Như chương 1 ựã trình bày, ựể cung cấp chất lượng dịch vụ QoS qua mạng IP, mạng phải thực hiện hai nhiệm vụ cơ bản:
(1) Phân biệt các luồng lưu lượng hoặc các kiểu dịch vụựể người sử dụng ựưa các ứng dụng vào các lớp hoặc luồng lưu lượng phân biệt với các ứng dụng khác;
(2) Phân biệt các lớp lưu lượng bằng các nguồn tài nguyên và ứng xử dịch vụ
khác nhau trong một mạng.
Nhiệm vụ (1) thường ựược thực hiện tại giao diện người sử dụng và mạng UNI (User Network Interface). Khả năng thực hiện nhiệm vụ (2) của mạng là sự khác biệt cơ bản của các công nghệ mạng, nó thể hiện các ựặc ựiểm ưu việt và nhược ựiểm của các giải pháp công nghệ khác nhau.
Hình 2.7 dưới ựây chỉ ra các yêu cầu chức năng ựược thực hiện trong bộ ựịnh tuyến IP. Bộ ựịnh tuyến IP trên hình vẽ thể hiện dưới góc ựộ các khối chức năng sắp xếp theo hướng ựi của luồng dữ liệu từ ựầu vào bộ ựịnh tuyến tới ựầu ra bộ ựịnh tuyến. Các gói tin IP ựi vào từ các cổng ựầu vào của bộ ựịnh tuyến tới các khối chức năng ựánh dấu gói và phân loại gói, hai khối chức năng này của bộ ựịnh tuyến thực hiện nhiệm vụ (1). Các khối chức năng: Chắnh sách lưu lượng, quản lý hàng ựợi tắch cực, lập lịch gói và chia cắt lưu lượng là các khối chức năng thực hiện nhiệm vụ (2).
Hình 2.7: Các yêu cầu chức năng cơ bản của một bộựịnh tuyến IP
(i) đánh dấu gói tin IP
đánh dấu gói tin IP là chức năng ựầu tiên mà các bộ ựịnh tuyến IP áp dụng vào các luồng lưu lượng người sử dụng. Chức năng ựánh dấu gói ựặt các bit nhị phân vào các trường chức năng ựặc biệt của của tiêu ựề gói tin IP ựể phân biệt kiểu của gói tin IP với các gói tin IP khác. Một gói có thể phân biệt bởi ựịa chỉ nguồn, ựịa chỉ ựắch hoặc tổ hợp cả hai, hoặc giá trị DSCP của trường chức năng IP precedence, kỹ thuật ựánh dấu DSCP sẽ ựược trình bày trong mục sau. Các gói tin IP ựến một cổng ựầu vào có thể ựược ựánh dấu hoặc không. Nếu gói tin ựã ựược ựánh dấu, nó có thể ựược ựánh dấu lại nếu các giá trị ựã ựược ựánh dấu chỉ ra các ựặc ựiểm vi phạm chắnh sách của bộ ựịnh tuyến ựang thực hiện chuyển gói. Nếu một gói chuyển qua nhiều vùng dịch vụ phân biệt, các gói tin sẽ ựược ựánh dấu theo cách phù hợp với các thoả thuận mức dịch vụ SLA giữa các vùng. Các gói tin chưa ựược ựánh dấu sẽ ựược ựánh dấu ựể nhận các giá trị phụ hợp với chắnh sách của bộ ựịnh tuyến.
(ii) Phân loại gói tin IP
Phân loại gói sử dụng ựể nhóm các gói tin IP theo luật phân lớp dịch vụ. điểm khởi tạo phân lớp lưu lượng có thể ựặt tại thiết bị ựầu cuối. Trong mạng, các gói tin IP ựược lựa chọn dựa trên các trường chức năng của tiêu ựề IP sử dụng cho ựánh dấu gói tin IP. Hai phương pháp phân loại gói tin là:
Phân loại ựa trường MF (Multi-Field)
Phân loại kết hợp hành vi BA (Behavior Aggregate)
Phương pháp phân loại ựa trường chức năng ựược chỉ ra trên hình 2.8 dưới ựây. Các gói ựược phân loại dựa trên tổ hợp các giá trị của một hoặc nhiều trường chức năng trong tiêu ựều IP. Thêm vào ựó là các tham số khác như nhận dạng giao diện cổng vào cũng có thể sử dụng cho mục ựắch phân loại.
Hình 2.8: Phương pháp phân loại gói ựa trường chức năng
Phương pháp phân loại kết hợp hành vi BA thực hiện phân loại các gói dựa trên trường chức năng chứa giá trị ựiểm mã dịch vụ phân biệt DSCP. Chi tiết kỹ thuật phân loại này sẽ ựược trình bày trong mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ trong chương 3. Hình vẽ 2.9 dưới ựây mô tả ựơn giản của phương pháp phân loại gói theo hành vi kết hợp.
(iii) Chắnh sách lưu lượng
Chắnh sách lưu lượng ựược sử dụng ựể kiểm tra các luồng lưu lượng gói tin IP ựến trên các cổng ựầu vào của bộ ựịnh tuyến có phù hợp với các tốc ựộ lưu lượng ựã ựược thoả thuận và xác ựịnh hay không. Chắnh sách lưu lượng gồm bộ ựo lưu lượng ựể xác ựịnh lưu lượng ựầu vào và ựầu ra, trên cơ sở ựó áp dụng chắnh sách ựiều khiển tốc ựộ lưu lượng phù hợp với ựầu ra bởi bộ ựánh dấu gói. Các gói tin có thể ựánh dấu lại hoặc bị loại bỏ nếu không phù hợp với lưu lượng ựầu ra. Thông thường chắnh sách lưu lượng kiểm tra tốc ựộ lưu lượng ựầu vào theo một vài tham số lưu lượng như: Tốc ựộ thông tin cam kết CIR (Committed Information Rate); tốc ựộ thông tin ựỉnh PIR (Peak Information Rate); hoặc một số tham số phụ: Kắch thước bùng nổ ựỉnh PBS ( Peak Burst Size), kắch thước bùng nổ cam kết CBS (Committed Burst Size) và kắch thước bùng nổ vượt ngưỡng EBS (Excess Burst Size). [5]
(iv) Quản lý hàng ựợi tắch cực
Như ựã ựề cập trên ựây, hàng ựợi chủ yếu trong các bộ ựịnh tuyến IP truyền thống là phương pháp loại bỏ ỘựuôiỢ lưu lượng. đây là kiểu hàng ựợi thụ ựộng, các gói tin tự ựộng bị loại bỏ khi hàng ựợi ựầy. Ưu ựiểm cơ bản nhất của phương pháp này là xử lý ựơn giản, tuy nhiên phương pháp này có thể gây ra các hiện tượng xấu ảnh hưởng tới ựồng bộ. Hình 2.10 dưới ựây chỉ ra mô hình của hàng ựợi thụ ựộng.
Hình 2.10: Nguyên lý quản lý hàng ựợi thụựộng
Kỹ thuật quản lý hàng ựợi tắch cực AQM (Active Queue Management) là một kỹ thuật ựiều khiển chống tắc nghẽn, ý tưởng chắnh của AQM là dự ựoán trước khả năng tắc nghẽn và ựưa ra một số hoạt ựộng ựiều khiển ựể chống lại hoặc giảm thiểu khả năng tắc nghẽn. Có 3 kỹ thuật cơ bản là: Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên RED (Random Early Discarding); Kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weighted Random Early Discarding); Thông báo tắc nghẽn hiện ECN (Explicit Congestion Notification). Kỹ thuật RED và WRED liên quan tới các hoạt ựộng của các gói loại bỏ trong hàng ựợi và không liên quan trực tiếp tới thiết bị ựầu cuối. ECN ựưa ra tiếp cận khác liên quan trực tiếp tới các thành viên của người sử dụng ựầu cuối.
(v) Lập lịch cho gói tin
Lập lịch cho các gói tin IP thể hiện cách thức thiết lập thứ tự cho các gói ựi ra khỏi các hàng ựợi, dựa trên các ựặc tắnh của các cổng ựầu ra, các gói tin sẽ ựược phân bố và chuyển tới ựầu ra theo luật. Thông thường, kỹ thuật lập lịch không cần phải tiêu chuẩn
hoá và phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị. Kỹ thuật lập lịch là mấu chốt trung tâm của chất lượng dịch vụ và là thước ựo công nghệ giữa các nhà cung cấp khác nhau. Hình 2.11 dưới ựây chỉ ra sơ ựồ nguyên lý của một dạng lập lịch, nó không ựại diện cho kỹ thuật trong thực tiễn.
Hình 2.11: Sơựồ nguyên lý của lập lịch gói tin IP
Như chỉ ra trên hình vẽ 2.11 lập lịch gói ựược ứng dụng trên từng cổng ựầu ra. Các gói ựến tại các cổng vào (1-n) ựược ựịnh tuyến tới các cổng ựầu ra (1-m) theo ựắch và ựược xác ựịnh bởi bảng ựịnh tuyến trong bộ ựịnh tuyến. Tại mỗi cổng ựầu ra, các gói ựược phân loại và xếp hàng. Lập lịch ựược áp dụng cho các hàng ựợi này kết cuối tại một cổng ựầu ra thực tế. Một số kiểu hàng ựợi lập lịch thường sử dụng gồm: Hàng ựợi vào trước ra trước FIFO (First In First Out); Hàng ựợi ưu tiên PQ (Priority Queueing); Hàng ựợi cân bằng FQ (Fair Queuing); hàng ựợi quay vòng trọng số WRR (Weighted Round Robin); Hàng ựợi cân bằng trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàng ựợi dựa theo lớp cân bằng trọng số (Class Ờ based WFQ).
(vi) Chia cắt lưu lượng
Chia cắt lưu lượng là ựể thay ựổi tốc ựộ luồng lưu lượng ựến nhằm ựiều hoà lưu lượng với ựầu ra. Nếu lưu lượng ựầu vào có ựộ bùng nổ cao, luồng lưu lượng cần phải ựệm ựể ựầu ra bớt bùng nổ và mềm hơn. Theo ý tưởng như vậy, các hành vi lưu lượng ựược ựiều chỉnh theo các dạng lưu lượng ựã xác ựịnh trước, vắ dụ theo các thoả thuận mức dịch vụ SLA. Việc ựiều chỉnh tốc ựộ lưu lượng giống như một quá trình dừng và ựi, thời gian trễ tại bộ ựệm sẽ làm các gói tại ựầu ra ựược ựiều chỉnh theo yêu cầu. Có hai dạng chia cắt lưu lượng thường sử dụng là: chia cắt lưu lượng thuần và chia cắt lưu lượng gáo rò. Các kỹ thuật này sẽ ựược trình bày trong mục 2.3 dưới ựây.