Chương 2. SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH BĂNG THÔNG TRONG MẠNG IP
2.2 ĐO DUNG LƯỢNG ĐẦU CUỐI – ĐẦU CUỐI BẰNG KỸ THUẬT CẶP GểI / CHUỖI GểI (PACKET PAIR/ PACKET TRAIN)
2.2.1 Cơ sở lý thuyết .1 Kỹ thuật cặp gói
Khi một gói tin truyền qua một link, nó sẽ chịu một trễ nối tiếp do các giới hạn vật lý của link và các ràng buộc phần cứng của thiết bị. Trong một tuyến lưu trữ-và- chuyển tiếp có dung lượng Ci thì trễ nối tiếp của một gói tin kích thước L là
L Ci
γ = . Một cặp gói cùng kích thước L được gửi đầu cuối đến đầu cuối,có nghĩa
là khoảng cách thời gian giữa hai gói đủ nhỏ ( 10 00)
l
L t t
C > − để gây ra việc xếp hàng tại một tuyến có băng thông cổ chai thì các gói này sẽ đến đích với khoảng lệch thời gian giữa hai gói (t1n−tn0) bằng với khoảng thời gian khi chúng rời khỏi tuyến băng thông cổ chai ( )
l
L
C . Khoảng lệch này sẽ không đổi với điều kiện nếu các tuyến kế tiếp sau tuyến cổ chai có băng thông không nhỏ hơn băng thông cổ chai. Chúng ta sử dụng lại hình 2.5 giới thiệu mô hình cặp gói trong chương 2. Phần rộng biểu diễn tuyến có băng thông cao. Phần hẹp biểu diễn cho tuyến có băng thông cổ chai.
Phương trình biểu diễn cho mô hình cặp gói được viết như sau:
1n n0 ( , 10 00)
l
t t max L t t
− = C − hay n , 0
l
max L C
∆ = ∆ ÷
(2.1)
Với t tn1, n0 là thời gian đến đích của gói dò thứ nhất và gói dò thứ hai; t t10, 00 là thời gian phát gói dò thứ nhất và gói thứ hai, Cl là dung lượng của tuyến cổ chai.
l
LC
Hình 2.4: Mô hình cặp gói (Packet-Pair Model) Hướng dữ liệu
0 1
n
n t
t −
0 0 1 0 t t −
Các gói
< =
Nguồn Đích
Phương trình (2.1) chỉ đúng với điều kiện không có lưu lượng cạnh tranh trên link đang xét.
Sử dụng thuộc tính cặp gói, chúng ta có thể giải phương trình (2.1) để tìm giá trị băng thông cổ chai bl như phương trình (2.2). Theo như định nghĩa các khái niệm băng thông trong chương 1, Cl cũng chính là dung lượng đầu cuối-đến-đầu cuối của path C. Hop có dung lượng Cl còn được gọi là tuyến hẹp (narrow link).
l 1 0
n n n
L L
C C
t t
= = =
− ∆ (2.2) Kỹ thuật cặp gói được phân biệt thành cặp gói dựa trên đầu phát SBPP (Sender Base Packet Pair) và cặp gói dựa trên đầu thu RBPP(Receiver Base Packet Pair).
Hai kỹ thuật cặp gói này khác nhau bởi việc sử dụng tham số t trong phương trình tính dung lượng đầu cuối-đến-đầu cuối của một path. Trong RBPP, t được đo ở đầu thu như phương trình (2.2).
Trong trường hợp không đo được thời gian đến tại phía thu, ta có thể sử dụng thời gian đến của các gói tin phản hồi được đo ở đầu phát (SBPP). Hình 2.5 là ví dụ việc sử dụng gói tin phản hồi để đo băng thông cổ chai trong công cụ Bprobe[4].
Khi các gói tin xuất phát từ đầu phát, khoảng lệch giữa hai gói tin là t10−t00. Khoảng lệch giữa hai gói có thể thay đổi khi cặp gói này truyền qua các link có dung lượng khác nhau. Khoảng lệch bị trải ra (tăng lên) khi cặp gói qua link cổ chai. Các gói tin phản hồi truyền qua link cổ chai trên đường từ đầu thu đến đầu phát nhưng khoảng lệch này không thay đổi. Khi các gói tin phản hồi từ đầu thu về đến đầu phát, khoảng lệch đo tại phía phát (r01−r00) có thể được sử dụng để tính toán băng thông cổ chai theo phương trình:
1 0
0 0
l
n
L L
C = r r =
− ∆ (2.3)
Như vậy RBPP yêu cầu vấn đề định thời cho các gói dò phải được thực hiện cả hai đầu thu, phát các gói này. Trong khi SBPP chỉ yêu cầu ở đầu phát. Việc sử dụng các gói tin phản hồi trong SBPP làm tăng thêm khả năng gói dò bị ảnh hưởng bởi những tác động khác, chẳng hạn như lưu lượng cạnh tranh dẫn đến việc đánh giá kết quả đo không chính xác bằng RBPP. Tuy nhiên việc triển khai RBPP lại khó hơn vì vì nó yêu cầu việc xử lý phép đo ở cả hai đầu. Cả hai kỹ thuật RBPP và SBPP đều phải sử dụng thêm các kỹ thuật lọc để loại bỏ các kết quả đo không chính xác. Chúng ta sẽ đề cập các kỹ thuật lọc này ở nội dung kế tiếp.
2.2.1.2. Kỹ thuật chuỗi gói
Kỹ thuật chuỗi gói có được bằng cách mở rộng kỹ thuật cặp gói. Thay vì gửi hai gói dò như trong kỹ thuật cặp gói thì phía nguồn (phát) có thể gửi N gói dò back-to- back kích thước L đến đích (thu), các gói này được gọi là một chuỗi gói có chiều dài N. Khoảng lệch của một chuỗi gói tại một tuyến là tổng thời gian giữa bit cuối
l
LC
1 2
1
t00
Sender Network Receiver
0
r0 r01
l
LC Bottleneck link
Inter-arrival time
Hình 2.5: Các gói dò trong Bprobe đi từ đầu phát đến đầu thu rồi quay ngược về.
Bên gửi Mạng Bên nhận
Tuyến cổ chai
Thời gian đến giữa các gói
cùng của gói đầu tiên và gói cuối cùng ∆( )N . Phía thu sẽ đo ∆( )N sau đó sẽ tính toán một giá trị ước lượng băng thông:
b N( )=(N∆( )−N1)L (2.4) Ý nghĩa của phương trình (2.4) là: nếu không có lưu lượng cạnh tranh CT, băng thông ước lượng bằng với dung lượng C đầu cuối-đến-đầu cuối của một đường mạng như trong trường hợp gói đôi. Tuy nhiên do tác động của CT nên b(N) thấp hơn dung lượng C một giá trị nhất định.
Kỹ thuật chuỗi gói được sử dụng trong trường hợp narrow link là đa kênh.
Trong một tuyến có k kênh dung lượng C, mỗi một kênh chuyển tiếp các gói tin ở dạng song song với tốc độ C/k và vì vậy chúng ta có thể đo dung lượng của tuyến từ khoảng dịch của chuỗi gói với N=k+1. Sử dụng kỹ thuật chuỗi gói tốt hơn kỹ thuật cặp gói trong việc làm cho việc đánh giá băng thông mạnh hơn nhiễu ngẫu nhiên gây ra bởi CT bởi khi sử dụng chuỗi gói dẫn đến các giá trị khoảng dịch lớn hơn, mà nó ít nhạy cảm hơn với nhiễu.