Hình 2.16 trình bày về hàng đợi công bằng có trọng số dựa trên cơ sở lớp CB WFQ. Trong hàng đợi CB WFQ, cũng nhƣ trong WRR, các luồng lƣu lƣợng vào đƣợc nhóm vào m lớp và băng thông cổng ra đƣợc phân phối tới m lớp tùy thuộc vào trọng số thích hợp đƣợc xác định bởi yêu cầu băng thông của m lớp, trong đó trọng số có thể tăng đến 100%: m i i W 1 % 100 (Công thức 2-9) trong đó m là số lớp lƣu lƣợng và Wi là phần trăm trọng số của lớp i. Theo điểm này, hàng đợi CBWFQ và WRR là nhƣ nhau. Sự khác nhau là ở trong mỗi lớp. Với hàng đợi CB WFQ, trong một lớp, các luồng riêng biệt đƣợc lên lịch bởi hàng đợi WFQ, trong khi đó với hàng đợi WRR, chúng đƣợc lên lịch bởi hàng đợi FQ.
Lớp 1 Lập lịch gói Phân loại gói Số luợng hàng đợi WFP Cổng ra Lớp i Lớp m N1 Ni Nm Thứ tự Round Roubin . . . . . . W1 Wi Wm IP Router Các luồng gói vào Hình 2.16: CB WFQ
Biểu thị số hàng đợi WFQ trong lớp i là Ni, tổng số hàng đợi WFQ trong hàng đợi CB WFQ đƣợc tính theo công thức sau:
Tổng số hàng đợi FQ trong hàng đợi CB WFQ =
m i i N 1 (Công thức 2-10) trong đó m là tổng só lớp lƣu lƣợng. Băng thông cấp cho lớp i đƣợc phân phối giữa Ni hàng đợi trong lớp i tùy thuộc vào trọng số thích hợp, wij. Trọng số cấp cho hàng đợi WFQ j trong lớp i đƣợc cho bởi công thức:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Wij = Wi * wij (Công thức 2-11) trong đó
Wi - là phần trăm phân phối (trọng số) băng thông cổng ra cho lớp i
wij – là phầm trăm phân phối (trọng số) băng thông lớp i cho hàng đợi thứ j
trong lớp i
Wij – là phần trăm phân phối băng thông cổng ra cho hàng đợi thứ j trong lớp i Ni – tổng số hàng đợi trong lớp i
m – số lƣợng lớp
Tống của các trọng số (của cổng ra chia sẻ) của các hàng đợi trong 1 lớp bằng trọng số (của cổng ra chia sẻ) của lớp đó:
Wi = i N j ij W 1 (Công thức 2-12) 2.4 Trafic Shaping
Traffic shaping là thay đổi tốc độ luồng lƣu lƣợng đến để điều chỉnh tốc độ theo cách mà luồng lƣu lƣợng ra chuyển tiếp trôi chảy hơn. Nếu lƣu lƣợng đến tăng cao đột ngột, nó cần đƣợc đƣa vào bộ đềm và nhƣ thế đầu ra bộ đệm sẽ bớt tăng đột ngột và êm ả hơn.
Theo cách này, traffic shaping tạo ra luồng lƣu lƣợng hoạt động nhƣ 1 profile lƣu lƣợng đã xác định trƣớc, ví dụ 1 SLA. Traffic shaping giống nhƣ là việc lái xe xuyên thẳng “stop and go”, ví dụ, đƣờng hầm Lincoln tới Manhattan. Ngƣời tài xế đƣợc yêu cầu trƣớc tiên dừng lại trong giây lát tại lối vào đƣờng hầm và đi với 1 tốc độ cố định là 30 dặm 1 giờ. Traffic shaping sẽ đƣa vào một độ trễ thông qua bộ đệm.
Có 2 loại bộ định dạng lƣu lƣợng: bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng và bộ định dạng lƣu lƣợng dùng thẻ bài. Trƣờng hợp sau đôi khi đƣợc biết tới nhƣ bộ định dạng lƣu lƣợng gáo rò.
2.4.1 Bộ định dạng lưu lượng thường
Hình 2.17 trình bày bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng. Các gói đến đƣợc đặt vào một bộ đệm, hay một “cái gáo”, có độ sâu là d, và đƣợc gửi đi theo đƣờng liên kết ra theo một tốc độ cố định. Tốc độ cố định này còn gọi là tốc độ “rò”, r. Bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng không cho phép bùng nổ ở dòng lƣu lƣợng ra. Thông thƣờng, tốc độ rò, r, nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của liên kết, C. Tuy nhiên, với bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng, tốc độ rò r thay thế giới hạn trên của tốc độ đi ra của luồng lƣu lƣợng, bởi vì nó không cho phép bùng nổ ở liên kết ra. Nếu mức bùng nổ vƣợt quá chiều sâu của “gáo”, d, các luồng gói tràn sẽ bị hủy.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Độ sâu gáo d Tốc độ đường ra, C Tốc độ rò, r Tốc độ gói ra, r Gói vào bùng nổ
Hình 2.17: Bộ định dạng lưu lượng thường
2.4.2 Bộ định dạng lưu lượng gáo rò
Hình 2.18 trình bày bộ định dạng lƣu lƣợng gáo rò. Bộ định dạng lƣu lƣợng gáo rò sử dụng một gáo chứa các thẻ bài, tƣơng tự nhƣ gáo C đƣợc sử dụng cho việc kiểm soát CIR trong srTCM và trTCM.
Các thẻ bài đƣợc đặt vào gáo thẻ bài với một tốc độ cố định gọi là tốc độ thẻ bài r. Tốc độ thẻ bài r tƣơng tự nhƣ CIR. Gáo thẻ bài có một kích thƣớc giới hạn gọi là độ sâu của gáo d. Độ sâu gáo tƣơng tự nhƣ kích thƣớc của gói C, CBS. Nếu gói thẻ bài bị đầy, không có thẻ bài nào đƣợc đặt vào gáo.
Mỗi thẻ bài cho phép bộ đệm lƣu lƣợng đến gửi đi một byte của gói. Khi không có gói nào trong bộ đệm để gửi đi, đáy của gáo thẻ bài đƣợc đóng lại và không có thể bài nào đƣợc phát ra. Khi có các gói trong bộ đệm, các thẻ bài đƣợc thu hồi với tốc độ liên kết ra C, và do đó các gói đƣợc “đi ra” ở liên kết ra. Nếu gáo thẻ bài đƣợc xả ra hoàn toàn không để lại thẻ bài nào, các gói trong bộ đệm phải đợi các thẻ bài đƣợc đặt lại vào gáo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Độ sâu gáo d Tốc độ đường, C Tốc độ rò, C Thẻ sẵn sàng Kích thước bộ đệm, B Các gói vào Tràn bộ đệm Tốc độ thẻ bài, r
Hình 2.18: Gáo rò token traffic shaper
Kết quả của hoạt động này là các gói bật ra đƣợc cho phép chiếm liên kết ra với tốc độ liên kết C. Kích cỡ bùng nổ bị giới hạn bởi độ sâu của gáo d. Khi các thẻ bài đƣợc đƣa vào trong gáo với tốc độ thẻ bài là r, tốc độ trung bình của chu kỳ lâu dài của các gói trên liên kết ra sẽ là r. Do đó, bộ định dạng lƣu lƣợng gáo rò làm việc chính xác nhƣ gáo C của srTCM và trTCM không kể đến việc gáo rò đƣợc áp dụng ở cổng ra trong khi đó gáo C đƣợc áp dụng ở cổng vào.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Kết luận chƣơng
Chƣơng II tập trung vào các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP. Từ các đặc điểm cơ bản của chất lƣợng dịch vụ IP, các yêu cầu QoS IP đã đƣợc thể hiện qua mô hình định tuyến dƣới khía cạnh khối chức năng cơ bản. Các giải pháp kỹ thuật nhƣ phân lớp dịch vụ, chính sách loại bỏ gói, lập lịch và chia cắt lƣu lƣợng đƣợc trình bầy dựa trên mô hình chức năng bộ định tuyến IP. Các kỹ thuật này sẽ đƣợc áp dụng trong các mô hình thực tế triển khai QOS đó là IntServ và DiffServ sẽ đƣợc trình bầy dƣới đây. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG 3:
CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP Nhập đề:
Chƣơng này trình bầy hai mô hình triển khai IP QoS khác nhau đó là: IntServ và DiffServ. Mỗi mô hình sẽ có những đặc điểm riêng để phù hợp với những yêu cầu chức năng IP QoS của các loại dịch vụ nhƣ đã trình bày trong chƣơng I. Trong khi mô hình IntServ đi theo hƣớng dành trƣớc tài nguyên thì DiffServ thì đi theo hƣớng phân lớp lƣu lƣợng và đƣa ra các ứng xử khác nhau với các lƣu lƣợng khác nhau. Các kỹ thuật đảm bảo chất lƣợng đã đƣợc trình bầy trong chƣơng II sẽ đƣợc áp dụng cài đặt trong mô hình DiffServ một cách đầy đủ và chi tiết hơn.
3.1 Các dịch vụ tích hợp
Trong IntServ, một luồng IP riêng biệt đƣợc nhận dạng bởi 5 thông số sau:
- Nhận dạng giao thức
- Địa chỉ IP đích
- Địa chỉ cổng đích
- Địa chỉ IP nguồn
- Địa chỉ cổng nguồn
Để tạo một tài nguyên dành riêng cho một luồng, nguồn ứng dụng phải đƣợc cung cấp một luồng xác định. Luồng xác định này bao gồm một đặc trƣng lƣu lƣợng và các yêu cầu dịch vụ cho luồng. Mô tả lƣu lƣợng bao gồm tốc độ đỉnh, tốc độ trung bình, kích cỡ cụm; và các yêu cầu dịch vụ bao gồm băng thông nhỏ nhất đƣợc yêu cầu và các yêu cầu hiệu năng, ví dụ nhƣ trễ, jitter và tỷ lệ mất gói. IntServ sử dụng giao thức dành riêng tài nguyên (RSVP) cho việc dành riêng các tài nguyên cho một luồng.
3.2 Giao thức dành riêng tài nguyên (RSVP)
3.2.1 Tổng quan về RSVP
RSVP đƣợc định nghĩa trong chuẩn RFC 2205. RSVP là một giao thức thiết lập dành riêng cho IP QoS. Nó hỗ trợ cả IPv4 và IPv6 và thích hợp cho cả multicast và unicast IP. Trong RSVP, tài nguyên đƣợc dành riêng cho mỗi một định hƣớng cụ thể.
Các trạm nguồn và đích trao đổi bản tin RSVP để thành lập phân lớp dịch vụ và trạng thái chuyển tiếp tại mỗi nút. Nguồn khởi tạo yêu cầu dành riêng nhƣng việc xác định các tài nguyên sẵn sàng và sự dành riêng thực tế bắt đầu từ đầu cuối thu. Trạng thái của tài nguyên dành riêng tại các node RSVP không cố định và đƣợc thay đổi một cách định kỳ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
RSVP không phải là một giao thức định tuyến. Các bản tin RSVP có hƣớng giống với hƣớng các gói IP đƣợc xác định bởi các bảng định tuyến trong các router IP. RSVP cung cấp một vài kiểu dành riêng. RSVP là một giao thức phức tạp. Do mỗi một nút trên tuyến phải giữ trạng thái dành riêng, với các mạng lớn, RSVP trở thành không thực tế, bởi khả năng mở rộng.
3.2.2 Hoạt động của RSVP
Một phiên RSVP thƣờng đƣợc định nghĩa bởi ba tham số sau: - Địa chỉ đích
- Nhận dạng giao thức
- Cổng đích
Host nguồn Host đích
PATH PATH PATH PATH
RESV RESV RESV RESV
Data Data Data Data
Mạng InterSer IP
Hình 3.1: Hoạt động của RSVP
Hình 3.1 chỉ ra hoạt động của RSVP. Phía trạm phát gửi đi một bản tin PATH tới trạm đích với một luồng hay một “phiên”. Bản tin PATH bao gồm một chỉ thị luồng xác định cho luồng đó Khi bản tin PATH đi qua các router trên một tuyến, các router đăng ký nhận dạng luồng và chỉ thị luồng này, khi bản tin RESV tƣơng ứng tới từ trạm thu, các router tạo sự tƣơng ứng thích hợp giữa thông tin đƣợc chứa trong các bản tin PATH và RESV. Khi trạm thu nhận bản tin PATH, nó gửi một bản tin RESV. Bản tin RESV mang thông tin nguồn dành riêng. Các gói IP của luồng gửi đi theo hƣớng của bản tin PATH.
3.2.3 Các kiểu RSVP dành riêng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Có ba loại kiểu dành riêng đƣợc định nghĩa trong chuẩn RFC 2205 nhƣ đã chỉ ra trong hình 3.2. Điều khiển ngƣời gửi sẽ điều khiển lựa chọn những ngƣời gửi. Hai kiểu điều khiển ngƣời gửi đã đƣợc định nghĩa. Trong kiểu lựa chọn cụ thể, một dãy “ cụ thể” tất cả những ngƣời gửi đƣợc lựa chọn đƣợc chỉ ra. Trong lựa chọn bất kỳ, tất cả những ngƣời gửi đến phiên đều đƣợc lựa chọn.
Điều khiển chia sẻ điều khiển việc xử lý dành riêng cho những ngƣời gửi khác nhau trong cùng một phiên. Hai kiểu điều khiển chia sẻ đƣợc định nghĩa. Trong kiểu dành riêng riêng biệt, việc dành riêng đƣợc thực hiện cho mỗi đƣờng lên của ngƣời gửi. Trong kiểu dành riêng đƣợc chia sẻ, tài nguyên dành riêng đƣợc chia sẻ bởi nhiều đƣờng lên của các ngƣời gửi.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Lựa chọn ngƣời gửi
Sự dành riêng
Riêng biệt Chia sẻ
Toàn bộ Kiểu bộ lọc cố định (FF)
Kiểu chia sẻ toàn bộ (SE) Lựa chọn Không định nghĩa Kiểu bộ lọc lựa
chọn (WF)
Hình 3.2: Các kiểu dành riêng của RSVP
Người nhận 1 Người nhận N Các yêu cầu dành riêng ROUTER Đường chia sẻ dành riêng
Hình 3.3: Các ống chia sẽ được dành riêng
Nhƣ đã chỉ ra trong hình 3.2, có bốn sự kết hợp chia sẻ điều khiển và điều khiển lựa chọn ngƣời gửi có thể xảy ra. Tuy nhiên, một trong bốn sự kết hợp này chƣa đƣợc định nghĩa. Ba kiểu còn lại là kiểu Fixed – Filter, kiểu Shared – Explicit (SE) và kiểu Wildcard – Filter (WF).
Hình 3.3 chỉ ra một băng thông “pipe” đƣợc dành riêng đƣợc chia sẻ bởi nhiều ngƣời gửi.
3.2.4 Các ví dụ về IntSer
Để làm rõ hoạt động của RSVP trong IntSer chúng ta sẽ nghiên cứu một ví dụ sau. Giả sử có một nguồn truyền video về một sự kiện thể thao lớn trên mạng Internet. Phiên này đƣợc gán một địa chỉ multicast, và nguồn sẽ gán nhãn tất cả các gói tin đi ra với địa chỉ multicast đó. Cũng giả sử rằng một giao thức định tuyến multicast đã đƣợc thành lập để tạo ra một cây multicast từ ngƣời gửi tới bốn đầu nhận nhƣ trong hình dƣới. Con số bên cạnh mỗi điểm là tốc độ mà nó muốn nhận dữ liệu. Cũng giả sử rằng video đƣợc phân lớp và mã hóa để cung cấp sự không đồng nhất của phía ngƣời gửi.
Và RSVP hoạt động nhƣ ví dụ dƣới đây. Mỗi ngƣời nhận gửi một bản tin dành riêng reservation message lêm cây multicast. Bản tin reservation message này xác định tốc độ của mà phía nhận muốn để nhận dữ liệu từ nguồn. Khi bản tin reservation message đến router, router điều chỉnh bộ lập lịch gói của nó để tạo ra sự dành riêng. Tiếp theo nó gửi một sự dành riêng đi lên. Tổng số băng thông sành riêng đi lên từ router này tùy thuộc vào băng thông đã dành riêng ở đƣờng xuống. Trong ví dụ này, phía nhận gồm có R1, R2, R3, và R4 dành 10Kbps, 100Kbps, 3Mbps, và 3Mbps. Do
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vậy đƣờng xuống của router D yêu cầu tối đa 3Mbps. Do là truyền dẫn một tới nhiều, router D gửi một bản tin dành riêng tới router B yêu cầu router B dành riêng 3Mbps trên đƣờng link giữa hai router. Chú ý rằng 3Mbps đƣợc dành riêng mà không phải là 3+3=6Mbps; bởi lý do này phía nhận R3và R4 cùng xem một sự kiện thể thao nhƣ nhau, do vậy sự dành riêng có thể đƣợc gộp lại. Tƣơng tự, router C yêu cầu router B dành riêng 100Kbps trên đƣờng link giữa router B và C; mã hóa theo lớp đảm bảo rằng bộ nhận của R1 với tốc độ 20Kbps đã nằm trong đƣờng xuông 100Kbps. Router B nhận reservation message từ đƣờng xuống của nó và truyền reservation vào bộ lập lịch của nó, nó gửi một bản tin reservation message mới vào đƣờng lên của nó để tới router A. Bản tin này yêu cầu dành riêng 3Mbps băng thông giữa đƣờng link A và B, đây cũng là băng thông tối đa của đƣờng dành riêng đi xuống.
A B C ` ` ` ` ` D Nguồn R1: 20 Kbps R1: 100 Kbps R1: 3 Kbps R1: 3 Kbps Hình 3.4: Ví dụ 1 về RSVP trong IntSer
Ở ví dụ trên loại RSVP sử dụng đƣợc gọi là receiver-oriented (hƣớng phía nhận), ở đó, phía nhận dữ liệu khởi tạo và duy trì tài nguyên dành riêng cho luồng đó. Chú ý rằng mỗi router nhận một reservation message từ đƣờng xuống của nó trong cây multicast và gửi đi chỉ một reservation message theo đƣờng lên.
A D B ` ` ` ` Người gửi/ Người nhận Người gửi/ Người nhận Người gửi/ Người nhận Người gửi/ Người nhận
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.5: Ví dụ 2 về RSVP trong IntSer
Xét ví dụ khác, giả sử rằng bốn ngƣời tham gia một hội nghị truyền hình. Mỗi ngƣời có ba cửa sổ trên màn hình để nhìn ba ngƣời khác. Giả sử rằng giao thức định tuyến đã thành lập cây multicast giữa bốn host nhƣ hinh dƣới đây. Mỗi ngƣời muốn