EF PHB (Expedited Forwarding – PHB) được thiết kế để cung cấp dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối cú băng thụng được bảo đảm, trễ, tổn thất và Jitter thấp. Trờn thực tế EF PHB mụ phỏng một đường ảo để hỗ trợ dịch vụ Video hoặc thoại.
Bởi vỡ chỉ cú thể kiểm soỏt trễ hàng đợi trờn mạng, nờn chỉ cú thể tối thiểu được trễ và Jitter thụng qua việc giảm thiểu trễ xếp hàng, nờn ý tưởng của EF PHB là sắp xếp để cỏc gúi được đỏnh dấu vào cỏc hàng đợi rỗng hoặc ngắn. Điều này chỉ cú thể đạt được khi tốc độ dịch vụ của gúi tin EF trờn một cổng ra nào đú lớn hơn tốc độ của cỏc gúi tin đến cổng đú, độc lập với tải trờn cỏc PHB khỏc. Một EF PHB yờu cầu mọi router dọc theo đường truyền luụn phục vụ cỏc gúi EF nhanh hơn tốc độ ở cỏc hop trước đú. Điều này dẫn đến cỏc yờu cầu sau:
+ Kiểm soỏt tốc độ lưu lượng EF ở đầu vào DS tờn miền. + Xỏc định thời gian phục vụ gúi EF ở mọi router lừi.
+ Thời gian phục vụ gúi EF khụng bị ảnh hưởng bởi cỏc tải khỏc
! " #
Hỡnh 3.4: Chuyển tiếp nhanh mó hoỏ một lựa chọn hàng đợi đơn EF PHB cú thể được hỗ trợ trờn cỏc Router DS theo một số cỏch sau:
Kiểm soỏt luồng dữ liệu EF tới một giỏ trị nào đú tại biờn của mạng DS. Đảm bảo băng thụng cần thiết dọc theo mạng lừi.
Đặt cỏc gúi tin EF vào hàng đợi cú độ ưu tiờn cao nhất và đảm bảo rằng tốc độ ra ớt nhất là bằng với tốc độ vào.
Hạn chế tải cựng EF trong mạng lừi để trỏnh thiếu băng thụng cho cỏc loại dịch vụ khỏc.
Thụng thường người ta sử dụng RED khi hỗ trợ EF PHB bởi vỡ phần lớn lưu lượng là UDP mà UDP khụng phỳc đỏp bỏ gúi tin bằng cỏch giảm tốc độ truyền. Mặc dự trong thực tế cỏc gúi EF sẽ được gửi đến một hàng đợi xỏc định phự hợp cho định trỡnh, nhưng định nghĩa của dịch vụ EF cũng chỉ ra rằng hàng đợi nờn cú kớch thước nhỏ.
Vỡ vậy, EF PHB phự hợp cho cỏc dịch vụ yờu cầu trễ thấp, xỏc xuất mất gúi thấp, jitter thấp. RFC 2598 khuyến nghị EF nờn được sử dụng để xõy dựng đường thuờ kờnh riờng ảo. Nú tạo ra cỏc dải nhỏ băng thụng được bảo vệ khỏi những người sử dụng khỏc trong DS tờn miền. Do cỏc luồng lưu lượng riờng biệt sử dụng dịch vụ EF luụn được kiểm soỏt chặt chẽ tại đầu vào của DS tờn miền, nờn xỏc suất mất gúi đối với lưu lượng EF là rất thấp.
3.5.2. Chuyển tiếp đảm bảo AF 2 PHB
Chuẩn RFC 2597 định nghĩa AF thực tế là một nhúm PHB dành cho cỏc dịch vụ được xỏc định theo băng thụng khả dụng và đặc tớnh loại bỏ gúi. Trong khi EF hỗ trợ cỏc dịch vụ với băng thụng và đặc tớnh jitter cứng thỡ AF cho phộp chia sẻ cỏc nguồn tài nguyờn mạng linh hoạt hơn. AF hỗ trợ cỏc dịch vụ cú lưu lượng bựng nổ trong thời gian ngắn. RFC 2597 cũng định nghĩa 4 nhúm PHB, mỗi nhúm hỗ trợ một phương thức AF khỏc nhau. Đối với AF, giỏ trị DSCP chỉ thị nú được chia làm hai phần. Phần thứ nhất lớp dịch vụ cho phộp xỏc định hàng đợi phự hợp với nú. Phần thứ hai thứ tự trước sau xỏc định mức độ ưu tiờn loại bỏ gúi.
$ % &' ! " # # # &' ( " "
Hỡnh 3.5: Chuyển tiếp được đảm bảo mó hoỏ lớp dịch vụ và mức ưu tiờn loại bỏ gúi Trong một nỳt hỗ trợ DS, mức đảm bảo chuyển tiếp phụ thuộc vào:
+ Dung lượng tài nguyờn ấn định cho loại AF mà gúi tin thuộc về . + Tải hiện tại của loại AF, trong trường hợp cú nghẽn trong loại AF đú. + Giỏ trị tuần tự bỏ qua của gúi tin.
Hiện tại RFC 2597 định nghĩa 4 lớp dịch vụ và 3 mức ưu tiờn như trong bảng sau: Mức ưu tiờn Loại 1 Loại 2 Loại 3 Loại 4
Thấp 001010 010010 011010 100010
Cao 001110 010110 011110 100110 Bảng3.1: Cỏc loại AF
Nhúm nghiờn cứu DiffServ khụng đưa ra định nghĩa dịch vụ cụ thể mà AF PHB đựơc xem như một cơ chế cho phộp nhà cung cấp dịch vụ đưa ra cỏc mức phõn biệt về độ đảm bảo chuyển tiếp cho gúi IP. Mạng DS sẽ quyết định sự khỏc nhau giữa cỏc loại AF. Cỏc Router hỗ trợ nhúm AF PHB bằng cỏch:
+ Kiểm soỏt luồng dữ liệu AF tới một giỏ trị nào đú tại biờn của mạng DS. + Đảm bảo băng thụng cần thiết dọc theo mạng lừi.
+ Đặt mỗi loại dịch vụ AF vào cỏc hàng đợi khỏc nhau. + Lựa chọn nguyờn tắc lập lịch trỡnh hàng đợi thớch hợp.
3.6. Vựng mạng dịch vụ phõn biệt
Vựng mạng DS (Differentiated Services) là một tập liờn tiếp cỏc Router hoạt động với cựng một chớnh sỏch triển khai dịch vụ. Thụng thường một vựng mạng DS chỉ do một nhà khai thỏc mạng quản lý để đảm bảo đủ tài nguyờn mạng để hỗ trợ cỏc đặc tớnh lớp dịch vụ (SLS Service Level Specification) và đặc tớnh kiểm tra lưu lượng (TCS Traffic Conditioning Specification).
Hỡnh 3.6 : Mạng dịch vụ phõn biệt Một mạng DS bao gồm cỏc nỳt biờn và lừi :
Nỳt biờn (ER Edge Router) đặt tại biờn của mạng, cỏc nỳt biờn đúng vai trũ cả nỳt biờn vào và nỳt biờn ra. Khi đúng vai trũ nỳt biờn vào, Router biờn ER cú chức năng phõn loại, đỏnh dấu và kiểm tra lưu lượng vào. Router biờn ER phõn loại gúi tin dựa trờn kiểm tra tiền tố gúi tin và viết điểm mó dịch vụ phõn biệt
DS ingress Boundary Router DS Interior Router DS Interior Router DS Egress Boundary Router BA Traffic Phõn loại BA Hỗ trợ PHB
Đo lưu lượng Đỏnh dấu lưu lượng Điều chỉnh lưu lượng
DSCP để chỉ ra nhúm PHB được hỗ trợ trong mạng DS. Khi đúng vai trũ nỳt biờn ra, ER thực hiện cỏc chức năng kiểm tra lưu lượng chuyển đi tới mạng DS khỏc hoặc mạng khụng hỗ trợ DS.
Nỳt lừi (CR Core Router) chọn tỏc động chuyển tiếp cho mỗi gúi tin dựa trờn DSCP của gúi tin và chuyển gúi tin tới CR khỏc hoặc ER.
Hỡnh 3.7: Phõn loại gúi tin và kiểm tra lưu lượng
Hỡnh 3.7 đưa ra mụ hỡnh logic về hoạt động của cỏc mụđun phõn loại bản tin, kiểm tra lưu lượng trờn cỏc nỳt DS.
Mụđun phõn loại gúi tin
Khối phõn loại gúi tin chọn cỏc gúi tin trong dũng lưu lượng dựa trờn nội dung của cỏc trường trong tiền tố gúi tin .Cấu trỳc DiffServ đưa ra hai cỏch phõn loại gúi tin như sau:
o Phõn loại tập đồng tỏc động (BA Bahavious Aggregate): Chọn cỏc gúi tin chỉ dựa trờn giỏ trị DSCP.
o Phõn loại đa trường (MF MultiField): Chọn cỏc gúi tin dựa trờn cỏc giỏ trị của một hay nhiều trường tiền tố như địa chỉ nguồn, địa chỉ đớch,trường DS, cổng nguồn, cổng đớch, giao diện đến. Kết quả phõn loại được đưa vào trường DS nhằm đơn giản hoỏ việc phõn loại gúi tin cho cỏc nỳt trong mạng DS.
Sau khi phõn loại gúi tin và nhận dạng cỏc gúi theo cỏc nguyờn tắc cụ thể, gúi tin được chuyển tới phần kiểm tra lưu lượng.
Mụđun kiểm tra lưu lượng
Phần kiểm tra lưu lượng cú thể bao gồm nhiều phần tử thực hiện cỏc chức năng đo, đỏnh dấu, điều chỉnh và bỏ gúi tin.
+ Đo dũng lưu lượng để xỏc định một gúi tin là ở trong hiện trạng hoặc ở ngoài hiờn trạng.
Đo
Đỏnh dấu Phõn loại
gúi tin Điều chỉnh
Kiểm tra lưu lượng
+ Phần tử đỏnh dấu viết trường DS của gúi tin giỏ trị DSCP. Do vậy gúi tin được gắn với đồng tỏc động BA nào đú.
+ Phần tử điều chỉnh làm trễ một số hoặc tất cả cỏc gúi tin trong dũng lưu lượng để cho dũng lưu lượng phự hợp với hiện trạng.
+ Phần tử bỏ gúi tin nhằm xoỏ một số gúi tin trong dũng lưu lượng để dũng lưu lượng phự hợp với hiện trạng.
3.7. Phõn bổ băng thụng
Mặc dự khụng nằm trong cấu trỳc DiffServ nhưng phõn bổ băng thụng BB (Bandwith Broker) là một phần tử logic cú vai trũ quan trọng trong mạng DiffServ đú là quản lý tài nguyờn hay điều khiển chấp nhận cho mạng DiffServ. BB quản lý tài nguyờn trong mạng DiffServ dựa trờn đặc tớnh lớp dịch vụ đó được thoả thuận trong vựng mạng đú.
Ngoài ra BB cũn cú chức năng quản lý liờn kết mạng, với cỏc BB của cỏc mạng gần kề để phối hợp cỏc SLS trờn cỏc gianh giới mạng. BB thu thập và quan trắc trạng thỏi của tài nguyờn QoS trong mạng và tại cỏc nỳt biờn đến từ cỏc mạng gần kề. Thụng tin này cựng với cỏc nguyờn tắc trong cơ sở dữ liệu đựơc sử dụng để điều khiển chấp nhận yờu cầu QoS cho mạng.
Quản lý chớnh sỏch sẽ so sỏnh cỏc yờu cầu này với cỏc nguyờn tắc, nếu khụng đỏp ứng sẽ từ chối, thụng tin trạng thỏi mạng từ BB cũn đựơc sử dụng để kiểm tra tài nguyờn khả dụng hiện cú trong mạng để đỏp ứng cỏc yờu cầu thụng tin này nằm trong cơ sở dữ liệu của BB hoặc qua giao diện tới phần tử khỏc.
3.8. Ưu điểm & Nhược điểm của DiffServ
3.8.1. Ưu điểm
DiffServ khụng yờu cầu bỏo hiệu cho từng luồng, bắt tay khi thiết lập luồng nờn khụng bị mất băng thụng cho phần bỏo hiệu .
DiffServ cú thể triển khai diện rộng vỡ vậy phự hợp trong mụ hỡnh hệ thống mạng lớn.
DiffServ cung cấp nhiều cấp độ về chất lượng dịch vụ trong mạng. Dịch vụ ưu tiờn cú thể ỏp dụng cho một số luồng riờng biệt cựng một lớp dịch vụ. Điều này cho phộp nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng phõn phối một số mức dịch vụ khỏc nhau cho cỏc khỏch hàng.
DiffServ khụng yờu cầu thay đổi tại cỏc mỏy chủ hay cỏc ứng dụng để hỗ trợ dịch vụ ưu tiờn. Đõy là nhiệm vụ của thiết bị biờn.
3.8.2. Nhược điểm
o Khụng đảm bảo hoàn toàn chất lượng dịch vụ.
o DiffServ yờu cầu một tập hợp cỏc cơ chế để làm việc & liờn quan đến việc truyền tải trong mạng.Vấn đề quản lý trạng thỏi của một số lượng lớn cỏc thiết bị biờn là một vấn đề khụng nhỏ.
o DiffServ khụng cú khả năng cung cấp băng tần & độ trễ đảm bảo như IntServ.
o Chớnh sỏch khuyến khớch khỏch hàng trờn cơ sở giỏ cước cho dịch vụ cung cấp cũng ảnh hưởng đến giỏ trị của DiffServ.
3.9. Kết luận
Việc triển khai DiffServ trờn mạng khụng tạo ra băng thụng rỗi mà ý tưởng cơ bản của nú là triển khai nhiều hàng đợi trờn Router để đảm bảo rằng cỏc BA này được đảm bảo về chất lượng hơn cỏc BA khỏc. Vỡ vậy cần phải đảm bảo năng lựợng mạng nhất định cho cỏc bộ định tuyến.
CHƯƠNG 4. TÍCH HỢP CẤU TRÚC DỊCH VỤ INTSERV & DIFFSERV
4.1. So sỏnh giữa hai mụ hỡnh IntServ & DiffServ
Hỗ trợ QoS là một thử thỏch quan trọng trong sự phỏt triển của mạng IP. Chương trước đó trỡnh bày về cấu trỳc hỗ trợ QoS trong mạng IP là IntServ và DiffServ. Chương này sẽ phõn tớch khả năng tớch hợp ưu điểm của cả hai loại cấu trỳc này vào mạng IP.
Đặc tớnh IntServ DiffServ
Phõn biệt dịch vụ Từng luồng lưu lượng Tập cỏc luồng lưu lượng Trạng thỏi tại cỏc
Router (vd: quản lý bộ đệm )
Theo từng luồng Theo tập cỏc luồng
Phõn loại lưu lượng Một vài trường tiền tố Trường DS (6 bits ) của tiền tố IP.
Loại dịch vụ phõn biệt Xỏc định hoặc đảm bảo thống kờ
Đảm bảo tuyệt đối hoặc tương đối
Điều khiển chấp nhận Yờu cầu Chỉ yờu cầu cho dịch vụ tuyệt đối Giao thức bỏo hiệu Yờu cầu (RSVP) Khụng yờu cầu: dịch vụ tương
đối
Sự sắp đặt cho dịch vụ Từ đầu cuối tới đầu cuối Nội bộ từng chặng
Phạm vi dịch vụ Đơn hướng hoặc đa hướng Bất cứ nơi nào trong mạng Tớnh cước Dựa trờn đặc tớnh luồng và
QoS
Dựa trờn loại dịch vụ sử dụng
Quản lý mạng Giống như chuyển mạch kờnh Giống như mạng IP hiện tại Triển khai liờn mạng Thoả thuận đa phương Thoả thuận song phương
Bảng 4.1: So sỏnh IntServ & DiffServ
Bảng 4.1 phõn tớch sự khỏc nhau giữa hai cỏch tiếp cận IntServ và DiffServ. Mụ hỡnh IntServ được nhúm nghiờn cứu chuẩn kỹ thuật cho Internet là IETF (Internet Engineering Task Force) đưa ra nhằm hỗ trợ QoS đầu cuối tới đầu cuối trong mạng IP nhưng dường như mụ hỡnh này khụng linh hoạt trong cỏc mạng lớn. Trong khi đú cỏch tiếp cận DiffServ khỏ đơn giản và linh hoạt, nú hỗ trợ cỏc loại tập hợp lưu lượng với cỏc loại dịch vụ khỏc nhau nhưng lại khụng đỏp ứng được chi tiết cỏc yờu cầu như trong IntServ.
4.2. IntServ over DiffServ
Mặc dự chỳng dường như khỏ khỏc nhau, nhưng IntServ và DiffServ cú thể làm việc với nhau để tạo ra một giải phỏp tổng thể end to end. Cú ý kiến cho rằng một mạng IntServ cú thể được xõy dựng xung quanh cỏc mạng DiffServ bằng cỏch xem một mạng DiffServ như một link ảo. Vớ dụ dịch vụ EF cú thể được sử dụng để tạo ra đường thuờ kờnh riờng ảo giữa cỏc router xung quanh mạng DiffServ.
( & % & % ) ** + , % - . & - /0 % 1 ( & % &
Hỡnh 4.1: IntServ cú thể xem mạng DiffServ như một NE
Mặc dự một AF DSCP chỉ ra một trong bốn hàng đợi, nhưng nú khụng xỏc định kớch thước cực đại của hàng đợi hoặc khoảng thời gian phục vụ của scheduler cho mỗi hàng đợi. Bộ phận điều hành mạng sẽ xỏc định cỏc thụng số này theo từng trường hợp. Mỗi lớp dịch vụ phõn biệt với cỏc lớp khỏc bởi nguồn tài nguyờn mạng mà nú nhận được tại mỗi lớp.
Rừ ràng rằng mạng DiffServ khụng cần phải biết và tham gia vào bỏo hiệu RSVP của người sử dụng đầu cuối. Cỏc router xung quanh mạng truyền dẫn DiffServ thực hiện nhiệm vụ này. Bỏo hiệu RSVP người sử dụng đầu cuối được truyền thụng suốt qua mạng DiffServ.
4.3. Khả năng tớch hợp DiffServ và RSVP
Cả hai cỏch tiếp cận IntServ & DiffServ đều dựa trờn mụ hỡnh cố gắng tối đa. Cỏch tiếp cận kiểu RSVP đưa ra tối đa cỏc chi tiết: Luồng lưu lượng thoả thuận được chỉ ra cụ thể từ điểm nguồn tới điểm đớch. Một trong những ưu điểm của mụ hỡnh DiffServ là thoả thuận dịch vụ cú thể được mụ tả chung chung hơn là dịch vụ IntServ.
Hỡnh 4.2: Hỗ trợ RSVP trờn mạng DiffServ
Khả năng linh hoạt về thời gian, mụ hỡnh RSVP cú thoả thuận linh hoạt hơn. Thoả thuận cú thể thiết lập và giải phúng theo yờu cầu xuất phỏt từ yờu cầu của người sử dụng. Về cơ bản cỏch tiếp cận DiffServ hỗ trợ cỏc thoả thuận cố định, thời gian thoả thuận được định nghĩa trờn cơ sở hợp đồng giữa khõch và nhà cung cấp dịch vụ. Hợp đồng này được gọi là “Thoả thuận về mức dịch vụ”. Thụng thường thoả thuận về mức dịch vụ đưa ra dung lượng của loại dịch vụ cho trước mà khỏch hàng được phộp gửi qua mạng. Mạng sẽ đảm bảo đủ tài nguyờn theo thoả thuận về mức dịch vụ. Giả sử SLA chỉ ra nguồn, đớch và lưu lượng thu được: Chất lượng tối đa, nhà cung cấp mạng cú thể cung cấp đủ tài nguyờn trờn tuyến đường tương ứng khi cần. Tại lớp người sử dụng, ER vào nhận gúi IP liờn quan tới luồng dữ liệu, chuyển tiếp vào lớp DiffServ tương ứng và chuyển tiếp chỳng vào mạng DiffServ hướng ra ER ra. Cỏc Router DiffServ trong mạng chuyển cỏc gúi tin IP tới ER ra theo cỏc cơ chế của mạng dịch vụ khỏc biệt DiffServ.
4.4. Mụ hỡnh cấu trỳc tớch hợp
Phần trung tõm của mạng là một tập cỏc Router hỗ trợ DiffServ. Tại biờn của mạng là tập cỏc Router biờn ER cho phộp liờn kết với RSVP. Cỏc bản tin RSVP và thụng tin
DS R DS R RSVP path RSVP Resv RSVP path RSVP Resv Phỳc đỏp chấp nhận SACP Yờu cấu chấp nhận SACP Mạng Diff Serv ER vào ER ra DS R DS R Mạng Diff Serv Lớp người sử dụng RSVP path RSVP Resv ACS
trạng thỏi liờn quan chỉ được xử lý tại ER biờn của mạng. Cỏc Router ở trong mạng chỉ đơn giản là bỏ qua cỏc bản tin điều khiển RSVP và chuyển tiếp chỳng đi như bản tin