Chỉ cú cỏc luồng TCP thớch nghi đỏp ứng với tớn hiệu nghẽn và giảm tốc độ phỏt, trong khi cỏc luồng UDP khụng thớch nghi khụng đỏp ứng tới tớn hiệu nghẽn và khụng giảm tốc độ phỏt. Vỡ nguyờn nhõn này, cỏc luồng khụng thớch nghi cú thể gửi gúi tin với một tốc độ nhanh hơn nhiều so với cỏc luồng thớch nghi tại thời điểm nghẽn mạng. Do đú cỏc luồng khụng thớch nghi cú xu hƣớng dựng nhiều tài nguyờn hàng đợi hơn so với cỏc luồng thớch nghi. Flow WRED
cải tiến WRED sao cho nú cú thể cản trở cỏc luồng chiếm lấy nhiều tài nguyờn hàng đợi hơn bỡnh thƣờng.
Để tạo sự cụng bằng giữa cỏc luồng lƣu lƣợng hoạt động trong hàng đợi, WRED phõn loại tất cả cỏc gúi tin tới hàng đợi dựa vào luồng và mức ƣu tiờn
của chỳng. Nú cũng duy trỡ trạng thỏi cho tất cả cỏc luồng tớch cực, hoặc cỏc luồng cú cỏc gúi tin nằm trong hàng đợi. Thụng tin về trạng thỏi này đƣợc sử dụng để xỏc định lƣợng tài nguyờn hàng đợi hợp lý phõn chia cho mỗi luồng (kớch thƣớc luồng/số lƣợng cỏc luồng hoạt động), và cỏc luồng dựng nhiều hơn phần tài nguyờn hơn mức cụng bằng sẽ bị khống chế nhiều hơn cỏc luồng khỏc.
Để đỏp ứng cho tớnh burst lƣu lƣợng của luồng, cú thể tăng phần chia tài nguyờn của mỗi luồng bằng một hệ số tỷ lệ trƣớc khi nú bị khống chế bằng cụng thức sau đõy:
Phần chia cụng bằng tài nguyờn hàng đợi trờn một luồng hoạt động = kớch thƣớc hàng đợi/số luồng hoạt động
Phần chia cụng bằng theo tỷ lệ tài nguyờn hàng đợi trờn một luồng = (kớch thƣớc hàng đợi/số luồng hoạt động) ì hệ số tỷ lệ.
Một luồng vƣợt quỏ phần chia cụng bằng theo tỷ lệ tài nguyờn hàng đợi trờn một luồng trong hàng đợi sẽ bị khống chế bằng việc tăng xỏc suất loại bỏ gúi khỏc khụng cho tất cả cỏc gúi mới đến trong hàng đợi.
Vớ dụ, xem xột một gúi tin đi vào hàng đợi đang chạy chế độ Flow WRED. Flow WRED xem xột giỏ trị mức ƣu tiờn IP và thụng tin trạng thỏi luồng để xỏc định xỏc suất loại bỏ gúi tin. Mức ƣu tiờn IP xỏc định ngƣỡng WRED lớn nhất và nhỏ nhất đƣợc cấu hỡnh (hoặc mặc định) cho gúi tin. Nếu kớch thƣớc hàng đợi trung bỡnh nhỏ hơn ngƣỡng bộ nhất, thỡ xỏc suất loại bỏ gúi tin bằng 0 (núi cỏch khỏc là nú khụng loại bỏ gúi tin). Nếu kớch thƣớc hàng đợi trung bỡnh nằm trong khoảng từ ngƣỡng bộ nhất đến ngƣỡng lớn nhất (xỏc định bằng thứ tự ƣu tiờn của gúi tin IP). Thụng tin trạng thỏi luồng đƣợc xem xột. Nếu gúi tin thuộc về luồng vƣợt quỏ phần chia cụng bằng theo tỷ lệ tài nguyờn hàng đợi trờn một luồng, xỏc suất loại bỏ gúi tin tăng lờn bằng việc giảm ngƣỡng lớn nhất:
Ngƣỡng lớn nhất mới= ngƣỡng nhỏ nhất + ((ngƣỡng lớn nhất– ngƣỡng nhỏ nhất)/2).
Xỏc suất khỏc khụng lỳc này đƣợc tớnh từ giỏ trị ngƣỡng nhỏ nhất và giỏ trị ngƣỡng lớn nhất mới. Bởi vỡ đƣờng cong biểu diễn xỏc suất loại bỏ gúi tin bõy
giờ dốc hơn rất nhiều, nhƣ ở hỡnh 2-26, nờn ta cú giỏ trị xỏc suất loại bỏ gúi tin cao hơn. Nếu luồng nằm ở bờn trong phần chia cụng bằng tài nguyờn hàng đợi của nú, xỏc suất loại bỏ gúi khỏc khụng đƣợc xỏc định bằng việc tớnh toỏn WRED thụng thƣờng.
Hỡnh 2-26: Xỏc suất loại bỏ gúi tin bằng cơ chế Flow WRED
Nếu giỏ trị trung bỡnh của kớch thƣớc hàng đợi vƣợt qua giỏ trị ngƣỡng lớn nhất, tiếp tục loại bỏ gúi tin bằng một tiến trỡnh giống nhƣ khi dựng WRED.
Flow WRED tăng xỏc suất loại bỏ gúi tin chỉ khi gúi tin thuộc về một luồng mà cỏc gúi tin của nú trong hàng đợi vƣợt quỏ giới hạn cho từng luồng theo tỷ lệ. Ở cỏc trƣờng hợp khỏc thỡ Flow WRED hoạt động tƣơng tự WRED.
Chỳ ý:
Flow WRED đƣợc mụ tả trờn đõy, vẫn ỏp dụng xỏc suất loại bỏ gúi tin khỏc khụng cho cỏc luồng với rất ớt gúi tin trong hàng đợi khi kớch thƣớc hàng đợi trung bỡnh trong ngƣỡng lớn nhất và nhỏ nhất. Cú thể thực thi Flow WRED mà khụng cần phải loại bỏ gúi tin của luồng với một số rất ớt gúi tin trong hàng đợi
Flow WRED khi một luồng vƣợt quỏ giới hạn luồng trờn tài nguyờn hàng đợi
Flow WRED khi một luồng nằm trong giới hạn luồng trờn tài nguyờn hàng đợi
Ngƣỡng thấp nhất (dựa trờn giỏ trị IP precedene của gúi)
Ngƣỡng cao nhất (dựa trờn giỏ trị IP precedene của gúi, nhƣng thay đổi cho cỏc luồng chiếm nhiều tài nguyờn )
Ngƣỡng cao (dựa trờn giỏ trị IP precedene của gúi)
Kớch thƣớc hàng đợi trung bỡnh
Mẫu số xỏc suất loại bỏ gúi =1
Mẫu số xỏc suất đỏnh dấu =1
Xỏc suất loại bỏ
bằng việc tăng giỏ trị ngƣỡng bộ nhất gần bằng hoặc bằng giỏ trị ngƣỡng lớn nhất. Cú thể sử dụng cơ chế tail-drop với gúi tin tại giỏ trị ngƣỡng lớn nhất WRED của hàng đợi.
CHƢƠNG 3: ĐO KIỂM MỘT SỐ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA DIFFERENTIATED SERVICE TRấN THIẾT BỊ ĐỊNH TUYẾN CISCO 3.1 Kết quả đo thụng số Diffserv
3.1.1 Bài đo Tốc độ truy cập cam kết (CAR) *Mụ tả: *Mụ tả:
CAR là một cơ chế QoS của CISCO, bao gồm cỏc chức năng sau:
Phõn loại gúi đa trƣờng: Cỏc loại lƣu lƣợng cú thể đƣợc định nghĩa nhờ danh sỏch truy cập mở rộng.
Đỏnh dấu hoặc đỏnh dấu lại gúi: ngay cả cỏc lƣu lƣợng đƣợc phỏt bởi cỏc ứng dụng khụng hỗ trợ diffserv cũng cú thể đƣợc gắn nhón với một mức ƣu tiờn (precedence) nào đú. Đỏnh dấu lại thƣờng đƣợc dựng tại cỏc router ở biờn mạng giữa hai miờn diffserv, khi cần phải thay đổi mức ƣu tiờn này thành một mức ƣu tiờn khỏc cho phự hợp với chớnh sỏch của mỗi miền diffserv.
Khống chế: ngƣỡng trờn của tốc độ đƣợc định nghĩa và giới hạn cho một loại lƣu lƣợng. Khống chế cũng là một chức năng dựng ở router biờn mạng. Nú dựng để thực hiện thoả thuận mức độ dịch vụ, vớ dụ nhƣ để giới hạn một loại lƣu lƣợng nào đú ở một tốc độ nhất định. Khống chế là một chức năng quan trọng nhằm thực hiện cấp phỏt tài nguyờn một cỏch phự hợp.
Hỡnh 3-1 Cấu hỡnhđo tốc độ truy cập cam kết
Trờn một giao diện, CAR cú thể đƣợc thực hiện ở cả lƣu lƣợng đầu vào và đầu ra trờn cả cỏc giao diện vật lý và giao diện logic.
Bài đo Khống chế, trƣờng hợp Exceed Action [20]
*Mục đớch:
Xỏc nhận rằng, khi tốc độ lƣu lƣợng của một luồng vƣợt quỏ ngƣỡng đó thiết lập, lƣu lƣợng vƣợt quỏ ngƣỡng sẽ bị loại bỏ hoặc truyền tiếp ở một mức ƣu tiờn khỏc, tuỳ thuộc cài đặt Exceed action.
*Cấu hỡnh đo:
Lƣu lƣợng đƣợc phỏt ra tại INFN và thu tai DANTE hoặc SWITCH. Tốc độ phỏt là 1,3Mbps cho mỗi loại lƣu lƣợng. Dải thụng của một kết nối là 2Mbps. Đối với lƣu lƣợng đến DANTE, exceed action là drop. Đối với lƣu lƣợng đến SWITCH, exceed action là đặt lại mức ƣu tiờn thành giỏ trị 0.
*Kết quả:
Bảng 3-1 so sỏnh cỏc số liệu thụng lƣợng đƣợc đo bởi hai bộ thu
Bảng 3-1 Ảnh hƣởng của cỏc exceed action CAR khỏc nhau lờn lƣu lƣợng UDP (thụng lƣợng trờn khụng bao gồm overhead)
Thụng lƣợng tại phớa thu (Mbps) SWITCH
Exceed action = set precedence to 0
DANTE Exceed action = drop
1.200 0.386
Bảng kết quả trờn cho thấy thụng lƣợng của lƣu lƣợng bị hạn chế tốc độ thỡ sẽ bị loại bỏ (lƣu lƣợng đến DANTE), bằng với ngƣỡng đặt bởi CAR. Trong trƣờng hợp của lƣu lƣợng đi đến SWITCH, dũng UDP cú thể lấy thờm tài nguyờn: thụng lƣợng của nú vƣợt quỏ 800 Kbps.
*Nhận xột:
Khi thực hiện CAR, cỏc luồng sẽ bị hạn chế tốc độ truyền tuỳ thuộc mức ƣu tiờn và tốc độ tối đa gỏn cho mỗi luồng/ loại luồng. Dung lƣợng vƣợt quỏ tốc độ tối đa sẽ đƣợc truyền tiếp hoặc rớt tuỳ theo cài đặt. Trong trƣờng hợp khụng bị nghẽn mạch, tốc độ của luồng cú thể vƣợt quỏ tốc độ ngƣỡng CAR (nếu exceed action cho phộp truyền tiếp ở mức ƣu tiờn nào đú).
3.1.2 Bài đo kớch thƣớc bursts bỡnh thƣờng và vƣợt quỏ *Mục đớch: *Mục đớch:
Hoạt động của bộ khống chế đƣợc định nghĩa bởi hai thụng số cấu hỡnh quan trọng, đú là burst bỡnh thƣờng và bursts vƣợt quỏ. Nếu bursts bỡnh thƣờng và bursts vƣợt quỏ đƣợc đặt bằng nhau thỡ lỳc đú thuật toỏn của bộ khống chế giống nhƣ token bucket truyền thống với kớch thƣớc bucket thụng thƣờng, cú tớnh chất là sẽ gõy ra loại bỏ cuối hàng (tail droping) trong trƣờng hợp hết token.
Thực hiện kớch thƣớc bursts vƣợt quỏ cú tỏc dụng làm giảm ảnh hƣởng của sự loại bỏ gúi lờn thụng lƣợng TCP. Trờn thực tế, nhờ việc xỏc suất loại bỏ gúi chỉ tăng từ từ nờn đó trỏnh đƣợc hiện tƣợng loại bỏ gúi hàng loạt, mà chỉ xảy ra loại bỏ gúi cục bộ. Điều này giỳp dũng TCP cú khả năng thớch nghi dần với mất gúi khi tốc độ tổng hợp tiến gần hơn đến ngƣỡng CAR.
*Cấu hỡnh đo: nhƣ hỡnh dƣới đõy
Hỡnh 3-2 Cấu hỡnh đo kớch thƣớc bursts bỡnh thƣờng và vƣợt quỏ
Cỏc dũng TCP đƣợc phỏt từ mỏy trạm đo thử tại trạm IT tới mỏy trạm đo thử SWITCH. Tốc độ truy cập cam kết đƣợc đặt là 1,296 Mbps, exceed action là drop.
*Kết quả:
Bảng 3-2 là kết quả thụng lƣợng của một kết nối TCP đơn lẻ Luồng TCP đi đến
SWITCH
tốc độ max: 1,296Mbps Exceed action: rớt
Nhận xột: khi kớch thƣớc burst bỡnh thƣờng đặt ở giỏ trị thấp thỡ thụng lƣợng của luồng khụng đạt đƣợc mức ngƣỡng CAR. Thụng lƣợng này cú xu hƣớng cải thiện tăng tới ngƣỡng CAR nếu ta tăng dần kớch thƣớc burst vƣợt quỏ.
Bảng 3-2 Thụng lƣợng của một kết nối TCP khi tăng giỏ trị của kớch thƣớc burst bỡnh thƣờng và vƣợt quỏ Thụng lƣợng của một kết nối TCP (Mbps) Bỡnh thƣờng (bytes) Vƣợt quỏ (bytes) 32000 48000 64000 96000 128000 32000 0.98 1.23 1.23 1.25 1.25 48000 1.09 1.21 1.25 125 64000 1.18 1.24 1.25 96000 1.24 1.25 128000 1.25
3.1.3 Bài đo chức năng Xếp hàng cú trọng số theo loại (Class-Based Weighted Fair Queuing - CB-WFQ) Weighted Fair Queuing - CB-WFQ)
*Mụ tả:
CB-WFQ cú chức năng cấp phỏt tài nguyờn một cỏch cụng bằng giữa cỏc dũng lƣu lƣợng, tuõn theo chớnh sỏch thiết lập trƣớc. Mỗi dũng đƣợc cấp một hàng đợi dành riờng, với kớch thƣớc cài đặt đƣợc, và cỏc hàng đợi đƣợc phục vụ với tốc độ tỷ lệ với trọng số của hàng, mà trọng số này là một hàm số của dải thụng đƣợc cấp cho dũng đú.
Với CB-WFQ, cỏc loại lƣu lƣợng cú thể đƣợc định nghĩa qua cỏc tiờu chớ phự hợp, dựng danh sỏch truy cập (access-lists). Mỗi loại sẽ đƣợc cấp một dải thụng nhất định. Đối với mỗi loại lƣu lƣợng, CB-WFQ xỏc định dải thụng tối thiểu cần cấp phỏt. Điều đú cú nghĩa WFQ khụng ngăn cản bất cứ dũng nào nhận nhiều dung lƣợng hơn khi đƣờng truyền khụng bị tắc nghẽn.
Dƣới đõy ta sẽ thực hiện bài đo Độ cỏch ly lƣu lƣợng (traffic isolation) đối với CB-WFQ. Bài đo này nhằm khẳng định lại rằng cỏc dũng cú mức ƣu tiờn cao sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc lƣu lƣợng lớn của cỏc dũng best-effort.
Hỡnh 3-3 Cấu hỡnhđo chức năng Xếp hàng cú trọng số theo loại (Class- Based Weighted Fair Queuing - CB-WFQ)
*Cấu hỡnh đo:
Bài đo đƣợc thực hiện bằng cỏch đỏnh dấu CAR tại router biờn và cài đặt CB- WFQ tại giao diện hƣớng ra tới mạng trục. Việc phõn loại dựa trờn cỏc giỏ trị mức ƣu tiờn đó đƣợc đặt bởi CAR. Lƣu lƣợng vƣợt quỏ ngƣỡng của CAR đƣợc rớt để ngăn nú dựng nhiều dải thụng hơn so với quy định của CB-WFQ.
Cỏc dũng TCP cú tốc độ 2Mbps đƣợc phỏt đi, mỗi loại đƣa lƣu lƣợng vào cựng một giao diện ra của router cú kết nối đƣờng truyền ATM (với tốc độ 2Mbps). Đặt mức độ ƣu tiờn cao (cú tốc độ giới hạn theo Kbps) cho một hoặc nhiều dũng, và cỏc dũng cũn lại là best-effort (khụng bị giới hạn tốc độ).
Lƣu lƣợng đƣợc phỏt đi từ trạm Tx, đớch là trạm Rx cú cấu hỡnh tƣơng ứng đầu xa (đƣờng truyền ATM với tốc độ 2Mbps, khụng đặt CAR hay CB-WFQ ở đầu vào). Ta thay đổi số lƣợng của cả cỏc dũng TCP ƣu tiờn cao và TCP best- effort.
Bảng 3-3 Kết quả của cỏc bài test CAR và WFQ với sụ lƣợng khỏc nhau cỏc dũng TCP ƣu tiờn cao và TCP best-effort
Thụng lƣợng tổng của cỏc kết nối TCP ƣu tiờn cao: tốc độ CB-WFQ = 1300 Kbps, lƣu lƣợng nền TCP background traffic Số dũng TCP ƣu tiờn cao Số dũng TCP best- effort Thụng lƣợng tổng ƣu tiờn cao
(Mbps) Thụng lƣợng tổng best-effort (Mbps) 1 0 1,6 / 1 1 0,8 0,8 10 10 1,17 0,57 10 1 1,25 0,12
*Nhận xột: với lƣu lƣợng nền TCP thỡ việc ƣu tiờn hoỏ lƣu lƣợng TCP nhờ CAR và WFQ bắt đầu cú tỏc dụng khi số lƣợng dũng TCP đủ lớn. Với chỉ một dũng TCP ƣu tiờn cao thỡ ngay chỉ một dũng TCP best-effort cũng đủ ngăn chặn việc cỏch ly lƣu lƣợng. Tuy nhiờn, với trƣờng hợp 10 dũng ƣu tiờn cao và 10 dũng best-effort thỡ với lƣợng tải cõn bằng cho cả hai loại lƣu lƣợng, CB-WFQ cú thể làm tốt việc cung cấp cho lƣu lƣợng ƣu tiờn cao nhiều tài nguyờn hơn hẳn so với lƣu lƣợng best-effort.
3.1.4 Bài đo WRED đối với đƣờng truyền nghẽn nỳt cổ chai *Mục đớch: *Mục đớch:
Xỏc thực cỏc chức năng WRED và hiểu đƣợc tỏc động của mỗi thụng số WRED. Khi cú hiện tƣợng tắc nghẽn, WRED phõn chia dải thụng cho cỏc loại lƣu lƣợng khỏc nhau, mỗi loại đƣợc xỏc định bằng một giỏ trị mức ƣu tiờn IP.
Bài đo đƣợc thực hiện giữa CSELT và GARR. WRED đƣợc kớch hoạt tại router ở CSELT: Cisco7500, IOS 12.0(5)XE3, VIP2-50, ATM Deluxe PA-A3- OC3
Hỡnh 3-4 Cấu hỡnh đo WRED đối với đƣờng truyền nghẽn nỳt cổ chai
Dải thụng khả dụng trong đƣờng truyền nỳt cổ chai đƣợc chia ra làm hai nhúm. Nhúm đầu tiờn là cỏc gúi UDP, cú thể sử dụng tới 25% dải thụng khả dụng trờn giao diện nhỏnh đầu ra ATM. Nhúm thứ hai chỉ bao gồm lƣu lƣợng TCP, cú khả năng dựng tới 75% tổng dải thụng. Cơ chế CB-WFQ đƣợc sử dụng trờn giao diện đầu ra để chia xẻ dải thụng. Để cú thể phõn biệt giữa cỏc luồng trong cựng nhúm TCP, dựng cơ chế WRED.
Lƣu lƣợng TCP đƣợc hỡnh thành từ ba loại khỏc nhau, mỗi loại đƣợc gỏn một giỏ trị mức ƣu tiờn IP riờng tại giao diện đầu vào. Mỗi loại lƣu lƣợng lại đƣợc hỡnh thành từ một số kết nối (3, 5, 10, 15, 20), mỗi kết nối là một hoạt động truyền file kớch thƣớc 100 kBytes. Dũng UDP hoạt động ở tốc độ khụng đổi 1,5 Mbps (với tải UDP là 576 bytes), đƣợc sử dụng nhƣ là lƣu lƣợng nền. Tất cả cỏc luồng đƣợc phỏt và đo nhờ dựng phần mềm Chariot. Hỡnh 3-5 mụ tả bài đo theo logic và mẫu lƣu lƣợng.
Thời gian rtt từ mỏy trạm Tx đến Rx khoảng 8ms, dải thụng UDP trung bỡnh là 710 Kbps, cũn dải thụng TCP trung bỡnh là 2270 Kbps. Những số liệu này đo đƣợc ở bờn bộ thu. Sau đõy ta chỉ xột đến dải thụng TCP, coi 2270Kbps là 100%.
Trường hợp 1: mỗi loại TCP cú cựng số lƣợng luồng, gọi là trƣờng hợp “lƣu lƣợng cõn bằng”. Trƣờng hợp này dựng để khảo sỏt ảnh hƣởng của sự phõn biệt dải thụng giữa ba loại TCP trong khi thay đổi ngƣỡng tối thiểu. Trong tất cả cỏc phộp đo, ngƣỡng tối đa đƣợc đặt giỏ trị bằng 2 lần ngƣỡng tối thiểu, và xỏc suất rớt tối đa đƣợc đặt lần lƣợt là 10% (AF11 rớt ớt), 20% (AF12 rớt trung bỡnh), 50% (AF13 rớt nhiều) tuỳ theo tầm quan trọng của mỗi loại.
Hỡnh 3-5 Mụ tả bài đo theo logic và mẫu lƣu lƣợng
Hỡnh 3-6 trỡnh bày kết quả chia xẻ dải thụng khi ngƣỡng tối thiểu thay đổi. Sự phõn biệt rừ nhất giữa cỏc loại xảy ra trong khoảng giữa hai đƣờng thẳng đứng. Đối với những giỏ trị ngƣỡng tối thiểu lớn hơn đƣờng thẳng thứ hai, dải thụng hội tụ về giỏ trị 33%, bởi vỡ đối với những giỏ trị lớn, cơ chế rớt chọn lọc khụng xảy ra.
Hỡnh 3-6 Kết quả chia xẻ dải thụng khi ngƣỡng tối thiểu thay đổi