Cú nhiều phương phỏp đỏnh giỏ hiệu năng mạng mỏy tớnh, cú thể chia chỳng làm ba loại: mụ hỡnh Giải tớch (Analytic Models), mụ hỡnh Mụ phỏng (Simulation Models) và Đo hiệu năng (Measurement).
Mụ hỡnh Giải tớch
Trong cỏc mạng chuyển mạch gúi, gúi số liệu là cỏc khối dữ liệu cú chiều dài thay đổi được, được truyền qua mạng từ nguồn tới đớch theo một con đường nào đú do hệ thống mạng quyết định. Cỏc tài nguyờn mạng sẽ được chia sẻ giữa cỏc gúi số liệu khi chỳng đi qua mạng. Số lượng và chiều dài cỏc gúi số liệu đi vào hoặc đi qua mạng tại mọi thời điểm, thời gian kộo dài cỏc cuộc kết nối v.v., tất cả cỏc tham số này núi chung, thay đổi một cỏch thống kờ. Vỡ vậy, để nờu ra cỏc tiờu chuẩn đo lường định lượng về hiệu năng, cần phải sử dụng cỏc khỏi niệm về xỏc suất để nghiờn cứu sự tương tỏc của chỳng với mạng. Lý thuyết Hàng đợi đúng vai trũ mấu chốt trong việc phõn tớch mạng, bởi vỡ đú là cụng cụ Toỏn học thớch hợp nhất để phỏt biểu và giải cỏc bài toỏn về hiệu năng. Theo phương phỏp này, chỳng ta viết ra cỏc mối quan hệ hàm giữa cỏc tiờu chuẩn hiệu năng cần quan tõm và cỏc tham số của hệ thống mạng bằng cỏc phương trỡnh cú thể giải được bằng giải tớch.
Mụ phỏng
Theo nghĩa chung nhất, mụ phỏng là sự bắt chước một hay nhiều khớa cạnh của sự vật cú thực, bằng một cỏch nào đú càng giống càng tốt. Trong cỏc lĩnh vực nghiờn cứu hiện đại, như lĩnh vực đỏnh giỏ hiệu năng mạng, mụ phỏng được hiểu là một kỹ thuật sử dụng mỏy tớnh điện tử số để làm cỏc thớ nghiệm về mạng cú liờn quan đến thời gian. Mụ hỡnh Mụ phỏng mụ tả hành vi động của mạng, ngay cả khi người nghiờn cứu chỉ quan tõm đến giỏ trị trung bỡnh của một số độ đo trong trạng thỏi dừng. Cấu trỳc và độ phức tạp của bộ mụ phỏng phụ thuộc vào phạm vi của thớ nghiệm mụ phỏng. Nú thường được xõy dựng cú cấu trỳc, cho phộp mụ-đun hoỏ chương trỡnh mụ phỏng thành tập cỏc chương trỡnh con, sao cho việc sửa đổi, bổ sung cỏc chương trỡnh con được dễ dàng. Ngoài ra, chương trỡnh mụ phỏng cũng phải được xõy dựng sao cho đạt được tốc độ cao nhằm làm giảm thời gian chạy mụ phỏng càng nhiều càng tốt.
Đo
Đú là phương phỏp xỏc định hiệu năng dựa trờn việc đo trờn mạng thực cỏc tham số mạng cấu thành độ đo hiệu năng cần quan tõm. Việc đo hiệu năng nhằm thực hiện một trong cỏc nhiệm vụ sau. Một là, giỏm sỏt hiệu năng của mạng . Hai là, thu thập số liệu để lập mụ hỡnh dữ liệu vào cho cỏc phương phỏp đỏnh giỏ hiệu năng bằng giải tớch hoặc mụ phỏng. Nhiệm vụ thứ ba là kiểm chứng cỏc mụ hỡnh khỏc dựa trờn cỏc số liệu đo được. Đo hiệu năng khụng chỉ quan trọng trong cỏc giai đoạn triển khai thực hiện và tớch hợp hệ thống mà cũn cả trong cỏc giai đoạn lắp đặt và vận hành hệ thống. Bởi vỡ sau khi lắp đặt và đưa vào sử dụng, mỗi một hệ thống cụ thể sẽ cú một tải hệ thống và cỏc độ đo hiệu năng được quan tõm riờng của nú, cho nờn sau khi lắp đặt, người ta thường phải điều chỉnh cấu hỡnh cho phự hợp. Cỏc tham số cấu hỡnh sẽ được chọn sau khi cỏc phộp đo hiệu năng cho thấy cỏc tham số cấu hỡnh này làm cho hệ thống đạt được hiệu năng tốt nhất. Trong thực tế, mọi người đều thừa nhận tầm quan trọng của việc đo và đỏnh giỏ hiệu năng. Chỳng ta cú thể thấy rừ điều này qua việc, hầu như tất cả cỏc hệ thống mạng đều tớch hợp bờn trong nú cỏc cụng cụ đo và đỏnh giỏ hiệu năng; nhờ đú cú thể đo hiệu năng bất cứ lỳc nào trong suốt vũng đời của hệ thống.
97
So sỏnh cỏc ph ng phỏp ỏnh giỏ hiệ ng
Mụ hỡnh Giải tớch: Nếu cú thể sử dụng mụ hỡnh Giải tớch thỡ đú là điều tốt nhất, bởi vỡ chỳng ta cú thể thay đổi cỏc tham số hệ thống và cấu hỡnh mạng trong một miền rộng với chi phớ thấp mà vẫn cú thể đạt được cỏc kết quả mong muốn. Tuy nhiờn, cỏc mụ hỡnh Giải tớch mà chỳng ta xõy dựng thường là khụng thể giải được nếu khụng được đơn giản hoỏ nhờ cỏc giả thiết, hoặc được phõn ró thành cỏc mụ hỡnh nhiều cấp. Cỏc mụ hỡnh giải được thường rất đơn giản hoặc khỏc xa thực tế, cho nờn phương phỏp này thường chỉ được sử dụng ngay trong giai đoạn đầu của việc thiết kế mạng, giỳp cho người thiết kế dự đoỏn được cỏc giỏ trị giới hạn của hiệu năng. Ngoài ra, cỏc kết quả của phương phỏp này bắt buộc phải được kiểm nghiệm bằng kết quả của cỏc phương phỏp khỏc, như mụ phỏng hoặc đo.
Mụ phỏng: Trong những trường hợp mụ hỡnh Giải tớch mà chỳng ta nhận được, dự đó được đơn giản hoỏ, hoặc phõn ró nhưng vẫn khụng thể giải được bằng Toỏn học, khi đú, núi chung, chỳng ta sẽ chỉ cũn một phương phỏp là mụ phỏng. Phương phỏp mụ phỏng cú thể được sử dụng ngay trong giai đoạn đầu của việc thiết kế hệ thống mạng, cho đến giai đoạn triển khai thực hiện và tớch hợp hệ thống. Phương phỏp này núi chung, đũi hỏi một chi phớ rất cao cho việc xõy dựng bộ mụ phỏng cũng như kiểm chứng tớnh đỳng đắn của nú. Tuy nhiờn, sau khi đó xõy dựng xong bộ mụ phỏng, người nghiờn cứu cú thể tiến hành chạy chương trỡnh mụ phỏng bao nhiờu lần tuỳ ý, với độ chớnh xỏc theo yờu cầu và chi phớ cho mỗi lần chạy thường là rất thấp. Cỏc kết quả mụ phỏng núi chung vẫn cần được kiểm chứng, bằng phương phỏp giải tớch hoặc đo, nhất là bằng phương phỏp đo. Phương phỏp mụ hỡnh Giải tớch và mụ hỡnh Mụ phỏng đúng vai trũ rất quan trọng trong việc thiết kế và triển khai thực hiện hệ thống, đặc biệt là ở giai đoạn đầu.
Đo: Phương phỏp đo chỉ cú thể thực hiện được trờn mạng thực, đang hoạt động, nú cũng đũi hỏi chi phớ cho cỏc cụng cụ đo và cho việc tiến hành đo. Việc đo cần được tiến hành tại nhiều điểm trờn mạng thực, ở những thời điểm khỏc nhau và cần lặp đi lặp lại trong một khoảng thời gian đủ dài, thậm chớ cú thể dài đến hàng thỏng. Ngoài ra, người nghiờn cứu phải cú kiến thức về Lý thuyết thống kờ thỡ mới cú thể rỳt ra được cỏc kết luận hữu ớch từ cỏc số liệu thu thập được. Mặc dầu vậy, bằng phương phỏp đo cú thể vẫn khụng phỏt hiện ra được hoặc dự đoỏn được cỏc hành vi đặc biệt của mạng.
4.6. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
CHƯƠNG 5. TCP/IP VÀ INTERNET 5.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ INTERNET
5.1.1. Lịch sử phỏt triển của mạng Internet và bộ giao thức TCP/IP
Tiền thõn của mạng Internet là ARPANET, xuất phỏt từ một mạng thớ nghiệm được Robert L.G đề xuất vào năm 1967. Cơ quan quản lý dự ỏn nghiờn cứu phỏt triển ARPA thuộc Bộ Quốc phũng Mỹ đó liờn kết mạng tại 4 địa điểm đầu tiờn vào thỏng 7 năm 1968 bao gồm: Viện nghiờn cứu Stanford, Đại học tổng hợp California ở Los Angeles, Đại học tổng hợp Utah và Đại học tổng hợp California ở Santa Barbara (UCSB). Đú chớnh là mạng liờn khu vực (WAN) đầu tiờn được xõy dựng.
Năm 1983, giao thức TCP/IP chớnh thức được coi như một chuẩn đối với ngành quõn sự Mỹ và tất cả cỏc mỏy tớnh nối với ARPANET phải sử dụng chuẩn mới này. ARPANET phỏt triển rất nhanh, mọi trường đại học đều muốn gia nhập, việc quản lý mạng trở nờn khú khăn. Vỡ vậy, năm 1984, ARPANET được chia ra thành hai phần: phần thứ nhất cho cỏc địa điểm quõn sự, được gọi là MILNET; phần thứ hai là một ARPANET mới, cho cỏc địa điểm phi quõn sự, dành cho việc nghiờn cứu và phỏt triển. Tuy nhiờn hai mạng này vẫn được liờn kết với nhau nhờ giao thức liờn mạng IP.
Giao thức TCP/IP ngày càng thể hiện rừ cỏc điểm mạnh của nú, quan trọng nhất là khả năng liờn kết cỏc mạng khỏc với nhau một cỏch dễ dàng. Chớnh điều này cựng với cỏc chớnh sỏch mở cửa đó cho phộp cỏc mạng dựng cho nghiờn cứu và thương mại kết nối được với ARPANET, thỳc đẩy việc tạo ra một siờu mạng (SuperNetwork).
99 Mốc lịch sử quan trọng của Internet được xỏc lập vào giữa thập kỷ 80 khi Hội đồng Khoa học Quốc gia Mỹ NSF (National Science Foundation) thành lập mạng liờn kết cỏc trung tõm mỏy tớnh lớn với nhau gọi là NSFNET. Nhiều doanh nghiệp đó chuyển từ ARPANET sang NSFNET và do đú sau gần 20 năm hoạt động, ARPANET khụng cũn hiệu quả đó ngừng hoạt động vào khoảng năm 1990.
Sự phỏt triển của mạng xương sống NSFNET và những mạng vựng khỏc đó tạo ra một mụi trường thuận lợi cho sự phỏt triển của Internet. Đến năm 1995, NSFNET thu lại thành một mạng nghiờn cứu cũn Internet thỡ vẫn tiếp tục phỏt triển.
Với khả năng kết nối mở, Internet đó trở thành một mạng lớn nhất trờn thế giới, mạng của cỏc mạng, xuất hiện trong mọi lĩnh vực thương mại, chớnh trị, quõn sự, nghiờn cứu, giỏo dục, văn hoỏ, xó hội... Cũng từ đú cỏc dịch vụ trờn Internet khụng ngừng phỏt triển. Ngày nay khi cơ sở hạ tầng của mạng Internet được nõng cao (đặc biệt là về băng thụng) đó làm cho nhu cầu của cỏc ứng dụng đa phương tiện qua mạng tăng lờn nhanh chúng.
5.1.2. Sự tăng trưởng của Internet
Cỏc biểu đồ dưới đõy (hỡnh 5.2 và 5.3) cho ta thấy được tốc độ tăng trưởng mẽ của số lượng mỏy (hosts) và mạng (networks) kết nối vào Internet.
5.1.3. Cỏc yếu tố thỳc đẩy sự tăng trưởng của Internet
− Sử dụng TCP/IP trong Unix, hệ điều hành được sử dụng phổ biến từ 1983.
− PC ra đời năm 1980, sức mạnh tớnh toỏn ngày càng cao, trong khi giỏ ngày càng rẻ.
− NSFNET - mạng xương sống của Mỹ, tốc độ cao, ra đời năm 1986.
− Hệ thống tờn miền ra đời làm cho việc truy nhập Internet trở nờn đơn giản và thuận tiện.
− Kiến trỳc đơn giản của bộ giao thức và tớnh linh hoạt của Internet.
− Cỏc ứng dụng trờn Internet khụng ngừng phỏt triển, đỏp ứng nhu cầu đa dạng của người dựng
5.2. KIẾN TRÚC MẠNG INTERNET 5.2.1. Mụ hỡnh TCP/IP 5.2.1. Mụ hỡnh TCP/IP
Giao thức TCP/IP được phỏt triển từ mạng ARPANET và Internet và được dựng như giao thức mạng và giao vận trờn mạng Internet. TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng giao vận và IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mụ hỡnh OSI. Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng rộng rói nhất để liờn kết cỏc mỏy tớnh và cỏc mạng.
Hiện nay cỏc mỏy tớnh của hầu hết cỏc mạng cú thể sử dụng giao thức TCP/IP để liờn kết với nhau thụng qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khỏc nhau. Giao thức TCP/IP thực chất là một họ giao thức cho phộp cỏc hệ thống mạng cựng làm việc với nhau thụng qua việc cung cấp phương tiện truyền thụng liờn mạng.
101
Cỏc tầng của mụ hỡnh tham chiếu TCP/IP
Bộ quốc phũng Mỹ gọi tắt là DoD (Department of Defense) đó tạo ra mụ hỡnh tham chiếu TCP/IP vỡ muốn một mạng cú thể tồn tại trong bất cứ điều kiện nào, ngay cả khi cú chiến tranh hạt nhõn. DoD muốn cỏc gúi dữ liệu xuyờn suốt mạng vào mọi lỳc, dưới bất cứ điều kiện nào, từ bất cứ một điểm đến một điểm khỏc. Đõy là một bài toỏn thiết kế cực kỳ khú khăn mà từ đú làm nảy sinh ra mụ hỡnh TCP/IP, vỡ vậy đó trở thành chuẩn Internet để phỏt triển.
Tầng ứng dụng
Cỏc nhà thiết kế TCP/IP cảm thấy rằng cỏc giao thức mức cao nờn bao gồm cỏc tầng trỡnh bày và tầng phiờn. Để đơn giản, họ tạo ra một tầng ứng dụng kiểm soỏt cỏc giao thức mức cao, cỏc vấn đề của tầng Trỡnh diễn, mó hoỏ và điều khiển hội thoại. TCP/IP tập hợp tất cả cỏc vấn đề liờn quan đến ứng dụng vào trong một tầng, và đảm bảo dữ liệu được đúng gúi một cỏch thớch hợp cho tầng kế tiếp.
Tầng Giao vận
Tầng vận chuyển đề cập đến cỏc vấn đề chất lượng dịch vụ như độ tin cậy, điều khiển luồng và sửa lỗi. Một trong cỏc giao thức của nú là TCP, TCP cung cấp cỏc phương thức linh hoạt và hiệu quả để thực hiện cỏc hoạt động truyền dữ liệu tin cậy, hiệu xuất cao và ớt lỗi. TCP là giao thức cú tạo cầu nối (connection-oriented). Nú tiến hành hội thoại giữa nguồn và đớch trong khi bọc thụng tin tầng ứng dụng thành cỏc đơn vị gọi là segment.Tạo cầu nối khụng cú nghĩa là tồn tại một mạch thực sự giữa hai mỏy tớnh, thay vỡ vậy nú cú nghĩa là cỏc segment của tầng 4 di chuyển tới và lui giữa hai host để cụng nhận kết nối tồn tại một cỏch luận lý trong một khoảng thời gian nào đú. Điều này coi như chuyển mạch gúi (packet switching).
Tầng Internet
Mục tiờu của tầng Internet là truyền cỏc gúi tin bắt nguồn từ bất kỳ mạng nào trờn liờn mạng và đến được đớch trong điều kiện độc lập với đường dẫn và cỏc mạng mà chỳng đó trải qua. Giao thức đặc trưng khống chế tầng này được gọi là IP. Cụng việc xỏc định đường dẫn tốt nhất và hoạt động chuyển mạch gúi diễn ra tại tầng này.
Tầng truy xuất mạng
Tờn của tầng này cú nghĩa khỏ rộng và cú phần hơi rối rắm. Nú cũng được gọi là tầng host-to-network. Nú là tầng liờn quan đến tất cả cỏc vấn đề mà một gúi IP yờu cầu
để tạo một liờn kết vật lý thực sự, và sau đú tạo một liờn kết vật lý khỏc. Nú bao gồm cỏc chi tiết kỹ thuật LAN và WAN, và tất cả cỏc chi tiết trong tầng liờn kết dữ liệu cũng như tầng vật lý của mụ hỡnh OSI.
Mụ hỡnh TCP/IP hướng đến tối đa độ linh hoạt tại tầng ứng dụng cho người phỏt triển phần mềm. Tầng vận chuyển liờn quan đến hai giao thức TCP và UDP (User Datagram Protocol). Tầng cuối cựng, tầng truy xuất mạng liờn kết đến cỏc kỹ thuật LAN hay WAN đang được dựng.
Trong mụ hỡnh TCP/IP khụng cần quan tõm đến ứng dụng nào yờu cầu cỏc dịch vụ mạng, và khụng cần quan tõm đến giao thức vận chuyển nào đang được dựng, chỉ cú một giao thức mạng IP. Đõy là một quyết định thiết kế cú cõn nhắc kỹ. IP phục vụ như một giao thức đa năng cho phộp bất kỳ mỏy tớnh nào, ở bất cứ đõu, truyền dữ liệu vào bất cứ thời điểm nào.
So sỏnh mụ hỡnh OSI và mụ hỡnh TCP/IP Cỏc điểm giống nhau:
− Cả hai đều theo kiến trỳc phõn tầng.
− Cả hai đều cú tầng ứng dụng, qua đú chỳng cú nhiều dịch vụ khỏc nhau. − Cả hai cú cỏc tầng mạng và tầng vận chuyển cú thể so sỏnh được. − Kỹ thuật chuyển mạch gúi được chấp nhận.
Cỏc điểm khỏc nhau:
− TCP/IP tập hợp cỏc tầng trỡnh bày và tầng phiờn vào trong tầng ứng dụng của nú. − TCP/IP tập hợp tầng vật lý và tầng liờn kết dữ liệu trong OSI vào một tầng. − TCP/IP biểu hiện đơn giản hơn vỡ cú ớt tầng hơn.
Cỏc giao thức TCP/IP là cỏc chuẩn cơ sở cho Internet phỏt triển, như vậy mụ hỡnh TCP/IP chiếm được niềm tin chỉ vỡ cỏc giao thức của nú. Ngược lại, cỏc mạng thụng thường khụng được xõy dựng dựa trờn OSI, ngay cả khi OSI dựng như một hướng dẫn.
5.2.2. Họ giao thức TCP/IP
Bao gồm 2 phần chớnh (hỡnh 5.3):
• Cỏc giao thức tạo thành hệ thống truyền dẫn • Cỏc giao thức hỗ trợ ứng dụng
Tầng liờn mạng (Internet)
− Sử dụng giao thức connectionless – IP, là hạt nhõn hoạt động của hệ thống truyền