Tối đa 2,5 Km để đạt ổn Có thể lên tới 10Km định cần thiết Độ ổn định Bị ảnh hưởng nhiều môi trường, điện từ…suy giảm theo thời gian Tín hiệu suy giảm trình truyền dẫn nên đạt 80% Cao (không bị ảnh hưởng thời tiết, điện từ, xung điện, sét ) Khơng bị suy hao tín hiệu q trình truyền dấn nên đạt đến tốc độ tối đa tốc độ cam kết Khả ứng dụng dịch vụ đòi hỏi download upload cao nhƣ: Hosting server riêng, VPN, Video Conferrence… Không phù hợp tốc độ thấp chiều upload khơng thể vượt 01 Mbps 10 Rất phù hợp tốc độ cao tùy biến tốc độc download upload Các thuật ngữ sử dụng Diffserv Kiến trúc dịch vụ phân biệt Diffserv định nghĩa số thuật ngữ thường sử dụng sau: - Miền (Domain): mạng có chung thực thi (thường chung điều khiển quản trị) - Vùng (Region): nhóm miền Diffserv kế cận - Node vào (Ingress Node): node mà gói tin vào miến Diffserv - Node (Engress Node): node cuối mà gói tin khỏi miền Diffserv - Trường DS (Diffserv field): octet TOS mào đầu Ipv4 octet lớp lưu lượng mào đầu Ipv6 đổi tên DS Diffserv Nó trường lớp dịch vụ gửi kèm - Điểm mã dịch vụ phân biệt (Differantiated Service Code Point – DSCP): giá trị đặc biệt định cho trường Diffserv - Tập hợp đối xử (Behavior Aggretate – BA): tập hợp gói tin node dịch vụ phân biệt có mã DSCP - Phân lớp BA (BA classifier): Phân lớp gói dựa mã DSCP - Bộ phân lớp (Classifier): trình xếp gói tin dựa nội dung header gói theo quy luật xác định - Thỏa thuận mức dịch vụ (Service level Agreement – SLA): dịch vụ liên hệ khách hàng nhà cung cấp dịch vụ rõ xu hướng yêu cầu khách hàng Khách hàng tổ chức người dùng phạm vi nhà cung cấp (phạm vi ngược dịng) - Sự phân lớp đa mơi trường (Multifield Classifier) phân lớp gói dựa nội dung trường địa nguồn, địa đích, byte ToS, giao thức ID, số cổng nguồn số cổng đích - Đối xử chặng (Per-hop Behavior – PHB): node gói BA chuyển tiếp hay phục vụ - Đánh dấu (Marking): trình thiết lập trường DS gói - Chính sách (policing): q trình xử lý dạng lưu lượng - Định dạng (Shaping): q trình đệm gói tin luồng lưu lượng tạo cho tương thích với trạng lưu lượng định nghĩa - Hàng đợi (Queuing): điều khiển chiều dài gói hàng đợi cách loại bỏ gói cần thiết cho phù hợp Điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP (Diffserv code point) Các đặc tính kỹ thuật trước đây, IP dự trữ số bit header cho việc hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS Đối với Ipv4 , octet thứ hai header octet ToS (Type of Service) cịn đối phó với Ipv6 octet lớp lưu lượng (Traffic Class) 34 Các giá trị trường DS điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP Các node dịch vụ Diffserv phục vụ gói tin tương ứng với điểm mã Hình 16: Byte ToS trƣớc sau DiffServ Trường ToS chứa bit, số chúng sử dụng để hiển thị cho DSCP Hình 17: Khung DSCP Với bit trường DS có 64 giá trị nhị phân tương ứng với 64 trạng thái chất lượng dịch vụ chứa “bộ trữ” (pool) Trong có trữ với 32 giá trị dự trữ cho thực nghiệm hay sử dụng cục Các đặc tính DiffServ khuyến cáo sử dụng 21 giá trị trữ thứ mô tả bảng sau: PHB EF AF43 AF42 AF41 AF33 AF32 AF31 AF23 AF22 DSCP (Thập phân) 46 38 36 34 30 28 26 22 20 35 DSCP (Nhị phân) 101110 100110 100100 100010 011110 011100 011010 010110 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 001000 Mặc định 000000 Bảng 6: Ánh xạ PHB DSCP Xử lý chặng PHB (Per-hop Behavior) Kiến trúc DiffServ định nghĩa đối xử chặng PHB cho việc xử lý chuyển tiếp gói tin node mạng áp dụng tập hợp đối xử BA Nó mơ tả đặc tính chất lượng dịch vụ độ trễ, độ trượt hay gói gói tin qua node dịch vụ DiffServ Các node dịch vụ DiffServ ánh xạ gói tin đến chặng PHB tương ứng với giá trị DSCP DiffServ khơng hồn tồn có chức ánh xạ PHB đến DSCP mà thực cơng việc u cầu Các nhóm PHB thành phần đặc tính DiffServ là: xúc tiến đẩy gói (Expecdited Forwarding), đảm bảo đẩy gói (Assured Forwarding), chọn lớp (Class Selector) mặc định (Default) Một node chuyển mạch hỗ trợ nhiều nhóm PHB tương tự Các node thực thi nhóm PHB sử dụng chế đệm lập lịch gói tin - Xúc tiến đẩy gói: đối xứng chặng EF PHB đối xử có độ trễ, độ trượt tỉ lệ gói thấp mà node DiffServ thực thi Vì vậy, EF PHB sử dụng cho luồng có độ ưu tiên cao Nó thực việc sử dụng thuật toán CBQ (Class Based Queue) sử dụng hàng đợi ưu tiên đơn lẻ Những thuật toán khác nhằm thỏa mãn yêu cầu EF tạo độ trượt khác gói liệu - Đảm bảo đẩy gói: nhóm PHB có lớp đảm bảo đẩy gói khác với mức độ ưu tiên loại bỏ gói xác định khác mà node DiffServ hỗ trợ Bảng sau liệt kê lớp AF với mức độ ưu tiên loại bỏ gói: 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 Bảng 7: Mức độ loại bỏ gói 36 Các nhóm AF PHB hoạt động phụ thuộc lẫn khơng chứa đặc tính độ trễ hay độ trượt Việc nhóm cung cấp đảm bảo dịch vụ phụ thuộc vào tài nguyên node, số lượng luồng đến node ưu tiên mức loại bỏ gói Các tài ngun node băng thơng không gian đệm - Các lựa chọn lớp: DiffServ xác định lựa chọn lớp CS PHBs để đưa tính tương thích ngược với việc sử dụng mức ưu tiên IP octet ToS Ipv4 Các lựa chọn lớp đảm bảo thứ tự ưu tiên tương đối Các đặc tính CS PHBs khơng trễ, khơng trượt khơng gói - PHB mặc định: Miền DiffServ cần phải cung cấp PHB mặc định để đưa dịch vụ best-effort Với đặc tính khơng trễ, khơng trượt gói, miền DS phải đẩy nhiều gói tin sớm tốt Phân lớp lƣu lƣợng điều hòa Các dịch vụ phân biệt mở rộng biên giới miền DS cách thiết lập thỏa thuận mức dịch vụ SLA mạng Bảng SLA rõ phân lớp với gói tin luật đánh dấu lại định trang lưu lượng hoạt động đến dịng lưu lượng nằm ngồi trạng Bản thỏa thuận điều hòa lưu lượng TCA (Traffic Control Agreement) miền rút từ bảng SLA Chính sách phân lớp gói tin định nghĩa tập hợp lưu lượng nhỏ mà nhận dịch vụ phân biệt cách đánh dấu đến hay nhiều tập hợp đối xử (hay cách đánh dấu lại điểm mã DS) miền DS Sự điều tiết lưu lượng thực cách đo, định dạng, sách hay đánh dấu lại để đảm bảo lưu lượng vào miền DS tương ứng với quy tắc định nghĩa TCA, phù hợp với sách cung cấp dịch vụ miền Phạm vi yêu cầu điều tiết lưu lượng phụ thuộc vào loại hình dịch vụ, việc đánh dấu lại điểm mã đơn giản đến sách phức tạp hoạt động định dạng Các sách điều tiết lưu lượng kí kết mạng mô tả chi tiết sau đây: a) Các phân lớp Các phân lớp gói tin chọn gói tin vào luồng lưu lượng dựa header gói tin Ta định nghĩa kiểu phân lớp: phân lớp BA (behavior aggregate) phân lớp gói tin dựa mã DS Bộ phân lớp MF (Multi-Field) chọn gói tin sở giá trị kết hợp hay nhiều trường header địa nguồn, địa đích, trường DS, giao thức ID, số cổng nguồn đích, số thơng tin khác Các phân lớp sử dụng để hướng gói tin phù hợp với số nguyên tắc đến điều tiết lưu lượng sau xử lý Các phân lớp cần phải cấu hình số thủ tục quản lý phủ hợp với bảng TCA Bộ phân lớp cần phải chứng thực thông tin dùng để phân gói tin 37 b) Các trạng lƣu lƣợng Một trạng lưu lượng biểu thị đặc tính thời gian luồng lưu lượng chọn phân lớp Nó cung cấp quy tắc cho việc xác định cho dù gói tin nằm hay nằm ngồi trạng Giả sử, trạng dựa sở giải thuật thùng token sau: điểm mã (codepoint) X sử dụng thùng token có kích thước B tốc độ token r Hiện trạng cho biết tất gói tin đánh dấu với mã DS X ước lượng cho phù hợp thơng số thùng token Ở đây, gói tin nằm trạng luồng lưu lượng đến xếp vào thùng token chưa đủ Các hoạt động điều hịa khác gán vào gói tin nằm trạng ngồi trạng, hay hoạt động tính tốn kích hoạt Các gói tin trạng phép vào miền DS mà khơng cần thêm điều kiện hay thay đổi mã DS Sau gói tin vào miền DS sử dụng nhóm PHB khác hay ánh xạ từ điểm mã đến PHB cho luồng lưu lượng Các gói tin nằm ngồi trạng xếp hàng chúng nằm trạng (định dạng) bị loại bỏ đánh dấu lại với mã DS hay chuyển tiếp khởi động vài thủ tục tính tốn Các gói tin ngồi trạng ánh xạ đến hay nhiều tập hợp BA thấp dể thực thi Chú ý trạng lưu lượng thành phần tùy chọn TCA việc sử dụng lại phụ thuộc vào đặc tính riêng yêu cầu dịch vụ sách cung cấp dịch vụ miền DS c) Các điều hòa lƣu lƣợng Bộ điều hòa lưu lượng bao gồm thành phần sau: đo, đánh dấu, định dạng, loại bỏ gói Một luồng lưu lượng chọn phân lớp hướng gói tin đến điều hòa Một đo sử dụng để đo luồng lưu lượng dựa vào trạng lưu lượng Trạng thái đo gói tin cụ thể sử dụng để tác động đến việc đánh dấu, loại bỏ gói hay định dạng Khi gói khỏi điều hịa lưu lượng node biên DS, mã DS gói tin cần phải thiết lập với giá trị tương ứng Hình 18: Cấu trúc Router DiffServ Hình biểu diễn sơ đồ khối phân lớp điều hòa lưu lượng Chú ý điều hịa lưu lượng khơng cần thiết bao gồm thành phần: 38 - Bộ đo (Meters): Các đo lưu lượng đo đặc tính thời gian luồng gói tin chọn từ phân lớp dựa vào trạng lưu lượng định nghĩa TCA Bộ đo chuyển tiếp thông tin trạng thái đến hàm điều hịa để kích khởi hoạt động riêng biệt cho gói tin nằm trạng - Bộ đánh dấu (Makers): Các đánh dấu thiết lập trường DS với mã riêng biệt, sau gói tin đánh dấu theo tập hợp đối xử BA riêng Bộ đánh dấu cấu hình để đánh dấu tất gói tin với mã, hay cấu hình để đánh dấu gói tin mã chọn PHB cho phù hợp với trạng thái đo Khi thay đổi mã gói tin có nghĩa gói tin đánh dấu lại - Bộ định dạng (Shapers): Bộ định dạng làm trễ vài tất gói tin luồng lưu lượng theo thứ tự để luồng lưu lượng phù hợp với trạng lưu lượng Bộ định dạng thường có đệm khơng giới hạn gói tin bị loại bỏ đệm khơng đủ khơng gian để chứa gói tin - Bộ loại bỏ gói (Droppers): Bộ loại bỏ gói loại bỏ số hay tất gói tin theo thứ tự để phù hợp với trạng lưu lượng Xử lý thường gọi “ khống chế” luồng Ví dụ: Giả sử miền DS có phiên kết nối S1R1 S2R2 Quá trình hoạt động dịch vụ phân biệt DiffServ biểu diễn sau: - Ban đầu gói tin di vào router ER1 ER2 phân lớp phù hợp với trường header Giả sử gói tin từ S1 đến R1 mang thông tin địa R2 cổng đích 80 xếp lớp BA1 đầu tiên, ER1 chỏ có phiên kết nối đến nên việc phân lớp dễ dàng Hình 19: Hoạt động DiffServ - Bộ đánh dấu DS thiết lập bit trường DSCP lên tương ứng với lớp BA gói tin (6 bit ban đầu mặc định 000000) Giả sử gói tin từ S1 đến BA1 39 tương ứng với PHB AF11 bit thiết lập 001010 Tương tự cho gói tin từ S2, giả sử PHB EF, DSCP 101110 - Sau đánh dấu, gói tin lập lịch router biên xếp hàng gởi mạng Tại gói tin bị loại bỏ thông tin chúng không phù hợp với luồng cấu trúc router - Khi gói tin đến router lõi CR5 CR7, việc xử lý đơn giản có phiên kết nối cho router Nhưng đến router CR6, router có nhiệm vụ phân loại gói tin thực chế hàng đợi hình sau: Hình 20: Nhiệm vụ router lõi Sau đẩy gói tin đến địa header Ƣu điểm hạn chế DiffServ a) Ƣu điểm - Khả mở rộng: mối quan tâm hàng đầu nhà cung cấp dịch vụ, số kết nối ngày tăng Do mạng lõi tăng số luồng lưu lượng với nhiều giao thức khác nhau, yêu cầu đảm bảo điều kiện luồng hay độ phức tạp tính tốn khó có khả mở rộng DiffServ, tập hợp luồng lưu lượng sau điều khiển với số lượng lớn từ PHB thiết lập dễ dàng, DiffServ sử dụng tốc độ cao để nâng cao thỏa thuận tốc độ - Quản lý dễ dàng: Trong khuôn khổ dịch vụ phân biệt, miền DiffServ khác thực thi PHBs chúng thấy thỏa thuận miền thích hợp Điều giúp nhà cung cấp dịch vụ tự lựa chọn thực thi họ cung ứng dịch vụ phân biệt với thay đổi tối thiểu kiến trúc hạ tầng 40 - Đơn giản: Thực thi DiffServ khơng khác so với mạng IP sở Do đó, đảm bảo tính đơn giản dễ dàng thực thi hay nâng cấp với mức giá thỏa thuận khác - Khả đo đạc: Tại chặng miền DiffServ, điều hòa định dạng lưu lượng liên tục dòng liệu vào lập lịch đường liên kết điều khiển gói tin gởi đi, khơng q khó để u cầu cung cấp thơng tin đối xử mạng Các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng thơng tin để cấp phát tốt băng thông cung cấp thỏa thuận mức độ dịch vụ cho khách hàng b) Hạn chế Hai hạn chế lớn kiến trúc DiffServ: - Kiến trúc DiffServ đề xuất chế đối xử chuyển tiếp gói tin với luồng hợp nhất, quản lý lưu lượng điều hòa Tuy nhiên, khơng cung cấp kiến trúc dịch vụ điểm – điểm - Mặt khác, khuôn khổ DiffServ khơng có khả điều khiển lỗi đường kết nối Như miền DiffServ, đường kết nối mang lưu lượng EF bị đứt kết nối, khơng có cách cung cấp đường kết nối thay để đảm bảo gói tối thiểu Hơn nữa, DiffServ không cung cấp kỹ thuật lưu lượng nào, điều có nghĩa có đường kết nối tải, lúc đường khác khơng sử dụng Điều đặt thử thách cho nhà cung cấp dịch vụ khai thác ưu điểm DiffServ mà khắc phục hạn chế 41 CHƢƠNG III MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ Dưới topo mạng sử dụng trình mô với nguồn phát lưu lượng CBR tương ứng với nút gửi S1, S2 nguồn thu lưu lượng DEST1, DEST2 Băng thông đường liên kết tương ứng hình vẽ Những mơ số ưu nhược điểm mạng không sử dụng DiffServ sử dụng DiffServ Hình 21: Topo mạng mơ Mơ a Mô tả Mạng với nút sử dụng DiffServ với nút nguồn S1, S2 tương ứng với nguồn CBR, nút đích tương ứng DEST1, DEST2 Các thơng số luồng: Luồng CBR1 Kích thước gói (byte) 1000 Tốc độ truyền (bps) 4000000 Bảng 8: Thông số Luồng CBR2 1000 4000000 Các liên kết S1 – E1, S2 – E1, E2 – DEST1, E2 – DEST2 đường truyền song công (2 chiều) sử dụng hàng đợi DropTail, với băng thông 10Mb trễ truyền 5ms Trong mô này, sử dụng nút số làm core router Nút số làm edge router Liên kết E1 – CORE, E2 – CORE sử dụng hàng đợi dsRED/edge Trong đó, liên kết E1 – CORE có băng thơng 10Mb trễ truyền 5ms Liên kếtE2 - CORE có băng thông 2.5Mb trễ truyền 5ms, liên kết nút cổ chai 42 Liên kết CORE - E1, CORE - E2 sử dụng hàng đợi dsRED/core Trong liên kết CORE - E1 có băng thông 10Mb trễ truyền 5ms Liên kết CORE – E2 có băng thơng 2.5Mb trễ truyền 5ms, liên kết nút cổ chai Thời gian thực mô 45s b Thực kết mô Sử dụng ngôn ngữ Tool Command Language để thực xây dựng mơ hình cho mô Trong mô sử dụng file awk để thực tính tốn cần thiết cho việc thống kê như: số gói gửi, số gói mất, độ trễ, chiều dài queue,… Dưới hình ảnh q trình mơ Hình 22: Topo q trình mơ 43 Sau kết thúc mơ phỏng: Hình 23: Kết mơ Trong hình trên: Bảng Policy: Luồng Luồng (nút – nút 5) Luồng (nút – nút 6) Kiểu Policer CIR (bps) CBS (byte) Token Bucket Code point ban đầu 10 1000000 10000 Token Bucket 1000000 10000 Bảng 9: Bảng Policy 44 CP Code Point, TotPkts tổng số gói tin gửi nguồn lưu lượng truy cập, TxPkts số gói tin gửi tới điểm thành cơng, ldrops số gói tin bị loại bỏ tình trạng tải kênh edrops số gói tin bị loại bỏ giai đoạn đầu thuật toán RED Chúng quan sát thấy số lượng gói tin bị cho lưu lượng xử lý tốt Trong trường hợp này, lớp dịch vụ AF với Code Point 10 11 Hình 23 Đồ thị sau tạo cho thấy số lượng gói liệu bị thời điểm mơ Hình 24: Số gói mơ Đường màu đỏ số lượng gói bị lớp dịch vụ AF suốt q trình mơ Đường màu xanh số lượng gói bị lớp dịch BE khoảng gần 10000 gói tin khoảng 45s chương trình mơ Hình 25 cho thấy độ trễ truyền luồng lưu lượng Với luồng lớp dịch vụ AF đường màu đỏ, trễ truyền gần suốt thời gian mô Đường màu xanh trễ luồng với lớp dịch vụ BE, 20s đầu trễ truyền cao lên đến 1.1s Phần cịn lại mơ biến thiên khoảng 0.7s – 1.08s thời điểm truyền 45 Hình 25: Trễ truyền Đánh giá Kịch mô phát triển cách sử dụng kịch NS2, có đồ thị tạo cho thấy việc độ trễ số lượng gói tin bị cho nguồn lưu lượng phụ thuộc vào lớp dịch vụ Các kịch thể chất lượng dịch vụ trình bày Số lượng gói tin bị khác lớp dịch vụ Nguồn S1 sử dụng lớp dịch vụ (AF) có ưu tiên cao dịch vụ khác biệt DiffServ cho thấy cải thiện chất lượng rõ rệt Điều giảm số lượng gói tin bị loại bỏ độ trễ truyền 46 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu nghiên cứu giúp đỡ giáo viên hướng dẫn PGS.TS Đặng Văn Chuyết, tơi hồn thành luận văn: “Đảm bảo chất lƣợng dịch vụ mạng dựa giao thức DiffServ” Trong luận văn này, tơi tìm hiểu giới thiệu khái quát đảm bảo chất lượng dịch vụ, mơ hình đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng Đi sâu vào khảo sát đánh giá mơ hình DiffServ, từ rút ưu, nhược điểm mơ hình Luận văn giới thiệu số chiến lược như: hàng đợi FIFO, hàng đợi ưu tiên, hàng đợi cân trọng số,…có thể ứng dụng rộng rãi mạng viễn thông, khuôn khổ luận văn tập trung nghiên cứu dịch vụ phân biệt Luận văn thực lập trình mơ nhằm đánh giá mơ hình DiffServ Tuy cố gắng để hồn thành luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong góp ý thầy, để hồn chỉnh tiếp tục nghiên cứu tương lai Tôi xin chân thành cảm ơn 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kevin Fall, Kannan Varadhan, “The ns manual”, UC Berkely, LBL, USC/ISI and Xeroc PARC, Nov 4, 2011 [2] Peter Pieda, Jeremy Ethridge, Mandeep Baines, Farhan Shallwali, “A network simulator differentiated services implementation open IP, Nortel Network”, July 6, 2000 [3] Sruti Chaudhuri, “Design and implementation of a Differentiated service based QoS model for real-time interactive traffic on constrained bandwidth IP networks”, G.S Sanyal School of telecomunications, February 2010 [4] Xuan Chen, “Diffserv Model”, Nov 22, 2002 [5] http://forum.cntt2a2.com/Thread-huong-dan-dung-cygwin-cai-dat-ns-2-trenwindows [6] http://khoanhkhaccuocsongviet.blogspot.com [7] http://www.isi.edu/nsnam/ns/ [8] http://www-sop.inria.fr/members/Eitan.Altman/ns.htm 48 ... luận văn: ? ?Đảm bảo chất lƣợng dịch vụ mạng dựa giao thức DiffServ? ?? Trong luận văn này, tìm hiểu giới thiệu khái quát đảm bảo chất lượng dịch vụ, mơ hình đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng Đi sâu... Nghiên cứu đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng IP - Phân tích, đánh giá mơ hình DiffServ qua chất lượng dịch vụ mạng IP - Sử dụng công cụ NS2 mô mơ hình DiffServ đẻ đảm bảo chất lượng dịch vụ Đối tƣợng... QoS đảm bảo cho dịch vụ QoS theo mơ hình DiffServ hiệu mạng gói IP Từ tính cấp thiết trên, tơi chọn đề tài ? ?Đảm bảo chất lƣợng dịch vụ mạng dựa giao thức DiffServ? ?? Luận văn sâu tìm hiểu kiến thức