Cấu trúc cùa mô hình DiffServ (Differentiated Services) bao gồm nhiều lóp dịch vụ vă mỗi lóp sẽ được cung cấp một lượng tăi nguyín mạng xâc định.
Ví dụ trong mạng bao gồm hai lớp dịch vụ: nỗ lực (best effort) vă ưu tiín (premium). Điều năy có nghĩa lă những gói dữ liệu thuộc lóp ưu tiín sẽ được cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn: dữ liệu được đảm bảo ít mất hơn vă có độ trễ thấp hon.
Điểm khâc nhau giữa mô hình DiffServ vă IntServ ờ chỗ: IntServ dùng giao thức bâo hiệu để thông bâo cho câc nút mạng chất lượng dịch vụ mă luồng yíu cầu. Với mô hình DiffServ, trín mỗi gói dữ liệu sẽ chứa thông tin xâc định lóp dịch vụ. Thông tin năy được gọi lă điểm mê dịch vụ phđn biệt DSCP (Differentiated Service Code Point). DSCP có 6 bit, thuộc vùng dịch vụ phđn biệt (Differentiated Service) của tiíu đề IP, tiền thđn lă vùng ToS (Type of Service). Như vậy trín lý thuyết chúng ta có tất cả 64 lóp dịch vụ khâc nhau nhưng trong thực tế số lượng lóp dịch vụ ít hơn rất nhiều.
Cđu hỏi đặt ra ở đđy lă câc bộ định tuyến sẽ lăm gì khi nhận được gói dữ liệu với một giâ trị DSCP năo đó?
Giâ ưị DSCP cho biết yíu cầu chất lượng dịch vụ mă gói dữ liệu yíu cầu mạng cung cấp hay nói câch khâc DSCP xâc định một hănh vi hop PHB (perhop behavior), ở đđy xuất hiện một thuật ngữ mới lă PHB. Khâi niệm năy cho biết chất lưọTig dịch vụ. Ngoăi những gía trị PHB chuẩn, trong nội bộ một mạng có thể định nghĩa riíng những giâ trị PHB. Dưới đđy lă một số giâ trị PHB tiíu chuẩn:
• Giâ trị mặc định (Default): tưỏig đương với yíu cầu nỗ lực tối đa (best effort).
• Expedited forwarding (EF): gói dữ liệu có giâ trị năy sẽ có thời gian trễ nhỏ nhất vă độ mất mât thấp nhất.
• Assured forwarding (AF): Mỗi PHB mang một giâ trị AFxy. Giâ ừị X cho phĩp xâc định hăng đọi dănh cho gói, giâ trị y xâc định mức độ ưu tiín hay nói câch khâc lă khả năng mất mât của gói khi trong mạng xảy ra tac nghẽn hoặc tranh chấp. Như vậy nếu câc gói được đânh dấu AF11, AF12, AF13 thì câc gói được xếp chung văo một hăng đợi nhưng mức ưu tiín của câc gói AF13 thấp hơn vă xâc suất mất cao hơn. Riíng câc gói AF2y thì có hăng đợi khâc câc gói A Fly. số lượng AF PHB lă 12, trong đó X có 4 giâ ừị vă y có 3 giâ trị. Vă điều quan trọng cần phải nhắc đến ờ đđy lă câc gói A Fxl, AFx2, AFx3 sẽ được đưa văo cùng một hăng đọi để không bị mất Ihứ lự.
Mỗi thiết bị định tuyến sẽ lưu giữ một bảng ânh xạ giâ trị DSCP của gói với giâ trị PH, từ đó xâc định phương thức xử lý gói.
Nhưng bằng câch năo sẽ ấn định giâ trị DSCP cho gói? Cđu trả lời lă: câc igress LSR sẽ ấn định giâ trị năy cho gói dữ liệu căn cứ văo chương trình ứng dụng của gói hoặc những quy định do LSR đặt ra. Sau khi gói được ấn định DSCP thì sẽ được câc nút mạng thực hiện phương thức xử lý thích hợp.
Như vậy ta đê có câi nhìn tổng quât về mô hình dịch vụ phđn biệt (Differentiated Services). Trong mô hình năy, lưu lưọTig dữ liệu được chia ra lăm nhiều lóp vă mỗi lóp sẽ được xử lý với mức độ khâc nhau theo những quy định từ trưóc. Mỗi gói dữ liệu đưọc ấn định một giâ trị DSCP tùy theo yíu cầu chất lượng dịch vụ.
Tuy nhiín trong mạng IP trước đđy, chất lượng dịch vụ được xâc định dựa văo 3 bit IP Precedence nằm trong tiíu đề IP, do đó khi chuyển sang mạng MPLS, LSR không xử lý tiíu đề IP nín giâ trị năy sẽ được ghi văo trong nhên của mỗi gói.
Ý tường chính của câc dịch vụ phđn biệt lă phđn loại, điều chinh vă quyết định lưu lượng tại biín mạng. Phđn loại lưu lượng lă gom câc gói có đặc tính chung thănh câc kết tập hănh vi BA (Behaviorial Aggregate) sẽ được đối xử như nhau trong mạng. Việc phđn loại năy dựa văo nội dung tiíu đề gói tin vă lưu ý lă ta chỉ phđn thănh ít nhóm để đon giản hoâ
100 Chuyển mạch nhên đa giao thức MPLS
quâ trình cấp phât tăi nguyín cho câc loại lưu lưọTìg khâc nhau. Câc lưu lượng xâc định sẽ được gân một giâ trị gọi lă điểm mê dịch vụ phđn biệt (DSCP). Trong IPv4, điểm mê dùng 6 bit trong ừường TOS. Trong IPv6, điểm mê được chứa trong octet loại lưu lượng.
Câc lóp dịch vụ được phđn loại dựa trín câc yếu tố sau: • Định thời giữa bín gửi vă bín nhận.
• Tốc độ bit (thay đổi hay cố định).
• Phiín lăm việc giữa bín gửi vă bín nhận lă có kết nổi hay phi kết nối. • Sự tuần tự của tải người dùng.
• Câc hoạt động điều khiển luồng. • Kiểm soât lưu lượng người dùng.
• Phđn đoạn vă tâi hợp câc PDU người dùng.
B ảng 4.2: Câc loại lớp dịch vụ phđn biệt.
Loại
lớp M ục tiíu
Tối thiểu hoâ độ trễ, mức ưu tiín cao
V í dụ Độ trễ Jitter T ỈỊệ m ất gói BW định nghĩa DSCP NCT1/ NCTO RIP, OSPF, BGP-4 100ms u 10-3 CR 111000/ 110000 Biĩn động trễ ít, tương tâc thời gian thực cao Biến động trễ ít, tương tâc thời gian thực cao
EF VolP 100ms 50ms 10-3
CR 101 110
AF4 Hội nghị
truyền hình 400ms 50ms 10"' CR
PR 100000
AF3 Dữ liệu giao tâc,
tương tâc Câc ứng dụng phiín terminal 400ms u 10' CR PR 011 000
AF2 Dữ liệu giao tâc
Dữ liệu lớn, tồn hao thấp Cơ sở dữ liệu web 400ms u 10-3 CR PR 010000 AF1 FTP, email 1 s u 10-3 CR PR 001 000 BE Best-effort Best-effort u u 10' u 000000
Chú thích: (U có nghĩa lă chưa đipợc định nghĩa).
4 .I.3 .I. M iền D iffServ
Miền DiffServ lă tập câc mạng, vận hănh dưới sự quăn trị của một ISP, gồm câc nút mạng hỗ trợ DS vă tuđn theo một tập câc chính sâch phục vụ chung, chịu trâch nhiệm đâp ứng câc yíu cầu về mức độ phục vụ LSA giữa người dùng vă nhă cung cấp dịch vụ, như câc định nghĩa chung về hănh vi tại mỗi chặng.
Câc nút biín DS chịu ttâch nhiệm phđn loại vă điều chinh lưu lượng ngõ văo, đảm bảo tuđn theo quy luật của miền DS. Còn câc nút bín trong sẽ chuyển tiếp gói tin dựa văo điểm mê DS. Nhiệm vụ của chúng lă ânh xạ điểm mê DS sang một PHB đê được hỗ ừợ. Câc nút biín DS nối câc miền DS với nhau.
Hình 4.6 cho thấy mối quan hệ logic của câc thănh phần chức năng chủ yếu trong cho việc phđn loại gói vă câc hoạt động quy định lưu lượng. Một luồng gói được gửi đến bộ phđn loại vă quy định lưu lượng. Bộ đo được dùng để đo lưu lượng vă so sânh với câc hồ sơ
lưu lượng. Kết quả của quâ trình đo được dùng để đânh dấu, chinh dạng hay xoâ gói lă dựa trín việc câc gói tin hợp hay khÔRg ohù hợp hồ sơ.
H ình 4.6: Mô hình rihđii loại vă điều chinh lưu lượng DS.
Thủ tục đânh dấu gói sẽ thiết lập trường DS của gói tin thănh một điểm mê vă bổ sung gói đê đânh dấu văo một kết tập hănh vi DS. Bộ đânh dấu có thể được cấu hình để đânh dấu tất cả câc gói tin được thănh một điểm mê đơn hoặc thănh một ưong một tập câc điểm tuỳ văo trạng thâi bộ đo. Việc thay đổi điểm mê được gọi lă đânh dấu lại gói.
Thủ tục chỉnh dạng lăm cho luồng gói tuđn theo một hồ sơ lưu lượng cụ thể. Luồng gói được lưu trong bộ đệm chỉnh dạng vă gói tin bị huỷ nếu không đủ không gian bộ đệm để chuyển tiếp gói. Thủ tục xóa gói lăm cho luồng gói thích nghi vói một hồ sơ lưu lượng cụ thể. Xóa gói lă một trưòfng hợp đặc biệt của chinh dạng.
Nút xuất phât của luồng (miền DS gốc) thục hiện câc hoạt động phđn loại vă điều chỉnh (gọi lă đânh dấu trước) tỏ ra hiệu quả trong việc hỗ trợ câc ứng dụng cuối thấy được yíu cầu chất lượng dịch vụ của luồng gói. Nút gốc đânh dấu bằng điểm mê để xâc định mức ưu tiín lưu lượng. Ke đến, router chặng đầu tiín sẽ đânh dấu lưu lượng năy với với một điểm mê khâc vă điều chỉnh luồng gói.
4.I.3.2. Phđn loại vă điều khiển lưu lượng H ình 4.7: Bộ phđn loại vă điều chỉnh ỉmi lượng
Điều chỉnh lưu lượng Bộ phđn loại lưu lượng Điều chỉnh lưu lượng Điều chỉnh lưu lượng Dựa văo BA hay đa vùng
Nút DS thực hiện câc hoạt động phđn loại vă điều chỉnh lưu lượng như trong hình 4.7. Nhiệm vụ của phđn loại gói lă xâc định câc tập con lưu lượng sẽ nhận câc dịch vụ khâc biệt của miền DS. Bộ phđn loại hoạt động ở hai chế độ: một lă phđn loại câc hănh vi ket tập chi dựa văo DSCP, hai lă phđn loại gói dựa văo nhiều trường trong gói như điểm mê, địa chi, số cổng. Kết tập hănh vi BA định nghĩa tất cả câc lưu lượng qua một liín kết vă yíu cầu cùng hănh vi DS.
102 Chuyển mạch nhên đa giao thức MPLS
Bộ phđn loại DS sẽ hưÓTig gói đến bộ điều chỉnh lưu lưọng để xử lí nhiều hcm. Luồng lưu lượng được chọn bỏi bộ phđn loại dựa văo một tập câc hồ sơ lưu lượng như tốc độ bit biến động hay không đổi, độ trôi dạt vă độ trễ. Câc gói đại diện cho một bộ quy định lưu lượng tạo thănh một hồ sơ lưu lượng (TP), vă nó có thể lă phù hợp (in profile) hay không phù hợp (out-of profile). Câc gói không họp hồ sơ do không tuđn theo LSA hoặc đi đến bộ quy định lun lượng với một tốc độ mă bộ quy định phải tâc động đến chúng (trì hoên sự phđn phối hay xóa chúng ...)
Câc hoạt động p h đ n loại
Chức năng chính của bộ phđn loại lă nhận một luồng gói (chưa được phđn loại) ờ ngõ văo vă tạo thănh câc luồng xuất phđn biệt nhau. Ngõ ra năy lại được dẫn đến câc chức năng đo vă đânh dấu. Ta đê biết bộ phđn loại có thể lă BA hay MF đều được thực hiện bằng bộ lọc. Bộ lọc lă một tập họp câc điều kiện âp dụng cho câc txưò-ng trong gói để xâc định luồng xuất năo cho gói. Ý tưỏ-ng được minh hoạ như trong hình 4.8. Lưu lượng chưa phđn loại được đưa văo một giao tiếp vă được phđn thănh bốn luồng, 3 luồng đầu tiín tuđn theo câc giâ trị BA hay MA, câc gói còn lại lă kết quả của bộ lọc mặc định.
H ình 4.8: Hoạt động lọc của bộ phđn loại.
Lưu lượng được phđn loại
của bộ lọc 1
Lưu lượng chưa phđn loại --- ► của bộ lọc 2 Độ phđn loại của bộ lọc 3 còn lại Hoợt động đo
Sau khi câc gói được phđn loại, bộ đo giâm sât ứiời gian đến của câc luồng gói để xâc định mức phù hợp cho một hồ sơ lưu lượng. Hồ sơ năy được cấu hình trước vă tuđn theo một hợp đồng LSA. Có nhiều loại bộ đo, ví dụ như bộ đo tốc độ ữung bình, bộ đo token bu ck et...
H ình 4.9: Hoạt động của bộ đo.
Lưu lượng được xâc (^nh
cấu hinh A Lưu lượng chưa
xâc định
RA Ar\ cấu hình B
DỌ 00
C ấ u hình c
4.1.3.3. Điểm m ê D S
Điểm mê DS trong gói IP lă irưÒTig TOS trong IPv4 được định nghĩa lại. Ta biết TOS được dùng để xâc địr.h QoS cho câc ứng dụng Internet. 6 bit của DSCP được dùng để tham chiếu đến một bảng để chọn ra một cơ chế xử lí gói thích họfp. Câc điểm mê có liín hệ đến nănh vi tại mỗi chặng (PHB). PrfB mặc định lă chuyển tiếp best-effort (theo RFC 1812). Khi một liín kết không thỏa mên câc PHB khâc, thì nó được gân cho PHB mặc định. Điểm mê DS mặc định cho PHB mặc định lă 000000. Điểm mê đề nghị có thể được sửa đổi tùy theo quyết định của nhă cung cấp djch vụ. Thậm chí câc PHB giống nha tại hai phía của biín DS thì DSCP cũng có thể bị đânh dấu lại.
Trường D SCP có 6 bit nín có thể mang đến 64 điểm mê phđn biệt. Không gian điểm mê được chia thănh 3 nhóm chính để dễ gân vă quản lí. Nhóm 1 gồm 32 điểm mê được gân cho câc hoạt động chuẩn của mạng internet. Nhóm 2 gồm 16 điểm mê được dùng cho việc thử nghiệm hay sử dụng cục bộ (EXP/LU). Nhóm 3 gồm 16 điểm mê được dùng cho việc thử nghiệm hay sử dụng cục bộ vă được dùng bổ sung thím cho nhóm 1 khi cạn kiệt.
B ảng 4.3: Câc lớp A F vă điểm mê được đề nghị.
ư u tiín xoâ thấp ư u tiín xoâ trung bình ư u tiín xoâ cao
Class 1 001010 001100 001110 Class 2 010010 010100 010110 Class 3 011010 011100 011110 Class 4 100010 100100 100110
Hănh vi tại mỗi chặng PHB
Sau khi gói tin được phđn loại cùng với DSCP tại biín mạng, chúng sẽ được chuyển tiếp qua mạng. Việc chuyển tiếp được ứiực hiện tại mỗi chặng vă nút DS sẽ quyết định việc chuyển tiếp bằng câch chọn một PHB (Per-hop Behavior) để xâc định câch thức phục vụ gói vă xâc suất rớt gói có thể xảy ra cho gói đó.
Câc loại PHB
Có 3 loại PHB. Loại thứ nhất lă chuyển tiếp mặc định BE, thứ hai lă chuyển tiếp xúc tiến EF vă thứ ba lă chuyển tiếp đảm bảo AF. Chuyển tiếp mặc định hầu như không lăm gì cả. Chuyển tiếp xúc tiến có độ trễ vă độ mất gói thấp, tốc độ ngõ ra gần bằng tốc độ ngõ văo. Chuyển tiếp đảm bảo cung cấp nhiều mức độ chuyển tiếp, đảm bảo cho gói tin IP. Hăng đợi cđn bằng trọng lượng W FQ lă công cụ thích hợp để quản lí câc lưu lượng AF năy.
Có 4 loại AP. Mỗi loại AF tại câc nút DS được cấp phât một lưọ-ng tăi nguyín chuyển tiếp nhất định (bộ đệm vă băng thông). Mỗi loại AF lại có 3 mức giâ trị quy định khả năng bị huỷ gói. Do đó số AF PHB lă 4x3=12. Trong trưòmg hợp nghẽn, nút DS sẽ ưu tiín bảo vệ cho câc gói có mức huỷ gói thấp bằng câch huỷ câc gói có mức hủy gói cao. Trong hình 4.10, bốn hăng đợi AF được thiết lập tại DS LSR để tiếp nhận lưu lượng từ câc giao tiếp a, b, c, d. DSCP trong câc gói được dùng để xếp gói tin văo câc vị trí tương ứng ừong từng hăng đợi. Bảng ânh xạ PHB vă DSCP tại LSR được dùng để xâc định tương quan giữa DSCP sang PHB tức quy định câch thức xử lí gói tin tại LSR.
104 Chuyển mạch nhên đa giao thức MPLS H ình 4.10: DSCP vă PHB. Ị 001010 Ị--- I 010100 I 001100 I I 011010 Ị --- '---A F 21 ---AF22 100100 I I 010010 I I 100010 I I- - - — - - - - ---‘ A F 3 1 _________ ' ' ' ■ ■ • • ' - ] A F 4 1 I 100110 I--- - I A F 4 2 --- '--- '---► AF 43 / & = = - Hăng đợi --AF 11 - A F 12 PHB vă DSCP A F 11=001010 AF12=001100 AF13=001110
AF21=010010 AF22=010100 AF23=010110
AF31=011010 AF32=011100 AF33=011110
AF41=100010 AF42=100100 AF34=100110
4 .L 3 .4 .M P L S v ă D iffS e rv H ình 4.11: LSR MPLS h ỗ trợ DijfServ. Luồng gói IP DiffServ LSR MPLS hõ trợ DiffServ Phđn loại Q_ ơ) _ J S I c Bộ đo 0 ) . 0 Q. 'TO < o d ) Xóa c CO' ■D CŨ c s z xếp hăng o CR-LSP
- Thông số lưu lượng