Khái niệm phân biệt dịch vụ đ−ợc giới thiệu cách đây nhiều năm đồng thời với tr−ờng TOS (Type-Of-Service) trong mào đầu của gói IP. Trong TOS, ba bít đ−ợc sử dụng để định nghĩa yêu cầu chất l−ợng dịch vụ. Tuy nhiên, tr−ờng này không đ−ợc sử dụng rộng rãi, vì thế Internet hiện thời vẫn chỉ cung cấp dịch vụ Best-effort, tức là không bảo đảm chất l−ợng.
+ IntServ và DiffServ.
Kiến trúc Intserv tập trung vào việc bảo đảm QoS tuyệt đối trên cơ sở luồng và kiến trúc DiffServ bảo đảm QoS trên cơ sở lớp.
Với IntServ các bộ định tuyến cần phải giữ tr−ớc tài nguyên để cung cấp bảo đảm QoS cho các luồng. Đặc tính chính cũng là nh−ợc điểm của IntServ là trạng thái mềm, có nghĩa là thông tin giữ tr−ớc của luồng đ−ợc l−u trữ tạm thời ở các bộ định tuyến và đ−ợc cập nhật định kỳ. Sự phức tạp của việc xử lý trên cơ sở luồng dẫn đến mức độ co giãn kém của mô hình IntServ. Một số cải tiến đã đ−ợc đề xuất trong lập lịch l−u l−ợng, giữ tr−ớc tài nguyên và kiểm soát chấp nhận kết nối.
Với DiffServ kiến trúc mạng lõi trở lên đơn giản và sự phức tạp trong xử lý đ−a ra vùng biên. Quan điểm chính của DiffServ là phân biệt các gói theo mức độ −u tiên thay vì duy trì trạng thái của luồng nh− DiffServ để cung cấp sự đối xử khác nhau cho một vài lớp dịch vụ. Tr−ờng TOS của IPv4 (Traffic Class Octet của IPv6) đ−ợc sử dụng để đánh dấu các gói với Differentiated Service Code Points (DSCP). Các bộ định tuyến trong vùng DiffServ không cần duy trì trạng thái trên từng luồng mà cần xác định DSCP để đối xử các
gói. DiffServ cung cấp hai lớp dịch vụ bên cạnh lớp dịch vụ nỗ lực tối đa (Best-effort) là: Pemium Service và Assured Service.
+ Các kiến trúc khác.
Class-Based Queueing (CBQ) là nghiên cứu đầu tiên trên vấn đề chia sẻ đ−ờng truyền phân cấp với Internet. CBQ kết hợp kiến trúc phân cấp với một đ−ờng truyền, cho phép nhóm các gói thuộc các kết nối khác nhau dùng chung đ−ờng truyền thành các lớp. Mỗi lớp bao gồm một hoặc nhiều kết nối. Bằng cách phân phối các lớp thành các lớp nhánh và lớp bên trong và cấp phát tài nguyên cho chúng trong một khoảng thời gian thích hợp, CBQ cung cấp sự bình đẳng giữa các lớp và tận dụng băng thông thừa (excess bandwidth). Mục đích chính của CBQ là:
1) Đảm bảo các lớp nhận đ−ợc băng thông cấp phát qua khoảng thời gian thích hợp.
2) Phân phối bình đẳng băng thông thừa đến cho các lớp. Module chính của sơ đồ này là một bộ giám sát, nó thực hiện giám sát băng thông sử dụng bởi các lớp qua một khoảng thời gian để xác định một lớp có nhận đ−ợc phần băng thông chia sẻ đ−ờng truyền hay không.
Một trong những công việc đầu tiên xem xét mô hình DiffServ đ−ợc đề nghị bởi David Clark, sau đó đ−ợc cải tiến thêm trong [6,16] với tên gọi Two- bit Differentiated Service Model. Mô hình này dựa trên cơ sở ý t−ởng mô tả (profile) băng thông theo chi trả của ng−ời sử dụng. L−u l−ợng của ng−ời sử dụng đ−ợc phân loại thành IN (phù hợp) hoặc OUT ( không phù hợp) theo mô tả (profile) này. T−ơng tự [9] đề nghị mô hình User-Share-Differentiation
(USD) trên cơ sở cấp phát băng thông theo trọng số trên từng chặn tùy theo mô tả (profile) mà ng−ời sử dụng chi trả khác ph−ơng pháp thông th−ờng là sử dụng nhãn trên cơ sở profile và sự phân biệt −u tiên trễ. Một mô hình đơn giản khác của phân biệt dịch vụ t−ơng đối là mô hình Paris Metro Pricing (PMP)
[11], dựa trên cơ sở giá để phân biệt dịcch vụ t−ơng đối và kiểm soát tắc nghẽn.
Mô hình DiffServ ban đầu chỉ định nghĩa phân biệt dịch vụ một cách định tính nghĩa là một vài lớp có trễ thấp hơn và một tỷ lệ tổn thất gói tin thấp hơn các lớp khác, nh−ng không định l−ợng sự phân biệt này là bao nhiêu. Gần đây một vài nghiên cứu đã cố gắng mở rộng mô hình này để cung cấp sự bảo đảm dịch vụ mạnh hơn . Một vài mô hình đề nghị dựa trên nguyên tắc chia lớp với QoS t−ơng đối (per-class principle with quantitative (relative) QoS), trong khi mô hình khác cung cấp QoS tuyệt đối trên cơ sở luồng ((absolute) QoS guarantees per-flow (nh− IntServ)) nh−ng không thực hiện duy trì trạng thái luồng ở mạng lõi.
Mô hình Propotional Service Difference (PSD) [11] là một mô hình thuộc tiếp cận phân biệt dịch vụ t−ơng đối ( relative service differentiation).
Quan điểm cơ bản của mô hình này là tỷ lệ chất l−ợng (trễ và tổn thất) giữa các lớp khác nhau sẽ là cố định và đ−ợc điều khiển bởi nhà cung cấp mạng bất luận sự biến thiên tải của mạng. Đó là các lớp cao hơn đ−ợc cung cấp dịch vụ tốt hơn các lớp thấp độc lập với điều kiện tải. Trong mô hình này, sự phân biệt tổn thất và trễ đ−ợc xem xét d−ới một mô hình lập lịch đ−ợc gọi là Waiting- Time Priority (WTP). WTP thực hiện một thuật toán lập lịch với −u tiên phụ thuộc thời gian. WTP phát các gói từ các lớp khác nhau sao cho trễ (tổn thất) của một lớp cao luôn tỷ lệ với trễ ( tổn thất) của lớp thấp hơn kế cận. Hệ số tỷ lệ là một tham số quản lý. Có nhiều nghiên cứu khác theo sau tiếp cận phân biệt dịch vụ t−ơng đối và cố gắng cung cấp sự phân biệt dịch vụ mạnh hơn. Ví dụ: Mean-Delay Proportional Scheduler (MDP) [12] có một cơ chế −u tiên động t−ơng tự nh− WTP, nh−ng nó giám sát trễ trung bình của một lớp để xác định mức −u tiên của lớp đó. Một ví dụ khác là mô hình đ−ợc đề nghị trong [13], nó dựa trên Weighted Earliest Due Date (WEDD) Scheduler. Sơ đồ này cung cấp giới hạn cố định về trễ và xác suất vi phạm thời hạn cuối cùng theo tỷ lệ t−ơng đối.
Mặt khác, bảo đảm dịch vụ trên cơ sở luồng (per-flow) đ−ợc xem là lý t−ởng. Tiếp cận phân biệt dịch vụ tuyệt đối sử dụng mô hình core-stateless, có nghĩa là mạng lõi không quản lý trạng thái luồng đ−ợc đề nghị trong nhiều
nghiên cứu, ví dụ nh− kiến trúc SCORE [14]. Trong kiến trúc này, bảo đảm QoS end-to-end cho các luồng không yêu cầu thông tin trạng thái ở các bộ định tuyến mạng. Quan điểm cơ bản để đáp ứng các yêu cầu trễ end-to-end là phải theo dõi trễ gói dọc theo đ−ờng truyền dẫn từ nguồn đến dích và l−u trữ các giá trị trễ trong mào đầu của gói. Thông tin này đ−ợc sử dụng điều chỉnh
−u tiên của các gói để mà các yêu cầu end-to-end đ−ợc thỏa mãn.
+ Kết hợp IntServ và Diffserv.
Một giải pháp hợp lý là sử dụng mô hình IntServ ở các nút biên vào và biên ra, trong khi các nút trong mạng lõi sử dụng mô hình Diffserv. Tuy nhiên vẫn còn sự không t−ơng thích giữa hai tiếp cận này và vấn đề ánh xạ các đặc tả dịch vụ .
Phân biệt trên luồng (Per-flow) Phân biệt trên nhóm (per-aggregate)
CBQ Mạng lỗi không trạng thái SCORE Đầy đủ trạng thái (State-full) IntSev
Mô hình t−ơng đối định tính
PSD Mô hình t−ơng đối
định tính DiffServ,USD,PMP
Kết hợp
Hình vẽ 3.4. Sự phân loại các mô hình đề nghị trong Internet.