b. Bảo mật
2.1.3.2 Hoạt động của RSVP
Một phiên RSVP thƣờng đƣợc định nghĩa bởi ba tham số sau: − Địa chỉ đích
− Nhận dạng giao thức − Cổng đích
Hình2.2 Hoạt động của RSVP
Hình trên chỉ ra hoạt động của RSVP. Phía trạm phát (Host nguồn) gửi đi một bản tin PATH tới trạm đích với một luồng hay một “phiên”. Bản tin PATH bao gồm một chỉ thị luồng xác định cho luồng đó Khi bản tin PATH đi qua các router trên một tuyến, các router đăng ký nhận dạng luồng và chỉ thị luồng này. Khi bản tin PATH đến trạm đích, nó sẽ gửi trở lại bản tin RESV mang thông tin về các tài nguyên đƣợc các router chấp nhận đặt trƣớc. Các gói IP của luồng gửi đi theo hƣớng của bản tin PATH.
2.1.3.3 Các kiểu RSVP dành trước tài nguyên
Có ba loại kiểu dành riêng đƣợc định nghĩa trong chuẩn RFC 2205 nhƣ đã chỉ ra trong bảng dƣới đây.
Lựa chọn ngƣời gửi Sự dành riêng
Riêng biệt Chia sẻ
Toàn bộ Bộ lọc cố định (FF) Chia sẻ rõ ràng (SE) Lựa chọn Không định nghĩa Bộ lọc kí tự đại diện(WF)
Điều khiển ngƣời gửi sẽ điều khiển lựa chọn những ngƣời gửi. Hai kiểu điều khiển ngƣời gửi đã đƣợc định nghĩa. Trong kiểu lựa chọn cụ thể, một dãy “cụ thể” tất cả những ngƣời gửi đƣợc lựa chọn đƣợc chỉ ra. Trong lựa chọn bất kỳ, tất cả những ngƣời gửi đến phiên đều đƣợc lựa chọn. Điều khiển chia sẻ điều khiển việc xử lý dành riêng cho những ngƣời gửi khác nhau trong cùng một phiên. Hai kiểu điều khiển chia sẻ đƣợc định nghĩa. Trong kiểu dành riêng riêng biệt, việc dành riêng đƣợc thực hiện cho mỗi đƣờng lên của ngƣời gửi. Trong kiểu dành riêng đƣợc chia sẻ, tài nguyên dành riêng đƣợc chia sẻ bởi nhiều đƣờng lên của các ngƣời gửi.
Hình 2.3 Các ống chia sẽ được dành riêng
Nhƣ đã chỉ ra trong bảng Các kiểu dành riêng của RSVP, có bốn sự kết hợp chia sẻ điều khiển và điều khiển lựa chọn ngƣời gửi có thể xảy ra. Tuy nhiên, một trong bốn sự kết hợp này chƣa đƣợc định nghĩa. Ba kiểu còn lại là kiểu Fixed – Filter, kiểu Shared – Explicit (SE) và kiểu Wildcard – Filter (WF).
Hình Các ống chia sẽ được dành riêng chỉ ra một băng thông “pipe” đƣợc dành riêng đƣợc chia sẻ bởi nhiều ngƣời gửi.
2.2 Mô hình DifServ (Differentiated Service)
Việc đƣa ra mô hình IntServ có vẻ nhƣ giải quyết đƣợc nhiều vấn đề liên quan đến QoS trong mạng IP. Tuy nhiên trong thực tế mô hình này đã không đảm bảo đƣợc QoS xuyên suốt (end to end), do tính khả mở (Scalability) kém. Đã có nhiều cố gắng nhằm thay đổi điều này nhằm đạt một mức QoS cao hơn cho mạng IP, và một trong những cố gắng đó là sự ra đời của DiffServ (xem mô hình Differentiated Service)
Phần này trình bày các vấn đề sau:
− Kiến trúc các dịch vụ phân biệt (DiffServ) − Đánh dấu gói trong mô hình DiffServ
− Các điểm mã DiffServ (DSCP’s) − Thực hiện theo từng chặng (PBH)
2.2.1 Tổng quan
Ở DiffServ, các luồng lƣu lƣợng riêng biệt không đƣợc tách biệt mà đƣợc tổ hợp lại thành một số lớp lƣu lƣợng. Trong DiffServ, băng thông và các tài nguyên mạng khác đƣợc cấp phát cho các lớp lƣu lƣợng mà không dành cho các luồng riêng biệt. Trọng tâm chính của DiffServ là dựa trên miền DS mà không phải là các đƣờng đi end to end của gói tin.
Thuật ngữ “DiffServ” mô tả toàn bộ việc xử lý lƣu lƣợng của khách hàng cùng với một mạng của nhà cung cấp dịch vụ và định nghĩa dịch vụ mà khách hàng có thể trông đợi từ nhà cung cấp dịch vụ, ví dụ một nhà cung cấp Internet – ISP (Internet Service Provider). Một dịch vụ DiffServ đƣợc định nghĩa dựa theo thỏa thuận mức dịch vụ - SLA (Service Level Agreement) giữa một khách hàng (ví dụ, một ứng dụng khách hàng có thể là VoIP, TCP, vv…) và một mạng của nhà cung cấp dịch vụ DiffServ.
Hình 2.4 Các bước của DiffServ
Một DiffServ đƣợc định nghĩa bằng thuật ngữ của các tham số mà khách hàng hiểu nhƣ thỏa thuận điều kiện lƣu lƣợng -TCA (Traffic Condition Ageement), các hồ sơ lƣu lƣợng (ví dụ, các tham số gáo rò – Licky Bucket), thông số hiệu năng (ví dụ thông lƣợng, trễ, ƣu tiên loại bỏ), bằng cách đó các gói không đƣợc cấu hình sẽ bị xử lý, và thêm vào đánh dấu và định dạng của lƣu lƣợng.
Hình 2.4 chỉ ra các bƣớc cơ bản trong việc cung cấp các dịch vụ DiffServ. Các gói khách hàng đến tại router có đánh dấu (hoặc không) DSCP. Router kiểm tra DSCP của các gói và phân lớp các gói bằng phƣơng thức kết hợp hành vi – BA (Behavior Aggregation).
2.2.2 Cấu trúc DiffServ
Nhìn chung, một miền trong mạng IP thƣờng tƣơng ứng với một khu vực địa lý có ranh giới xung quanh và có một chính sách nhất định hoặc khả năng có thể thực hiện đƣợc. Một miền IP là một mạng IP chịu sự điều khiển của một nhà quản lý có thẩm quyền. Một miền IP có thể bao gồm một vài mạng, có thể phân tán về mặt địa lý nhƣng cùng đƣợc quản lý bởi một nhà quản trị.
Hình 2.5 Miền IP
Hình 2.6 Một miền DS và các mạng con
Một mạng IP có thể coi là một DS, nếu nó có khả năng cung cấp dịch vụ DiffServ. Một miền IP có thể có một phần là DS và một phần không phải DS. Một miền DS là một phần có chức năng DS của miền IP. Hình 2.5 minh họa một miền IP mà bao gồm cả miền DS và không phải miền DS
Hình 2.7 Miền DiffServ
Hình 2.8 Vùng DS
Hình 2.7 chỉ ra một miền DS và các phần tử chính của nó. Miền DS gồm các nút ở biên và các nút bên trong. Các nút ở biên lại bao gồm các “Node vào” và các “Node ra”. Các nút ở biên thực hiện chức năng giám sát lƣu lƣợng đƣa vào miền DS... Thuật ngữ khóa đƣợc sử dụng trong việc mô tả cấu trúc DS đã đƣợc định nghĩa trong chuẩn RFC 2457. Một node IP hay thiết bị đƣợc gọi là “DS–compliant” nếu nó hỗ trợ DifServ.
Hình 2.8 chỉ ra một vùng DS, bao gồm một hoặc nhiều hơn các miền DS tiếp giáp phụ thuộc các quyền hạn hành chính khác. Vì thế, một vùng DS có thể cung cấp DiffServ qua các tuyến IP mở rộng qua các mạng dƣới nhiều quyền hạn.
Nhìn chung, các miền DS riêng biệt hoạt động với chính sự giám sát của chúng và PHB, mỗi miền DS có thể sử dụng DSCP của riêng nó. Để cung cấp DiffServ qua một số vùng DS, các miền DS phải thiết lập một SLA tại giao diện giữa các miền DS này.
2.2.3 Đánh dấu gói DiffServ
DiffServ sử dụng trƣờng Kiểu dịch vụ (ToS) của tiêu đề Ipv4 và trƣờng lớp lƣu lƣợng (TC) của tiêu đề IPv6 cho đánh dấu các gói. Khi các router IPv4 và IPv6 hoạt động theo phƣơng thức thông thƣờng và không nhận ra các thông tin DiffServ trong phần tiêu đề gói tin, các trƣờng ToS và TC đƣợc sử dụng nhƣ đối với các gói tin bình thƣờng khác.
Bảng 2.2 IPv4 Header 24 byte
2.2.3.1. Đánh dấu gói trong các router thông thường.
Bảng 2.2 là cấu trúc gói tin IPv4, trong đó có thể thấy trƣờng ToS 8 bit có thể đƣợc sử dụng cho các thông tin DiffServ. Trong một router thông thƣờng (router không hỗ trợ DiffServ) 8 bit của trƣờng ToS đƣợc định nghĩa theo chuẩn RFC 791. Ba bit đầu tiên (bit 0, 1, 2) đƣợc dành cho việc xác lập mức ƣu tiên của gói tin IP, nhƣ mô tả trên Bảng 2.5. Thí dụ RFC 791 chỉ rõ rằng gói tin điều khiển mạng, với 3 bit đầu của trƣờng ToS bằng 111 chỉ đƣợc sử dụng với một mạng riêng; và gói tin với 3 bit đầu của trƣờng ToS bằng 110 chỉ đƣợc thiết lập bởi ngƣời quản trị gateway.
Precedence D T R 0 0
3 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit
Bảng 2.3 Trường TOS trong IPv4 header
Ba bit tiếp theo (bit 3, 4, 5) đƣợc mô tả trên Bảng 2.6, định nghĩa các đặc điểm liên quan đến hiệu năng và QoS. Bảng 2.6 chỉ ra cách thiết lập D-bit, T-bit, và R-bit của trƣờng ToS và các ý nghĩa tƣơng ứng. Hai bit cuối cùng (bit 6 và 7) của trƣờng ToS đƣợc dành cho tƣơng lai.
Các bit IP Precedence Kiểu lƣu lƣợng
111 Điều khiển mạng
110 Điểu khiển kết nối liên mạng 101 Khẩn cấp 100 Ghi đè Flash 011 Flash 010 Trung bình 001 Ƣu tiên 000 Thông thwờng Bảng 2.5 Các bit IP precedence
Thiết lập Bit Bit D Bit T Bit R
0 Trễ thƣờng Lƣu lƣợng thƣờng Độ tin cậy thƣờng 1 Trễ nhỏ Lƣu lƣợng cao Độ tin cậyc cao
Bảng 2.6 Các chỉ thị về hiệu năng
Hình 2.9 Trường DS
Bảng 2.4 mô tả tiêu đề gói tin IPv6. Nó bao gồm 8 trƣờng, trong đó trƣờng lớp lƣu lƣợng - TC (Traffic Class) dài 8 bit, trƣờng nhãn luồng FL (Flow Label) dài 20 bit. Cả hai trƣờng này đều thích hợp cho việc thực hiện đảm bảo QoS. Tuy nhiên, cho đến thời điểm hiện nay, không có các ứng dụng quan trọng nào trên Internet sử dụng trƣờng FL. Còn trƣờng TC cung cấp khả năng tƣơng tự nhƣ trƣờng ToS của tiêu đề gói tin IPv4.
2.2.3.2.Trường DiffServ (DS)
Khi một router đƣợc sử dụng cho DiffServ nhƣ một nút DS, các trƣờng 8 bit nhƣ trƣờng ToS trong IPv4 và trƣờng TC trong IPv6, đƣợc router ghi đè nhƣ trƣờng
DiffServ (DS). Hình 2.9 mô tả việc ghi đè này. Trong 8 bit của trƣờng DS, 6 bit đƣợc sử dụng cho việc đánh dấu các gói DiffServ và hai bit cuối hiện chƣa đƣợc định nghĩa, để dành cho tƣơng lai. 6 bit đƣợc sử dụng cho đánh dấu các gói DiffServ đƣợc gọi là điểm mã DS (DSCP – DS Code Point). Vì vậy, đánh dấu các gói trong DiffServ chính là việc thiết lập giá trị các bit thuộc DSCP.
Sáu bit trong trƣờng DSCP có thể cung cấp 64 giá trị DSCP khác nhau. RFC 2474 phân chia 64 giá trị DSCP thành 3 nhóm nhƣ trong bảng 2.7.
Dải (nhóm) Không gian mã điểm Chính sách gán
1 xxxxx0 Hoạt động chuẩn 2 xxxx11 Thí nghiệm 3 xxxx01 Thí nghiệm
Bảng 2.7 Các khối giá trị DSCP
Bit cuối cùng (ví dụ , bit thứ 6) của nhóm DSCP thứ nhất đƣợc ấn định là bit 0. Năm bit khác của nhóm DSCP này có thể là bit 0 hoặc bit 1. Vì thế, nhóm 1 có 32 giá trị DSCP khác nhau. Nhóm DSCP thứ nhất yêu cầu các hoạt động theo tiêu chuẩn của IETF và đƣợc nhận dạng phổ biến. Nhóm DSCP 2 có 2 bít cuối đƣợc ấn định là “11”. 4 bit còn lại đƣợc phép nhận các giá trị khác nhau, nhƣ vậy tổng cộng có 16 giá trị DSCP thuộc nhóm 2. Nhóm DSCP 2 không yêu cầu các hoạt động tiêu chuẩn và đƣợc sử dụng cho thử nghiệm và các mục đích nội bộ. Các gói DiffServ đƣợc truyền trong một mạng nội bộ riêng có thể đƣợc đánh dấu bởi nhóm DSCP 2, các gói thuộc nhóm này không đƣợc nhận dạng bên ngoài mạng nội bộ.
Nhóm DSCP 3 luôn luôn kết thúc với “01”, nhóm này cũng có 16 giá trị DSCP khác nhau nhƣ nhóm 2. Nhóm này đƣợc dành cho việc thử nghiệm và sử dụng trong mạng nội bộ; tuy nhiên điểm khác biệt so với nhóm 2 là nhóm DSCP 3 có thể sử dụng cho các hoạt động tiêu chuẩn nếu cần thiết.
2.2.4 Hành vi theo từng chặng (PHB)
DiffServ sử dụng phƣơng pháp phân loại kết hợp hành vi BA. Trong phƣơng pháp phân loại này, các gói đƣợc phân loại chỉ dựa trên các giá trị DSCP và không có các tham số khác. Bằng việc các gói đƣợc xử lý tại mỗi router dẫn đến việc dễ dàng mở rộng mạng DS. Một PHB mô tả kỹ thuật bên trong một mạng và không tuân theo ngƣời sử dụng đầu cuối. Có hai kiểu PHB tiêu chuẩn: PHB chuyển tiếp nhanh (EF) và PHB có đảm bảo (AF).
2.2.4 .1 PHB chuyển tiếp nhanh (Expedited Forwarding)
PHB chuyển tiếp nhanh (EF) đƣợc xác định ban đầu bởi chuẩn RFC 2598, mà sau đó đƣợc thay thế bởi chuẩn RFC 3246. Giá trị DSCP đƣợc đề nghị cho PHB EF là “101110”. Với PHB EF, các gói đƣợc chuyển tiếp với tổn hao thấp, trễ thấp và jitter
thấp. PHB EF yêu cầu một số lƣợng cổng đầu ra kết nối băng thông đủ lớn để làm cho trễ thấp, tổn hao thấp và jitter thấp.
PHB EF có thể thực hiện đƣợc nếu cổng đầu ra kết nối băng thông đủ lớn cộng với kích cỡ bộ đệm nhỏ và các tài nguyên mạng khác đƣợc dành cho các gói EF cho phép tốc độ phục vụ μ của router đối với các gói EF trên một cổng đầu ra vƣợt quá tốc độ đến λ của các gói tin tại cổng đó.
Điều này có nghĩa là các gói với PHB EF đƣợc xem xét với một số lƣợng đã cấp phát trƣớc băng thông đầu ra và một ƣu tiên bảo đảm tổn hao cực tiểu, trễ cực tiểu và jitter cực tiểu trƣớc khi đƣa vào hoạt động.
PHB EF thích hợp cho mô phỏng kênh, mô phỏng đƣờng dây đƣợc thuê riêng, và các dịch vụ thời gian thực nhƣ thoại, video mà không bỏ qua các giá trị tổn hao, trễ và jitter cao.
Hình 2.10 Ví dụ về cài đặt EF
Hình 2.10 chỉ ra một ví dụ về sự thực hiện PHB EF. Đây là một kỹ thuật lập lịch hàng đợi ƣu tiên đơn giản. Tại các biên của miền DS, các lƣu lƣợng gói EF đƣợc ƣu tiên tùy theo các giá trị đã thỏa thuận bởi SLA. Hàng đợi EF trong hình cần đƣa các gói tin ra với tốc độ μ cao hơn tốc độ đến λ của các gói tin. Để cung cấp PHB EF qua một miền DS kiểu end-to-end, băng thông tại các cổng đầu ra của các router lõi cần đƣợc cấp phát trƣớc đó để đảm bảo yêu cầu μ > λ. Việc này có thể thực hiện bởi một quá trình cấu hình dự phòng từ trƣớc. Trong hình, các gói EF đƣợc đặt tại hàng ƣu tiên (hàng đợi bên trên). Với chiều dài nhƣ vậy, hàng đợi có thể hoạt động với μ > λ.
Do EF đƣợc sử dụng trƣớc tiên cho các dịch vụ thời gian thực nhƣ thoại và video và do các dịch vụ thời gian thực sử dụng UDP thay thế cho TCP, RED nhìn chung
không thích hợp cho các hàng đợi EF bởi vì các ứng dụng sử dụng UDP sẽ không đáp ứng cho loại bỏ gói ngẫu nhiên và RED sẽ tách các gói không cần thiết.
2.2.4.2 PHB chuyển tiếp đảm bảo (AF)
PHB AF đƣợc xác định bởi RFC 2597. Mục đích của PHB AF là để phân phối các gói tin cậy và vì thế trễ và jitter đƣợc coi là không quan trọng bằng mất gói. PHB AF thích hợp cho các dịch vụ không phải thời gian thực nhƣ các ứng dụng sử dụng TCP. PHB AF trƣớc tiên định nghĩa 4 lớp: AF1, AF2, AF3, AF4. Cùng với mỗi một trong những lớp AF này, các gói sau đó đƣợc phân lớp thành ba lớp con với ba mức ƣu tiên tách biệt.
Bảng 2.8 chỉ ra bốn lớp AF và 12 lớp AF con và các giá trị DSCP cho 12 lớp con AF đƣợc xác định bởi RFC 2597. RFC 2597 cũng cho phép thêm vào nhiều hơn ba mức ƣu tiên tách biệt cho sử dụng nội bộ. Tuy nhiên, những mức ƣu tiên tách ra này sẽ chỉ có ý nghĩa trong nội bộ.
Lớp PHB Lớp con PHB Loại gói DSCP
AF4 AF41 Thấp 100010 AF42 Trung bình 100100 AF43 Cao 100110 AF3 AF31 Thấp 011010 AF32 Trung bình 011100 AF33 Cao 011110 AF2 AF21 Thấp 010010 AF22 Trung bình 010100 AF23 Cao 010110 AF1 AF11 Thấp 001010 AF12 Trung bình 001100 AF13 Cao 001110 Bảng 2.8 Các DSCP của AF
PHB AF đảm bảo rằng các gói đƣợc chuyển tiếp đi với xác suất phân phát tới đích cao cùng với giới hạn của tốc độ đƣợc thoả thuận trong một SLA. Nếu lƣu lƣợng AF tại một cổng vào vƣợt quá tốc độ ƣu tiên trƣớc đó, đây là việc không tuân theo thỏa thuận hay “ngoài hồ sơ”, các gói vƣợt quá này sẽ không đƣợc phân phát tới đích với xác suất cao nhƣ các gói thuộc lƣu lƣợng đã xác định hay các gói “trong hồ sơ”. Khi có tắc nghẽn mạng, các gói ngoài hồ sơ đƣợc loại bỏ trƣớc khi các gói trong hồ sơ bị loại bỏ.
Khi các mức dịch vụ đƣợc định nghĩa bằng cách sử dụng các lớp AF, định lƣợng và chất lƣợng khác nhau giữa các lớp AF có thể đƣợc nhận biết bằng cách cấp phát số lƣợng băng thông và không gian bộ đệm khác nhau cho bốn lớp AF. Không giống nhƣ