Mục đích của Luận văn này là tập trung nghiên cứu và xây dựng thành công một hệ thống chuyển mạch cỡ nhỏ với giá thành rẻ có thể đáp ứng nhu cầu của các yêu cầu IoT hiện tại về tính không đồng nhất và linh hoạt. SDN cung cấp tính linh hoạt và lập trình trong mạng IoT mà không gây phiền hà cho kiến trúc cơ bản của các hiện thực hiện tại. Mời các bạn cùng tham khảo!
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - Vũ Thanh Tùng ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IoT ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 8.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2020 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Hải Châu 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 Cơng nghệ Bưu Viễn thơng 1 LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, cơng nghệ mạng định nghĩa phần mềm (SDN) lên giải pháp công nghệ mạng linh hoạt hiệu có khả ảo hóa nguồn tài nguyên mạng, cấp phát theo yêu cầu quản lí, hỗ trợ hiệu u cầu địi hỏi phức tạp hệ thống IoT Công nghệ SDN trình tập trung nghiên cứu phát triển giới Trong SDN, chức thiết bị mạng thay thiết bị chuyển tiếp luồng liệu phần thông minh thiết bị thực phần mềm, khả lập trình triển khai trung tâm điều khiển (gọi điều khiển SDN) Các sản phẩm SDN bước đầu mô thành công xuất số sản phẩm thương mại thị trường số nước phát triển Tuy nhiên, hầu hết sản phẩm tập trung vào hạ tầng mạng lõi, trung tâm liệu với dung lượng lớn giá thành cao Với mục tiêu nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ SDN, nội dung đề tài, nhóm chủ trì tập trung nghiên cứu xây dựng thành công hệ thống chuyển mạch cỡ nhỏ với giá thành rẻ đáp ứng nhu cầu yêu cầu IoT tính khơng đồng linh hoạt SDN cung cấp tính linh hoạt lập trình mạng IoT mà khơng gây phiền hà cho kiến trúc thực Bên cạnh đó, nhóm thực đề tài xây dựng mô hệ thống chuyển mạch xây dựng hạ tầng thơng tin có khả đảm bảo chất lượng dịch vụ theo loại hình lưu lượng ứng dụng IoT nhà thông minh Nội dung báo cáo đề tài tổ chức thành 03 chương sau: Chƣơng 1- Tổng quan công nghệ IoT công nghệ mạng định nghĩa phần mềm: Tổng quan công nghệ IoT, kiến trúc chức thành phần hệ thống IoT, khái quát công nghệ SDN khả áp dụng hệ thống IoT Chƣơng 2- Các giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng IoT định nghĩa phần mềm: Giới thiệu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ, thành phần , tính chất đặc trưng tham số QoS (như Băng thông, độ trễ , biến thiên trễ, độ tin cậy, gói) ứng dụng, giải pháp DiffServ, InterServ, perFlow Chƣơng 3- Triển khai mô đánh giá hiệu số giải pháp đảm bảo QoS: Kịch mô giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ DiffServ hệ thống SD-IoT, mô đánh giá hiệu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IoT VÀ CÔNG NGHỆ MẠNG ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM 1.1 Tổng quan công nghệ IoT Internet of Things (IoT) thuật ngữ dùng để đối tượng nhận biết tồn chúng kiến trúc mang tính kết nối Đây viễn cảnh vật, vật người cung cấp định danh khả tự động truyền tải liệu qua mạng lưới mà không cần tương tác người-với-con người người-với-máy tính IoT tiến hố từ hội tụ cơng nghệ khơng dây, hệ thống vi điện tử (MEMS) Internet IoT phải có thuộc tính: phải ứng dụng internet Hai là, phải lấy thông tin vật chủ 1.2 Yêu cầu IoT hạ tầng thiết bị truyền thông Đối với mạng truyền thông nào, kiến trúc phân lớp đảm bảo tính linh hoạt khả thiết lập dịch vụ mạng, kiến trúc IoT theo kiến trúc phân lớp Do IoT bao gồm nhiều lĩnh vực khác nhau, kiến trúc thành phần IoT không hội tụ kiến trúc IoT thành cơng IoT-A Nhiều mơ hình kiến trúc IoT khác có thị trường phổ biến kiến trúc bốn lớp: Tầng cảm biến Tầng mạng Tầng ứng dụng Tầng middleware 1.2.1 Các yêu cầu truyền thông IoT a) Các phƣơng thức truyền liệu phù hợp Để kết nối diện rộng khoảng cách xa, thực chất thiết bị giới Internet of Things phải tận dụng nhiều kênh truyền tải liệu khơng dây khác Trong bao gồm mạng điện thoại di động, mạng vệ tinh, số công nghệ Weightless, LPWAN b) Sự cần thiết Hub Gateway Tuy mơ hình mạng dạng lưới nói có nhiều lợi Nhưng rào cản lớn khác biệt kênh truyền liệu giao thức Vì thực tế giới mạng Internet of Things ta cần thiết bị trung gian, tương tự hub hay gateway hệ thống mạng dây – bước mấu chốt để trào lưu IoT bùng nổ c) Cơng suất thiết bị Các tiêu chí hình thức thiết bị triển khai kết nối IoT phải giá thành thấp, mỏng, nhẹ…và phần lượng nuôi thiết bị trở nên nhỏ gọn lại, lượng tích trữ trở nên 1.2.2 Yêu cầu thiết bị truyền thơng IoT a) Chi phí thấp Chi phí ln quan trọng thiết kế IoT xem xét công nghệ WAN công suất thấp Lý xem xét ứng dụng truy nhập từ xa, nhà thiết kế dự đoán yêu cầu cho hàng trăm thiết bị đầu cuối, cảm biến, truyền động b) Tiêu thụ lƣợng Một điểm quan trọng thiết mức độ tiêu thụ lượng công nghệ WAN Cũng chi phí, thiết kế yêu cầu nhiều nút đầu cuối nút có yêu cầu nguồn lượng riêng Vấn đề với truyền thông không dây vô tuyến phải nhiều lượng để truyền tải tín hiệu hầu hết nút đầu cuối hỗ trợ nguồn pin có tuổi thọ ngắn c) Tầm hoạt động Phạm vi hoạt động công nghệ kết nối Internet mang lại lợi ích chi phí hiệu Điều thể cần thiết thiết bị biên kết nối thông qua điểm truy cập giao thức gateway nằm nút cuối Internet sở hạ tầng công nghệ thông tin công nghệ không dây d) Khả mở rộng Một hệ thống mạng phải có khả mở rộng, nhu cầu mạng không tránh khỏi việc thay đổi theo thời gian Do đó, điểm truy nhập xử lý trường hợp tăng cường bổ sung mà không cần nâng cấp thêm vào sở hạ tầng 1.3 Giới thiệu mạng định nghĩa phần mềm 1.3.1 Giới thiệu chung Mặc dù sử dụng rộng rãi, song mạng IP truyền thống phức tạp khó quản lý Để thực sách mạng cấp cao mong muốn, nhà khai thác mạng cần phải cấu hình thiết bị mạng riêng biệt thao tác sử dụng cấp thấp thường sử dụng tập lệnh nhà cung cấp định nghĩa trước nhà cung cấp lại có tập lệnh khác Ngồi việc cấu hình phức tạp, mơi trường mạng phải có khả chịu lỗi thích ứng với thay đổi tải Mặt phẳng điều khiển (nơi đưa định làm xử lý lưu lượng mạng) mặt phẳng liệu (nơi chuyển tiếp lưu lượng theo định mặt phẳng điều khiển) gắn lại với bên thiết bị mạng, làm giảm tính linh hoạt, gây trở ngại cho đổi phát triển sở hạ tầng mạng Mạng Internet tạo xã hội số, kỷ nguyên mà tất vật kết nối truy cập nơi đâu Cùng với yêu cầu chất lượng trải nghiệm người dùng ngày cao Mạng IP truyền thống đứng trước thách thức sống còn, lúc mạng định nghỉa phần mềm lên với hệ tư tưởng hoàn toàn mới, giải pháp đầy hứa hẹn giải vấn đề mạng IP truyền thống Hệ tư tưởng đề xuất kiến trúc phá vỡ kiến trúc tích hợp dọc mạng IP, tách rời phần điều khiển logic từ định tuyến chuyển mạch, tập trung phần logic lại để kiểm soát tập trung hệ thống mạng đồng thời đề xuất xây dựng điều khiển tập trung lập trình Đứng trước thời này, SDN có hội thực cách mạng ngành truyền thông 1.3.2 Kiến trúc mạng định nghĩa phần mềm a) Kiến trúc chức SDN SDN kiến trúc thiết kế để mạng nhanh hơn, sử dụng chi phí hiệu Mặt phẳng liệu bao gồm chuyển mạch vật lý chuyển mạch ảo Các chuyển mạch chịu trách nhiệm chuyển tiếp gói tin Việc thực thi nội đệm, tham số ưu tiên, cấu trúc liệu liên quan đến việc chuyển tiếp phụ thuộc vào nhà cung cấp Tuy nhiên, chuyển mạch phải thực mơ hình, trừu tượng hóa, gói tin chuyển tiếp điểm thống mở cho điều khiển SDN Mơ hình định nghĩa điều khoản giao diện lập trình ứng dụng mở (API) mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu (southbound API) Ví dụ bật API mở OpenFlow Đặc tả OpenFlow định nghĩa giao thức mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu API mà mặt phẳng điều khiển gọi đến giao thức OpenFlow b) Mặt phẳng liệu Mặt phẳng liệu SDN, gọi lớp tài nguyên ITU-T Y.3300 gọi lớp sở hạ tầng, nơi thiết bị chuyển tiếp mạng thực vận chuyển xử lý liệu theo định mặt phẳng điều khiển SDN Các chức bao gồm: Chức hỗ trợ điều khiển: tương tác với lớp điều khiển SDN để hỗ trợ khả lập trình qua giao diện điều khiển tài nguyên Bộ chuyển mạch trao đổi với điều khiển điều khiển quản lý chuyển mạch qua giao thức chuyển mạch OpenFlow Chức chuyển tiếp liệu: nhận luồng liệu đến từ thiết bị mạng khác hệ thống đầu cuối chuyển tiếp chúng theo đường chuyển tiếp liệu tính tốn thiết lập theo quy tắc định nghĩa ứng dụng SDN c) Mặt phẳng điều khiển Lớp điều khiển SDN ánh xạ yêu cầu dịch vụ lớp ứng dụng vào lệnh cụ thể thị cho thiết bị chuyển mạch mặt phẳng liệu cung cấp ứng dụng với thông tin cấu hình hoạt động mặt phẳng liệu Các chức bao gồm: Chuyển tiếp đường ngắn nhất: Sử dụng thông tin định tuyến thu thập từ chuyển mạch để thiết lập tuyến đường thích hợp 7 Quản lý thông báo: Nhận, xử lý chuyển tiếp đến kiện ứng dụng, chẳng hạn thông báo cảnh báo, cảnh báo an ninh, thay đổi trạng thái Cơ chế bảo mật: Cung cấp cách ly thực thi bảo mật ứng dụng dịch vụ Quản lý cấu trúc liên kết: Xây dựng trì thơng tin cấu hình kết nối chuyển mạch Quản lý thống kê: Thu thập liệu lưu lượng chuyển qua thiết bị chuyển mạch Quản lý thiết bị: cấu hình thơng số thuộc tính chuyển mạch quản lý bảng lưu lượng d) Mặt phẳng ứng dụng Mặt phẳng ứng dụng chứa ứng dụng dịch vụ mà định nghĩa, giám sát điều khiển hành vi tài nguyên mạng Các ứng dụng tương tác với mặt phẳng điều khiển SDN thông qua giao diện điều khiển ứng dụng, cho lớp điều khiển SDN để tự động tùy chỉnh hành vi thuộc tính tài nguyên mạng Lập trình ứng dụng SDN sử dụng cách nhìn trừu tượng tài nguyên mạng cung cấp lớp điều khiển SDN phương tiện thơng tin mơ hình liệu thơng qua giao diện điều khiển ứng dụng 1.3.3 Khả ứng dụng SDN IoT Với phát triển Internet, điện thoại thông minh đặc biệt thiết bị cảm biến, công nghệ vạn vật kết nối (IoT) trở thành xu hướng giới Mặc dù IoT giai đoạn bắt đầu áp dụng triển khai, phạm vi ứng dụng lớn danh mục ứng dụng IoT ngày kéo dài Công nghệ IoT hứa hẹn khả giải đáp ứng nhiều nhu cầu đa dạng, bao gồm cải thiện, nâng cao suất khai thác, sử dụng nguồn tài nguyên quản lý sở hạ tầng, đồng thời công nghệ IoT tác động trực tiếp lên tiến trình nâng cao chất lượng sống sức khỏe người góp phần tạo chuyển biến tích cực đời sống, xã hội đại 8 Như phân tích phần trên, cơng nghệ mạng định nghĩa phần mềm lên giải pháp công nghệ mạng linh hoạt hiệu có khả ảo hóa nguồn tài nguyên mạng, cấp phát theo yêu cầu quản lí, hỗ trợ hiệu u cầu địi hỏi phức tạp hệ thống IoT Trong SDN, chức thiết bị mạng thay thiết bị chuyển tiếp luồng liệu phần thông minh thiết bị thực phần mềm, khả lập trình triển khai trung tâm điều khiển (bộ điều khiển SDN) Các sản phẩm SDN bước đầu mô thành công xuất số sản phẩm thương mại thị trường số nước phát triển Tuy nhiên, hầu hết sản phẩm tập trung vào hạ tầng mạng lõi, trung tâm liệu với dung lượng lớn giá thành cao 1.4 IoT định nghĩa phầm mềm Với phát triển Internet, điện thoại thông minh đặc biệt thiết bị cảm biến, công nghệ vạn vật kết nối (IoT) trở thành xu hướng giới Mặc dù IoT giai đoạn bắt đầu áp dụng triển khai, phạm vi ứng dụng lớn danh mục ứng dụng IoT ngày kéo dài Như phân tích phần trên, công nghệ mạng định nghĩa phần mềm lên giải pháp công nghệ mạng linh hoạt hiệu có khả ảo hóa nguồn tài nguyên mạng, cấp phát theo yêu cầu quản lí, hỗ trợ hiệu yêu cầu đòi hỏi phức tạp hệ thống IoT Trong SDN, chức thiết bị mạng thay thiết bị chuyển tiếp luồng liệu phần thông minh thiết bị thực phần mềm, khả lập trình triển khai trung tâm điều khiển (bộ điều khiển SDN) Xu hướng ứng dụng giải pháp SDN cho IoT (SD-IoT) đề xuất bắt đầu nghiên cứu, phát triển vài năm gần Chính vậy, việc nghiên cứu, chế tạo mô thiết bị mạng định nghĩa phần mềm cho ứng dụng IoT có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu làm chủ công nghệ SD-IoT hướng đến xây dựng phát triển hạ tầng truyền thông-thông tin IoT linh hoạt hiệu 9 1.5 Kết luận chƣơng Trọng tâm mạng tương lai mạng định nghĩa phần mềm Nội dung chương giới thiệu tổng quan SDN, công nghệ ứng dụng Khả ứng dụng SDN lĩnh vực vạn vật kết nối (IoT), công nghệ trở thành xu hướng giới, khảo sát với yêu cầu hạ tầng thiết bị truyền thông IoT Việc nghiên cứu phát triển thiết bị truyền thông dựa tảng SDN có khả đáp ứng linh hoạt hiệu yêu cầu đa dạng IoT nhằm xây dựng hạ tầng thông tin cho ứng dụng dịch vụ IoT Việt nam hứa hẹn mang lại nhiều kết tiềm phát triển 10 CHƢƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IOT ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM 2.1 Giới thiệu chung Xem xét trạng thái Internet, phương pháp để cải thiện chất lượng dịch vụ (QoS) cho dịch vụ khách hàng đặc biệt cịn nhiều hạn chế khơng linh hoạt Nhà cung cấp dịch vụ cần có giải pháp tốt hơn, có khả mở rộng cho phép tinh chỉnh lưu lượng mạng Mạng lưới ngày bao gồm tập hợp giao thức cài đặt rời rạc, xác định cách máy chủ mạng khác kết nối tin cậy với Tuy nhiên, giao thức có xu hướng định nghĩa cô lập thiết kế để giải vấn đề cụ thể Điều dẫn đến độ phức tạp mạng khản cung cấp QoS Do thực tế này, mạng ngày tĩnh Thông thường tất định chuyển tiếp gói tin thực thiết bị riêng biệt Điều trở ngại xét đến tính động QoS: quản trị viên phải cấu hình riêng cho thiết bị nhà cung cấp, điều chỉnh thông số (bandwith) để đáp ứng quy tắc sách xác định trước Cách khơng thể tự động thích nghi với thay đổi liên tục ứng dụng nhu cầu người sử dụng Do SDN giải pháp tốt cho vấn đề Kiểm soát chất lượng dịch vụ (QoS) chế sử dụng mạng để đảm bảo hiệu cao Bằng cách sử dụng QoS, quản trị viên mạng quản lý tài nguyên hiệu cung cấp dịch vụ mức cao mà cung cấp qua mức mạng QoS có tầm quan trọng riêng ứng dụng cần đảm bảo đặc biệt Có hai loại kĩ thuật QoS QoS trước sử dụng SDN QoS cơng nghệ SDN là: Các dịch vụ tích hợp (IntServ) kiến trúc điều khiển lưu lượng theo dòng Nghĩa thành phần mạng (router, switch) phải dự trữ riêng tài nguyên cho luồng Phương pháp tiếp cận thứ hai Differentiated Services (DifServ) dịch vụ phân tán kiến trúc kiểm soát lưu lượng thô sơ, dựa vào bit trường DS (thay cho trường TOS lỗi thời) tiêu đề gói tin IP 11 2.2 QoS kiến trúc mạng truyền thống 2.2.1 Dịch vụ Best Effort Đây kiểu mạng hành sử dụng Hầu hết ứng dụng liệu vận hành theo cách Chúng đợi liệu đến xử lý chúng sớm tốt nhận Lớp dịch vụ Best effort hỗ trợ thêm cho lớp lưu lượng thời gian thực Các ứng dụng lựa chọn sử dụng lớp dịch vụ đó, chúng thấy khơng thể chấp nhận độ trễ sử dụng lớp dịch vụ khác 2.2.2 Dịch vụ tích hợp (IntServ) Mơ hình IntServ IETF giới thiệu vào thập niên 90 định nghĩa RFC 1633 Mạng đòi hỏi phải dành tuyệt đối tài nguyên (băng thông, độ trễ…) cho số dịch vụ cụ thể Nghĩa là, mô hình IntServ dành riêng tài nguyên mạng cho luồng thơng tin xun suốt từ nguồn đến đích a) Điều khiển đầu vào sách Điều khiển đầu vào chứa thuật toán định định tuyến sử dụng để xác định xem có đủ tài nguyên định tuyến để chấp nhận QoS yêu cầu cho luồng Nếu khơng có đủ tài ngun định tuyến tự do, việc chấp nhận luồng ảnh hưởng đến đảm bảo sớm luồng phải bị từ chối b) Phân loại gói Bộ phân loại gói xác định gói luồng IP máy chủ định tuyến, chúng nhận mức độ dịch vụ định Để thực việc điều khiển lưu lượng hiệu quả, gói đến ánh xạ phân loại thành lớp cụ thể Tất gói phân loại lớp giống nhận xử lý tương tự từ lập lịch gói c) Lập lịch gói Bộ lập lịch gói quản lý việc chuyển tiếp luồng gói khác máy chủ định tuyến, dựa lớp dịch vụ họ, sử dụng quản lý hàng đợi thuật toán lập lịch khác Bộ lập lịch gói phải đảm bảo việc phân phối gói tương ứng 12 với tham số QoS cho luồng Một lập lịch giám sát định hình lưu lượng để phù hợp với mức độ dịch vụ định d) Các lớp dịch vụ Sơ đồ dịch vụ tích hợp (IntServ) sử dụng lớp dịch vụ khác xác định nhóm tích hợp dịch vụ IETF Mơ hình IS bao gồm: Dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service) dịch vụ điều khiển tải (Controlled Load Service) 2.2.3 Dịch vụ phân biệt (Diffserv) Việc thực kiến trúc gặp nhiều khó khăn áp dụng cho mạng có số luồng liệu nhỏ Mục đích việc đưa dịch vụ Diffserv để nhằm đạt tính linh động Kiến trúc Diffserv bao gồm hai tập thành phần chức năng: • Tại biên mạng, việc phân loại điều khiển lưu lượng thực gói phân vào lớp • Tại lõi, chế phân loại đơn giản thực Cơ chế hàng đợi dựa lớp áp dụng a) Trƣờng DS Mạng dịch vụ phân biệt có ưu điểm mạng dịch vụ tích hợp khơng cần sử dụng giao thức báo hiệu chế sử dụng đơn giản, linh động, khơng cung cấp dịch vụ tốt mạng dịch vụ tích hợp (hay mạng lưu trạng thái) b) Xử lý Per-hop Khối xây dựng khác DiffServ xử lý per-hop (PHB) Một xử lý perhop định nghĩa “mơ tả xử lý chuyển tiếp quan sát bên nút DS áp dụng đến tập xử lý DS cụ thể” c) Các miền DiffServ Một miền DS bao gồm thành phần biên sử dụng để kết nối miền DS khác với thành phần bên sử dụng bên miền 13 2.3 QoS IoT định nghĩa phần mềm Trái ngược với phương pháp truyền thống, mruyền thống, phương pháp phương pháp tiếp cận SDN giải tất vấn đề mô tả Thông qua mức độ trừu tượng cao cung cấp điều khiển riêng biệt, người ta định sách mà khơng cần phải cấu hình lại thiết lập mức thấp thiết bị chuyển tiếp 2.3.1 Framework lƣu trữ tài nguyên Đây giải pháp phổ biến cung cấp QoS, số lượng lớn framework thuộc thể loại Thông thường, framework cho loại bao gồm hai mơ-đun chính: phân loại lưu lượng luồng SDN dựa rate shapper Các phân lớp đọc trường gói tin cố gắng gán mức độ ưu tiên định cho luồng khác dựa sách định nghĩa điều khiển 2.3.2 Framework định tuyến theo luồng Khái niệm phân biệt luồng đa phương tiện với luồng liệu thơng thường thơng qua trình phân loại, tương tự kĩ thuật dự phòng tài nguyên Tuy nhiên, thay dự trữ tài ngun (băng thơng) thiết bị chuyển tiếp, điều khiển tự động đặt luồng ưu tiên cao tuyến đảm bảo QoS 2.3.3 Framework với tập trung quản lí hàng đợi lập lịch gói Phiên Openflow 1.3 xác định hàng đợi vào trước trước (FIFO) tiêu chuẩn tất gói tin đến Điều ngăn luồng định (ví dụ luồng đa phương tiện) đáp ứng yêu cầu QoS phân đoạn mạng bị tắc nghẽn Để khắc phục hạn chế này, khung gọi QoSFlow đề xuất, cho phép xếp lại gói tin hàng đợi định Framework thực vài chế lập lịch gói khác nhau, đáng lưu ý Stochastic Fairness Queuing (SFQ) Thuật toán nhằm mục đích đưa luồng ưu tiên cao hội công chuyển tiếp, trái ngược với xếp hàng chuẩn FIFO 2.3.4 Framework cho thực thi sách Vấn đề với SLA xác định trước, liên quan đến QoS, với kiến trúc Internet tại, khơng có đường tiêu chuẩn linh hoạt để áp dụng 14 vào mạng Hầu hết công nghệ áp dụng để đạt SLA sở hữu độc quyền Do thấy cần thiết nhiệm vụ quản lí linh hoạt khản mở rộng Thơng qua API phía bắc điều khiển SDN, định nghĩa SLA sau thực thi chúng mặt phẳng chuyển tiếp nằm phía API phía Nam 2.4 Kết luận Trong chương ta thấy việc đảm bảo chất lượng dịch vụ ngày không ngừng nâng cao cải tiến đặc biệt Từ giải pháp hạn chế ban đầu InServ hay DiffServ động lực thúc đẩy nghiên cứu Sự đời giải pháp mạng định nghĩa phần mềm (SDN) điều tất yếu Nhờ khả điều khiển linh hoạt, có giao diện điều khiển đơn giản lập trình giúp cho nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng quản lý xây dựng mơ hình dịch vụ tới khách hàng 15 CHƢƠNG 3: TRIỂN KHAI MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO QoS 3.1 Giới thiệu chung 3.2 Kịch mô 3.2.1 Giới thiệu công cụ mô a) Mininet Mininet trình giả lập để triển khai mạng lớn nguồn tài nguyên hạn chế máy tính đơn giản hay máy ảo, phần mềm mã nguồn mở miễn phí mà giả lập thiết bị điều khiển cho phép nghiên cứu SDN OpenFlow Mininet công cụ quan trọng cộng đồng mã nguồn mở SDN thường sử dụng cơng cụ để mơ phỏng, kiểm tra, xác minh ứng dụng SDN b) Bộ điều khiển Ryu ( Ryu Controller) Hiện có nhiều nhà phát triển cộng đồng nghiên cứu SDN đưa điều khiển SDN riêng họ Hầu hết điều khiển mã nguồn mở với tính đa dạng khả mở rộng cao theo nhiều phiên hướng khác cho phần mềm điều khiển Với đa dạng vậy, ta lựa chọn phần mềm phù hợp với tình tiêu chí khác Bộ điều khiển Ryu nhóm nghiên cứu Nhật phát triển lựa chọn cho thiết kế mô 3.2.2 Kịch mô Hệ thống mạng ngày phát triển, thiết bị đầu cuối với nhu cầu kết nối vào hệ thống mạng ngày tăng , việc quản lí số thiết bị khơng địi hỏi trao đổi thông tin băng thông lớn lại yêu cầu tính thời gian thực cao điều khiển lị vi sóng, thiết bị có độ nhạy thời gian cao báo cháy, báo khói, … Bên cạnh đó, số dịch vụ yêu cầu băng thông lớn tốt để đảm bảo chất lượng, ví dụ hệ thống camera giám sát chống trộm có khả phân tích nhận dạng hình ảnh từ xa Các hệ thống yêu cầu loại lưu lượng có thỏa thuận băng thông tối thiểu Nhiều loại dịch vụ khác u cầu băng thơng cố định khơng yêu cầu có thỏa thuận 16 chất lượng dịch vụ Với chất best-effort (nỗ lực tối đa), mạng IP thơng thường khó đảm bảo chất lượng dịch vụ đa dạng theo kết nối mạng Để mô xây dựng hạ tầng thông tin đảm bảo QoS cho luồng liệu ưu tiên, nội dung đề tài này, thực giả định chia thành 03 loại lưu lượng điển sau: Lưu lượng tốc độ cố định: dành cho dịch vụ yêu cầu thời gian thực, băng thông không thay đổi theo thời gian Lưu lượng tốc độ giới hạn dưới: dành cho dịch vụ yêu cầu băng thông lớn với độ tin cậy cao, băng thông phải lớn giá trị thiết lập trước Lưu lượng thông thường: dành cho dịch vụ khơng có u cầu đặc biệt băng thông Băng thông cung cấp cho dịch vụ xử lý theo chế best-effort mạng IP thông thường 3.3 Đánh giá hiệu 3.3.1 Cấu hình hệ thống Kiến trúc hệ thống demo bao gồm topo mạng SDN đơn giản xây dựng mininet với điều khiển Bộ điều khiển sử dụng điều khiển tách rời Ryu Do có nhiều cơng nghệ SDN chưa hồn chỉnh, cịn nhiều dự án tiếp tục nghiên cứu Vì vậy, cơng cụ đánh giá có vai trị quan trọng nhà nghiên cứu để kiểm tra kết trước cơng bố cơng trình Một cơng cụ phổ biến Mininet Đó chương trình giả lập có khả tạo mạng SDN nhanh chóng 3.3.2 Module điều khiển định tuyến Để thực điều khiển định tuyến cho chuyển mạch lớp sở hạ tầng, phần mềm ứng dụng cho điều khiển dựa ngôn ngữ Python xây dựng Việc sử dụng máy tính cỡ nhỏ với giá thành rẻ kết hợp với phần mềm điều khiển mã nguồn mở cho phép giảm thiểu giá thành hệ thống tăng tính linh hoạt việc ứng dụng hệ thống 17 3.3.3 Kết nhận xét Trong kịch mô hoạt động hệ thống sử dụng công cụ WireShark (phần mềm bắt gói tin) thiết lập kết nối truyền thơng qua hệ thống chuyển mạch thiết kế Sử dụng phần mềm iperf, công cụ đơn giản dễ sử dụng để kiểm tra băng thông qua hệ thống mạng, bắn lưu lượng qua cổng với host đóng vai trị làm máy chủ host đóng vai trị máy khách 3.4 Kết luận chƣơng Nội dung chương trình bày triển khai mơ kỹ thuật đảm bảo QoS hệ thống mạng SDN-IoT sử dụng công cụ mô mininet điều khiển SDN Ryu Các mô triển khai cho ba loại hình chất lượng dịch vụ best-effort, tốc độ cố định tốc độ cao Các kết đạt thể khả đảm bảo chất lượng dịch vụ linh hoạt hệ thống dựa tảng công nghệ mạng định nghĩa phần mềm 18 KẾT LUẬN Trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin, IoT phát triển ngày mạnh số lượng thiết bị kết nối, số lượng kết nối loại hình kết nối…Qua đòi hỏi yêu cầu cao chất lượng kết nối băng thông, độ trễ tham số khác Do giải pháp cơng nghệ mạng hướng đến việc giải thách thức nhằm hỗ trợ số lượng kết nối lớn thiết bị đa dạng chủng loại thiết bị kết nối 19 ... Triển khai mô đánh giá hiệu số giải pháp đảm bảo QoS: Kịch mô giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ DiffServ hệ thống SD -IoT, mô đánh giá hiệu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ 3 CHƢƠNG 1:... nghĩa phần mềm: Tổng quan công nghệ IoT, kiến trúc chức thành phần hệ thống IoT, khái quát công nghệ SDN khả áp dụng hệ thống IoT Chƣơng 2- Các giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng IoT định. .. dạng IoT nhằm xây dựng hạ tầng thông tin cho ứng dụng dịch vụ IoT Việt nam hứa hẹn mang lại nhiều kết tiềm phát triển 10 CHƢƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IOT ĐỊNH NGHĨA