Cỏc tham số về tốc độ
Trễ thiết lập kết nối
Thụng lượng truyền dữ liệu:
Trễ xúa kết nối
Thụng lượng truyền dữ liệu toàn bộ
Cỏc tham số độ chớnh xỏc và tin cậy
Xỏc suất lỗi thiết lập kết nối
Xỏc suất mất kết nối sớm: cũn đang tiếp tục nghiờn cứu.
Xỏc suất xúa kết nối thất bại
Cỏc tham số hiệu dụng
Cỏc quyết định về cỏc tham số chất lượng cơ bản thớch hợp, ngưỡng và thuật toỏn cho việc xỏc định nú cần phải tiếp tục nghiờn cứu. Tớnh khụng sẵn sàng dịch vụ TCP cũng cú thể là một trong những tham số chất lượng hiệu dụng.
3.2. Đề xuất cỏc tham số đỏnh giỏ chất lƣợng mạng tại cỏc giao thức lớp cao (FTP, HTTP, SMTP, …)
3.2.1. Mụ hỡnh tham chiếu cho cỏc giao thức lớp cao
Hỡnh 3.2. Mụ hỡnh cho cỏc giao thức lớp cao
Hỡnh 3.2 mụ tả bản chất cỏc giao thức phõn lớp cao. Hiệu năng cung cấp cho người sử dụng dịch vụ lớp cao phụ thuộc vào chất lượng của lớp truyền tải, lớp IP và cỏc lớp khỏc.
Lớp thấp hơn thỡ bao gồm lớp vật lý và lớp link hỗ trợ lớp IP.
Lớp IP cung cấp dịch vụ kết nối khụng hướng best-effort cho lớp truyền tải.
Cú hai phiờn bản giao thức IP: version 4 và version 6 [10, 15,16].
Lớp truyền tải được hỗ trợ bởi lớp IP cung cấp dịch vụ cho lớp giao thức cao
protocol) và UDP ( user datagram protocol).
Phõn lớp cao hơn cung cấp dịch vụ end-to-end tin cõy cho người sử dụng, vớ
dụ như là FTP, HTTP, HDCP, …
3.2.2. Cỏc tham số chất lượng giao thức lớp cao
Trễ đỏp ứng dịch vụ lớp cao (HLSRD):Trễ đỏp ứng dịch vụ lớp cao là thời
gian,(t2 – t1), khi nỳt đo gửi gúi tin đầu tiờn là tỏc nhõn kớch hoạt cho sự kiện đầu
vào gúi tin yờu cầu (t1) đến mỏy chủ, và nhận được đỏp ứng từ mỏy chủ kớch hoạt sự
kiện đầu ragúi tin đỏp ứng (t2). Nỳt đo gửi gúi tin đầu tiờn đến mỏy chủ tại thời
điểm t1 và nhận đỏp ứng của dịch vụ từ mỏy chủ tại thờỡ điểm t2, với điều kiện (t2 >
t1) và (t2 -t1) Tmax.
Hỡnh 3.3. Cỏc trễ đỏp ứng dịch vụ lớp cao
Trễ xỏc thực lớp cao (HLAD):Một số dịch vụ lớp cao cần xỏc thực người sử dụng để kiểm tra người sử dụng cú quyền sử dụng dịch vụ hay khụng. Trễ sự xỏc
thực lớp cao là thời gian, (t2 – t1), giữa thời điểm nỳt đo gửi tờn người sử dụng và
mật khẩu tới mỏy chủ (sự kiện tham chiếu đầu vào) và nhận đỏp ứng xỏc thực từ mỏy chủ (sự kiện tham chiếu đầu ra). Nỳt đo gửi tờn người sử dụng và mật khẩu tới
mỏy chủ tại thời điểm t1 và nhận được đỏp ứng xỏc thực từ mỏy chủ tại thời điểm t2,
với điều kiện (t2 > t1) và (t2 > t1) Tmax.
(t2 - t1), giữa thời điểm nỳt đo bắt đầu lấy dữ liệu từ mỏy chủ và dữ liệu lấy ra được
hoàn tất. Nỳt đo bắt đầu lấy dữ liệu từ mỏy chủ tại thời điểm t1 và dữ liệu lấy ra
được hoàn thành tại thời điểm t2, với điều kiện (t2>t1) và (t2>t1) Tmax.
Chỳ thớch 1: Thời gian t1 tương ứng với sự kiện tham chiếu khi nỳt đo gửi
yờu cầu đến mỏy chủ để lấy dữ liệu từ mỏy chủ.
Chỳ thớch 2: Thời gian t2 tương ứng với sự kiện tham chiếu khi nỳt đo đó
nhận được gúi dữ liệu cuối cựng từ mỏy chủ.
Trễ truyền dịch vụ lớp cao (HLSD):Trễ dịch vụ lớp cao là thời gian, (t2 - t1),
giữa thời điểm bắt đầu và kết thỳc dịch vụ. Dịch vụ bắt đầu tại thời điểm t1 và kết
thỳc tại thời điểm t2, với điều kiện (t2 >t1) và (t2-t1) Tmax, với t1 và t2 tương ứng với
những cỏc sự kiện tham chiếu.
Chỳ thớch: Nhằm mục đớch đỏnh giỏ dịch vụ, bản thõn kiểm tra phải khụng sinh ra bất kỡ ảnh hưởng nào tới chất lượng.
3.2.3. Cỏc tham số hiệu dụng giao thức lớp cao
Tỉ lệ thành cụng thiết lập kết nối (CESR):Tỉ lệ thành cụng thiết lập kết nối là số lượng thiết lập kết nối thành cụng chia cho tổng số lần thử kết nối.
Tỉ lệ thành cụng dịch vụ (SSR): Tỉ lệ thành cụng dịch vụ là phộp đo giao thức lớp cao cú thể cung cấp dịch vụ hoàn chỉnh như thế nào. Nếu giao thức lớp cao
được đo trong n lần, và dịch vụ là thành cụng trong m lần, thỡ tỉ lệ thành cụng dịch
vụ là m chia cho n.
Tớnh khả dụng của dịch vụ (SA):Tớnh khả dụng của dịch vụ mụ tả tớnh khả
dụng của dịch vụ end-to-end của giao thức lớp cao. Trong mạng, toàn bộ khoảng thời gian dịch vụ giao thức lớp cao cú thể được chia thành thời gian hiệu dụng và thời gian khụng hiệu dụng.
3.3. Nghiờn cứu, đề xuất biện phỏp đỏnh giỏ chất lƣợng kết nối mỏy chủ Web
3.3.1. Đề xuất cỏc yờu cầu đỏnh giỏ chất lượng và bộ tham số đỏnh giỏ
tham số cú thể sử dụng để đỏnh giỏ mỏy chủ Web như sau:
Trễ đỏp ứng dịch vụ Web (Web SRD);
Trễ xỏc thực dịch vụ Web (Web SAD);
Trễ truyền dữ liệu HTTP (HTTP DTD);
Trễ dịch vụ dữ liệu Web (Web DSD);
Tỉ lệ thành cụng thiết lập kết nối dữ liệu HTTP (HTTP DCESR);
Tỉ lệ thành cụng dịch vụ Web (Web SSR);
Độ hiệu dụng dịch vụ Web (Web SA).
3.3.2. Nghiờn cứu cỏc phương phỏp đỏnh giỏ chất lượng mạng tại cỏc giao thức lớp cao thức lớp cao
3.3.2.1. Cấu hỡnh đo
Cú ba cấu hỡnh để đo chất lượng kết nối mỏy chủ như hỡnh vẽ dưới đõy.
Client Server Client Client Client Phần mạng cần đo
Máy đo giả lập các client
Máy đo giả lập server
(a) Cấu hỡnh 1: Dựng mỏy đo chuyờn dụng đo chất lượng mạng kết nối đến mỏy chủ
Client Server Client Client Client Phần mạng kết nối
Máy đo giả lập các client
Server cần đo Client có cài đặt phần mềm đo
Phần mạng kết nối
(c) Cấu hỡnh 3: Dựng cỏc phần mềm để đo mỏy chủ
Hỡnh 3.4 Cỏc cấu hỡnh đo mỏy chủ
Đối với cấu hỡnh 1, cỏc mỏy đo cú khả năng giả lập cỏc client ảo và giả lập Web server, được kết nối vào phần mạng cần đo để xỏc định chất lượng của đoạn mạng trước khi kết nối với Web server .
Trong cấu hỡnh 2, mỏy đo chuyờn dụng giả lập cỏc client, được kết nối vào phần mạng cú kết nối với mỏy chủ Web cần đo. Trong một số trường hợp, mỏy đo chuyờn dụng cú thể được kết nối trực tiếp vào mỏy chủ mà khụng cần qua một số phần tử mạng. Cấu hỡnh này thường dựng cho đo off-line, nghĩa là đo khụng cú tải thực.
Trong cấu hỡnh 3, phần mềm dựng để đo chỉ cần được cài đặt trờn mỏy tớnh cú kết nối đến phần mạng và mỏy chủ Web cần đo. Cấu hỡnh này thường dựng cho đo on-line, tức là đo khi cú tải thực [13, 14].
3.3.2.2. Hoạt động đo
Đo chất lượng phần mạng kết nối
Đo số kết nối tối đa được hỗ trợ đồng thời:Sử dụng cấu hỡnh đo 1 Cỏc bước thực hiện:
+ Thiết lập cấu hỡnh như cấu hỡnh 1 với ớt nhất 1 server và 1 client.
+ Client tạo ra lưu lượng HTTP chuyển qua phần mạng cần đo rồi tới mỏy chủ Web.
+ Tăng dần số người sử dụng với tốc độ hợp lý (khoảng 200-300 người sử dụng/giõy).
+ Khi cú lỗi xảy ra, thỡ khụng tăng số người sử dụng nữa, và tỡm được số kết nối tối đa được hỗ trợ đồng thời.
Cỏc bước thực hiện:
+ Thiết lập cấu hỡnh như cấu hỡnh 1
+ Client tạo ra lưu lượng HTTP chuyển qua phần mạng cần đo rồi tới mỏy chủ Web
+ Tăng dần số người sử dụng với tốc độ hợp lý (khoảng 200-300 người sử dụng/giõy)
+ Bài đo được thực hiện trong vài phỳt, cố gắng tạo số lượng lớn cỏc kết nối trờn giõy qua phần mạng cần đo
+ Tiếp tục giỏm sỏt cho đến khi phỏt hiện thấy lỗi tạo ra bởi phần mạng đú + Giỏm sỏt sự thống kờ số kết nối TCP/s trờn cả phớa client và server. Nếu số liệu đú khỏc nhau trờn client và server, cú nghĩa là phần mạng đú bị quỏ tải
+ Tốc độ thiết lập kết nối tối đa là tốc độ tại đú phần mạng bắt đầu tạo ra lỗi
Đo trễ: Sử dụng cấu hỡnh đo 1. Cỏc bước thực hiện:
+ Thiết lập cấu hỡnh như cấu hỡnh 1
+ Client tạo ra lưu lượng HTTP chuyển qua phần mạng cần đo rồi tới mỏy chủ Web
+ Trước hết phải định nghĩa điều kiện tải trước khi đo trễ, vớ dụ, đo trễ trong trường hợp 40000 kết nối TCP được thiết lập
+ Giỏ trị trễ cơ bản là BASE_LAT
+ Đo trễ đỏp ứng cho một kết nối đơn dưới điều kiện tải xỏc định đú là TEST_LAT
- Sự khỏc nhau giữa TEST_LAT và BASE_LAT là trễ tạo ra bởi phần mạng cần đo
Đo chất lượng kết nối mỏy chủ
Đo trễ đỏp ứng dịch vụ lớp cao (HLSRD) :Sửdụng cấu hỡnh đo 2 hoặc 3.
Cỏc bước thực hiện:
+ Client bắt đầu gửi yờu cầu tới mỏy chủ Web tại thời điểm t1. + Client nhận đỏp ứng dịch vụ từ mỏy chủ tại thời điểm t2. + Từ đú xỏc định được thời gian đỏp ứng dịch vụ là (t2-t1).
Đo trễ truyền tải lớp cao (HLDTD) : Sửdụng cấu hỡnh đo 2 hoặc 3. Cỏc bước thực hiện:
+ Thiết lập cấu hỡnh như cấu hỡnh 2 hoặc 3
+ Client bắt đầu nhận dữ liệu từ server tại thời điểm t1
+ Việc nhận dữ liệu từ server của Client hoàn thành tại thời điểm t2 + Từ đú xỏc định trễ truyền tải là (t2-t1)
Đo trễ dịch vụ lớp cao (HLSD) : Sửdụng cấu hỡnh đo 2 hoặc 3. Cỏc bước thực hiện:
+ Thiết lập cấu hỡnh như cấu hỡnh 2 hoặc 3
+ Xỏc định thời điểm bắt đầu dịch vụ (t1) và kết thỳc dịch vụ (t2) + Xỏc định trễ dịch vụ là (t2-t1)
Đo tỉ lệ thành cụng thiết lập kết nối (CESR) : Sử dụng cấu hỡnh đo 2 hoặc 3. Cỏc bước thực hiện:
+ Thiết lập cấu hỡnh như cấu hỡnh 2 hoặc 3 + Cỏc client tạo cỏc kết nối đến server + Ghi lại số kết nối thành cụng
+ Từ đú xỏc định tỉ lệ kết nối thành cụng là số kết nối thành cụng chia cho tổng số kết nối yờu cầu tạo với server đú
Đo độ khả dụng (SA) :Sử dụng cấu hỡnh đo 2 hoặc 3. Cỏc bước thực hiện:
+ Thiết lập cấu hỡnh như cấu hỡnh 2 hoặc 3 + Xỏc định tỉ lệ thành cụng dịch vụ SSR + Xỏc định trễ dịch vụ HLSD
+ Dịch vụ khả dụng khi SSR lớn hơn ngưỡng cho phộp và HLSD nhỏ hơn ngưỡng cho phộp.
3.3.3. Phõn tớch, lựa chọn, biện phỏp đỏnh giỏ chất lượng kết nối mỏy chủ dịch vụ Web
Cỏc biện phỏp đỏnh giỏ chất lượng kết nối mỏy chủ dịch vụ Web:
Sử dụng cỏc chức năng kiểm tra, giỏm sỏt chất lượng mỏy chủ và kết nối
mỏy chủ bằng cỏc phần mềm đó được cài sẵn cho hệ thống, thiết bị. Biện phỏp này được sử dụng chủ yếu bởi người vận hành mạng, cỏc nhà khai thỏc dịch vụ.
Phương thức thứ hai được đề xuất vừa là mục tiờu của nhiệm vụ vừa là biện
phỏp đỏnh giỏ độc lập thụng qua cỏc mỏy đo, phần mềm đo (gọi chung là cỏc cụng cụ).
Như vậy, mặc dự cỏc hệ thống đo cú thể cho phộp đo được rất nhiều cỏc tham số và chức năng khỏc nhau của ứng dụng Web và mỏy chủ Web, từ đú đề xuất cỏc giai đoạn thực hiện đỏnh giỏ như sau :
Giai đoạn 1 : Sử dụng cỏc phần mềm miễn phớ thực hiện đo đỏnh giỏ chất lượng kết nối mỏy chủ Web. Việc sử dụng cỏc phần mềm này cú cỏc ưu điểm chủ yếu như sau :
- Đầu tư ớt, khụng tốn kộm.
- Cỏc phần mềm miễn phớ cú thể sử dụng đơn giản, cú thể cài đặt tại cỏc PC
thụng dụng.
- Cú thể đo được 6/7 cỏc tham số đo đề xuất.
- Cú thể đo tại bất cứ điểm nào trờn mạng.
Giai đoạn 2 : Sử dụng cỏc hệ thống đo. Cựng với việc đo cỏc tham số đỏnh giỏ chất lượng mỏy chủ ứng dụng Web như đó đưa ra trờn, hệ thống đo cũn cú thể giỳp mở rộng khả năng đo kiểm :
- Đo kiểm hũa mạng và đo cỏc đặc tớnh kỹ thuật của thiết bị mạng khỏc như
Firewall, cỏc thiết bị kết nối mạng, … trờn cỏc giao thức lớp cao.
- Để tiến hành đỏnh giỏ chất lượng chung cho một hệ thống, phải thực hiện cỏc cụng việc dưới đõy:
- Tiếp tục nghiờn cứu, tỡm kiếm, thử nghiệm thờm cỏc cụng cụ đo.
- Xỏc định mụi trường đo: bao gồm cả thiết bị cần đo và cụng cụ đo khả thi.
- Xỏc định cỏc tiờu chớ cần đo, cỏc tham số và yờu cầu đo.
- Xõy dựng cỏc chỉ tiờu kỹ thuật.
- Lập kế hoạch và thiết kế cỏc bài đo.
- Cấu hỡnh và xỏc định cỏc điểm đo.
- Thực hiện đo kiểm.
- Phõn tớch kết quả và đỏnh giỏ.
- Đề xuất cỏc biện phỏp nõng cao chất lượng, khắc phục sự cố.
3.4. Nghiờn cứu, đề xuất biện phỏp đỏnh giỏ chất lƣợng kết nối mỏy chủ FTP
3.4.1. Đề xuất cỏc yờu cầu đỏnh giỏ chất lượng và bộ tham số đỏnh giỏ
3.4.1.1. Đỏnh giỏ chất lượng giao thức FTP
Giao thức FTP là một trong những giao thức lõu đời và được sử dụng rộng rói trong hệ giao thức TCP/IP, và chất lượng của nú rất ớt được tỡm hiểu, hầu hết những ứng dụng mỏy trạm FTP đều cú một vài loại khả năng đo chất lượng cú sẵn.
Hỡnh 3.5. Mụ hỡnh sử dụng FTP
bản: người sử dụng, người sử dụng FTP và cỏc quỏ trỡnh mỏy chủ FTP, và một hệ thống file kết hợp với từng quỏ trỡnh FTP. Quỏ trỡnh người sử dụng FTP lại được chia nhỏ thành phần biờn dịch giao thức người sử dụng (PI), quỏ trỡnh truyền tải dữ liệu người sử dụng (DTP), và giao diện người sử dụng; quỏ trỡnh mỏy chủ FTP được chia nhỏ ra thành mỏy chủ PI và mỏy chủ DTP.
Hỡnh 3.6. Mụ hỡnh hoạt động FTP
Ba kết quả đầu ra chất lượng cho chức năng lấy dữ liệu cú thể được định nghĩa như sau:
- Hoạt động thành cụng: dữ liệu người sử dụng chớnh xỏc đến được mỏy khỏch trong phạm vi thời gian hoạt động cực đại.
- Hoạt động khụng đỳng: dữ liệu người sử dụng khụng đỳng hoặc khụng đầy đủ đến được mỏy khỏch trong phạm vi thời gian hoạt động cực đại.
- Khụng hoạt động: khụng cú dữ liệu người sử dụng nào tới được mỏy khỏch trong phạm vi thời gian hoạt động cực đại.
Những tham số mụ tả kết quả đầu ra hoạt động thành cụng là những đầu ra liờn quan tới thời gian. Trong chức năng lấy dữ liệu, hai sự lựa chọn tham số thấy rừ là thời gian lấy dữ liệu, và tốc độ truyền dữ liệu. Đối với một độ dài file dữ liệu người dựng (phải được xỏc định rừ), giỏ trị của những tham số này sẽ bị ảnh hưởng bởi tốc độ truyền tải kờnh, trễ quỏ giang, và hiệu năng lỗi của cỏc kờnh điều khiển và kờnh dữ liệu. Chỳng sẽ bị ảnh hưởng bởi thời gian phản hồi của quỏ trỡnh mỏy
chủ-FTP và hệ thống file của nú. Những tham số mụ tả hoạt động khụng đỳng và khụng hoạt động thụng thường là những tỉ lệ kết quả đầu ra với cỏc thử nghiệm. Những định nghĩa đầu ra cú thể được định dạng sử dụng biểu đồ và những tham số được định nghĩa một cỏch toỏn học trong đặc tớnh kỹ thuật chặt chẽ [12].
3.4.1.2. Cỏc tham số cho dịch vụ FTP
Dựa trờn tham số hoạt động và tham số hiệu dụng của giao thức lớp cao, cỏc