thông nhiều đƣờng truyền.
Giải thuật này đƣợc đề xuất trong luận văn thạc sỹ của học viên cao học Lê Quỳnh Hoa. Giải thuật này dựa vào việc đánh giá khả năng của các kết nối giữa Mobile Agent và Mobile Node, từ đó đƣa ra một tỷ lệ để phát các gói tin đến Mobile Node phù hợp với các kết nối nhằm đạt đƣợc mục đích chuyển tải các gói tin trên các kết nối đến đƣợc Mobile Node một cách nhanh nhất và hiệu quả nhất. Giải thuật lập lịch là các mô-đun phần mềm đƣợc cài đặt trên Mobile Node và Mobile Agent, vì thế nó khônglàm thay đổi quá nhiều đến kiến trúc của mạng ban đầu. Mô hình dƣới đây thể hiện việc lập lịch để gửi gói tin trên nhiều đƣờng truyền đƣợc thể hiện ở hình dƣới đây.
`
Mobile Node Mobile Agent
Correspondent Node
Internet path 1
Internet path Internet path 2
Internet path 3
RNC BSC Access Point
Hình 10: Mô hình lập lich kết hợp băng thông nhiều đường truyền
Hoạt động của giải thuật có thể tóm tắt nhƣ sau: Đầu tiên đƣa ra một tỉ lệ phát các gói tin trên các kết nối đến Mobile Node, theo dõi quá trình truyền tin và tỉ lệ các gói tin đến trễ trên các kết nối đó. Nếu tỉ lệ các gói tin đến trễ vƣợt qua một ngƣỡng quy định nào đó thì sẽ điều chỉnh lại tỷ lệ phát gói tin cho phù hợp với các kết nối đó.
Đầu tiên Mobile Agent đƣa ra một tỉ lệ gửi các gói tin trên các đƣờng truyền có thể đƣa ra dựa vào tỉ lệ độ lớn băng thông vật lý của các kết nối đó. Tiếp đó Mobile Agent đánh số thứ tự các gói tin mà nó sẽ chuyển đi. Việc đánh thứ tự gói tin này sẽ giúp cho giải thuật biết đƣợc gói tin đến có đúng thứ tự hay không. Sau đó Mobile Agent chuyển các gói tin đến Mobile Node theo tỉ lệ đã đặt ra đó.
29
Mobile Node khi nhận đƣợc các gói tin mà Mobile Agent gửi, căn cứ vào số thứ tự của gói tin mà nó nhận đƣợc, nó sẽ xác định gói tin đó có đến trễ hay không. Quy ƣớc rằng, các gói tin có số thứ tự nhỏ thì phải đến trƣớc các gói tin có số thứ tự lớn hơn. Nếu thoả mãn điều kiện đó, gói tin đƣợc cho là đến đúng thứ tự. Ngƣợc lại, gói tin đƣợc cho là đến trễ. Vì giải thuật hƣớng tới một tỷ lệ phù hợp để phát các gói tin trên các kết nối nên ở đây chỉ quan tâm các gói tin đến trễ so với các kết nối khác chứ không phải các gói tin đến trễ trên từng kết nối. Một chú ý nữa là giải thuật không xét đến các gói tin bị mất.
Trong giời hạn khóa luận này ta gọi giải thuật lập lịch cho gói tin theo cơ chế này là giải thuật lập lịch động. Trong một vài trƣờng hợp ta cũng sử dụng tên gọi giải thuật lập lịch động nhƣ là tên gọi để tham chiếu đến giải pháp này.
Ở Mobile Node, mỗi kết nối đƣợc gắn một giá trị C là biến đếm số gói tin đến trễ. Khi một gói tin đến trên một kết nối có số thứ tự nhỏ hơn số thứ tự của gói tin sau cùng đến trên bất kỳ kết nối nào khác, gói tin đó sẽ đƣợc coi là trễ. Lúc này, Mobile Node sẽ tăng giá trị C của kết nối đó lên một đơn vị.
Nếu gọi số Rd(i) là tỷ lệ gói tin đến trễ trên kết nối i, T(i) là tổng số gói tin đã truyền đi trên kết nối i thì Rd(i) = C(i) / T(i), trong đó C(i) là số gói tin đến trễ trên kết nối i.
30
Nếu Rd(i) lớn hơn một ngƣỡng cho phép là Rth, Mobile Node gửi một bản tin yêu cầu điều chỉnh lại tỷ lệ phát các gói tin đến Mobile Agent. Trong khuôn dạng của bản tin này có trƣờng chỉ ra giá trị nhận dạng kết nối, nhờ đó Mobile Agent biết đƣợc kết nối nào có tỷ lệ gói tin đến trễ vƣợt ngƣỡng cho phép.
Nhận đƣợc bản tin yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ phát gói tin kèm theo giá trị nhận dạng kết nối, Mobile Agent sẽ điều chỉnh lại tỷ lệ này bằng cách trừ giá trị r(i) của kết nối đó đi một đơn vị. Khi đã điều chỉnh xong, nó gửi một bản tin xác nhận đã điều chỉnh lại tỷ lệ phát đến Mobile Node để Mobile Node xoá các biến đếm C của các kết nối bằng cách thiết lập chúng về giá trị 0. Sau đó, Mobile Node gửi bản tin thông báo đã thiết lập các giá trị C bằng 0 cho Mobile Agent. Mobile Agent sau khi nhận đƣợc bản tin thông báo này sẽ đánh số thứ tự cho các gói tin ứng dụng và truyền chúng trên các kết nối theo tỷ lệ mới mà nó vừa điều chỉnh.
Mobile Agent
Mobile Node
gói tin ứngdụng (STT gói tin, dữ liệu)
yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ phát (STT của kết nối)
Xác nhận đã điều chỉnh tỉ lệ
thông báo đã thiết lập các biến đếm C bằng 0
gói tin ứngdụng (STT gói tin, dữ liệu)
31
Giải thuật đề xuất có một số ƣu điểm nhƣ : Đã đƣa ra một thuật toán nhằm đƣa ra một tỷ lệ thích hợp để truyền các gói tin từ Mobile Agent đến Mobile Node sử dụng đồng thời nhiều giao diện mạng. Từ đó, giải thuật làm giảm độ trễ của các gói tin trên các kết nối làm tăng tốc độ truyền từ Mobile Agent đến Mobile Node. Thêm vào đó, thuật toán đƣợc đề xuất trong giải pháp khá rõ ràng, đơn giản, nó chỉ là các mô-đun phần mềm sử dụng hệ điều hành Linux, do đó dễ dàng để triển khai ở Mobile Node và Mobile Agent. Việc cài đặt các mô-đun phần mềm này cũng không tạo ra quá nhiều sự thay đổi trong cấu hình mạng hiện tại
Tuy nhiên giải thuật này vẫn còn tồn tại một số nhƣợc điểm nhƣ : Việc xác định tỷ lệ ban đầu để phát các gói tin trên các kết nối đƣợc xác định theo cách thăm dò, vì vậy tỷ lệ này đôi khi là không phù hợp dẫn đến hiệu quả đạt đƣợc của giải thuật trong khoảng thời gian ngắn ban đầu là không cao. Nguyên nhân là do lúc ban đầu giải thuật chƣa kịp điều chỉnh tỷ lệ phát các gói tin trên các kết nối. Nếu tỷ lệ phát ban đầu không hợp lý, độ trễ trên các kết nối sẽ tăng và đến lúc vƣợt qua một ngƣỡng cho phép thì việc điều chỉnh tỷ lệ phát mới đƣợc thực hiện. Đây là một nội dung cần cải tiến của giải thuật trong thời gian tới để giải thuật này đƣợc tối ƣu hơn
Tóm lại , các thuật toán, giải pháp đƣợc đƣa ra đều có những ƣu nhƣợc điểm khác nhau đƣợc ứng dụng trong việc hỗ trợ chuyển giao dọc và kết hợp băng thông nhiều đƣờng truyền. Tuy nhiên vẫn cần đánh giá các giải thuật một cách cụ thể và trực quan trong môi trƣờng thực tế để có đƣợc cái nhìn tổng quát nhất cũng nhƣ đánh giá các giải thuật vê khả năng triển khai trong thực tế. Trong chƣơng tiếp theo của khóa luận em sẽ trình bày về phƣơng pháp triển khai, làm thí nghiệm các phƣơng pháp đo đạt để đánh giá các giải thuật một cách cụ thể qua thực nghiệm.
32
CHƢƠNG 3 – ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP BẰNG THỰC NGHIỆM 3.1. Mục tiêu đánh giá
Trong chƣơng 2 đã trình bày về nhiều giải pháp hỗ trợ chuyển giao dọc kết hợp băng thông nhiều đƣờng truyền đã đƣợc đề xuất. Các giải pháp đó đều có những ƣu và nhƣợc điểm nhất định. Trong chƣơng này sẽ dùng các thực nghiệm để đánh giá các giải pháp đó.
Mục tiêu đầu tiên là đánh giá các giải pháp đã nêu về hiệu quả sử dụng băng thông của các đƣờng truyền tƣơng ứng với các giao diện mạng tƣơng ứng của từng giải pháp. Các giải pháp đã nêu đều cố gắng tận dụng và sử dụng tối đa băng thông của các đƣờng truyền trên các giao diện mạng đã đƣợc kích hoạt. Mục tiêu trong chƣơng này sẽ đƣa ra các mô hình làm thí nghiệm để xem xét khả nặng tận dụng băng thông các đƣờng truyền của từng giải pháp.
Mục tiêu tiếp theo là việc đánh giá về tốc độ và độ trễ khi áp dụng các giải pháp đó. Khi các Mobile Node sử dụng nhiều giao diện mạng ứng với các đƣờng truyền khác nhau thì mỗi đƣờng truyền đó đều có băng thông và độ trễ khác nhau. Do vậy khi ta sử dụng nhiều đƣờng truyền thì một trong vấn đề cần xem xét đó là tốc độ và độ trễ của việc truyền tin.
Bên cạnh đó một vấn đề cần đánh giá là khả năng và hiệu quả áp dụng của từng giải pháp với từng ứng dụng khác nhau. Ở đây ta chỉ xét trên hai giao thức cơ bản của việc truyền tin trên Internet là TCP và UDP.
Thêm vào đó một mục tiêu khác cần đánh giá là xem xét các giải pháp trong các kịch bản và điều kiện khác nhau. Ví dụ nhƣ việc ta đang có một đƣờng truyền tƣơng đối nhanh với băng thông tốt rồi sau đó ta có thêm một đƣờng truyền với tốc độ chậm hơn và băng thông nhỏ hơn hay ngƣợc lại.
Một tiêu chí rất quan trọng khác là việc ta cần đánh giá khả năng hỗ trợ chuyển giao dọc của từng giải pháp. Để đánh giá về việc hỗ trợ chuyển giao dọc này ta cần theo dõi quá trình diễn ra chuyển giao dọc và ghi lại các thông số về việc mất mát gói tin cũng nhƣ độ trễ xảy ra trong quá trình chuyển giao.
Một mục tiêu khác của việc đánh giá là từ kết quả đánh giá các giải pháp đó ta có thể đề xuất ra một giải pháp khác nhằm đảm bảo các tiêu chí đánh giá sẽ cho kết quả tốt hơn về việc tận dụng băng thông của các đƣờng truyền cũng nhƣ hỗ trợ tốt hơn cho quá trình chuyển giao dọc.
33
3.2. Hệ thống thí nghiệm
Hệ thống thí nghiệm sử dụng các máy tƣơng ứng nhƣ sau để phục vụ cho quá trình thí nghiệm .
Hình 13: Mô hình hệ thống thí nghiệm
Máy CN là một máy dùng để truyền dữ liệu và tƣơng tác với MN. Trong các thí nghiệm đƣợc thực hiện thì máy CN là một Laptop DELL Latitude E6500 có cấu hình máy tƣơng ứng là : chip intel core 2 duo P8400 2.26 GHz (2cpus), RAM 2G sử dụng Hệ điều hành Linux Ubuntu 10.04 LTS. Trong đó ta sử dụng một card mạng Intel(R) 82567LM Gigabit Network Connection.
Máy Mobile Agent (Home Agent ) thực thi chƣơng trình Mobile Agent là một máy tính để bàn IBM với chip CPU: intel(R) Pentium (R) 4 CPU 3.00 GHZ, RAM 512MB sử dụng hệ điều hành Linux Ubuntu 9.10 (Kenel Linux 2.6.31.20-generic). Trong máy Mobile Agent này ta sử dụng 2 card ethenet là Intel Corporation 82557 Ethenet Pro 100 và Intel Corporation 82541EI Gigabit ethenet.
Một máy FreeBSD dùng để hạn chế băng thông và quy định độ trễ của các kết nối là một máy IBM để bàn với chip CPU : intel(R) Pentium (R) 4CPU 2.40 GHZ, RAM 512 MB sử dụng hệ điều hành Linux FreeBSD 8.0 sử dụng 2 card mạng tƣơng ứng là ed0: Novell NE1000/2000 3c503; N2000-compatible PCMCIA và fxp0 Intel EtherExpress Pro/100B PCI Fast Ehernet Card.
Để phân chia các kết nối từ máy FreeBSD tới Mobile Node ta dùng một switch CNET CN880TPC và một Access Point Linksys WAP4400N.
Cuối cùng là máy dùng làm nhiệm vụ của Mobile Node . Máy này là một laptop Asus X8AIJ với cấu hình chip intel core 2 duo T6570 2.1GHz, Ram 2G. đƣợc cài đặt hệ
34
điều hành Linux Ubuntu 9.10 (Kenel Linux 2.6.31.20-generic). Tại máy Mobile Node ta sử dụng 3 card mạng bao gồm một card mạng có dây và 2 card mạng không dây là một card mạng chuẩn của laptop và một card mạng với cổng giao tiếp USB D-Link DWA-125 Sau khi đã có hệ thống thí nghiệm tƣơng ứng ta cũng cần có các kịch bản thí nghiệm phù hợp để có thể đánh giá các giải pháp nêu ra trong chƣơng 2 một cách toàn diện. Trong phần tiếp theo của chƣơng này em sẽ trình bày các kịch bản thí nghiệm đƣợc sử dụng để đánh giá các giải pháp đó.
3.3. Các kịch bản thí nghiệm
Trong phần này em sẽ trình bày về các kịch bản thí nghiệm sẽ đƣợc sử dụng để đo đạt đánh giá các giải pháp đã đƣợc nêu trong chƣơng hai. Các thí nghiệm ở phần này sử dụng code BAG đƣợc viết trong luận văn của Nguyễn Tiến Đạt (k50MTT) và luận văn thạc sĩ của học viên cao học Lê Quỳnh Hoa .
3.3.1. Kịch bản thí nghiệm đánh giá các giải pháp về hỗ trợ chuyển giao dọc a. Bố trí thí nghiệm a. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí nhƣ hình vẽ dƣới, trong đó cấu hình của các thành phần nhƣ sau:
CN (Correspondent Node): Một máy Laptop có địa chỉ 10.0.0.10 sử dụng hệ điều hành Linux Ubuntu 10.04 LTS ta cài đặt chƣơng trình Proftpd hỗ trợ cho việc download file từ phía Mobile Node .
HA (Home Agent): Một máy PC có hai giao diện mạng, một giao diện có địa chỉ
10.0.0.1 đƣợc kết nối tới CN; một giao diện có địa chỉ 192.168.10.1 đƣợc kết nối với một router nhằm giới hạn băng thông và độ trễ cho các đƣờng truyền tới MN. Trên HA cài hệ điều hành Ubuntu 9.10 tƣơng thích tốt nhất với chƣơng trình mô phỏng.
Router là một máy tính sử dụng hệ điều hành FreeBSD để giới hạn băng thông và độ trễ trên các đƣờng truyền từ HA tới MN có 2 card mạng dùng để kết nối tới HA và Access Point. Đƣợc hạn chế băng thông và độ trễ cho các kênh truyền nhƣ hình vẽ.
MN là một máy laptop có hai giao diện WLAN kết nối tới một Access Point có địa chỉ là 192.168.10.11 và 192.168.10.12. MN sử dụng hệ điều hành Ubuntu 9.10 tƣơng thích tốt nhất với chƣơng trình mô phỏng.
35
Hình 14:Bố trí thí nghiệm hỗ trợ chuyển giao dọc
b. Mô tả các kịnh bản thí nghiệm tiến hành
Trong phần này các thí nghiệm tập trung vào việc hỗ trợ chuyển giao dọc của các giải pháp đã nêu vì vậy các kịch bản áp dụng cần thể hiện rõ tính chất hỗ trợ cho việc chuyển giao dọc. Ta sẽ tiến hành làm thí nghiệm đối với từng giải pháp theo các bƣớc nhƣ sau
1. Ban đầu MN đƣợc kết nối tới CN thông qua kết nối WLAN có địa chỉ
192.168.100.11. MN khởi tạo một kết nối tới CN để lấy tệp tin test.avi dung lƣợng là 25774084 bytes về máy. Kết nối này đƣợc router FreeBSD hạn chế băng thông là 500Kbit/s với độ trễ là 30ms
2. Tiếp theo sau đó ta thêm một liên kết WLAN qua giao diện của card wlan cổng usb D-link d125 có địa chỉ là 192.168.10.12 đƣợc hạn chế băng thông là 300Kbits/s và độ trễ đƣợc thiết lập là 50ms..
3. Sau đó ta tiến hành ngắt kết nối của WLAN có địa chỉ 192.168.10.11 ban đầu. Ta tiến hành theo dõi quá trình download tập tin trong suốt quá trình diễn ra việc chuyển giao nói trên
Để tiến hành xem xét các giải pháp ta tiến hành thử lại thí nghiệm trong trƣờng hợp ngƣợc lại khi ban đầu ta dùng kết nối wirless theo card DLink có địa chỉ 192.168.10.12 có băng thông nhỏ hơn và độ trễ lớn hơn rồi tiến hành thêm kết nối qua giao diện mạng wlan theo địa chỉ 192.168.10.11 có băng thông lớn hơn và độ trễ nhỏ hơn. Để đánh giá đƣợc chi tiết hơn ta sẽ theo dõi quá trình download tập tin
36
3.3.2. Kịch bản thí nghiệm đánh giá các giải pháp về việc kết hợp băng thông nhiều đƣờng truyền đƣờng truyền
a. Bố trí thí nghiệm
Trong phần này, các thí nghiệm đƣợc bố trí nhƣ hình vẽ bên dƣới với các thiết bị có cấu hình nhƣ sau:
CN (Correspondent Node): Một máy Laptop có địa chỉ 10.0.0.10 sử dụng hệ điều hành Linux Ubuntu 10.04 LTS ta cài đặt chƣơng trình Proftpd hỗ trợ cho việc download file từ phía Mobile Node có một giao diện mạng kết nối với Mobile Agent.
HA (Home Agent): Một máy PC có hai giao diện mạng, một giao diện có địa chỉ
10.0.0.1 đƣợc kết nối tới CN; một giao diện có địa chỉ 192.168.10.1 đƣợc kết nối với một router nhằm giới hạn băng thông và độ trễ cho các đƣờng truyền tới MN. Trên HA cài hệ điều hành Ubuntu 9.10 tƣơng thích tốt nhất với chƣơng trình mô