với h là Số chặng trong đƣờng dẫn thiết lập cho kết nối.
3.2.2 . Thông báo thông tin trạng thái liên kết
Giả sử rằng mỗi router duy trì một cơ sỏ' dữ liệu cập nhật của topo mạng, bao gồm trạng thái hiện tại (băng thông khả dụng) của mỗi liên kết. Việc phân bố thông tin trạng thái (metric) liên kết đƣợc dựa trên các cơ chế OSPF mở rộng.
Trong điều kiện lý tƣởng nhất, mong muốn các router tổng hợp đƣợc hầu hếtbăng thông có sẵn hiện tại trên tất cả các liên kết trong mạng, để chúng có thể đƣa ra quyết định chính xác nhất con đƣờng đƣợc lựa chọn. Lúc đó có các bản cập nhật rất thƣờng xuyên, ví dụ gần nhƣ mỗi khi băng thông khả dụng của một liên kết thay đổi, thứ không thƣờng xuyên kéo dài và cũng không thực tế. Ngoài ra, ngƣời ta có thế lựa chọn một cơ chế đơn giản dựa trên các thông tin cập nhật định kỳ, nơi mà chu kỳ của việc cập nhật đƣợc xác định dựa trên một tải trọng tƣơng ứng chấp nhận đƣợc trên mạng và các router. Nhƣợc điểm chính của cách tiếp cận nhƣ vậy là sự
thay đổi lớn trong các băng thông có sẵn trên một liên kết có thể vẫn chƣa đƣợc biết trong một chu kỳ đầy đủ, và do đó, dẫn đến nhiều quyết định định tuyến không chính xác.
Một thay thế tốt hơn là sử dụng một cơ chế cập nhật đơn giản, một cơ chế cố gắng để điều hòa độ chính xác của thông tin trạng thái liên kết vói sự cần thiết cho quá tải có thể nhỏ nhất. Nhƣ một sự phối hợp có thể đƣợc cụ thể hóa và tinh chỉnh bằng nhiều cách khác nhau, một số ữong đó đƣợc thảo luận dƣới đây.
Giả sử rằng mỗi nút gửi một thông điệp thông báo trạng thái liên kết (LSA) chỉ khi tỉ số giữa giá trị hiện tại b của một liên kết và giá trị báo cáo cuối cùng ở bên trên (hoặc bên dƣới) ngƣỡng, giả sử là 2. Điều này có nghĩa là, khi một tuyến đƣờng với vài đơn vị (unit) băng thông đƣợc tìm kiếm, các liên kết với các giá trị băng thông thông báo trên 2b là ―các dự đoán an toàn‖, với những giá trị thấp hơn b/2 sẽ đƣợc loại trừ, và tất cả phần còn lại có thể cung cấp băng thông yêu cầu với các mức độ khác nhau của sự chính xác. Điều đó nghĩa là, một mục tiêu thứ ba đƣợc thêm vào hai mục tiêu tiêu chuấn của băng thông và tổng số chặng, đó là độ chính xác. Sự hợp nhất của nó trong quá trình lựa chọn đƣờng dẫn có thể đƣợc xử lý với các mức độ khác nhau của sự phức tạp và sự tinh sảo.
3.2.2.1 Phƣơng pháp xác suất
Giá trị băng thông của một liên kết / là một biến ngầu nhiên nhận các giá trị trong khoảng (bl /2,2bl ,) với bl là giá trị đã thông báo cuối cùng. Bằng việc tạo ra một vài giả thuyết về sự phân bố xác suất của các giá trị này, ví dụ các phân bố đều, ngƣời ta có thể tính toán cho mỗi yêu cầu băng thông b xác suất thành công của một liên kết l, gọi là Pl(b), và sau đó chạy thuật toán BF trên số liệu {wl}, với wl =- log(pl(b)). Tuy nhiên, vấn đề ở đây là một đƣờng dẫn khác sẽ đƣợc tính toán cho mỗi giá trị băng thông b. Do đó việc phân tích cho phƣơng pháp này rất phức tạp ƣơng trƣờng hợp các tuyến đƣờng đƣợc tính toán trƣớc. Vậy thì, ta sẽ xem xét một phƣơng pháp đơn giản hơn
3.2.2.2 Phƣơng pháp đơn giản
Ở đây, ta chạy thuật toán BF tiêu chuẩn, đuợc mô tả trong (3.1), có đƣợc nhƣ một đầu ra một bảng định tuyến QoS với a nằm trong khoảng 0.5 <a <1, là một tham số chỉ ra ―risk proneness - hiểm‖ của ngƣời ra quyết định (giá trị càng thấp, ‗trạng thái nguy hiểm‖ càng cao). Thật vậy, cho HK là một tham số chỉ ra bao nhiêu chặng ngƣời ra quyết định sẵn sàng đánh đổi lấy sự an toàn. Sau đó, khi một yêu cầu kết nối phù hợp với giá trị b của băng thông, thực hiện nhƣ sau:
• Từ bảng định tuyến, có đƣợc hmin là số chặng tối thiểu của một tuyến đƣờng với băng thông nhỏ nhất là ab
• Từ bảng định tuyến, có đƣợc hmax, số chặng tối đa của một tuyến đƣờng an toàn, nghĩa là với băng thông nhỏ nhất là 2b
• Nếu hmin+HR> hmm : chọn tuyến đƣờng an toàn
• Nếu khác: từ bảng, chọn tuyến đƣờng có băng thông lớn nhất trong số những tuyến đƣờng có hmin + HR chặng.
Chi tiết hóa phương pháp
Một vấn đề chính của phƣơng pháp đơn giản trên là tiềm ẩn khả năng các tuyến đƣờng tốt không đƣợc để ý đến. Một ví dụ đơn giản, xem xét 2 đƣờng dẫn giữa nguồn và đích: đƣờng dẫn thứ nhất có hai liên kết với 10 đơn vị băng thông, đƣờng dẫn thứ hai có ba liên kết, hai trong số đó là 20 đơn vị băng thông và liên kết còn lại với 10 đơn vị băng thông. Giả sử rằng, một yêu cầu kết nối với 10 đơn vị băng thông đang đƣợc xử lý. Theo phƣơng pháp đơn giản, ta sẽ không tạo một chú giải cho đƣờng dẫn thứ hai, khi nó cho băng thông tƣơng tự nhƣ đƣờng dẫn đầu tiên nhƣng với số chặng nhiều hơn. Tuy nhiên, đƣờng dẫn thứ hai có độ mạo hiếm ít hơn, do đó có thế sẽ là khôn ngoan hơn khi chọn nó. Cách tiếp cận sau diễn giải vấn đề này.
Cho b1<b2<...<bK với K<M là các giá trị băng thông khác nhau tƣơng ứng với thông báo cuối cùng cho mỗi liên kết (nhƣ trƣớc, M dùng để chỉ số của các liên kết). Các bƣớc sau đây đƣợc thực hiện cho mỗi bi, 1<i<K:
• Xóa các liên kết ―cấm‖, nghĩa là xóa những liên kết với băng thông nhỏ hơn 0.5bi
• Chỉ định ―giá‖ 0 cho một liên kết ―an toàn‖, nghĩa là, liên kết với băng thông ít nhất là 2bi, và 1 cho tất cả các liên kết khác, nghĩa là các liên kết với băng thông thông báo trong phạm vi 0.5bi ~ 2bi.
• Chạy thuật thoán BF, sử dụng ―giá‖ trên nhƣ là metric.
Kết quả là, nhận đƣợc một bảng cho từng giá trị băng thông (quan tâm) và cho từng số các chặng h, với đƣờng dẫn có không nhiều hơn h chặng mà có số các liên kết không an toàn nhỏ nhất (và số các liên kết an toàn lớn nhất) đối với giá trị băng thông. Sau đó, khi có một kết nối phù hợp với yêu cầu băng thông là b đơn vị, nghĩa là b ( i-1)<b< bi với 1<i<K, ngƣời ra quyết định có thể xác định các tùy chọn khác nhau cho sự trả giá giữa độ an toàn và số chặng cho giá trị băng thông là bi, và chọn đƣờng dẫn tƣơng ứng theo cảm nhận của nó về sự cân bằng giữa hai tiêu chuẩn đó.
Phƣơng pháp này là phức tạp về cả thời gian chạy và kích thƣớc bảng, là M
lần lớn hơn so với một thuật toán BF tiêu chuẩn. Phƣơng pháp sau đây nhằm giải quyết các vấn đề của phƣơng pháp đơn giản.
Giảm sự phức tạp của phương pháp
Biểu thị bởi E . là giá trị lớn nhất mà một băng thông kết nối có thể đạt đƣợc. Khi các giá trị băng thông thông báo tăng lên theo cấp số nhân, ví dụ nhƣ với cơ số bằng 2, thuật toán đƣa ra dự đoán hạn chế phạm vi đƣợc cho phép để có thế đƣợc thông báo chuỗi tăng lên theo cấp số nhân của ngƣỡng, gọi là 1 , 2 , 4.... Ví dụ, về nguyên tắc một thông điệp thông báo trạng thái liên kết đƣợc ban hành chỉ khi một ngƣỡng mới đƣợc vƣợt qua, và rồi thông điệp thông báo trạng thái liên kết sẽ thông báo ngƣỡng gần nhất với giá trị băng thông hiện thời. Bằng cách này, tỷ lệ giữa các giá trị băng thông thực tế và các giá trị băng thông thông báo đƣợc giữ trong phạm vi 0.5...2. Tuy nhiên, số các giá trị thông báo khác nhau, K, bây giờ trở thành
0(log(bmax)) nhỏ hơn là 0(M). Theo đó, độ phức tạp về không gian và thời gian đƣợc giảm xuống 0(MHlog(bmax)) và 0(NHlog(bmax)).
3.3 Khảo sát cơ chế chuyển tiếp trong định tuyến OSPF mở rộng cho QoS
Khi cần thông báo thông tin trạng thái dùng để các nút cập nhật bảng định tuyến của chúng, cả trong OSPF tiêu chuẩn và trong OSPF mở rộng cho định tuyến QoS nhƣ mô tả ở trên, ngƣời ta dùng phƣơng pháp lan tràn (flooding) để đƣa thông báo tới tất cả các nủt liên quan một cách nhanh chóng nhất. Chƣơng 2 đã trình bày một số cơ chế flooding nhằm giảm quá tải mạng do truyền bản tin thăm dò dùng để cập nhật định tuyến. Kết quả của các đề xuất trƣớc đây là một cơ chế chuyển tiếp hai mức.
Động cơ thúc đẩy cho sự chuyển tiếp dựa trên bảng hai mức là đế giảm quá tải bản tin của flooding. Ví dụ đua ra trên hình dƣới đây giúp cho việc hiểu chuyển tiếp dựa trên bảng 2 mức có thể giảm quá tải nhƣ thế nào. Cho V là nút đƣợc quan tâm và ux,u2,...umlà m hàng xóm của nó. Router V nhận một yêu cầu kết nối cho một đích có hơn hai chặng. Nhu cầu băng thông là 5. Một trong những hàng xóm
ux,u2,...um là thích hợp. Trong bối cảnh nhƣ vậy, nếu chuyến tiếp thăm dò dựa trên phƣơng pháp hai mức đƣợc sử dụng, thì thăm dò sẽ đƣợc loại bỏ. Tuy nhiên, nếu một flooding đơn giản đƣợc sử dụng, thì router V có thể gửi m bản sao thăm dò tới
ux,u2,...u và các thăm dò sẽ bị loại bỏ cuối cùng tạimỗi ux,u2,...um. Nhƣ vậy, ―lan tràn mù - blind flooding‖ sinh thêm quá tải. Ngoài ra, trong chuyển tiếp dựa trên bảng hai mức, nếu đích đến trong vòng hai chặng thì các thăm dò sẽ đƣợc hƣớng dẫn chỉ về phía đích. Mặt khác, nếu các thăm dò đƣợc ngập tràn một cách ―mù‖, ngoại trừ đích, nhiều nút khác sẽ vẫn nhận thăm dò. Đe giảm quá tải, thông tin bố sung về các hàng xóm mức hai phải đƣợc lƣu giữ tại mỗi router. Việc duy trì thông tin này tạo thêm tải trong các hình thức duy trì bảng. Cách tiếp cận hai mức sẽ là hợp lý, nếu quá tải tạo ra do việc duy trì bảng là ít hơn nhiều so với việc lƣu trữ trong chuyển tiếp thăm dò. Việc lƣu trừ trong chuyển tiếp thăm dò phụ thuộc vào tài nguyên sẵn có và topo mạng. Trong luận văn này, đề cập đến chuyến tiếp dựa trên bảng hai mức nhƣ là chuyển tiếp hai mức.
Hình 3.17 - Một ví dụ mạng
Ngƣời ta đã thực hiện các mô phỏng mở rộng trên các topo mạng khác nhau để đo toàn bộ quá tải bản tin trong cả hai chuyến tiếp 2 mức và lan tràn mù. Do các điều kiện ràng buộc về không gian và thời gian mô phỏng, các kết quả đƣợc báo cáo chỉ với hai topo mạng. Hai phƣơng pháp tiếp cận đã đƣợc thử nghiệm trên các topo mạng MESH-I và ISP đƣợc thế hiện trên hình sau đây.
Hình 3.19 - ISP
3.3.1 . Hiệu suất của các phiên bản không giới hạn
Đồ thị cho trong hình dƣới đây cho thấy quá tải trong các phiên bản không giới hạn của hai cách tiếp cận về MESH-1.
Hình 3.20 - Flooding không giới hạn: Quả tải trên MESH-I
T là giá trị ngƣỡng sử dụng trong chính sách cập nhật, nghĩa là cứ T giây có một bản tin cập nhật hoặc nói cách khác là bảng định tuyên ở mỗi nút đƣợc duy trì (bảo lƣu) ít nhất T giây. Trên đồ thị Hình 3.4, rõ ràng là hai mức chuyển tiếp có quá tải rất thấp (cho mỗi cuộc gọi - nhận) so với lan tràn mù. Khi băng thông có sẵn
trong mạng nhỏ, quá tải tăng lên đáng kế khi ngƣỡng T giảm. Tuy nhiên, khi băng thông sẵn có lớn, giá trị của T không ảnh hƣởng đến quá tải. Cách xử lý này có thể đƣợc giải thích nhƣ sau: Khi băng thông sẵn có ít, tỷ số giữa băng thông khả dụng hiện tại/băng thông quảng cáo mới nhất sẽ dao động đáng kể cùng với mỗi cuộc gọi đƣợc chấp nhận. Kết quả là, nếu giá trị T thấp đƣợc sử dụng, các router sẽ gửi các thông tin cập nhật thƣờng xuyên hơn so với khi các giá trị T cao. Nếu băng thông khả dụng trong mỗi liên kết cao, thì tỷ số này sẽ không biến động nhiều với mỗi cuộc gọi đƣợc chấp nhận. Do đó, các router có xu hƣớng gửi thông tin cập nhật với tần suất ít hơn, không phụ thuộc vào giá trị của T.
Đồ thị trong Hình 3.5 cho thấy tỷ số cho phép băng thông cho hai phiên bản không bị giới hạn trong mạng topo MESH-I. Tỷ số này đƣợc định nghĩa nhƣ là tỷ số của băng thông đã nhận vào mạng trên toàn bộ băng thông yêu cầu [10]. Đồ thị cho thấy rằng, khi tải trọng nhẹ, cả hai phƣơng pháp tiếp cận thực hiện phần lớn là tốt nhƣ nhau. Tuy nhiên, khi lƣu lƣợng lớn, sự chuyển tiếp dựa trên bảng hai mức nhận băng thông nhận vào ít hơn so với flooding. Ngoài ra, băng thông nhận vào bởi cách tiếp cận hai mức giảm khi T tăng. Lý do là, sự không chính xác trong thông tin bảng tăng theo giá trị của T. Sự không chính xác này làm cho các router bảo lƣu băng thông sẵn có trong các liên kết mức hai. Do đó, router loại bỏ các thăm dò mặc dù các liên kết mức hai có khả năng trợ giúp các yêu cầu này. Tại giá trị T thấp, sự không chính xác giảm. Vì vậy, các router có xu hƣớng ít bảo lƣu hơn và chúng nhận đƣợc băng thông nhiều hơn vào mạng.
Hình 3.21 - Flooding không giới hạn: băng thông nhận vào trong MESH-I
Hai hình sau đây cho thấy hiệu suất của phiên bản không giới hạn của 2 phƣơng pháp tiếp cận trên topo ISP.
Hình 3.23 - Flooding không giới hạn: băng thông nhận vào trên ISP
Nhƣ đã nêu ở trên, việc giảm quá tải bản tin tùy thuộc vào topo. Trong MESH-I, có nhiều đƣờng dẫn thay thế giữa các cặp nguồn và đích. Kết quả là, về mặt quá tải bản tin, cách tiếp cận hai mức tốt hơn nhiều flooding mù. Ngoài ra, về mặt băng thông nhận vào, cách tiếp cận hai mức là tƣơng đƣơng với flooding mù. Trong topo ISP, không có nhiều đƣờng dẫn thay thế giữa bất cứ cặp nguồn và đích nào. Do đó. mặc dù cách tiếp cận hai mức giảm quá tải, thì việc giảm này không đáng kể so với trong MESH-I. Việc thiếu các đƣờng dẫn thay thế ảnh hƣởng tới băng thông nhận vào bởi phƣơng pháp tiếp cận hai mức là khá đáng kể. Nhƣ vậy, bằng cách so sánh đồ thị trong Hình 3.5 và Hình 3.7, hiệu quả về topo trong việc thực thi của các cách tiếp cận hai mức có thể nhìn thấy rõ ràng.
3.3.2 . Hiệu suất của các phiên bản giới hạn
Phiên bản giới hạn của hai thuật toán cũng đƣợc so sánh. Động cơ thúc đẩy đằng sau kỳ thuật giới hạn là giảmflooding không cần thiết trong mạng. Trong cách tiếp cận giới hạn, các thăm dò đƣợc đƣa ra độ tuổi tối đa L, bằng với ds t, trong đó
ds t là số chặng đƣờng tuyến đƣờng ngắn nhất giữa nguồn s và đích t. Quá tải trong MESH-I cho fooding mù và chuyển tiếp hai mức đƣợc cho trong hình dƣới đây.
Hình 3.24 - Giới hạn (L): Quá tải trên MESH-I
Quá tải của các phiên bản giới hạn rõ ràng là ít hơn quá tải của các phiên bản không giới hạn. Thậm chí ở đây, cách tiếp cận hai mức giúp giảm quá tải bản tin. Hình tiếp sau đây so sánh băng thông nhận vào trong MESH-I bởi hai phƣơng pháp
Theo dự kiến, tại bất kỳ tải mạng đƣợc cho nào, băng thông nhận vào bởi các phiên bản giới hạn là nhỏ hơn hoặc bằng băng thông nhận đƣợc bởi các phiên bản không giới hạn. Điều này là do sự thu hẹp phạm vi của việc tìm kiếm đƣờng dẫn. Một lần nữa cần lƣu ý topo MESH-1, xét về băng thông nhận vào, hiệu suất của