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 nút 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
Động cơ thúc đẩy cho sự chuyển tiếp dựa trên bảng hai mức là để giảm quá tải bản tin của flooding. Ví dụ đƣa 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 u1,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 u1,u2,....um là thích hợp. Trong bối cảnh nhƣ vậy, nếu chuyển 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 u1,u2,....um và các thăm dò sẽ bị loại bỏ cuối cùng tại mỗi u1,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. Để giảm quá tải, thông tin bổ 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 trữ 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 3.1. 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 chuyển 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 thể hiện trên hình sau đây.
Hình 3.2. MESH-I
Hình 3.3. 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-I.
Hình 3.4. Flooding không giới hạn: Quá 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 tuyến 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 kể 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 3.5. 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 3.6. Flooding không giới hạn: Quá tải trên ISP
Hình 3.7. 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 kỹ thuật giới hạn là giảm flooding không cần thiết trong mạng. Trong cách tiếp cận giới hạn, các thăm dò đƣợc đƣa ra độ tuổi tối đa L, bằng với
t s
d , , trong đó ds,t là số chặng trong 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 3.8. 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.
Hình 3.9. Giới hạn (L): Băng thông nhận vào trên MESH-I
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-I, xét về băng thông nhận vào, hiệu suất của phƣơng pháp hai mức so sánh đƣợc với hiệu suất của flooding mù. Hình 3.10 cho thấy quá tải phát sinh trong topo ISP bởi hai phiên bản giới hạn. Việc thiếu các đƣờng dẫn thay thế kết hợp với điều kiện số chặng làm cho flooding mù và chuyển tiếp hai mức có thể so sánh đƣợc về mặt quá tải bản tin. Về mặt băng thông nhận vào, flooding thực hiện tốt hơn so với chuyển tiếp hai mức. Điều này có thể nhìn thấy từ hình 3.11.
Hình 3.10. Giới hạn (L): Quá tải trên ISP
Hình 3.11. Giới hạn (L): Băng thông nhận vào trên ISP
Tóm lại: Chương 3 trình bày về các mở rộng OSPF cho định tuyến đảm bảo chất lượng và các thuật toán tính toán đường dẫn tối ưu đa ràng buộc. Đánh giá việc thực hiện cơ chế định tuyến QoS
KẾT LUẬN
Định tuyến dựa trên QoS là một vấn đề khó và rộng, đòi hỏi các kiến thức liên quan nhƣ lý thuyết xác suất, lƣu lƣợng, hàng đợi ... Đây là một lĩnh vực đang rất đƣợc quan tâm nhằm tìm ra giải pháp tối ƣu trong việc việc sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng, đặc biệt quan trọng khi ứng dụng trong quy hoạch, thiết kế, điều hành và quản lý mạng.
Trong phạm vi luận văn, mới chỉ tập trung vào việc tìm hiểu và trình bày về định tuyến dựa trên QoS, các cơ chế định tuyến QoS nội miền và liên miền và một số phƣơng án mở rộng thuật toán OSPF nhằm hỗ trợ QoS. Mặc dù nội dung luận văn chƣa có những nghiên cứu, ứng dụng thực tế, nhƣng các kiến thức đƣợc tổng hợp và phân tích trong luận văn có thể làm tiền đề cho các kết quả nghiên cứu sâu hơn về mở rộng và phát triển các dịch vụ mạng có yêu cầu QoS.
Trên cơ sở những kết quả đã đạt đƣợc của luận văn, hƣớng phát triển là xây dựng công cụ mô phỏng để phân tích và so sánh kỹ hơn về một số cơ chế trong thực thi mở rộng OSPF cho định tuyến QoS
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] B. V. Cherkassky, A. V. Goldberg, and T. Radzik, Shortest Paths Algorithms: Theory and Experimental Evaluation, in Proceedings of
the 5th Annual ACM SIAM Symposium on Discrete Algorithms, Arlington, VA, January 1994, pp. 516–525.
[2] D. Ghosh, V. Sarangan and R. Acharya, Quality of Service Routing in IP
Network, IEEE Trans. Multimedia, no. 2, vol. 3, pp. 200-208, June 2001.
[3] E. Crawley, R. Nair, B. Rajagopalan and H. Sandick, A Framework for QoS-based Routing in the Internet, RFC 2386, 1998.
[4] G. Apostopoulos, R. Guérin, S. Kamat, A. Orda, S. K. Tripathi,
Intradomain QoS routing in IP networks: a feasibility and cost/benefit analysis, IEEE Trans. Networks, no. 5, pp. 42-54, Sup/Oct. 1999.
[5] R. Guerin and A. Orda, QoS-Based Routing in Networks with Inaccurate Information: Theory and Algorithms, in IEEE INFOCOM’97, Kobe, Japan, April 1997, pp. 75–83.
[6] J. Moy, OSPF Version 2, RFC 2328, 1998.
[7] J. Lakkakorpi, QoS Routing Extensions to OSPF, Technical report
Helsinki University of Technology, 2005.
[8] M. Curado, O. Reis, J. Brito, and E. Monteiro, Stability and scalability issues in Hop-By-Hop class-based routing, Proceedings of the 2nd
International Workshop on QoS in Multiservice IP Networks, 2003. [9] M. Hollick, I. Martinovic, and T. Rimac, A survey on dependable
routing in sensor networks, Ad hoc networks, and cellular networks,
Proceedings of the 30th EUROMICRO Conference (EUROMICRO‟04), pp. 495-502, Sept. 2004.
[10] Q. Ma, P. Steenkiste, Quality-of-service routing with performance guarantees, Proceedings of 4th International IFIP Workshop on Quality
[11] R. Guerin, and A. Orda, Computing Shortest Paths for Any Number of Hops, IEEE/ACM Transactions on Networking, pp. 613-620, Oct. 2002.
[12] R. A. Guerin, A. Orda, and D. Williams, QoS Routing Mechanisms and OSPF Extensions, Proceedings of IEEE Global Telecommunications
Conference (GLOBECOM‟97), Phoenix USA, Nov. 1997.
[13] T. H. Cormen, C. E. Leiserson, and R. L. Rivest, Introduction to Algorithms, MIT Press, Cambridge, MA, 1990.
[14] X. Masip-Bruina et al., Research challenges in QoS routing, Journal of Computer Communication, vol. 29, no. 5, pp. 563-581, 2006.
[15] Y. Rekhter and T. Li, A border gateway protocol 4 (BGP-4), Internet
Engineering Task Force, RFC 1771, 1995.