IV. Vấn đề tắc nghẽn, phương pháp quản lý và tránh tắc nghẽn trong mạng IP
3. Tránh tắc nghẽn – Congestion avoidance
3.1. Loại bỏ gói tin ngẫu nhiên sớm RED – (Random Early Detection)
RED phát hiện tắc nghẽn và loại bỏ gói tin ngẫu nhiên từ bộ đệm. Hình 3-14 mô tả nguyên lý hoạt động của hàng đợi RED. Hàng đợi RED chứa một module dự báo tắc nghẽn và module hiện trạng (Profile) loại bỏ gói tin là các thành phần trung tâm của RED.
Hình 3-14: Nguyên lý hoạt động của hàng đợi RED Module dự đoán tắc
nghẽn (Congestion Prediction Module)
Module hiện trạng loại bỏ gói tin (Packet Drop Profile) Loại bỏ gói (Packet Drop) x x Chiều dài hàng đợi (N) % bộ đệm đầy (α) Xác suất loại bỏ gói tin (p) Chiều dài hàng đợi, N Kích thước bộ đệm, B Các gói
tin đi vào
Các gói tin đi ra
SVTH: Hồ Đức Lĩnh - 47133042 65 Chức năng chính của module dự báo tắc nghẽn là làm thế nào để ước lượng được hay đánh giá được hành vi của lưu lượng trong bộ đệm theo thời gian và phát hiện khả năng tắc nghẽn. Cách tiếp cận đơn giản nhất là dựa vào chiều dài hàng đợi (N) và xác định trạng thái tắc nghẽn dựa trên cơ sở hàng đợi bị đầy hay không bằng cách so sánh với kích thước bộ đệm hàng đợi (B).
Một phương pháp khác được sử dụng để dự đoán tắc nghẽn dựa trên thuật toán thời gian trung bình của hàng đợi, đầu ra của module dự đoán tắc nghẽn là chiều dài hàng đợi trung bình trọng số (ηN). Mặc dù nó phản ánh độ dài hàng đợi hiện thời, nhưng ηN không phải là chiều dài hàng đợi thực tế mà là phép đo cho hiện tượng tắc nghẽn. Gọi α là phần trăm bộ đệm bị đầy và được tính theo công thức sau:
Hiện trạng loại bỏ gói tin là module tiếp theo của hàng đợi RED. Một gói tin có khả năng bị loại bỏ được xác định dựa trên “hiện trạng loại bỏ gói tin”. Hình 3-15 dưới đây minh họa khái niệm của hiện trạng loại bỏ gói tin.
Hình 3-15: Hiện trạng loại bỏ gói tin
Hệ trục tọa độ bao gồm phần trăm bộ đệm đầy α, và khả năng loại bỏ gói tin p.
Các gói tin không bị loại bỏ và RED chưa được kích hoạt khi α nhỏ hơn giá trị chặn trên αMin thì xác suất loại bỏ là 0.REDđược kích hoạt khi α vượt quá αMin.Nếu α vượt quá giá trị chặn dưới αMax thìxác suất loại bỏ gói là 1, hàng đợi bắt đầu thực hiện chế độ “cắt bớt phần đuôi” ảo. Chế độ “cắt bớt phần đuôi” là “ảo” trên hàng đợi có nghĩa là hàng đợi thực thi chế độ này trong khi bộ đệm có thể chưa đầy hoàn toàn, bởi vì α
không phải là phần trăm bộ đệm đầy thực sự. Nếu α nằm trong giới hạn αMin và αMax
thì đánh dấu hoặc loại bỏ gói tin ngâu nhiên tùy theo hàm xác suất p.
1 100% % bộ đệm đầy Khả năng loại bỏ hiện thời p αmin αmax K Khả năng loại bỏ gói tin p % bộ đệm hiện thời α
SVTH: Hồ Đức Lĩnh - 47133042 66 Hiện trạng loại bỏ gói tin có 3 thừa số: αMin, αMax, và hàm khả năng loại bỏ gói p = f(α). Mức độ của các tham số loại bỏ gói tin có thể điều khiển bởi 3 thừa số này. Tuy nhiên, RED chỉ hữu dụng trong các mạng TCP và việc đồng bộ truyền gói tin sử dụng giao thức TCP. Nó không làm ảnh hưởng các luồng lưu lượng UDP.