Tất các phương thức nén ựều cùng chung một mục ựắch ựó là hạn chế dư thừa khi gửi dữ liệu trên môi trường truyền dẫn. Các trường thông tin tiêu ựề của các gói trong cùng một luồng không thay ựổi nhiều trong suốt quá trình truyền, bởi vậy các thông tin này gây lãng phắ băng thông. Như vậy một vấn ựề ựặt ra là cần nén tiêu ựề này ựể tăng hiệu suất băng thông truyền dẫn.
Nén header là cách mà không truyền lặp lại thông tin tiêu ựề của các gói trong suốt một phiên giao tiếp. Chú ý rằng nén tiêu ựề thực hiện trên cơ sở liên kết link Ờ by Ờ link và không thể thực hiện qua nhiều router; Bởi vì các
router cần ựầy ựủ thông tin trường tiêu ựề lớp 3 ựể có thể ựịnh tuyến tới lớp kế tiếp.
Nén tiêu ựề ựược thực hiện trên các giao tiếp ở các kết nối lớp truyền dẫn. Khi các gói tin ựược chuyển ựến thuật toán nén tiêu ựề sẽ nén tiêu ựề lớp 3 và lớp 4 vào một khung và thay thế chúng bởi 1 session. các gói sẽ ựược gửi tới ựầu ra hàng ựợi và ựược truyền tới trạm ựầu xa. Tại ựầu xa quá trình giải nén ựược thực hiện và chuyển tiếp tới quá trình xử lý tiếp theo.
Với việc nén tiêu ựề các khung lớp 2 sẽ giảm nhỏ kắch thước gói, từ ựó thời gian truyền gói cũng giảm ựi do ựó giảm tổng trễ.
Thuật toán nén tiêu ựề dược minh họa như 3.4
Hình 3.4 Minh họa thuật toán nén tiêu ựề
Có 2 phương thức nén tiêu ựề ựó là:
Nén tiêu ựề TCP
Nén tiêu ựề RTP
3.3.2.1 Nén tiêu ựề TCP
Phần lớn các ứng dụng Internet sử dụng TCP như một giao thức truyền tải và ựa phần các thông tin tiêu ựề TCP là cố ựịnh hoặc có thể ựoán trước ựược thông qua một phiên. Với việc nén TCP header (bao gồm IP 20 byte và TCP 20 byte header) có thể làm giảm tổng số cần truyền 40 byte còn 3-5 byte.
FH IP L4 (L5) Tải tin Nén IP và các tiêu ựề lớp cao hơn Thuật toán nén tiêu ựề giữ ựường truyền không ựổi
Bộ chuyển tiếp Thuật toán nén
tiêu ựề Hàng ựợi ựầu ra F H cH Tải tin
Hiệu quả nén TCP minh họa theo như hình 3.5
Hình 3.5 Minh họa hiệu quả nén TCP
Hiệu quả nén tiêu ựề TCP ựược mô tả trong bảng 3-3 Kắch cỡ gói IP Không nén tiêu ựề Thời gian trễ (trên 64 kbps) Nén tiêu ựề Thời gian trễ (trên 64 kbps) 10 82% 7 ms 50% 2 ms 50 48% 12 ms 17% 7 ms 100 32% 18 ms 9% 13 ms 500 8% 67 ms 2% 62 ms 1500 3% 189 ms 1% 184 ms
Bảng 3-3 Hiệu quả nén tiêu ựề TCP
3.3.2.2 Nén tiêu ựề giao thức thời gian thực (RTP)
Real-Time Protocol (RTP) là giao thức chuẩn internet ựược sử dụng truyền tải các dữ liệu thời gian thực RTP. Nó cung cấp các chức năng mạng truyền dẫn ựầu cuối ựến ựầu cuối phục vụ các ứng dụng như thoại, video hoặc dữ liệu mô phỏng thông qua dịch vụ mạng ựơn nhóm (unicast) hay ựa nhóm (multicast).
RTP bao gồm 2 phần tải tin và tiêu ựề (header). Phần tải tin của RTP là một giao thức nhỏ mà cung cấp khôi phục lại, phát hiện lỗi và nhận dạng nội dung. Phần tiêu ựề của RTP là tương ựối lớn, bao gồm IP header (IPH), User Datagram Protocol (UDP) header, tạo nên IP/UDP/RTP header.
để giảm thiểu lãng phắ băng thông không cần thiết, nén RTP header là một biến pháp hữu hiệu ựể tiết kiệm tài nguyên. cRTP nén IP/UDP/RTP header trong gói tin RTP từ 40 bytes xuống còn xấp xỉ 2 - 5 byte. việc giải nén có thể khôi phục lại trường tiêu ựề mà không gây mất mát thông tin. Cơ chế nén RTP ựược mô tả như hình vẽ 3.6
Hình 3.6 Cơ chế nén tiêu ựề RTP
cRTP là cơ chế nén hop-by-hop tương tự như nén tiêu ựề TCP. cRTP làm giảm chiều dài của tiêu ựề do ựó nó làm giảm ựược ựộ trễ. cRTP ựặc biệt hữu ắch ựói với tải tin có cỡ gói nhỏ vắ như thoại VoIP có cỡ gói 20 bytes sử dụng nén cRTP có thể làm giảm cỡ gói xấp xỉ 240%. Nó cũng rất hữu hiệu trong các ứng dụng truyền tải cả lưu thoại và backbone ựa hướng trên các liên kết tốc ựộ thấp.
Không nên sử dụng cRTP trên bất cứ liên kết tốc ựộ cao nào (lớn hơn E1). Chỉ nên sử dụng cRTP trên giao tiếp WAN tại ựó băng thông xác ựịnh và lưu lượng chủ yếu là dữ liệu RTP.
Trên các giao tiếp serial sử dụng ựóng gói Frame Relay, HDLC hay PPP ựều hỗ trợ tắnh năng với cRTP. Bên cạnh ựó cRTP cũng ựược hỗ trợ trên các giao tiếp ISDN.
RTP UDP IPH IP Dat
VOIP 20 bytes ~ 240% SQL 256 bytes ~ 13% FPT 1500 bytes ~ 2.3% Các gói Tin ựến RTP các lưu lượng(vid Phân lớp Hàng ựợi ựược cấu hình Nhận dạng lưu Nén RTP Hàng ựợi Tx Các gói tin ra Không nén RTP Nén 12 8 12
*≈ giảm 5mS ựối với giao diện
Tải tin Kắch thước gói Hiệu quả 5 IP data
Kết luận: Phương thức phân loại, phân mảnh và nén gói dữ liệu giúp giảm kắch thước các gói tin và sắp xếp chúng theo thứ tự ưu tiên khi qua mạng. điều này là hết sức quan trọng, vì các gói tin sẽ trở nên linh hoạt hơn rất nhiều khi tìm ựường qua mạng, làm giảm trễ chuyển tiếp và xử lý, trong trường hợp xảy ra tắc nghẽn nó vẫn ựảm bảo cho các gói có quyền ưu tiên cao hơn (như thoại) và không bị các gói có kắch thước lớn làm tràn bộ ựệm. Tuy nhiên các phương pháp này lại làm phát sinh thêm trễ xử lý của CPU.
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT QoS TRONG đIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN
Khi nói ựến các kỹ thuật QoS người ta người nhắc nhiều ựến cơ chế hàng ựợi. Ở trạng thái bình thường khi không có tắc nghẽn xảy ra các gói tin sẽ ựược gửi ựi ngay khi chúng ựược chuyển tới (ựây còn gọi là quá trình bypass hệ thống hàng ựợi phần mềm). Trong trường hợp xảy ra tắc nghẽn trên một giao diện nào ựó, nếu như không áp dụng các kỹ thuật ựiều khiển tắc nghẽn, các gói tin ựến nhanh hơn có thể ựược gửi ựi trước kết hợp với thời gian tắc nghẽn kéo dài có thể phát sinh tràn và rớt gói, ảnh hưởng ựến chất lượng dịch vụ. Trong một số trường hợp hiện tượng tắc nghẽn kéo dài, khả năng xử lý của CPU bị quá tải rất dễ dẫn ựến hiện tượng Ộchết tắcỢ mạng, hoặc các gói bị tràn(loại bỏ) nhiều gây ảnh hưởng ựến chất lượng dịch vụ, do ựó ngoài các cơ chế ựiều khiển tắc nghẽn, các cơ chế tránh tắc nghẽn cũng cần ựược áp dụng trong các mạng hội tụ. Tuy nhiên khi các dụng các kỹ thuật QoS này cũng làm phát sinh trễ mạng. Trong chương này chúng ta cùng ựi tìm hiểu và nghiên cứu một số lệnh cấu hình trên các thiết bị của hãng Cisco ựể minh họa cho các cơ chế hàng ựợi.