Hình 1 .6 Các mức QoS
Hình 1.10 Kiến trúc của các giao thức
1.4.2. Báo hiệu QoS
Báo hiệu QoS cung cấp một cơ chế cho phép trạm cuối hoặc phần tử mạng đưa ra yêu cầu về QoS với mạng. Báo hiệu là cần thiết để phối hợp giữa các nút mạng với các kỹ thuật xử lý lưu lượng nhằm đảm bảo QoS xuyên suốt. Trong bất kỳ mạng IP nào chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối được xây dựng từ chất lượng dịch vụ trên một chuỗi các chặng mà lưu lượng đi quạ Khi đã có các cơ chế đảm bảo tại các nút mạng thì vẫn cần một sự kết hợp thực sự giữa các nút dọc th o đường đi từ nguồn tới đích. Báo hiệu điều khiển QoS là một phần của truyền thông trong mạng. Hai phương pháp hay dùng cho báo hiệu QoS là:
Chức năng mức ưu tiên IP (IP Precendence) của giao thức IP.
Sử dụng giao thức báo hiệu QoS RSVP (Resource Reservation Protocol).
1.5. Định tuyến QoS
Các giao thức định tuyến trên cơ sở QoS đã nỗ lực đưa các m tric thành các giá trị khi xây dựng các bảng định hướng của mạng. Các giao thức này đã được nghiên cứu trong nhiều năm và thường bắt đầu với sự thừa nhận rằng mạng được xây dựng từ các router IP Best-Effort. Bắt đầu từ giả thiết đó, việc định tuyến cho một metric
thường có một số hạn chế khi có them u cầu QoS trong một mơi trường đa dịch vụ. Một metric có thể được x m xét như là một bảng các giá trị với mỗi tuyến (hay mỗi hop) có một giá trị đi kèm với nó. Các giao thức định tuyến nỗ lực để tìm các đường tối thiểu cho tất cả các tuyến có thể đi tới đích. Dù sao giá trị này khơng thể mô tả chi tiết và cần thiết cho tất cả các kiểu lưu lượng. Nó có thể đưa ra lat ncy của tuyến, băng thơng sẵn có, khả năng mất gói hoặc có lẽ là các phí tổn thực tế của việc gửi gói trên mỗi tuyến? Bạn có thể thoả mãn với một vài lưu lượng đang tìm với sự lựa chọn thích hợp, nhưng ngược lại có sự lựa chọn lưu lượng khác lại gây lãng phí tài ngun. Ví dụ, xét một mạng mà ở đó lat ncy là m tric. Tất nhiên đường đi ngắn nhất thích hợp cho các ứng dụng có yêu cầu chặt chẽ về thời gian thực. Mạng được sử dụng hầu hết là giống với mạng truyền thống, dữ liệu các ứng dụng bùng nổ mà đáng kể nhất là lat ncỵ Lưu lượng từ các ứng dụng khác cũng th o các đường ngắn nhất với latency tối thiểụ Điều không thuận lợi là lưu lượng bùng nổ, vùng bộ đệm được sử dụng cho lưu lượng yêu cầu thời gian thực tăng, jitt r và các lat ncy trung bình cũng gây ra đối với tất cả các luồng lưu lượng đi qua các rout r. Điều này ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của các giá trị latency mà các giao thức sử dụng để lựa chọn đường đi ngắn nhất. Định tuyến dựa trên QoS tạo ra các cây đường đi ngắn nhất, bao gồm các topo thực tế của các tuyến và các router với mỗi cây sử dụng các tham số khác nhau của tuyến metric. Kết quả là nhiều lưu lượng không cần thiết cùng tồn tại trong các router với các yêu cầu về QoS khác nhaụ Các gói có yêu cầu nghiêm ngặt về lat ncy sau đó sẽ được định hướng bằng cách sử dụng cây xây dựng như một metric. Các gói khơng cần yêu cầu về thời gian thực cũng phải có một cây khác. Vài vấn đề tồn tại khi thực hiện định tuyến dựa trên QoS là:
Mỗi router cần có các bảng định tuyến (hoặc có chức năng tương tự như các bảng định tuyến đó) để thực hiện tìm kiếm thơng tin các hop tiếp theo dựa vào đích đến của mỗi gói, phù hợp với mỗi kiểu của cây đường đi ngắn nhất. Thêm vào đó, các trường trong phần tiêu đề gói được sử dụng để lựa chọn một trong các hop tiếp theo phù hợp với địa chỉ đích của góị Điều này rất phức tạp đối với việc thiết kế các khối tìm kiếm thơng tin của hop tiếp theọ
Các CPU của các router phải cung cấp phần tiêu đề trong giao thức định tuyến cho mỗi giao thức định tuyến phù hợp với các kỹ thuật cây đường đi ngắn nhất.
M tric như lat ncy hoặc khả năng của băng thông phụ thuộc nhiều vào lưu lượng thực tế qua mạng. Các cây đường đi ngắn nhất với các giá trị của lat ncy tĩnh có thể trở nên lỗi thời khi lưu lượng chảy thành luồng qua mạng. Việc cập nhật mỗi giá trị của kết nối có yêu cầu thời gian thực đã đặt ra thực tế là mỗi giá trị cập nhật có thể là kết quả trong một tập hợp các giá trị tính tốn lại của cây đường đi ngắn nhất, hướng dẫn tiếp tục xử lý tải trọng trên tất cả các router .
Thú vị hơn, việc phát triển của các router với kiến trúc QoS có phần giảm bớt sự định tuyến dựa trên QoS. Ví dụ, xét ví dụ sử dụng lat ncy như một giá trị metric. Mỗi router có ít nhất hai hàng đợi tại giao diện đầu vào, một cho lưu lượng chịu tác động
của latency và một cho tất cả các lưu lượng còn lạị Tất cả các lưu lượng được định tuyến th o các đường có latency thấp nhất. Thực hiện phân loại lưu lượng phù hợp của các rout r vào các hàng đợi, dịch vụ được nhận lưu lượng có latency sẽ độc lập với việc bung nổ của các lưu lượng khác. Có thể cho rằng, mỗi qui ước, một giao thức định tuyến IP, khi đi cùng với các router có kiến trúc CQS có thể cung cấp các mức dịch vụ khác nhaụ Điều này cho thấy là nó có đủ khả năng của một cây để cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho tất cả các thành phần tham giạ
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Hiện nay có nhiều khái niệm về QoS, tùy thuộc vào vị trí, vai trị của người tham gia trong mạng viễn thông: là nhà cung cấp dịch vụ; người khai thác, quản lý thiết bị mạng hay người sử dụng dịch vụ…mà có sự quan tâm khác nhau về QoS. Sự lựa chọn các yếu tố, các tham số, các biện pháp hay các kỹ thuật cho vấn đề nâng cao QoS là tùy thuộc vào vị trí, vai trị nàỵ Riêng đối với các nhà quản lý thiết mạng thì QoS tuy là chất lượng dịch vụ mang tính chất end-to- nd, tuy nhiên đầu cuối ở đây chỉ tính đến thiết bị đầu cuối chứ khơng tính đến người sử dụng. Tùy thuộc vào vào đoạn mạng của mình quản lý mà vận dụng những khái niệm QoS phù hợp.
Chương 2
KIẾN TRÚC CQS
2.1. Tổng quan về kiến trúc CQS[5]
Mục đích của QoS là cung cấp các dịch vụ giao nhận thông tin tin cậy cho những lớp hay loại lưu lượng nào đó mà không quan tâm tới các loại lưu lượng khác đang cùng ở trong mạng. Tuyến đường mà gói phải đi qua để đến đích là một chuỗi các tuyến link và nút mạng (router hoặc switch). Do đó vấn đề trước tiên phải quan tâm là quá trình lưu và chuyển gói tại các nút mạng diễn ra như thế nàọ
Với một route truyền thống điều quan tâm nhất của nó là cần gửi gói đi đâụ Quyết định chuyển gói dựa trên địa chỉ đích của mỗi gói và thơng tin trong bảng định tuyến của rout r. Nhưng những router cần cho mạng có đảm bảo chất lượng dịch vụ thì phải điều khiển thời điểm gửi gói tức là quan tâm khi nào cần gửi góị Sau đây ta x m xét sâu hơn những thành phần của router ảnh hưởng tới thời điểm chuyển góị Mỗi router là một điểm hội tụ hay phân kì của một góị Trong phần lớn các mạng, lưu lượng đến theo từng đợt thay đổi thất thường. Rất hay xảy ra trường hợp nhiều đợt gói đến từ các tuyến vào khác nhau đến cùng một tuyến ra (mà bản thân tuyến ra chỉ có dung lượng hữu hạn) làm cho router nhận được số gói vượt quá khả năng phân phát tức thời của nó. Ví dụ lưu lượng hội tụ từ nhiều tuyến Ethernet 100Mbps dễ dàng vượt quá dung lượng 155Mbps/STM-1 của tuyến rạ Để đối phó với trường hợp này, tất cả các rout r đều có các bộ đệm bên trong (các hàng đợi-queues) để lưu trữ những gói thừa khi chúng có thể được chuyển . Khi đó các gói này sẽ chịu thêm độ trễ, hay có thể nói router chịu mọt sự ứ nghẽn tức thờị Trễ của gói từ nguồn tới đích bao gồm nhiều thành phần nhưng phần trễ do bộ đệm kể trên rất thất thường, nó thay đổi ngay cả giữa các gói tới đích.
Ngồi ra khi hết dung lượng bộ đệm thì gói đến phải bị huỷ và tỉ lệ mất gói cũng là một yếu tố khơng thể kiểm sốt được. Với các hàng đợi vào trước- ra trước sẽ khơng có các cơ chế để phân tách các loại lưu lượng khác nhau, lưu lượng này sẽ ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ của lưu lượng kia khi vượt qua cùng một hàng đợị Một số loại lưu lượng (như những kết nối TCP truyền điện tử-email) chịu được trễ tốt hơn việc mất gói thì muốn các hàng đợi dàị Tuy nhiên có những loại (như UDP mang tín hiệu voice) muốn hàng đợi càng ngắn càng tốt, những gói bị giữ lâu (trễ lớn) nên được huỷ bỏ vì khơng cịn cần thiết nữa .
Cổng ra M Hàngđợi FIFO . . . . . Cổng 1 Cổng n
Chiều dài L gói