Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp dịch vụ thời gian thực (thoại, video, dữ liệu đồng thời…) và băng thông cao (đa phương tiện) dịch vụ tích hợp Intserv đã ra đời nhằm cung cấp tối đa dịch vụ truyền thống và các dịch vụ thời gian thực, [8]. Hình 2-6 dưới đây mô tả mô hình dịch vụ IntServ:
Hình 2-6. Mô hình dịch vụ IntServ
Tổng quan của phương pháp này là cung cấp mô hình dịch vụ cho Internet, liên quan tới mô hình truyền thống dựa trên dịch vụ tốt nhất và lớp Internet IP. Giải pháp này yêu cầu router QoS phải lưu thông tin của tài nguyên còn lại (dung lượng của liên kết, không gian bộ đệm, khả năng tính toán của bộ chuyển tiếp…) sau cấp phát cho một luồng. Để thực hiện được điều này router
phải xác định và lưu trữ thông tin của luồng và đòi hỏi có sự thay đổi trong mô hình Internet (trạng thái mạng chỉ được lưu trữ ở đầu cuối).
Mục đích của mô hình này là áp dụng cho cả luồng từ nguồn cho tới đích, luồng này yêu cầu phải được bảm bảo QoS. Trạng thái được cấu hình động trong suốt quá trình thiết lập tuyến đường. Hoạt động này đòi hỏi phải có cơ chế điều khiển việc chấp nhận luồng và giao thức báo hiệu (giao thức dành trước tài nguyên RSVP). 4 dịch vụ được định nghĩa trong mô hình dịch vụ IntServ:
Dịch vụ đảm bảo (GS): áp dụng cho các dịch vụ với độ trễ của dịch vụ
được xác định trước.
Dịch vụ đảm bảo điều khiển tải (CLS): áp dụng cho các dịch vụ với độ
trễ của dịch vụ với đặc điểm thống kê.
Dịch vụ chia sẻ liên kết: là dịch vụ phân cấp chia sẻ
Dịch vụ nỗ lực tối đa (Best Effort).
Hình 2-7 dưới đây mô tả mô hình IntServ sử dụng giao thức RSVP:
Điều khiển luồng
Tác nhân định tuyến
Bảng định tuyến
Tác nhân thiết lập
dành riêng Tác nhân quản lí
Điều khiển chấp nhận
Cơ sở dữ liệu điều khiển lưu lượng
Thiết bị đầu vào Bộ phân loại Bộ lập lịch
Đầu ra hàng đợi luồng Resv luồng Resv RSVP Hình 2-7. Mô hình IntServ sử dụng RSVP
Trong mô hình này có một số thành phần tham gia như:
Giao thức thiết lập: Setup cho phép các máy chủ và các bộ định tuyến dự
trữ động tài nguyên trong mạng để xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng riêng, RSVP, Q.2931 là một trong những giao thức đó.
Đặc tính luồng: xác định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho luồng
riêng biệt. Luồng được định nghĩa như một luồng các gói từ nguồn đến đích có cùng yêu cầu về QoS. Về nguyên tắc, có thể hiểu đặc tính luồng
như băng tần tối thiểu mà mạng bắt buộc phải cung cấp để đảm bảo QoS cho luồng yêu cầu.
Điều khiển lưu lượng: trong các thiết bị mạng (máy chủ, bộ định tuyến,
chuyển mạch) có thành phần điều khiển và quản lý tài nguyên mạng cần thiết để hỗ trợ QoS theo yêu cầu. Thành phần điều khiển lưu lượng bao gồm:
o Điều khiển chấp nhận: xác định thiết bị mạng có khả năng hỗ trợ
QoS theo yêu cầu hay không.
o Thiết bị phân loại: nhận dạng và lựa chọn lớp dịch vụ dựa trên nội
dung của một số trường nhất định trong mào đầu gói.
o Thiết bị lập lịch: cung cấp các mức chất lượng dịch vụ QoS trên
kênh ra của thiết bị mạng.
Mỗi node mạng (router) được chia làm hai phần: xử lý cơ bản và chuyển tiếp lưu lượng.
o Xử lý cơ bản: đảm nhận các chức năng như định tuyến, thiết lập và
duy trì tài nguyên mạng và điều khiển quản lí.
o Xử lý trong chuyển tiếp lưu lượng: dựa trên thông tin trong cơ sở
dữ liệu để phân loại lưu lượng và đưa lưu lượng vào hàng đợi.
Giao thức dành trƣớc tài nguyên (RSVP):
Để đảm bảo yêu cầu về chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng cụ thể, tài nguyên của mạng phải được đăng ký, được mạng chấp nhận và cung cấp trước khi kết nối được thiết lập và thực hiện việc trao đổi số liệu của ứng dụng. Việc đăng ký trước tài nguyên mạng được thực hiện trên cơ sở giao thức dành tài nguyên (Resource Reservation Protocol – RSVP), được thể hiện trên Hình 2-8.
S R1 R2 R3 Rx RSVP Resv Path Path Resv Path Resv Path Resv Hình 2-8. Giao thức RSVP
RSVP là giao thức chuẩn (RFC 2205) Internet IETF, cho phép các ứng dụng dự trữ băng thông mạng một cách linh động, RSVP cũng cho phép các ứng dụng yêu cầu một QoS cụ thể đối với mỗi luồng dữ liệu. Giao thức RSVP cho phép:
Thiết bị đầu cuối nguồn xác định tuyến đường đến thiết bị đầu cuối đích
và đưa ra yêu cầu về chất lượng dịch vụ luồng số liệu của mình thông qua thông báo PATH.
Trên cơ sở kết quả định tuyến ở trên, thiết bị đầu cuối đích thực hiện đăng
ký tài nguyên mạng cần thiết bằng thông báo RESV tại các hệ định tuyến dọc đường chuyển tiếp để đảm bảo các yêu cầu về lưu lượng trong quá trình trao đổi số liệu.
Hình 2-9 thể hiện cơ chế làm việc của RSVP.
Thiết bị đầu cuối nguồn Thiết bị đầu cuối đích Quản lý chính sách Điều khiển truy nhập Tiến trình RSVP Bảng định tuyến
Phân loại gói số liệu Lập lịch phát gói số liệu Quản lý chính sách Điều khiển truy nhập Tiến trình RSVP Bảng định tuyến
Phân loại gói số liệu
Lập lịch phát gói số liệu Hƣớng đăng ký
RESV
Hình 2-9. Cơ chế làm việc của RSVP
Thông điệp Resv mang tham số dịch vụ. Thông điệp Path bắt đầu từ nguồn và được gửi tới đích. Mục đích chính của nó là để router biết trên liên kết nào sẽ chuyển tiếp thông điệp dành tài nguyên (nó cũng bao gồm định nghĩa về đặc điểm lưu lượng của luồng). Thông điệp Error được sử dụng khi việc dành tài nguyên thất bại. RSVP không phải là một giao thức định tuyến, do đó nó không cần xác định liên kết nào sẽ được dùng để dành trước mà nó dựa vào các giao thức định tuyến bên dưới để xác định tuyến đường cho một luồng. Một khi tuyến đường được xác định, RSVP bắt đầu thực hiện việc dành trước tài nguyên. Trong suốt quá trình thiết lập để dành tài nguyên, RSVP phải được thông qua mô đun điều khiển về chính sách và mô đun quản lý về việc chấp nhận tuyến đường. Mô đun điều khiển về chính sách xác định xem người dùng có đủ thẩm
quyền để dành được nguồn tài nguyên hay không. Thành phần chấp nhận tuyến đường xác định xem nút đó có đủ tài nguyên để cung cấp cho yêu cầu QoS hay không. Nếu cả hai bước kiểm tra đều tốt, các tham số được thiết lập trong bộ phân loại gói và trong bộ lập lịch để đạt được QoS mong muốn. Tiến trình này được thực hiện tại mọi router và máy tính dọc theo tuyến đường. Nếu có xảy ra lỗi, thông điệp RSVP Error được tạo và quảng bá cho mọi nút.
Một đặc điểm quan trọng của RSVP là việc dành tài nguyên được thực hiện bởi “trạng thái mềm”. Có nghĩa là trạng thái dành tài nguyên có liên quan tới một bộ định thời và khi bộ định thời hết hạn, việc dành trước tài nguyên được loại bỏ. Nếu nơi nhận muốn lưu lại trạng thái dành tài nguyên nào, nó phải đều đặn gửi các thông điệp dành tài nguyên. Nơi gởi cũng phải thường xuyên gửi các thông điệp này. RSVP được thiết kế dành cho kiến trúc Intserv nhưng vai trò của nó cũng được mở rộng cho giao thức báo hiệu trong MPLS.