Lớp PHB Phân lớp Dự đoán mất gói DSCP
AF4 AF41 AF42 AF43 Thấp Trung bình Cao 100010 100100 100111 AF3 AF31 Thấp 011010
AF32 AF33 Trung bình Cao 011100 100010 AF2 AF21 AF22 AF23 Thấp Trung bình Cao 010010 010100 010110 AF1 AF11 AF12 AF13 Thấp Trung bình Cao 001010 001100 001110
Thực hiện đánh dấu gói:
Mỗi gói IP mang một byte gọi là octet ToS (Type of Service). Byte này chiếm một vài phần trăm của lƣu lƣợng hiện nay, và đƣợc thiết lập bằng 0. Rõ ràng đó là một đặc tính sử dụng không trọn vẹn của IP. Trong IPv6, có một byte tƣơng đƣơng gọi là byte loại lƣu lƣợng. Nhiệm vụ đầu tiên của nhóm làm việc DiffServ là xác định lại byte này, định nghĩa giống nhau cho IPv4 và IPv6. Trƣờng 6 bit này đƣợc biết nhƣ là trƣờng dịch vụ phân biệt (trƣờng DS) và đƣợc đánh dấu với một mẫu bit đặc biệt gọi là DSCP dùng để chỉ ra cách thức mỗi bộ định tuyến cần xử lý gói. Các gói DiffServ phải có một giá trị phù hợp trong trƣờng DSCP. Để nhấn mạnh việc không có thông tin về phiên cần cất giữ, việc xử lý này đƣợc biết nhƣ là một PHB. ToS định nghĩa nhƣ trong hình 3.15:
Hình 3.15. Cấu trúc của byte TOS
Trƣờng DS 6 bit có thể bao gồm tới 64 giá trị khác nhau. Nói chung, 64 PHBs khác nhau là cần thiết, nên một số codepoint dùng để dự trữ. Sự đánh dấu có thể xuất hiện trong hai vị trí:
Nguồn gốc phát sinh lƣu lƣợng (ví dụ Web Server hoặc Gateway của hệ thống điện thoại IP) thực hiện đánh dấu lƣu lƣợng. Điều này có đƣợc lợi thế là thực thể phân loại có thể biết rõ về ứng dụng nên đánh dấu các gói theo ứng dụng.
Một bộ định tuyến (nhƣ là bộ định tuyến đầu tiên mà lƣu lƣợng gặp hoặc bộ định tuyến ở ranh giới khách hàng ISP) phân loại và đánh dấu lƣu lƣợng. Điều này có lợi thế là không cần thay đổi Server, nhƣng nó yêu cầu vài mở rộng “nhanh” trong bộ định tuyến. Rất may, nhiều bộ định tuyến đã có khả năng này, thay cho sử dụng IntServ/RSVP.
Một tuỳ chọn thứ ba, kết hợp lợi thế và bất lợi của cả hai, đối với Server sử dụng mô hình IntServ/RSVP để kết nối với bộ định tuyến biên, nhƣng đối với bộ định tuyến biên dùng mô hình DiffServ cho sự liên lạc phạm vi rộng nhƣ Internet.
Sử dụng đánh dấu:
Các PHB đƣợc xác định theo các giới hạn về tài nguyên của chúng (bộ đệm, băng thông) có quan hệ ƣu tiên với các PHB khác, hay trong các giới hạn về đặc điểm lƣu lƣợng tƣờng minh (trễ, tổn thất). Các PHB này có thể đƣợc dùng nhƣ là các khối làm sẵn để cấp phát các tài nguyên và nên đƣợc định rõ nhƣ một nhóm PHB chắc chắn. Các nhóm PHB thƣờng chia sẻ áp dụng ràng buộc chung cho mỗi PHB trong phạm vi nhóm, nhƣ chính sách lập lịch gói hay quản lý bộ đệm.
Khi một gói đi vào bộ định tuyến, việc định tuyến lựa chọn hợp lý cổng ra của nó và giá trị DSCP đƣợc sử dụng để chuyển gói tới hàng đợi hoặc xử lý tại cổng đó. Việc tiến hành phụ thuộc vào định nghĩa của PHB tƣơng ứng. PHB đƣợc cấu hình bằng cơ chế quản lý mạng thiết lập bảng QoS bên trong bộ định tuyến.
Nhóm làm việc DiffServ đã đƣa ra phƣơng pháp trong đó một vài PHB cơ sở cần sớm chuẩn hoá. Điều đó xuất phát từ kinh nghiệm (hầu hết từ việc triển khai giới hạn và thử nghiệm sử dụng trƣờng mức ƣu tiên IP để lựa chọn hoạt động chuyển tiếp. PHBs đƣợc chuẩn hoá nhƣ sau:
Hoạt động mặc định: giá trị DSCP là 0 và dịch vụ tƣơng ứng là dịch vụ Internet mặc định hiện nay (không kiểm soát đƣợc hoàn toàn tắc nghẽn và mất mát). Các hoạt động lựa chọn loại: 7 giá trị DSCP từ 001000 đến 111000 để lựa
chọn 7 hoạt động, mỗi giá trị có xác suất chuyển tiếp cao hơn giá trị trƣớc. Chuyển tiếp nhanh (EF - Expedited Forwarding): Giá trị DSCP khuyến cáo là
101110 và hoạt động đƣợc định nghĩa nhƣ tốc độ chuyển hƣớng của lƣu lƣợng EF phải bằng hoặc lớn hơn tốc độ cấu hình. EF dùng để tạo dịch vụ thời gian thực với một cấu hình tốc độ lƣu lƣợng.
Chuyển tiếp đảm bảo (AF - Assured Forwarding): Trên thực tế, một hoạt động AF thật sự gồm có 3 hoạt động con. Để thuận tiện ta gọi chúng là AF1, AF2, AF3. Khi mạng bị tắc nghẽn, các gói đƣợc đánh dấu với DSCP cho AF1có xác suất bị loại bỏ bởi bất kỳ bộ định tuyến nào là thấp nhất, và các gói đƣợc đánh dấu AF3 có xác suất cao nhất. Vì vậy, trong phạm vi loại AF, có thể dùng các xác suất rớt khác nhau.
3.2.5 Kết luận
Việc triển khai DiffServ trên mạng không tạo ra băng thông rỗi mà ý tƣởng cơ bản của nó là triển khai nhiều hàng đợi trên router để đảm bảo rằng các BA này đƣợc đảm bảo về chất lƣợng hơn các BA khác. Do đó cần phải đảm bảo năng lực mạng nhất định cho các bộ định tuyến.
3.3 KHUYẾN NGHỊ TRIỂN KHAI QoS TRÊN MẠNG IP
Công nghệ IP đƣợc sử dụng thì việc triển khai QoS trên mạng IP là một yêu cầu quan trọng và thực tế. Từ những nghiên cứu của luận văn chúng tôi đƣa ra một số khuyến nghị nhƣ sau:
Tổ chức triển khai mô hình liên kết hai mô hình DiffServ – IntServ để cung cấp dịch vụ QoS end-to-end cho khách hàng.
Nâng cấp mạng IP có hỗ trợ DiffServ để sẵn sàng cung cấp các dịch vụ phân biệt trên mạng lõi. Trƣờng hợp triển khai các nút lõi mới thì các nút này phải hỗ trợ DiffServ.
Nâng cấp các nút truy nhập có hỗ trợ giao thức RSVP.
3.4 KẾT LUẬN
Chƣơng 3 giới thiệu tổng quan các mô hình dịch vụ cung cấp QoS nhƣ dịch vụ tích hợp (IntServ), dịch vụ phân biệt (DiffServ). Phân tích ƣu nhƣợc điểm của từng mô hình thông qua nguyên lý và cách thức thực hiện của mô hình đó.
Intergrated services(IntServ)
Sắp xếp đƣờng đi trƣớc từ nguồn đến đích cho các dữ liệu đƣợc ƣu tiên. Mỗi thiết bị mạng trên đƣờng đi phải kiểm tra xem nó có thể hỗ trợ cho yêu cầu trên hay không. Khi yêu cầu tối thiểu đƣợc đáp ứng, ứng dụng nguồn sẽ đƣợc thông báo xác nhận. Sau đó, ứng dụng có thể sử dụng đƣờng truyền.
. Nhƣợc điểm chính của mô hình dịch vụ tích hợp IS là những trở ngại phải đối mặt trong việc khai báo và quản lý tài nguyên của các kết nối tại tất cả các hệ định tuyến. Với sự phát triển bùng nổ của Internet hiện nay, các hệ định tuyến đƣờng trục có thể phải thực hiện chuyển tiếp hàng trăm nghìn kết nối đồng thời và vì vậy, có thể bị quá tải, mặc dù cấu hình xử lý và lƣu trữ tạm thời của các hệ định tuyến này đã đƣợc cải thiện đáng kể [25].
Differentiated services (DiffServ)
Giải pháp IntServ tỏ ra không hiệu quả và không có khả năng mở rộng khi nhiều nguồn phải cạnh tranh với nhau về băng thông. Trong giải pháp DiffServ, mỗi router và switch sẽ quản lý gói riêng lẻ. Mỗi router sẽ có một chính sách riêng để quản lý và sẽ tự quyết định cách thức chuyển gói tin theo cách riêng. IntServ quản lý theo kiểu per-flow, trong khi DiffServ quản lý theo kiểu per-hop. Mỗi router và switch sẽ kiểm tra gói tin để quyết định sẽ chuyển tiếp gói tin đó nhƣ thế nào. Đối với mỗi gói tin nó sẽ đơn thuần gán vài thông số vào header.
Chƣơng 4 ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS IP QUA MÔ PHỎNG
4.1 ĐÁNH GIÁ CHUNG
Mô hình IntServ phần nào đã giải quyết đƣợc nhiều vấn đề liên quan đến QoS trong mạng IP. Nhƣng trên thực tế, mô hình này không thực sự đảm bảo đƣợc QoS xuyên suốt (end-to-end). Đã có nhiều cố gắng để thay đổi điều này nhằm đạt đƣợc một mức QoS cao hơn cho mạng IP và một trong những cố gắng đó là sự ra đời của mô hình DiffServ. DiffServ sử dụng việc đánh dấu gói và xếp hàng theo loại để hỗ trợ các dịch vụ ƣu tiên qua mạng IP. Nguyên tắc cơ bản của mô hình DiffServ là:
Định nghĩa một số lƣợng nhỏ các lớp dịch vụ hay mức ƣu tiên. Một lớp dịch vụ có thể liên quan đến đặc tính lƣu lƣợng (băng tần min-max, kích cỡ burst, thời gian kéo dài burst,…).
Phân loại và đánh dấu các gói riêng tại biên của mạng vào các lớp dịch vụ. Các thiết bị chuyển mạch, router trong mạng lõi sẽ phục vụ các gói theo nội
dung của các bit đã đƣợc đánh dấu trong tiêu đề của gói.
Từ những nguyên tắc này, mô hình DiffServ có nhiều lợi thế hơn IntServ: Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng;
Dịch vụ ƣu tiên có thể áp dụng cho một số luồng riêng biệt cùng một lớp dịch vụ. Nguyên tắc này cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cung cấp một số lƣợng nhỏ các mức dịch vụ khác nhau cho khách hàng có nhu cầu; Không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng để hỗ trợ dịch vụ
ƣu tiên (công việc của thiết bị biên); Hỗ trợ rất tốt dịch vụ VPN.
Tuy nhiên, mô hình DiffServ cũng cần phải vƣợt qua một số vấn đề nhƣ:
Không có khả năng cung cấp băng tần và độ trễ bảo đảm nhƣ GS của IntServ hay ATM;
Vấn đề quản lý trạng thái Classifier của một số lƣợng lớn các thiết bị biên là một vấn đề cần quan tâm;
Thiết bị biên vẫn yêu cầu bộ Classifier chất lƣợng cao cho từng gói giống nhƣ trong mô hình IntServ
Chính sách khuyến khích khách hàng trên cơ sở giá cƣớc cho dịch vụ cung cấp cũng ảnh hƣởng đến giá trị của DiffServ.