MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ðẢ M BẢO QOS IP
3.1.2 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP
(i) Giới thiệu chung
Giao thức dành trước tài nguyên RSVP là một giao thức thiết lập tài nguyên dự phòng QoS IP, RSVP hỗ trợ cả IPv4 và IPv6 cũng như ứng dụng cho cả hai phương thức chuyển phát tin ñơn hướng và ña hướng (Unicast và multicast).
Trong giao thức dành trước tài nguyên RSVP, các nguồn tài nguyên ñược dành trước theo các hướng ñộc lập. Máy chủ nguồn và máy chủ ñích trao ñổi các bản tin RSVP ñể thiết lập các trạng thái chuyển tiếp và phân loại gói tại mỗi nút.
RSVP không phải là giao thức ñịnh tuyến mà là giao thức báo hiệu, các bản tin RSVP ñược chuyển ñi trên cùng ñường dẫn với các gói tin sẽ ñược chuyển và ñược xác ñịnh bởi bảng ñịnh tuyến trong bộ ñịnh tuyến IP.Các máy chủ sử dụng giao thức RSVP ñể yêu cầu QoS của mạng cho các luồng lưu lượng thực tế. Các bộ ñịnh tuyến sử dụng RSVP ñể tạo ra các yêu cầu QoS cho toàn bộ các bộ ñịnh tuyến dọc theo tuyến ñường gói tin chuyển qua mạng. Giao thức RSVP cũng sử dụng ñể duy trì và làm tươi trạng thái cho luồng ứng dụng yêu cầu QoS.
Một số ñặc tính cơ bản của giao thức dành trước tài nguyên RSVP ñược liệt kê dưới ñây:
RSVP là giao thức báo hiệu ñể dành trước tài nguyên trong ñường dẫn từ nguồn tới ñích.
RSVP báo hiệu tới tất cả các thiết bị mạng về yêu cầu QoS của ứng dụng. RSVP yêu cầu các ứng dụng khởi tạo yêu cầu.
RSVP hoạt ñộng liên ñiều hành với các kỹ thuật QoS khác ñể cải thiện ñộ ñảm bảo cho các tài nguyên dành trước.
Giao thức dành trước tài nguyên RSVP thường ñược sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu ñảm bảo các tham số băng thông và ñộ trễ. Các ứng dụng mạng hiện nay sử dụng RSVP như là giao thức báo hiệu gồm các ứng dụng cho VoIP và kỹ thuật lưu lượng MPLS (Multiprotocol Label Switching).
RSVP ñược phát triển ñể chống lại tắc nghẽn mạng bằng cách cho phép các bộ ñịnh tuyến ñược quyết ñịnh ở mức cao. Tại mức này các bộ ñịnh tuyến có thể ñáp ứng các yêu cầu của một luồng ứng dụng và dự trữ tài nguyên mong muốn ngay cả khi mặt bằng chuyển tiếp gói không xử lý ñược. Mô hình báo hiệu RSVP ñược dựa trên xử lý ñặc biệt kiểu ña phương, mang bản tin báo hiệu tới các nút dọc tuyến ñường qua mạng theo luồng thực tế, quản lý trạng thái mềm, trao ñổi bản tin, dự phòng tài nguyên và tách báo hiệu QoS khỏi chức năng ñịnh tuyến.
Một phiên làm việc của giao thức dành trước tài nguyên RSVP thường sử dụng 3 tham số sau:
ðịa chỉ ñích
Nhận dạng giao thức ðịa chỉ cổng ñích
Hình 3.2 dưới ñây chỉ ra nguyên lý hoạt ñộng của RSVP. Máy chủ nguồn gửi bản tin Path tới ñích cho một luồng dữ liệu hay còn gọi là một phiên truyền thông. Bản tin Path chứa các ñặc tính cho luồng dữ liệu sẽ ñược gửi, bản tin Path ñi qua các bộ ñịnh tuyến trên ñường dẫn tới ñích. Các bộ ñịnh tuyến trên tuyến ñăng ký nhận dạng luồng và các ñặc tính luồng vào cơ sở dữ liệu. Bản tin Resv ñược phát ngược từ máy chủ nhận về máy chủ gửi nhằm xác nhận và chỉnh sửa các thông tin yêu cầu ñã ñược gửi ñi trong bản tin Path, ñây là các thông tin về dự phòng tài nguyên cho ñường dẫn mà gói tin sẽ ñược chuyển qua.
Hình 3.2: Nguyên lý hoạt ñộng của RSVP
RSVP giữ trạng thái mềm các tài nguyên trong các bộ ñịnh tuyến. Trạng thái mềm này ñược cung cấp ñộng theo các thông tin từ các thành viên trong phiên làm việc, tương thích với sự thay ñổi ñịnh tuyến và các yêu cầu thay ñổi tài nguyên của các luồng lưu lượng trong phiên. Thời gian làm tươi ñịnh kỳ thông thường là 30s.
(iii) Các kiểu dành trước tài nguyên của RSVP
Trong RFC 2205 [6] ñịnh nghĩa 3 kiểu dự phòng tài nguyên (minh hoạ trên hình 3.3). Hai kiểu ñiều khiển máy gửi ñược ñịnh nghĩa:
Kiểu lựa chọn hiện Kiểu lựa chọn wildcard.
Kiểu lựa chọn tuyến hiện liệt kê toàn bộ các máy gửi, trong khi ñó kiểu wildcard chỉ liệt kê toàn bộ máy chủ trong phiên.
Hình 3.3: Các kiểu dành trước tài nguyên
ðiều khiển chia sẻ lưu lượng thực hiện ñiều khiển các ứng xử tài nguyên dành trước cho các máy gửi khác nhau trong cùng một phiên. Hai kiểu ñiều khiển chia sẻ lưu lượng ñược ñịnh nghĩa là:
Kiểu dành trước tài nguyên riêng biệt. Kiểu dành trước tài nguyên chia sẻ.
Trong kiểu dành trước tài nguyên riêng biệt, tài nguyên dành ñược tạo ra cho từng máy gửi. Trong kiểu dành trước tài nguyên chia sẻ, một tài nguyên chung ñược chia sẻ bởi các máy gửi trong phiên.
Như chỉ ra trên hình 3.3 có 4 khả năng ñược tổ hợp từ các cách thức ñiều khiển chia sẻ tài nguyên và lựa chọn máy gửi. Tuy nhiên, một kiểu không ñược ñịnh nghĩa và ta còn 3 kiểu dành trước tài nguyên là: Kiểu bộ lọc cố ñịnh FF (Fixed Filter), Kiểu chia sẻ hiện SE (Shared Explicit) và kiểu bộ lọc Wildcard WF (Wildcard - Filter).
(iv) Các dạng bản tin của RSVP
Khuôn dạng bản tin RSVP có cấu trúc gồm một tiêu ñề chung và các trường chức năng thể hiện các ñối tượng như chỉ ra trên hình 3.4 (a). Mỗi một ñối tượng ñược cấu trúc bởi tiêu ñề ñối tượng và nội dung ñối tượng.
Khuôn dạng tiêu ñề chung ñược chỉ ra trên hình 3.4 (b) có tổng ñộ dài là 8 bytes. Nó gồm 4 bit cho số hiệu phiên bản RSVP, 4 bit cờ, 8 bit sử dụng cho kiểu bản tin RSVP; 16 bit tổng kiểm tra, 8 bit sử dụng cho thời gian sống TTL của gói tin IP, 8 bit dự phòng và trường hiện thị ñộ dài bản tin gồm 16 bit.
Hình 3.4: Khuôn dạng bản tin RSVP và tiêu ñề chung RSVP
Nếu trường tổng kiểm tra ñộ dài chứa toàn bộ giá trị 0, ñiều ñó thể hiện không cần kiểm tra các dữ liệu truyền ñi. ðộ dài bản tin RSVP bao gồm cả tiêu ñề và các ñối tượng trong bản tin. RSVP ñịnh nghĩa các kiểu bản tin sắp xếp theo thứ tự kiểu bản tin:
1. Path - Sử dụng ñể yêu cầu tài nguyên dành trước.
2. Resv - Gửi ñáp ứng bản tin ñường ñể thiết lập và duy trì dự trữ tài nguyên. 3. PathTear - Sử dụng ñể xoá dự trữ tài nguyên khỏi mạng theo hướng ñi. 4. ResvTear - Sử dụng ñể xoá bỏ tài nguyên khỏi mạng theo hướng về. 5. PathErr – Thông báo lỗi bản tin Path.
6. ResvErr - Thông báo lỗi bản tin Resv .
7. ResvConf – Là một bản tin tuỳ chọn, gửi ngược lại tới phía gửi của bản tin Resv ñể xác nhận rằng tài nguyên dự trữ xác ñịnh thực sự ñã ñược cài ñặt.
8. ResvTearConf - Sử dụng ñể xác nhận dự trữ tài nguyên xác ñịnh ñã bị xoá khỏi mạng.
Khuôn dạng ñối tượng RSVP ñược chỉ ra trên hình 3.5 dưới ñây gồm 32 bit tiêu ñề ñối tượng và các nội dung ñối tượng có ñộ dài thay ñổỉ. Một ñối tượng ñộ dài có 32 bit ñịnh nghĩa ñộ dài tối ña cho phép của ñối tượng RSVP là 65,528 byte. Các ñối tượng RSVP ñược tổ chức thành lớp ñối tượng và kiểu ñối tượng.
Hình 3.5: Khuôn dạng bản tin ñối tượng RSVP
Trường chức năng “Class Num” ñịnh nghĩa lớp ñối tượng và trường chức năng “C Type” ñịnh nghĩa ñối tượng trong lớp. Các trường chức năng này tổ chức thành một cặp ñể mô tả các ñối tượng trong RSVP. Các lớp ñối tượng sau ñược ñịnh nghĩa trong RFC 2205.
NULL - Mô tả trạng thái của phiên. SESSION – Mô tả phiên.
RSVP_HOP - Thể hiện các bước nhảy của bản tin RSVP. TIME_VALUE – Mô tả giá trị thời gian chuyển tin. STYLE – Mô tả kiểu bản tin.
FLOWSPEC – Mô tả ñặc tính luồng. FILTER_SPEC – Mô tả ñặc tính bộ lọc.
SENDER_TEMPLATE - Mô tả khuôn dạng gói của ñối tượng gửi.
ðối tượng FLOWSPEC chứa các tham số ñiều khiển lưu lượng gồm: tốc ñộ gáo rò token; kích thước gáo rò token, tốc ñộ ñỉnh , v..v.
ðối tượng kiểu bản tin (STYLE) ñược ñặt trong “Class num=8”, lớp này chỉ có một ñối tượng với C type -1. ðối tượng kiểu ñịnh nghĩa các kiểu dành trước tài nguyên.
Hình 3.6: Khuôn dạng ñối tượng kiểu
XX bit ðiều khiển chia sẻ 00
01 10 11
Dự phòng
Tài nguyên phân biệt Tài nguyên chia sẻ Dự phòng
Bảng 3.1: Các bit sử dụng cho ñiều khiển chia sẻ
YYY bit ðiều khiển lựa chọn máy gửi 000 001 010 011-111 Dự phòng Lựa chọn Wildcard Lựa chọn hiện Dự phòng
Bảng 3.2: Các bit sử dụng cho ñiều khiển lựa chọn máy gửi
Hình 3.6 trên ñây chỉ ra khuôn dạng của ñối tượng kiểu. kiểu dành trước tài nguyên ñược ñịnh nghĩa bởi 5 bit cuối cùng. Trong ñó, 2 bit ñầu ñịnh nghĩa kiểu ñiều khiển chia sẻ tài nguyên và 3 bit ñiều khiển lựa chọn máy gửi. Ý nghĩa của các bit ñược thể hiện trong bảng 3.1 và bảng 3.2.
Hình 3.7: Cấu trúc bản tin Path và Resv trong RSVP
Bản tin Path mô tả thông tin phiên truyền thông qua ñịa chỉ IP nguồn và ñịa chỉ IP ñích, cùng với một số ñặc tính của ñường ñi ñược phản ánh trong các ñối tượng RSVP_HOP và TIME_VALUE. Khuôn dạng của gói tin sẽ ñược chuyển ñi tương thích với các kiểu lọc ñược mô tả trong ñối tượng SENDER_TEMPLATE, các ñặc tính luồng của các ứng dụng từ máy gửi ñược mô tả trong ñối tượng SENDER_TSPEC. Cấu trúc bản tin Path ñược trình bày trên hình 3.7 (a).
Trên hình 3.7 (b) mô tả cấu trúc chung của bản tin Resv, các ñối tượng của bản tin Resv nhằm xác nhận và sửa ñổi một số yêu cầu của bản tin Path cho phù hợp với hiện trạng thực tế của mạng.