nghiên cứu về QoS

nghiên cứu về QoS với mong muốn hiểu them về chất lượng dịch vụ trong mạng IP và đưa QoS vào mạng để có được một mạng IP có QoS chứ không chỉ là mạng “Best Effort

Đồ án tốt nghiệp Mục LụcMỤC LỤCTHUẬT NGỮ VIẾT TẮT v LỜI NÓI ĐẦU . 8 CHƯƠNG 1 1 TỔNG QUAN VỀ QoS . 1 1. 1. Giới thiệu chung . 1 1. 1. 1 Chất lượng dịch vụ của ATM . 2 1. 1. 2 Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco . 4 1. 1. 3 Chất lượng dịch vụ (QoS) trên Internet và Intranet . 5 1. 1. 4 Chất lượng dịch vụ trong viễn cảnh ứng dụng 7 1. 2. Khái niệm . 7 1. 2. 1 Phân cấp QoS . 10 1. 2. 2 Bảo đảm QoS 11 1. 2. 3 Các tham số QoS . 13 1. 2. 3. 1 Băng thông (nhỏ nhất) . 13 1. 2. 3. 2. Trễ 14 1. 2. 3. 3. Jitter (Biến động trễ) . 15 1. 2. 3. 4. Loss (Mất thông tin) . 16 1. 2. 3. 5. Độ khả dụng (Đáng tin cậy) 17 1. 2. 3. 6. Bảo mật 19 1. 3. Kiến trúc QoS . 20 1. 3. 1 QoS nhận dạng và đánh dấu . 20 1. 3. 2 QoS trong một thiết bị mạng . 21 1. 3. 2. 1 Quản lý tắc nghẽn 21 1. 3. 2. 2 Quản lý hàng đợi . 21 1. 3. 2. 3 Hiệu suất liên kết . 21 1. 3. 2. 4 Chính sách và định hình lưu lượng 21 1. 3. 3 Các mức QoS 22 1. 4 Bổ xung QoS vào mạng IP . 23 1. 4. 1 Các giao thức và thuật toán sử dụng để thêm QoS vào mạng IP 25 1. 4. 1. 1 Tốc độ truy nhập cam kết(CAR) . 25 Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT i Đồ án tốt nghiệp Mục Lục1. 4. 1. 2 Xếp hàng trên cơ sở lớp(CBQ) . 26 1. 4. 1. 3 Lớp dịch vụ(CoS) 26 1. 4. 1. 4 Các dịch vụ phân biệt (DiffServ) . 26 1. 4. 1. 5 Quyền ưu tiên IP . 26 1. 4. 1. 6 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS . 27 1. 4. 1. 7 Xếp hàng theo VC. . 27 1. 4. 1. 8 Định tuyến theo chính sách. 28 1. 4. 1. 9 Các hàng QoS. . 28 1. 4. 1. 10 Loại bỏ sớm ngẫu nhiên RED 28 1. 4. 1. 11 Giao thức dự trữ tài nguyên (RSVP) . 29 1. 4. 1. 12 Trường dịch vụ(ToS). . 31 1. 4. 1. 13 Định hình lưu lượng (Traffic Shaping) 32 1. 4. 1. 14 Xếp hàng hợp lý theo trọng số (WFQ) . 32 1. 4. 1. 15 Quản lý băng thông mạng con (SBM) 32 1. 4. 2 Báo hiệu QoS . 33 1. 5. Định tuyến QoS . 33 CHƯƠNG 2 37 KIẾN TRÚC CQS . 37 2. 1 Tổng quan về kiến trúc CQS . 37 2. 2. Các chức năng của kiến trúc CQS . 39 2. 2. 1 Định hình lưu lượng 39 2. 2. 2 Hợp đồng lưu lượng 41 2. 2. 3 Phân mảnh hàng đợi . 41 2. 3. Đánh dấu và sắp xếp lại 42 2. 4. Các ứng dụng của kiến trúc CQS . 43 2. 4. 1. Router nguồn . 43 2. 4. 2. Các dịch vụ ứng dụng 45 2. 4. 2. 1 Dịch vụ Best Effort 45 2. 4. 2. 2 Dịch vụ tích hợp IntServ (Integrated Service) 47 2. 4. 2. 3 Dịch vụ DiffServ 51 2. 4. 2. 4 QoS và tunnel 58 Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT ii Đồ án tốt nghiệp Mục Lục2. 4. 2. 5 QoS và MPLS 58 CHƯƠNG 3 61 SCHEDULING . 61 3. 1. Khái niệm . 61 3. 1. 1 Giới thiệu . 61 3. 1. 2. Tốc độ định hình . 62 3. 1. 3 Quyền ưu tiên chặt . 62 3. 2. Lập lịch gói . 63 3. 2. 1 Tổng quan 63 3. 2. 2 Các thuật toán . 64 3. 2. 2. 1 FIFO 64 3. 2. 2. 2 Leaky Buckets (Thuật toán gáo rò) 65 3. 2. 2. 3 Round-Robin(RR) 66 3. 2. 2. 4 Stop-And-Go . 67 3. 2. 2. 5 EDD Phí sớm nhất của ngày 69 3. 2. 2. 6 RCSP ưu tiên tốc độ điều khiển cố định . 70 3. 2. 2. 7 GPS (Generalized Processor Sharing): Phân chia bộ xử lý chung 72 3. 2. 2. 8 WFQ 74 3. 2. 2. 9 Đồng hồ ảo . . 77 3. 2. 2. 10 SCFQ Xếp hàng hợp lý tự định giờ 79 3. 2. 2. 11 WF2Q Hàng đợi hợp lý theo trọng số trong trường hợp xấu nhất . 81 3. 2. 2. 12 WF2Q+ 82 3. 2. 2. 13 Thuật toán trong trường hợp nhiều node 83 3. 2. 2. 14 Thuật toán lập lịch không lõi 84 CHƯƠNG 4 91 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG VIỄN THÔNG 91 VIỆT NAM . 91 4. 1. Mạng mục tiêu 91 4. 2. Mạng truyền dẫn . 92 4. 3. Mạng truy nhập . 93 Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT iii Đồ án tốt nghiệp Mục Lục4. 4. Sự phát triển của các mạng lên NGN . 94 4. 4. 1 Sự hội tụ các mạng . 94 4. 4. 2 Sự tiến hoá của các mạng lên NGN 94 4. 4. 3 Các chức năng tiến hoá . 95 4. 5. Một số dịch vụ bảo đảm QoS trong mạng . 96 4. 5. 1 Sử dụng các giao thức hỗ trợ 96 4. 5. 2 Sử dụng các mô hình dịch vụ 97 4. 5. 2. 1 Dịch vụ IntServ 97 4. 5. 2. 2 Dịch vụ DiffServ . 97 4. 5. 3 Đo kiểm và đánh giá QoS trong mạng NGN . 98 KẾT LUẬN 100 Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT iv Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắtTHUẬT NGỮ VIẾT TẮTAATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộACLs Access Control Lists Bảng điều khiển truy nhậpBBGP4 Border Gateway Protocol version 4 Giao thức cổng biên version 4CCoS Class of service Lớp dịch vụCAC Connection Admission Control Điều khiển thu nhận kết nốiCAR Committed Access Rate Tốc độ truy nhập được qui địnhCIR Commited Information Rate Tốc độ thông tin được giao ướcCQ Custom Queuing Hàng đợi kháchCQS Classification, Queuing, SchedulingPhân loại, hàng đợi, lập lịch CBQ Class-Base Queuing Xếp hàng trên cơ sở lớpCBWFQ Class-Base Weighted Fair QueuingHàng đợi hợp lý theo trọng số dựa trên cơ sở lớp CSSVC Core-Stateless Shaped Virtual ClockĐồng hồ ảo định dạng không lõi DDiffServ Differentiated Services Dịch vụ phân biệtDSCP Differentiated services codepoint điểm mã dịch vụ phân biệtEEDD Earliest Due DatePhí sớm nhất của ngàyEIR Excess Information Rate tỷ lệ thông tin vượt quá FFEC Forward Error-Correcting Code Mã định hướng lỗi đúngFBI Forwarding Information Base Thông tin định hướng cơ sởFIFO First In First Out Vào trước ra trướcFCFS First Come First Served Đến trước, phục vụ trước Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT v Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắtGGPS Generalized Processor Sharing Phân chia bộ xử lý chungIIntServ Integrated Service Dịch vụ tích hợpISP Internet Service Provider Cung cấp dịch vụ mạngISDN Integrated Services Digital NetworkMạng số tích hợp đa dịch vụLLAN Local Area Network Mạng cục bộMMPLS MultiProtocol LabelSwitching Chuyển mạch nhãn đa giao thứcMTU Maximum Transmission Unit Khối truyền dẫn lớn nhấtNNP Net Performane Mạng thực thiOOSPF Open Shortest Path First giao thức tìm đường dẫn đầu tiên ngắn nhấtPPVC Permanent Virtual Circuit kênh ảo cố địnhPSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộngPQ Priority Queuing Hàng đợi ưu tiên PQPHB Per-Hop Behavior Xử lý trên từng HopQQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụRRED Random Early Detection Phát hiện trước ngẫu nhiênRSVP Resource Reservation Protocol Giao Thức dự trữ tài nguyênRSpec Request Specification Mô tả yêu cầuRCSP Rate-Contrlled Static Priority Ưu tiên tốc độ điều khiển cố địnhNguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT vi Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắtSSVC Switched Virtual Circuit kênh ảo chuyển mạchSLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụSNA System Network Architecture Hệ thống kiến trúc mạngSBM Subnet Bandweidth Management Quản lý băng thông mạng conSCFQ Self-Clock Fair Queuing Xếp hàng hợp lý tự định giờTTSpec Traffic Specification Mô tả lưu lượngTCA Traffic Conditioning Agreement Điều kiện lưu lượng thoả thuậnToS Type of Service Trường dịch vụUUDP User Datagram Protocol Gói dữ liệu người dùngVVPN Virtual Private Network Mạng riêng ảoWWAN Wide Area Network Mạng diện rộngWFQ Weighted Fair Queueing Xếp hàng theo trọng sốWRED Weighted Early Random Detect Phát hiện sớm ngẫu nhiên theo trọng sốWF2Q Worst-Case Fair Weighted Fair QueuingHàng đợi hợp lý theo trọng số trong trường hợp xấu Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT vii Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầuLỜI NÓI ĐẦUNgày nay nghành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu to lớn và trở thành một ngành không thể thiếu trong đời sống con người. Nhờ sự phát triển của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và các công nghệ phần mềm đã và đang đem lại cho người sử dụng các dịch vụ mới đa dạng và phong phú. Mạng IP và các dịch vụ ứng dụng công nghệ IP với các ưu điểm như tính linh hoạt, khả năng mở rộng dễ dàng và đạt hiệu quả cao … đã và đang dần chiếm ưu thế trên thị trường viễn thông thế giới. Nhiều nghiên cứu về công nghệ IP đã được thực hiện để đưa ra các giải pháp tiến đến một mạng hội tụ toàn IP. Tuy nhiên mạng IP hiện nay mới chỉ là mạng “Best Effort” -một mạng nỗ lực tối đa, mà không hề có bất kì một sự bảo đảm nào về chất lượng dịch vụ của mạng. Đồ án này nghiên cứu về QoS với mong muốn hiểu them về chất lượng dịch vụ trong mạng IP và đưa QoS vào mạng để có được một mạng IP có QoS chứ không chỉ là mạng “Best Effort”. Đồ án gồm bốn chương :• Chương 1. Tổng quan về QoS: Trình bày các khái niệm cơ bản, các tham số QoS, thực trạng QoS trong các mạng viễn thông hiện nay và cách đưa QoS vào trong mạng IP bằng cách sử dụng các giao thức và các thuật toán QoS. • Chương 2. Kiến trúc CQS:trình bày tổng quan về kiến trúc CQS, đặc điểm, khái niệm, các ứng dụng và các dịch vụ mạng của kiến trúc CQS. • Chương 3. Scheduling: Trình bày về bộ lập lịch với các khái niệm các thuật toán và ứng dụng của chương trình lập lịch trong việc điều khiển lưu lượng, điều khiển tắc nghẽn nhằm giăi quyết vấn đề QoS trong mạng IP. • Chương 4. Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam: Trình bày mạng Viễn thông trong tương lai và các ứng dụng để đưa chất lượng dịch vụ vào trong mạng tương lai. Em xin chân thành cảm ơn Th. s Nguyễn Văn Đát đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Em xin cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Mạng Viễn Thông I cùng các anh chị trong trung tâm VTN đã cung cấp tài liệu, cảm ơn những góp ý quí báu của các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Ngày 25 tháng 10 năm 2005Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 8 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Sinh viên: Nguyễn Thị Thu HuyềnNguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 9 [...]... mng 1 4 B xung QoS vo mng IP Tt c u ng ý rng mng Internet l mt mng ton cu nhng li khụng cú mt chỳt bo m QoS no QoS trờn mng Internet nh mt cõu chuyn ci m mt RFC ra vo ngy Cỏ thỏng t vi tiờu IP qua Avian Carriers vi QoS (RFC 2549) Cõu chuyn ci núi rng QoS cú th thờm vo IP d nh l s dng chim b cõu chuyn cỏc gúi IP Nu mt mng thiu QoS thỡ ngi s dng phi t thờm vo cỏc phng phỏp ca mỡnh cú QoS cn thit Trong... tt c Mt mng cn phi cú kh nng cung cp QoS yờu cu cho mi ng dng, khụng cn bit bng thụng cn thit cú c nh hay khụng Kh nng v phớa mng cp cho cỏc ng dng cỏc bo m v QoS vớ d nh l bo m v bng thụng, c xem nh l phõn cp QoS ca mng Phõn cp l mt khớa cnh quan trng khỏc ca QoS Phõn cp xỏc nh cỏc thụng s QoS tt n mc no m ngi s dng cú th nh rừ cho cỏc ng dng c th Nu mng cung cp QoS khụng tiờu chun thỡ nú cú th gii... tham s QoS bo mt in hỡnh cú th l mó hoỏ v nhn thc ũi hi trờn tt c cỏc lung lu lng Nu cú la chn thỡ truyn d liu cú th ch cn mó hoỏ, v kt ni in thoi trờn Internet cú th ch cn nhn thc ngn nga gian ln Nguyn Th Thu Huyn - Lp D2001VT 19 ỏn tt nghip Chng 1 Tng quan v QoS Ngy nay, tm quan trng ca bo mt nh mt tham s QoS l rt ln khụng th ỏnh giỏ ht c 1 3 Kin trỳc QoS QoS c bn bao gm 3 phn chớnh: nh dng QoS. .. Vic thc hin QoS ca nh cung cp dch v Yờu cu QoS ca nh cung cp dch v Nh vy mt cỏch tng quan QoS mang ý ngha l Kh nng ca mng m bo v duy trỡ cỏc mc thc hin nht nh cho mi ng dng theo nh cỏc yờu cu ó ch rừ ca mi ngi s dng Mt ý trong nh ngha ny chớnh l chỡa khoỏ hiu c QoS l gỡ t gúc nhỡn ca nh cung cp dch v mng Nh cung cp dch v mng m bo QoS cung cp cho ngi s dng v thc hin cỏc bin phỏp duy trỡ mc QoS khi iu... quanh v sau ú nhn ra l khụng cú gỡ tt hn trc ú Nh vy l cú hai la chn nhn c QoS cho ngi s dng v cho ng dng ú l tớch hp QoS hay l thờm QoS lờn trờn mng iu ny thc s l khụng cú gỡ khỏc hn l vic cõn nhc gia vic cú sn QoS trong mng v vic thờm QoS cp ng dng bờn ngoi mng Nguyn Th Thu Huyn - Lp D2001VT 23 ỏn tt nghip Chng 1 Tng quan v QoS Chia phn truy nhpv/hoc cỏc dch v cho S dng xp hang theo giỏ Mng IP n... phi tiờu mt s tin ln qun lý mng IP Cỏch t c QoS cui cựng l s dng mt hoc nhiu cụng ngh mi lm cho mng IP tr nờn tt nh PSTN khi cung cp thoi Ngi s dng cú th lm gỡ vi mt mng IP cung cp QoS ca riờng h nu QoS y cho ng dng khụng sn sng t mt ISP? Bng sau lit kờ mt s iu cú th lm thờm cỏc tham s QoS t mt ISP Bng1 3 Thờm QoS ng dng vo mt mng IP ci thin thụng s QoS Bng thụng Ngi s dng cú th Dn kờnh theo... m QoS v hn ch cỏc kt ni v õy chớnh l du hiu xỏc nhn cht lng ca cỏc dch v mng IP c qun lý Vn õy l ngy cng cú nhiu ng dng nh thoi v video hot ng trờn Internet v Web ton cu, do ú cỏc m bo QoS thc s l cn thit Mc dự vy, Internet ngy nay li cú rt ớt cỏc m bo QoS cú chng ch l cỏc ngoi l ca cỏc dch v mng IP c qun lý Nguyn Th Thu Huyn - Lp D2001VT 12 ỏn tt nghip Chng 1 Tng quan v QoS 1 2 3 Cỏc tham s QoS. .. IETF (Internet Engineering Task Force) ang lam viờc trờn nhng giao thc mang co liờn quan ờn chõt lng dich vu QoS, nh c trinh bay di õy: Nhom lam viờc IETF vờ inh tuyờn QoS (The IETF QoS Routing (qosr) Working Group) ang inh nghia nhng ky thuõt inh tuyờn chõt lng dich vu cho Internet Viờc inh tuyờn QoS liờn quan ờn viờc tim nhng con ng chuyờn cac goi tin ma cung cõp cac dich vu c yờu cõu Nhng con ng nõy... QoS QoS c bn bao gm 3 phn chớnh: nh dng QoS v k thut ỏnh du cho phộp phi hp QoS t im u ti im cui gia tng thnh phn mng QoS trong tng thnh phn mng n(cỏc cụng c hng i nh dng, lp lch, nh dng lu lng) Cỏch gii quyt, iu khin QoS, cỏc chc nng tớnh toỏn iu khin v giỏm sỏt lu lng u cui qua mng Hỡnh 1 5 Mụ hỡnh iu khin QoS 1 3 1 QoS nhn dng v ỏnh du S nhn dng v ỏnh du c thc hin thụng qua vic phõn loi v s... loi dch v thỡ ngi s dng ớt phi xỏc nh chi tit cỏc thụng s QoS Vớ d, vi mng PSTN c ti u cho thoi, khụng cn xỏc nh bng thụng hay tr cn cho mt cuc gi Tt c cỏc cuc gi u c m bo QoS nh ó qui nh trong cỏc chun liờn quan cho in thoi Nguyn Th Thu Huyn - Lp D2001VT 8 ỏn tt nghip Chng 1 Tng quan v QoS B A CE Q NP CE Q NET NET NP NP QoS Hỡnh 1 1: Mụ hỡnh QoS tng quan Trong mụ hỡnh cú c cht lng ca tng mng (NP-Net . bảo đảm nào về chất lượng dịch vụ của mạng. Đồ án này nghiên cứu về QoS với mong muốn hiểu them về chất lượng dịch vụ trong mạng IP và đưa QoS vào mạng. Lớp D2001VT 9 Đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan về QoSCHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ QoS1 . 1. Giới thiệu chungQoS là chất lượng truyền tải các thông tin trên