Internet truyền thống đưa ra rất nhiều mức chất lượng rịch vụ (QoS) cho kết nối trực tuyến, nó có tên là dịch vụ hỗi trợ tối đa. Tất cả sự khác nhau trong số các khách hàng có ảnh hưởng xấu trong các loại kết nối : modem tương tự, mạng tích hợp dịch vụ ISDN, hay đường dây kết nối qua đường dây điện thoại (dial-up), đường dây thuê bao riêng (leased – line). Trong những năm gần đây những nhà cung cấp mạng internet đã phát triển nhiều loại hình dịch vụ với nhiều ứng dụng mới khác nhau như những dịch vụ đa phương tiện, những dịch vụ mạng riêng ảo….
Yêu cầu ứng dụng:
Ứng dụng có thể thấy được thông qua thông qua tập trung vào các driver của Internet. Nói theo cách khác, mạng tồn tại nhằm đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng.
Những ứng dụng có thể mô tả thông qua hai thuộc tính 1. Tốc độ truyền dẫn dự báo trước
2. Dung sai trễ
Phụ thuộc vào những sự mô tả của tốc độ truyền dẫn, những ứng dụng có thể được phân loại theo bảng phân loại dưới đây
Bảng 4.1 Mô tả những ứng dụng
Phụ thuộc vào dung sai độ trễ, những ứng dụng có thể vào một trong những trường hợp của bảng phân loại sau:
Bảng 4.2 Những yêu cầu cần thiết của ứng dụng trong những trường hợp quan trọng.
Luồng Có tốc độ truyền dẫn dự báo trước và các hằng số truyền dẫn có liên quan (hằng số tốc độ CBR). Sự ứng dụng trong phân loại có xác định giới hạn về tốc độ. Ví dụ luồng video thoại trên IP...
sự bùng nổ lưu lượng
Ngược lại với trên là truyền dẫn thay đổi và không dự báo trước của khối dữ liệu . Nó thì không xác định về miền giới hạn về tốc độ. ví dụ như truyền file...
øng dông
Asynchronuos Đây là những ứng dụng mềm dẻo không cần đòi hỏi định thời ví dụ như :truyền dẫn mail, truyền dẫn file...
Synchronuos Đây là những ứng dụng linh hoạt không yêu cầu định thời thời gian ví dụ Web browsing ..
Interactive (sự tương tác)
Những ứng dụng ở đây về chất lượng sử dụng và về khả năng không phụ thuộc vào sự phân phối thời gian nhưng thoả mãn người sử dụng ở một số phạm vi (ví dụ: telnet, Web
browsing...) Ioschronuos or
conversational
Chất lượng sử dụng được bị ảnh hưởng bởi trễ ( ví dụ IP telephony)
Mission-critical (nhiệm vụ then chốt)
Chức năng bị thiệt hại nếu độ trễ yêu cầu không tính đến thời tiết . (ví dụ: toll qualiti IPT)
Dịch vụ tích hợp (IntServ), đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp các dịch vụ thời gian thực (thoại, Video), băng thông cao (đa phưng tiện) dịch vụ tích hợp IntServ đã ra đời. Đây là sự phát triển của mạng IP nhưng đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống nỗ lực tối đa và các dịch vụ thời gian thực (minh hoạ trên Hình 4.15).
Động lực thúc đẩy mô hình này chủ yếu là một số lý do cơ bản sau đây:
Dịch vụ nỗ lực tối đa không còn đủ tốt nữa: ngày càng có nhiều ứng dụng khác nhau có những yêu cầu khác nhau về đặc tính lưu lượng được triển khai, đồng thời người sử dụng ngày càng yêu cầu cao hơn về chất lượng dịch vụ.
Các ứng dụng đa phưng tiện cho gói ngày càng xuất hiện nhiều: mạng IP phải có khả năng hỗ trợ không chỉ đơn dịch vụ mà phải hỗ trợ tích hợp đa dịch vụ của nhiều loại lưu lượng khác nhau từ thoại, số liệu đến Video.
Tối ưu hoá hiệu suất sử dụng mạng và tài nguyên mạng: đảm bảo hiệu quả sử dụng và đầu tư. Tài nguyên mạng sẽ được dự trữ cho lưu lượng có độ ưu tiên cao hơn, phần còn lại sẽ dành cho số liệu nỗ lực tối đa.
Cung cấp dịch vụ tốt nhất: mô hình dịch vụ IntServ cho phép nhà cung cấp mạng cung cấp được dịch vụ tốt nhất khác biệt với các nhà cung cấp cạnh tranh khác.
øng dông
Ph©n lo¹i LËp lÞch Setup
Data
Setup
Ph©n lo¹i LËp lÞch
Giao thøc ®Þnh tuyÕn/Database
§iÒu khiÓn chÊp nhËn/ cìng bøc
IP Data
C¸c b¶n tin setup ®Æt tríc
Hình 4.15 : Mô hình dịch vụ tích hợp
Trong mô hình này có một số thành phần tham gia như sau:
Giao thức thiết lập: Setup cho phép các máy chủ và các router dự trữ động tài nguyên trong mạng để xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng riêng, RSVP, Q.2931 là một trong những giao thức đó.
Đặc tính luồng: xác định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho luồng riêng biệt.
Luồng được định nghĩa như một luồng các gói từ nguồn đến đích có cùng yêu cầu về QoS. Về nguyên tắc có thể hiểu đặc tính luồng như băng tần tối thiểu mà mạng bắt buộc phải cung cấp để đảm bảo QoS cho luồng yêu cầu.
Điều khiển lưu lượng: trong các thiết bị mạng (máy chủ, router, chuyển mạch…) có thành phần điều khiển và quản lý tài nguyên mạng cần thiết để hỗ trợ QoS theo yêu cầu. Các thành phần điều khiển lưu lượng này có thể được khai báo bởi giao thức báo hiệu như RSVP hay nhân công. Thành phần điều khiển lưu lượng bao gồm:
Điều khiển chấp nhận: xác định thiết bị mạng có khả năng hỗ trợ QoS theo yêu cầu hay không;
Thiết bị phân loại (Classifier): nhận dạng và lựa chọn lớp dịch vụ dựa trên nội dung của một số trường nhất định trong mào đầu gói;
Thiết bị lập lịch (Scheduler): cung cấp các mức chất lượng dịch vụ QoS trên kênh ra của thiết bị mạng.
Đoạn dưới đây là một số nét chính về kiến trúc chi tiết của dịch vụ tích hợp . 4.7.1 Một số mô hình của dịch vụ tích hợp
Trong những nét chính về dịch vụ tích hợp IETF đã định nghĩa hai dịch vụ mạng thêm vào dịch vụ hỗi trợ tối đa truyền thống , tên của hai dịch vụ đó là:
The guaranteed Quality of Service (đảm bảo chất lượng của dịch vụ hay còn gọi là các dịch vụ đảm bảo). Các ứng dụng cung cấp thuộc loại này có thể kể đến: hội nghị truyền hình chất lượng cao, thanh toán tài chính thời gian thực,...
the controlled Load Quality of service (chất lượng dịch vụ tải điều khiển còn gọi là các dịch vụ kiểm soát tải)
Dịch vụ đảm bảo (GS)
Định nghĩa nét chính của dịch vụ tích hợp trong tiêu chuẩn RFC 2212 như sau:
Dịch vụ đảm bảo cung cấp giới hạn nhất định dựa trên trễ hàng đợi dữ liệu từ đầu cuối tới đầu cuối. Những dịch vụ này có khả năng cung cấp đảm bảo cả hai thông số trễ và băng thông…
Dịch vụ đảm bảo này đảm bảo sự định tuyến dữ liệu đảm bảo sẽ đến trong thời gian được phân phát và không bị mất gói do bởi luồng bị tràn hàng đợi, nó được cung cấp luồng lưu lượng với thông số riêng. Dịch vụ này được mong đợi cho những dịch vụ cần sự đảm bảo nhất định về dữ liệu sẽ đến trong thời gian qui định nghiêm ngặt cần thiết.
Ứng dụng này cung cấp đặc điểm mong đợi hồ sơ lưu lượng , tính toán mạng, trễ từ đầu cuối tới đầu cuối của nó được đảm bảo. Nếu trễ này trong giới hạn mong đợi của ứng dụng, ứng dụng sẽ được chắc chắn rằng gói sẽ được phân chia trên đường dẫn trong sự tính toán giới hạn trễ.
GS yêu cầu đặc điểm của bản thân ứng dụng tồn tại tròn giới hạn kích cỡ tốc độ và sự bùng nổ lưu lượng (các thông số của token bucket ). Trễ đầu cuối tới đầu cuối được tạo bởi sự kết hợp bởi trễ đường dẫn với trễ hàng đợi thông qua tất cả các NE. Trễ hàng đợi của NE phụ thuộc vào các thông số của gáo token được cung cấp bởi các úng dụng.
Mạng tính toán ngay cả trong trường hợp xấu nhất của trễ, nó được đảm bảo dựa trên những thuật toán hàng đợi.
GS không cố gắng vượt giới hạn hay xác định số lượng trễ nhỏ nhất, trễ trung bình hay biến động trễ- chỉ trong trường hợp trễ xấu nhất được đảm bảo. GS chủ yếu phù hợp với những ứng dụng yêu cầu thời gian thực. Sự giới hạn trễ trong trường hợp xấu nhất thì nó giới hạn biến động trễ trong trường hợp xấu nhất (vì lý do kích thước bên ngoài bộ đệm).
Tải điều khiển
Sự định nghĩa những nét chính của về tải điều khiển được nói rõ trong tiêu chuẩn RFC 2211 dưới đây:
Cách thức end – to –end đã cung cấp cho ứng dụng bởi một chuỗi các phần tử mạng, sự cung cấp dịch vụ tải điều khiển chặt chẽ thấy được qua những ứng dụng dịch vụ hỗi trợ tối đa “dưới điều kiện không tải” từ chuỗi những phần tử mạng. Ngữ cảnh những điều kiện không tải nghĩa là “không nghẽn hay tải không nặng nề”.
Như vậy CL cung cấp chỉ dịch vụ rất tốt, nhỏ bé, của đường dẫn hỗi trợ tối đa không nghẽn có liên quan. RFC 2211 tuôn theo như sau:
Tỷ lệ cao gói truyền dẫn sẽ được phân phát thành công bởi mạng cho những node tiếp nhận (tỷ lệ gói phân chia không thành công trong khoảng đóng gần đúng với tốc độ lỗi gói cơ sở của truyền dẫn trung bình).
Quá trình trễ truyền dẫn bởi tỷ lệ rất cao của sự phân phối gói sẽ không mong đợi quá trình trễ truyền dẫn nhỏ nhất bởi bất kỳ gói được phân phối thành công nào (trễ truyền dẫn nhỏ nhất bao gồm trễ do speed- of –light, quá trình xử lý trong các router, kết nối các thiết bị dọc theo đường truyền).
Luồng yêu cầu dịch vụ tải điều khiển mong đợi dịch vụ hỗi trợ tối đa thông qua mạng không tải. Dịch vụ tải điều khiển có thể được cân nhắc dịch vụ hỗi trợ tối đa riêng và có hiệu lực tối đa cho sự cho phép những luồng ứng dụng khác chia sẻ mạng trong khi cưỡng ép sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa chúng.
So sánh giữa hai dịch vụ Sự giống nhau giữa hai dịch vụ:
Cả hai dịch vụ này đều được cung cấp điều khiển trễ và mất gói, dành trước tài nguyên giả định và được gọi là những kỹ thuật điều khiển xác nhận sử dụng mô tả lưu lượng gáo token .
Sự khác nhau cơ bản giữa hai dịch vụ mang này là:
Dịch vụ chất lượng đảm bảo cung cấp chính xác giới hạn trên trễ lớn nhất và không mất gói cho việc kết nối. Chú ý rằng nó cũng không xác định trễ tối thiểu hay giá trị độ lớn biến động trễ tối thiểu. Về ý nghĩa lý thuyết giới hạn trên của trễ lớn nhất nó được đảm bảo thông qua việc cấp phát băng thông. Sự đảm bảo chất lượng của nhân tố mạng yêu cầu chính xác gọi là điều khiển xác nhận nó được thực hiện dựa trên sự sử dụng cung cấp gáo token hay còn gọi là gáo rò.
Một cách khác đưa ra cho dịch vụ dảm bảo chất lượng trên tất cả nhân tố mạng ngay lập tức theo các đường liên kết phải hỗi trợ dịch vụ này. Ngoài ra bộ phận hỗi trợ dịch vụ có thể hoạt động tốt hơn. Ví dụ khi sảy ra tắc nghẽn trên đường dây thì trong quá trình sảy ra tắc nghẽn nó sẽ được hỗi trợ trong khi việc cung cấp thêm đường liên kết chưa được thực hiện.
Nhân tố mạng tải điều khiển đưa ra tương đương một dịch vụ ảo của mạng không tải đưa ra. Chú ý rằng sự định nghĩa không chứa một sự chính xác đặc biệt nào về chất lượng dịch vụ; do đó những sự riêng biệt thì chỉ rất đơn giản . Những yêu cầu ứng dụng của tải điều khiển đưa ra có thể mong đợi:
Do ảo nên không bị mất
Trễ trên mạng là nhỏ nhất, biến động trễ là rất thấp ...
Tương tự cho việc đảm bảo chất lượng dịch vụ chính xác gọi là xác nhận cần thiết.
cơ sở cho điều khiển xác nhận là mô tả lưu lượng gáo dò.
4.7.2 Một số vấn đề liên quan trong Inserv Kiểm soát lưu lượng
Theo điều khiển xác nhận, nếu sự kết nối đăng nhập vào trong hệ thống mà lưu lượng của nó là nằm trong bản đàm phán về các đặc điểm và gía trị lưu lượng, thì mạng phải cung cấp QoS đàm phán cho liên kết đó. Các router biên giới mạng thực hiện giám sát khuân dạng lưu lượng người sử dụng như xác thực của người sử dụng cho sự dành trước tài nguyên. Những chức năng này gọi là kiểm soát lưu lượng .
Hầu hết đối tượng thông thường của kiểm soát lưu lượng là giới hạn tốc độ lớn nhất của sự truyền tải hay tiếp nhận lưu lượng trên giao diện ... cho việc thiết lập quản lý băng thông thông qua giới hạn lớn nhất về tốc độ. Sự kiểm soát này hầu hết được thực hiện bắt buộc tại biên của mạng. Lưu lượng truyền dẫn với tham số tốc độ vượt quá ngưỡng thì nó sẽ bị cắt hay truyền với một độ ưu tiên khác.
Hầu hết bộ điều chỉnh lưu lượng thông thường là “token bucket” hay gáo rò (Hình 4.16) “token bucket ”được mô tả bởi ba tham số :tốc độ thẻ , độ dài gáo thẻ , tốc độ luồng. Luồng được đồng ý với p>>r , khi giả thuyết là vô hạn. hiện nay nó cũng có thể sử dụng “token bucket ” cho điều chỉnh lưu lượng phụ thuộc vào các tham số, hoặc bị loại, đánh dấu hay thay đổi độ ưu tiên về lưu lượng dựa trên cơ sở bản hợp đồng . Token bucket được mô tả ở Hình 4.17 dưới đây.
Hình 4.16: leaky and token bucket
Hình 4.17: Đồ thị lưu lượng trong token bucket Điều khiển lưu lượng
Trong yếu tố mạng vấn đề cải thiện chất lượng dịch vụ là một vấn đề luôn luôn được đặt ra, điều khiển lưu lượng hợp lý cũng cải thiện đáng kể QoS. Về cơ bản bất cứ kỹ thuật định tuyến nào cũng đảm bảo hai vấn đề :
Thiết lập tối ưu trên cơ sở thước đo nhất định
Xem xét băng tần khả dụng trên trường kênh riêng.
Trong kỹ thuật lưu lượng thì mục tiêu của nó được chia ra làm hai mục tiêu chính:
• Các mục tiêu định hướng lưu lượng: nâng cao chất lượng QoS bằng giảm thiểu thất thoát gói, trễ; tăng tối đa băng thông cung cấp cho nó; và bắt buộc thực thi SLA.
• Các mục tiêu định hướng nguồn tài nguyên: Tối ưu hóa sử dụng nguồn tài nguyên.
Trong đó băng thông được coi là một thông số quan trong nhất của tài nguyên
Token bucket (dữ liệu đầu vào) Leaky bucket
độ sâu của gói nước
ch y v oả à
luồng nước chảy ra (tốc độ qua gáo)
P
b tokens
r = token rate p= peak rate >= r
b= token bucket length (max )
r
traffic
b
t r b t
A * ( ) ≤ + . t
r b t
A ( ) = + .
t
mạng. Như vậy mục đích chính của định hướng nguồn tài nguyên là giảm thiểu tối đa tắc nghẽn.
Như vậy điều khiển lưu lượng thực chất là một giải pháp thông qua QoS được cung cấp, trong các phần tử mạng. Các thành phần của điều khiển lưu lượng gồm có:
• Lập lịch gói
• Phân loại gói
• Đánh dấu gói
Hình 4.18: Node dịch vụ tích hợp
Những chức năng điều khiển xác nhận mô tả tổng quan bởi Hình 4.18 Lập lịch
Hoạt động của lập lịch gói là một quy tắc quan trọng trong tất cả chất lượng dịch vụ mạng , từ đây nó cung cấp phương thức định quyền ưu tiên trong các các gói khác nhau đang chờ để được phân loại quyền ưu tiên . Mô hình lý tưởng làm cơ sở của những dịch vụ mạng tích hợp là lập lịch hàng đợi với trọng số phù hợp (WFQ) , nó là công cụ dẫn xuất gói của lập lịch chia sẻ xử lý tổng quát (GPS). Những bộ lập lịch GPS tin cậy mức cao của của phân tách lưu lượng, phân phối và phân chia lại nguồn tài nguyên tốc độ cơ sở khi có khả năng hệ thống bị vượt quá. Những tham số khi mô tả lưu lượng bằng
“token bucket” (ri , bi) i= 1...N và khả năng dịch vụ của C, mỗi luồng lưu lượng được đảm bảo giới hạn trễ trong trường hợp xấu nhất (Di=bi*/C*ri;i=1...N) và mất sẽ bằng không nếu bộ đệm được phân của chúng (Bi>bi;i=1...N) và hệ thống ổn định giá trị ( ∑rj<C) xem hình [3.7.4]. Trong viễn cảnh chung một trọng số được đăng kí
Router
Intserv manage -
ment
Classifi -
cation marker sheduler
CAC Reservition
Protocol
cho mỗi một hàng đợi tách biệt ( )φ , nó quyết định tới sự chia sẻ tài nguyên băng thông của kết nối.
Nó rất quan trọng cho việc hiểu, dịch vụ tích hợp trong những yêu cầu chung về tỉ lệ mức luồng làm bộ đệm trong node (xem Hình 4.19). Từ đó định lượng cho trường hợp xấu nhất về quyền sở hữu khi cân nhắc trong mạng đường trục.
Giao thức dành trước tài nguyên
Giao thức dành trước tài nguyên (RSVP) nó là một giao thức báo hiệu cuối-tới-cuối cho việc quản lý tài nguyên. Nó có thể thao tác riêng lẻ hoặc lọc định dạng luồng thiết lập một con đường dành trước tài nguyên gốc từ ngoài tiếp nhận; có hỗi trợ điểm đa điểm “multicash” và yêu cầu dành trước tài nguyên hợp lại hiệu quả cho cây phân loại điểm đa điểm .
Hình 4.19: Bộ lập lịch trọng số phù hợp
Mặc dù RSVP xây dựng một cách dành trước tài nguyên, cả hai nhóm có thể được bắt đầu song song, và độc lập với nhau. RSVP lằm ở (transport layer) lớp giao vận, khi miêu tả tuy nhiên nó không diễn tả dữ liệu ứng dụng nhưng lại quản lý tài nguyên của ứng dụng. Thỉnh thoảng RSVP được giả định cho những đường liên kết điều khiển rất tốt, mặc dù RSVP độc lập những giao thức định tuyến người sử dụng, do đó nó dễ nhận thấy định tuyến biến đổi thông qua những đường dẫn.
RSVP duy trì dành trước tài nguyên, nó phụ thuộc vào mô hình trạng thái mềm, … nó ưu tiên những trạng thái dành trước tài nguyên đã cập nhật . Nó liên hệ với phương pháp tiếp cận với không liên kết của IP. Nếu cho bất kì nguyên nhân nào cập nhật dành trước được huỷ bỏ, sự dành trước tài nguyên được tự động tách ra trong những nhân tố mạng. Theo lẽ tự nhiên, ở đây nó cũng là bản tin tín hiệu rõ ràng cho tách ra dành trước tài nguyên cốt để không chờ đến ngoài thời gian .
1 2 3
N
C
φ 1
φ N
φ 2
φ 3
r1, b1 b r2, 2 rN, bN