Trong phiên họp tháng 8 năm 1997, nhóm IETF đã đề xuất mô hình DiffServ [21] như một giải pháp QoS có tính khả thi cao hơn và xác định rõ yêu cầu cho dịch vụ phân biệt (DiffServ) với việc phát triển các chuẩn cho phương pháp này.
Mô hình dịch vụ phân biệt DiffServ thừa nhận một khía cạnh trái ngược với IntServ. Vấn đề tồn tại của IntServ là các nguồn tài nguyên cần phải được duy trì trạng thái thông tin theo từng luồng, điều này trở nên khó khả thi đối với mạng có số lượng dịch vụ và số lượng thiết bị mạng lớn vì bộ định tuyến cần phải xử lý lưu lượng rất lớn trong mạng. Cách tiếp cận của DiffServ không xử lý theo từng luồng lưu lượng riêng biệt mà ghép chúng vào một số lượng hạn chế các lớp lưu lượng. DiffServ hướng tới xử lý trong từng dịch vụ phân biệt thay vì xử lý từ đầu cuối tới đầu cuối như mô hình IntServ.
DiffServ định nghĩa một số tham số mà người sử dụng hiểu rõ cho ứng dụng của họ trong SLA như thỏa thuận về điều kiện lưu lượng TCA (Traffic Conditioning Agreement), hồ sơ lưu lượng (tham số của gáo rò token), các tham số hiệu năng (thông lượng, độ trễ, mất gói), cách thức xử lý các gói tin không phù hợp với thỏa thuận, luật đánh dấu và chia cắt lưu lượng.
Trong mô hình DiffServ, các bộ định tuyến được chia làm hai loại: các bộ định tuyến biên nằm ở đường vành của tổ chức mạng có chức năng DiffServ; các bộ định tuyến lõi nằm bên trong tổ chức mạng có chức năng DiffServ. Đối với mô hình DiffServ các bộ định tuyến biên làm nhiệm vụ xử lý từng luồng IP vi mô. Các bộ định tuyến lõi thay vì phải xử lý số lượng rất lớn các luồng IP như trong cấu trúc IntServ, chỉ phải xử lý một vài luồng IP tổng. Luồng IP tổng chứa tất cả các gói của các luồng IP vi mô thuộc về cùng một chủng loại.[24]
Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng được mô tả cụ thể như sau:
Hình 3.8. Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng
Mô hình này bao gồm một số thành phần như sau:
DS-byte: byte xác định DiffServ là thành phần ToS của IPv4 và trường loại lưu lượng IPv6. Các bit trong byte này thông báo gói tin được mong đợi nhận được thuộc dịch vụ nào.
Các thiết bị biên: nằm tại lối vào hay lối ra của mạng cung cấp DiffServ. Các thiết bị bên trong mạng DiffServ
Quản lý cưỡng bức: các công cụ và nhà quản trị mạng giám sát và đo kiểm đảm bảo SLA giữa mạng và người dùng.
Cơ chế DiffServ đưa ra sự phân loại cho 3 loại hình dịch vụ: dịch vụ ưu tiên, dịch vụ đảm bảo, dịch vụ ứng biến theo khả năng tối đa (dịch vụ được cung cấp bởi mạng Internet hiện nay). Đối với mỗi loại dịch vụ, DiffServ định nghĩa cách thức xử lý các gói IP tại các bộ định tuyến lõi. Gói IP của dịch vụ ưu tiên nhận được cách xử lý chuyển tiếp nhanh (EF-PHB - Expedited Forwarding-Per Hop Behaviour), đối với gói IP của dịch vụ đảm bảo nhận được cách xử lý chuyển tiếp đảm bảo (AF-PHB - Assured Forwarding-Per Hop Behaviour).
Nguyên lý hoạt động của DiffServ:
Khi bắt đầu đi vào mạng DiffServ tại bộ định tuyến biên, gói tin IP sẽ được phân loại. Bộ định tuyến biên thực hiện việc phân loại bằng cách kiểm tra mã DSCP (DiffServ Code Point) chứa chủng loại dịch vụ nằm trong phần đầu gói cùng với một số dữ liệu khác liên quan tới luồng vi mô của gói IP (địa chỉ đầu gửi, địa chỉ đầu nhận).
Các gói tin đến bộ định tuyến có thể đã được đánh dấu hoặc chưa đánh dấu, bộ định tuyến xác định điểm mã điều khiển dịch vụ DSCP của gói tin và phân loại các gói tin theo phương pháp phân loại kết hợp hành vi BA. Các gói tin phân loại thành các lớp BA được chuyển tiếp theo hành vi từng bước PHB (Per Hop Behavior) được định nghĩa trước cho các BA. Mỗi PHB được thể hiện bởi giá trị DSCP và xử lý giống nhau đối với các gói tin trong cùng lớp BA.
Hình 3.9. Mô hình các bước dịch vụ phân biệt DiffServ
Sau khi chủng loại của gói IP được xác định, bộ định tuyến biên sẽ áp dụng một số giải pháp điều chỉnh tiếp theo cho gói tin nếu cần thiết. Tùy thuộc vào mức độ tuân thủ cụ thể của gói IP và mức độ chặt chẽ của DiffServ, giải pháp được bộ định tuyến biên sử dụng có thể là đánh dấu gói, điều chỉnh gói (loại bỏ gói hoặc làm trễ gói một thời gian nhất định trước khi chuyển tiếp).
Bộ định tuyến lõi có nhiệm vụ kiểm tra chủng loại của gói IP và chuyển tiếp gói tin IP theo cách gói tin đó được nhận, bao gồm định tuyến cho gói, hoặc xếp gói vào bộ đệm thích hợp nếu cần thiết.
Mặc dù đã khắc phục được nhược điểm về tính áp dụng rộng của IntServ nhưng mô hình DiffServ chỉ có khả năng đảm bảo QoS cho luồng IP tổng. Hiện nay, mô hình DiffServ vẫn chưa được các nhà cung cấp dịch vụ triển khai trong mạng của họ cũng bởi nguyên nhân là sự cần thiết phải đầu tư nâng cấp mạng, thiếu động lực triển khai do tính tiện lợi của cung ứng thừa dung lượng cũng lý giải cho hiện trạng này.