5. Bố cục đề tài
2.4.3.Mô hình phân biệt dịch vụ (DiffServ)
a. Tổng quan về kiến trúc DiffServ
Mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ là không xử lý theo từng luồng lƣu lƣợng riêng biệt mà ghép chúng vào một số lƣợng hạn chế các lớp lƣu lƣợng. Trong DiffServ, băng thông và các tài nguyên mạng khác đƣợc chỉ định trong các lớp lƣu lƣợng. Mặt khác, DiffServ hƣớng tới xử lý trong từng vùng dịch vụ phân biệt DS (Differential Service) thay vì xử lý từ đầu cuối tới đầu cuối nhƣ trong mô hình tích hợp dịch vụ IntServ. DiffServ chỉ cung cấp quan hệ ứng xử phân biệt tới các lớp lƣu lƣợng, vì vậy DiffServ không cung cấp mức QoS cụ thể. Để đảm bảo một số mức chất lƣợng dịch vụ QoS cụ thể, DiffServ đƣợc hỗ trợ với điều khiển quản lý tại biên vùng DS nhằm phối hợp điều khiển các luồng lƣu lƣợng vào mạng. Chất lƣợng dịch vụ đƣợc cung cấp bởi mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ theo hƣớng cung cấp thay vì theo hƣớng dành trƣớc tài nguyên.
DiffServ định nghĩa một số tham số mà ngƣời sử dụng hiểu rõ cho ứng dụng của họ trong SLA nhƣ: Thoả thuận về điều kiện lƣu lƣợng TCA (Traffic Conditioning Agreement), hồ sơ lƣu lƣợng (các tham số của gáo rò token), các tham số hiệu năng (băng thông, độ trễ, mức tổn thất gói), cách thức xử lý các gói tin không phù hợp với thoả thuận, luật đánh dấu và chia cắt lƣu lƣợng.
Hình 2.14 chỉ ra các bƣớc cơ bản liên quan tới vấn đề cung cấp các dịch vụ DiffServ. Các gói tin đến bộ định tuyến có thể đã đƣợc đánh dấu hoặc chƣa đánh dấu, bộ định tuyến xác định điểm mã điều khiển dịch vụ DSCP của gói tin và phân loại các gói tin theo phƣơng pháp phân loại hành vi kết hợp BA.
Hình 2.14 Cung cấp dịch vụ DiffServ [3]
Các gói tin phân loại thành các lớp BA đƣợc chuyển tiếp theo hành vi từng chặng PHB (Per Hop Behavior) đƣợc định nghĩa trƣớc cho các BA. Mỗi PHB đƣợc thể hiện bởi giá trị DSCP và xử lý giống nhau đối với các gói tin trong cùng lớp BA. Các yêu cầu chung của QoS gồm chính sách lƣu lƣợng, chia cắt lƣu lƣợng, loại bỏ gói, hàng đợi tích cực và lập lịch gói đƣợc áp dụng tại bƣớc này của mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ
Kiến trúc DiffServ hƣớng tới đảm bảo chất lƣợng dịch vụ QoS bằng cách kết hợp trạng thái phân loại lƣu lƣợng theo tính chất lƣu lƣợng đƣợc phân biệt qua các gói đƣợc đánh dấu. Các gói đƣợc đánh dấu và nhận dạng để nhận đƣợc một ứng xử chuyển tiếp ở từng chặng cụ thể trên các nút dọc theo đƣờng truyền của chúng.
Kiến trúc xử lý gói theo DiffServ gồm một số các yếu tố chức năng đƣợc thực hiện trong các nút mạng và bổ sung các phép ứng xử chuyển tiếp trên từng luồng cùng với các chức năng xử lý lƣu lƣợng nhƣ: Chức năng phân loại gói, đánh dấu, định dạng và hoạch định chính sách. Kiến trúc này cho phép mở rộng mạng do thực hiện các chức năng phân lớp và điều khiển phức tạp ở các nút biên mạng. Sự cung cấp dịch vụ và chính sách qui định lƣu lƣợng đƣợc tách riêng ra từ các cách ứng xử chuyển tiếp trong phạm vi nội mạng để cho phép thực hiện biến đổi rộng rãi các phép ứng xử.
b. Miền phân biệt dịch vụ DS và điểm mã phân biệt dịch vụ DSCP
Một miền DS gồm các bộ định tuyến hỗ trợ cơ chế phân biệt dịch vụ, còn gọi là các nút DS hoạt động với một chính sách cung cấp dịch vụ chung và thiết lập các nhóm PHB đƣợc thực hiện trên mỗi nút. Một miền DS có biên gồm các nút biên DS và các nút lõi trong miền. Các nút biên DS phân loại và điều khiển lƣu lƣợng đầu vào để đảm bảo rằng các gói đi qua miền đƣợc đánh dấu thích hợp để lựa chọn một PHB từ một nhóm các PHB đƣợc hỗ trợ trong phạm vi miền. Các nút trong miền DS lựa chọn ứng xử chuyển tiếp cho các gói dựa trên điểm mã dịch vụ DSCP của chúng, sắp xếp vào một trong các PHB theo yêu cầu. Một miền DS thông thƣờng gồm một hay nhiều mạng dƣới cùng một chính sách quản trị. Việc quản trị một miền phải đảm bảo tin cậy để đảm bảo rằng các nguồn tài nguyên tƣơng xứng đƣợc cung cấp và đƣợc dự trữ để hỗ trợ các SLA yêu cầu [3].
Hình 2.16 Miền phân biệt dịch vụ DS [3]
Một vùng DS là một tập hợp một hay vài miền DS kế tiếp nhau. Dựa vào 8 bit của trƣờng ToS trong tiêu đề của gói IP minh họa nhƣ hình 2.17 dƣới đây, có hai cách để thiết lập mức độ ƣu tiên của một gói tin IP: Sử dụng 3 bit trƣờng IPP (IP Precedence) hoặc trong 6 bit của trƣờng DSCP (DiffServ Codepoint).
Hình 2.17 Vị trí của IPP và DSCP trong tiêu đề IP [5]
c. Các phương pháp xử lý gói trong DiffServ
Để tạo ra các hành vi chuyển tiếp gói đƣợc định nghĩa theo quy tắc ứng xử từng chặng PHB, các cơ cấu kỹ thuật đảm bảo QoS nhƣ AQM và lập lịch gói đƣợc ứng dụng. Nhóm làm việc về DiffServ của IETF định nghĩa hai loại PHB: Chuyển tiếp nhanh EF (Expedited Forwarding) và Chuyển tiếp đảm bảo AF (Assured Forwarding).
Chuyển tiếp nhanh EF PHB
gói thấp, độ trễ thấp, jitter thấp và băng thông đƣợc đảm bảo. Về cơ bản, EF PHB đảm bảo tính năng về mặt tốc độ hơn là độ tin cậy. Vì jitter và trễ gây nên bởi thời gian mà gói sử dụng ở trong bộ nhớ đệm và hàng đợi, một bộ định tuyến EF phải đảm bảo rằng lƣu lƣợng EF đƣợc đƣa đến những bộ nhớ đệm nhỏ. Tốc độ đầu ra của bộ định tuyến này phải bằng (hoặc cao hơn đầu vào). Khi xảy ra hiện tƣợng quá tải, nút biên miền DS không cho phép lƣu lƣợng dạng này đi vào trong miền vì nó sẽ là nguyên nhân gây tắc nghẽn tại các bộ định tuyến trong miền DS.
Giá trị DSCP tƣơng ứng cho EF là 46 (101110).
Chuyển tiếp đảm bảo AF PHB
Đặc điểm của AF PHB là băng thông đảm bảo và khả năng mất gói thấp. AF PHB bao gồm 4 lớp chuyển tiếp và mỗi lớp chuyển tiếp có 3 mức ƣu tiên loại bỏ gói tin. Các lớp AF đƣợc ký hiệu là: AFij. Trong đó: i có giá trị từ 1 tới 4, chỉ thị cho lớp và j có giá trị từ 1 đến 3, chỉ thị cho độ ƣu tiên rớt gói.
Ví dụ: AF23 biểu thị lớp 2 và độ ƣu tiên rớt gói là 3.
Ba bit đầu tiên của trƣờng DSCP xác định các lớp chuyển tiếp, hai bit tiếp theo xác định độ ƣu tiên rớt gói, và bit cuối cùng đƣợc dành riêng. Trong cùng một lớp, gói có độ ƣu tiên rớt gói cao hơn có nhiều khả năng rớt gói hơn so với các gói khác có độ ƣu tiên thấp hơn khi tắc nghẽn xảy ra. Mỗi lớp đƣợc gán một băng thông và khoảng nhớ đệm xác định. Lớp A có thể có bộ nhớ đệm lớn hơn nhƣng băng thông nhỏ và lớp D có thể có bộ nhớ đệm nhỏ nhƣng băng thông lớn hơn. Nếu bộ nhớ đệm đầy, thì quá trình loại bỏ gói sẽ bắt đầu theo trật tự loại bỏ theo mức ƣu tiên [3].
Bảng 2.1 Các lớp AF và khả năng rớt gói