Traffic Engineering được sử dụng để đạt được mục tiêu hiệu năng như tối ưu tài nguyên mạng và xắp đặt lưu lượng vào các đường truyền cụ thể. Điều này có nghĩa là tính tốn đường đi từ nguồn đến đích dựa vào một tập ràng buộc và chuyển tiếp lưu lượng dọc theo đường đi này. Chuyển tiếp lưu lượng theo một đường như vậy là điều khơng thể đối với IP, bởi vì quyết định chuyển
Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
49
tiếp IP được đưa ra độc lập tại mỗi chặng và chỉ dựa trên địa chỉ đích IP của packet
MPLS có thể dễ dàng chuyển tiếp lưu lượng trên một đường đi tuỳ ý. Khả năng dẫn đường rõ ràng của MPLS cho phép người khởi tạo LSP tính tốn đường đi, thiết lập trạng thái chuyển tiếp MPLS dọc theo đường đi và ánh xạ các packet tới những LSP này. Khi một packet được ánh xạ vào một LSP, việc chuyển tiếp được thực hiện dựa trên nhãn và không hop trung gian nào thực hiện bất cứ quyết định chuyển tiếp độc lập dựa trên địa chỉ đích IP của packet. MPLS – TE đưa ra khái niệm LSP priorities. Mục đích của priorities là đánh dấu một số LSP báo hiệu rằng chúng quan trọng hơn các LSP khác và cho phép chúng lấy tài nguyên từ những LSP ít quan trọng hơn. Làm như vậy sẽ đảm bảo rằng :
- Khi khơng có các LSP quan trọng, tài nguyên có thể được dành cho các LSP ít quan trọng hơn.
- Một LSP quan trọng luôn thiết lập dọc theo đường đi tối ưu nhất (ngắn nhất) - Khi một LSP cần định tuyến lại, các LSP quan trọng có cơ hội tìm thấy một đường đi lớn hơn .
Mục tiêu của traffic engineering là tìm ra một đường đi trong mạng thoả mãn một tập các ràng buộc. Do đó, những ràng buộc này cần được đưa vào tính tốn khi tính tốn các đường đi khả thi tới đích. Các ràng buộc đó có thể là băng thơng u cầu cho một LSP cụ thể, số lượng hop mà lưu lượng được phép đi qua, mức ưu tiên của LSP so với các LSP khác. v. v. .
Việc tính tốn một đường dẫn thoả mãn những điều kiện ràng buộc này có thể được thực hiện tại nút vào sử dụng một thuật tốn tính đường (ví dụ như CSPF).
Cuối cùng khi đường đi đã được tính tốn thành cơng, trạng thái chuyển tiếp MPLS được thiết lập dọc theo đường đi bằng cách sử dụng RSVP – TE như một giao thức phân bố nhãn. Khi đường đi được thiết lập, tài nguyên khả dụng được update tại mỗi nút và các nút khác được thông tin về sự thay đổi này
Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
50
II.3.3.2. Mơ hình thực hiện
Để thực hiện traffic engineering, nguời ta đưa ra hai phương pháp là Overlay Model và Peer Model .
a) Mơ hình Overlay
Mạng backbone thường sử dụng công nghệ ATM và sử dụng nó theo cách thơng thường để xây dựng mạch qua đó lựa chọn đường đi qua một mạng. Thay vì cho phép mỗi router quyết định đường đi xuyên qua mạng, điều hành viên có thể xây dựng đường đi hay các mạch đi qua vài router mà không để những router này đưa ra bất kì quyết định nào về dẫn đường, điều này có nghĩa là bảng định tuyến được xây dựng bằng tay. Đối với mạng IP, MPLS có thể thực hiện nhiệm vụ này.
Chức năng tích cực của một mạng như vậy là lưu lượng có thể được chuyển một cách rõ ràng, cho phép lưu lượng đi qua một số đường truyền tốc độ thấp, giải phóng dung lượng trên các đường truyền khác nhằm nâng cao hiệu năng truyền lưu lượng. Việc này có thể được thực hiện bằng cách nhập vào bằng tay một số tuyến hoặc bằng cách thiết lập tự động một mạng “ full mesh “ (mạng mà mọi lối vào /ra đều có đường đi trực tiếp đến mọi lối vào khác). Mặc dù mơ hình Overlay có nhiều thuận lợi và đang được sử dụng rộng rãi hiện nay nhưng nó có vấn đề về mở rộng khi thiết lập mạng full mesh. Đó là vấn đề “ N – square “ mà đối với mỗi LER được thêm vào mạng, phải thêm vào một đường đi từ LER này tới mỗi LER khác trong mạng. Như vậy sẽ có N – 1 đường đi mới cho mỗi LER mới. Khi mạng tăng lên, số lượng đường đi tăng lên rất lớn, thêm vào sự phức tạp và chi phí thơng điệp đáng kể. Đặc biệt là khi một đường truyền hỏng, phải thực hiện một số lượng lớn hoạt động update.
b) Mơ hình peer
Trong mơ hình này điều khiển lưu lượng cân bằng có thể đạt được bằng cách thay đổi weight của đường truyền trong giao thức dẫn đường OSPF. Với phương pháp này, mỗi đường truyền được cho một giá trị phản ánh mức độ sử
Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
51
dụng của đường truyền đó. Nếu là một đường truyền chậm, đắt như đường truyền vệ tinh hay đường hay bị tắc nghẽn, đường truyền này có thể được cho một giá trị weight cao, để báo cho router chọn đường truyền khác. Theo cách này, các weight được tính tốn và thiết lập chỉ một lần , có thể giúp mạng cân bằng với ít hoặc khơng có đường truyền tắc nghẽn và lưu lượng overhead ít hơn so với mơ hình Overlay .
II.3.4. Kết luận
Được thiết kế để cho phép IP over ATM nhưng MPLS có những kết quả tích cực nếu được cài đặt trên mạng IP thông thường. MPLS là một giải pháp đa năng cho nhiều vấn đề của mạng hiện nay: tốc độ, scalibility, quản lý chất lượng dịch vụ và traffic engineering. Bằng cách gắn một header đặc biệt vào một packet, các router trong mạng sẽ khơng cần mở packet, trích ra địa chỉ IP và dựa vào đó để quyết đường đi. MPLS chỉ đơn giản mở header đặc biệt và căn cứ vào header này, gửi packet đến đường kế tiếp xác định.
Bằng cách sử dụng một công nghệ như MPLS, traffic engineering cho phép giảm tắc nghẽn lưu lượng trên mạng. Với traffic engineering, có thể đưa một số lưu lượng vào một đường và một số lưu lượng vào đường khác, chẳng hạn như trên một đường truyền vệ tinh và trên một đường truyền khác rẻ hơn. MPLS header sẽ báo cho router đường gửi packet thay vì lựu chọn packet gần nhất
Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
52
PHẦN 3
ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN
III.1. Đánh giá, phân tích các phƣơng pháp:
Cả bốn phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ cho mạng IP là Intserv, Diffserv, MPLS và Traffic engineering đều có những ưu và nhược điểm riêng.
(1) Mơ hình dịch vụ tích hợp (Intserv)
Ưu điểm:
o Có khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ end-to-end.
o Cho phép đặp trước một kênh xuyên qua mạng với băng thông đảm bảo
Nhược điểm:
o Khả năng mở rộng kém, chỉ thích hợp với mạng nhỏ.
(2) Mơ hình dịch vụ phân biệt (Diffserv)
Ưu điểm:
Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
53
o Dễ mở rộng: Đây là ưu điểm quan trọng nhất của Diffserv. Trên
mạng trục có thể có rất nhiều luồng lưu lượng, bất kỳ giao thức nào yêu cầu duy trì trạng thái từng luồng hay tính tốn phức tạp đều dẫn đến khó khăn trong việc mở rộng dịch vụ. Diffserv thực hiện gộp nhiều luồng và do đó có thể xử lý một số lượng luồng lớn. Thêm nữa, Diffserv đưa những công việc phức tạp (phân loại, qui định lưu lượng) ra các bộ định tuyến biên nên các PHB trong Diffserv đơn giản, cho phép hoạt động với tốc độ cao
o Dễ quản trị: Trong một DS framework, các vùng DS khác nhau
có thể cài đặt các PHB tuỳ ý miễn là thoả mãn SLA . Do đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể tự do lựa chọn cài đặt, vì vậy họ có thể chọn cách cung cấp Diffserv với những thay đổi tối thiểu trong cơ sở hạ tầng của họ.
Nhược điểm:
o Diffserv cung cấp chất lượng dịch vụ cho luồng lưu lượng trên cơ sở từng chặng, thường không đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối.
o Diffserv khơng có khả năng xử lý lỗi đường truyền.
o Chỉ thích hợp với mạng đường trục
(3) MPLS & Traffic engineering
Ưu điểm:
o Kết hợp khả năng chuyển mạch nhanh của tầng 2 và định tuyến ở tầng 3, có khả năng Traffic engineering, giúp tránh tắc nghẽn trong mạng
o Tối ưu hóa tài nguyên mạng, sắp đặt lưu lượng vào các đường truyền cụ thể
Nhược điểm: Không đưa ra kiến trúc QoS mới, khơng có khả năng phân biệt dịch vụ trong mỗi luồng.
III.2. Đề xuất, kiến nghị
Các phương pháp trên đều nhằm mục đích tăng hiệu năng mạng nhưng chúng được thực hiện theo những cách khác nhau, tách biệt với nhau. Tuy nhiên, mỗi một phương pháp có một số ưu và nhược điểm riêng. Để cải thiện
Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
54
hơn nữa chất lượng dịch vụ trên mạng IP, chúng em đề xuất 2 mơ hình kết hợp để tăng cường khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ là:
- Mơ hình Kết hợp Intserv với Diffserv - Mơ hình Kết hợp Diffserv với MPLS
III.3. Phƣơng án thực hiện các đề xuất và kiến nghị
III.3.1. Mơ hình Kết hợp IntServ và DiffServ
III.3.1.1. Lợi ích của mơ hình kết hợp Intserv và Diffserv
Cả Intserv và Diffserv đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, RFC 2998 đã đưa ra Frame work cho hỗ trợ dịch vụ Intserv trên mạng Diffserv.
Lợi ích của việc kết hợp này khá rõ ràng, Diffserv với việc điều khiển luồng theo tập hợp có khả năng mở rộng cao sẽ bù đắp cho khả năng mở rộng không cao của Intserv. Ngược lại, RSVP trong Intserv cũng giúp Diffserv cung cấp dịch vụ có tính định lượng trên mạng, cái mà một mình Diffserv khơng đáp ứng được.
Trong Diffserv, điều khiển thâm nhập được thực hiện theo một cách tương đối tĩnh bằng cách cung cấp các tham số policing tại các phần tử mạng. Với việc sử dụng RSVP, Diffserv có khả năng điều khiển thâm nhập dựa trên tài nguyên nhờ vậy có thể sử dụng tài nguyên mạng tối ưu.
Sử dụng RSVP, Diffserv có thể thực áp dụng điều khiển thâm nhập dựa trên chính sách đối với từng user, từng ứng dụng chứ không phải đối với tồn bộ mạng chứa user hay ứng dụng đó, nhờ vậy tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng
Trong một mạng Diffserv, DSCP có thể được đánh dấu tại host hoặc router nhưng cả hai cơ chế này đều tồn tại những nhược điểm riêng.
Đối với đánh dấu tại host đó là khó khăn trong việc quản lý thông tin về cách hiểu (interpretation) DSCP của mạng.
Còn với đánh dấu tại router, nếu là đánh dấu tĩnh (cấu hình bằng tay hay bằng script tự động) thì sẽ gặp khó khăn trong quản lý thơng tin phân loại do tiêu chuẩn phân loại thường xuyên thay đổi. Việc đánh dấu tại router có thể
Các phương pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng IP
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
55
được thực hiện bằng cách cho phép hệ điều hành của host báo hiệu tiêu chuẩn phân loại tới router (động). RSVP rất thích hợp cho nhiệm vụ báo hiệu.
Các phần tử mạng Intserv thực hiện qui định (conditioning) lưu lượng theo từng luồng. Việc quy định trước lưu lượng theo cách này trước khi chúng đi vào mạng Diffserv sẽ làm tăng khả năng cung cấp dịch vụ định lượng sử dụng điều khiển lưu lượng gộp của Diffserv
Từ những lợi ích này, Intserv và Diffserv có thể được sử dụng bổ xung cho nhau. Intserv được sử dụng tại mạng truy nhập (access) cho phép các host yêu cầu và dự trữ tài nguyên từng luồng nhờ RSVP và Diffserv được sử dụng trong mạng trục sẽ tránh vấn đề mở rộng RSVP
III.3.1.2. Framework cho Intserv/RSVP over Diffserv
a) Mạng tham chiếu cho Framework Intserv/RSVP over Diffserv nhƣ sau