Đõy là dịch vụ thường gặp trờn mạng Internet hay mạng IP núi chung. Cỏc gúi thụng tin được chuyển đi theo nguyờn tắc "đến trước được phục vụ trước" mà khụng cần quan tõm đến đặc tớnh lưu lượng của dịch vụ là gỡ. Điều này dẫn đến việc rất khú hỗ trợ cho cỏc dịch vụ đũi hỏi độ trễ thấp như cỏc dịch vụ thời gian thực hay Video. Cho đến thời điểm hiện nay, đa phần cỏc dịch vụ cung cấp bởi Internet vẫn sử dụng nguyờn tắc Best Effort này.
3.3.2. Mụ hỡnh dịch vụ tớch hợp (IntServ)
Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp cỏc dịch vụ thời gian thực (thoại, Video) và băng thụng cao (đa phương tiện) dịch vụ tớch hợp IntServ đó ra đời. Đõy là sự phỏt triển của mạng IP nhằm đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống Best Effort và cỏc dịch vụ thời gian thực. Động lực thỳc đẩy mụ hỡnh này chủ yếu do những lý do cơ bản sau đõy:
Dịch vụ cố gắng tối đa khụng cũn đủ tốt nữa: ngày càng cú nhiều ứng dụng khỏc nhau cú những yờu cầu khỏc nhau về đặc tớnh lưu lượng được triển khai, đồng thời người sử dụng ngày càng yờu cầu cao hơn về chất lượng dịch vụ.
Cỏc ứng dụng đa phương tiện cả gúi ngày càng xuất hiện nhiều: mạng
IP phải cú khả năng hỗ trợ khụng chỉ đơn dịch vụ mà phải hỗ trợ tớch hợp đa dịch vụ của nhiều loại lưu lượng khỏc nhau từ thoại, số liệu đến Video.
Tối ưu hoỏ hiệu xuất sử dụng mạng và tài nguyờn mạng: đảm bảo hiệu quả sử dụng và đầu tư. Tài nguyờn mạng sẽ được dự trữ cho lưu lượng cú độ ưu tiờn cao hơn, phần cũn lại sẽ dành cho số liệu dạng best effort.
Cung cấp dịch vụ tốt nhất: mụ hỡnh dịch vụ IntServ cho phộp nhà cung cấp mạng cung cấp được dịch vụ tốt nhất khỏc biệt với cỏc nhà cung cấp cạnh tranh khỏc. Mụ hỡnh IntServ được mụ tả trong hỡnh sau:
Hỡnh 3-13. Mụ hỡnh dịch vụ IntServ.
Trong mụ hỡnh này cú một số thành phần tham gia như sau:
Giao thức thiết lập: Setup cho phộp cỏc mỏy chủ và cỏc router dự trữ động tài nguyờn trong mạng để xử lý cỏc yờu cầu của cỏc luồng lưu lượng riờng, RSVP, Q.2931 là một trong những giao thức đú.
Đặc tớnh luồng: xỏc định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho luồng riờng biệt. Luồng được định nghĩa như một luồng cỏc gúi từ nguồn đến đớch cú cựng yờu cầu về QoS. Về nguyờn tắc cú thể hiểu đặc tớnh luồng như băng tần tối thiểu mà mạng bắt buộc phải cung cấp để đảm bảo QoS cho luồng yờu cầu.
Điều khiển lưu lượng: trong cỏc thiết bị mạng (mỏy chủ, router, chuyển mạch) cú thành phần điều khiển và quản lý tài nguyờn mạng cần thiết để hỗ trợ QoS theo yờu cầu. Cỏc thành phần điều khiển lưu lượng này cú thể được khai bỏo bởi giao thức bỏo hiệu như RSVP hay nhõn cụng. Thành phần điều khiển lưu lượng bao gồm:
Điều khiển chấp nhận: xỏc định thiết bị mạng cú khả năng hỗ trợ QoS theo yờu cầu hay khụng;
Thiết bị phõn loại (Classifier): nhận dạng và lựa chọn lớp dịch vụ dựa trờn nội dung của một số trường nhất định trong mào đầu gúi;
Thiết bị phõn phối (Scheduler): cung cấp cỏc mức chất lượng dịch vụ QoS trờn kờnh ra của thiết bị mạng.
Cỏc mức chất lượng dịch vụ cung cấp bởi IntServ bao gồm:
Dịch vụ bảo đảm GS: băng tần dành riờng, trễ cú giới hạn và khụng bị thất thoỏt gúi tin trong hàng. Cỏc ứng dụng cung cấp thuộc loại này cú thể kể đến: hội nghị truyền hỡnh chất lượng cao, thanh toỏn tài chớnh thời gian thực,...
Dịch vụ kiểm soỏt tải CL: khụng đảm bảo về băng tần hay trễ nhưng
khỏc best effort ở điểm khụng giảm chất lượng một cỏch đỏng kể khi tải mạng tăng lờn. Phự hợp cho cỏc ứng dụng khụng nhạy cảm lắm với độ trễ hay mất gúi như truyền multicast audio/video chất lượng trung bỡnh.
Dịch vụ Best effort.
3.3.3. Mụ hỡnh dịch vụ DiffServ
Việc đưa ra mụ hỡnh IntServ đó cú vẻ như giải quyết được nhiều vấn đề liờn quan đến QoS trong mạng IP. Tuy nhiờn trờn thực tế, mụ hỡnh này khụng thực sự đảm bảo được QoS xuyờn suốt (End-to-end). Đó cú nhiều cố gắng để thay đổi điều này nhằm đạt được một mức QoS cao hơn cho mạng IP và một trong những cố gắng đú là sự ra đời của DiffServ. DiffServ sử dụng việc đỏnh dấu gúi và xếp hàng theo loại để hỗ trợ cỏc dịch vụ ưu tiờn qua mạng IP. Hiện tại IETF đó cú một nhúm làm việc DiffServ để đưa ra cỏc tiờu chuẩn RFC về DiffServ.
Nguyờn tắc cơ bản của DiffServ như sau:
Định nghĩa một số lượng nhỏ cỏc lớp dịch vụ hay mức ưu tiờn. Một
lớp dịch vụ cú thể liờn quan đến đặc tớnh lưu lượng (băng tần min- max, kớch cỡ burst, thời gian kộo dài burst..).
Phõn loại và đỏnh dấu cỏc gúi riờng biệt tại biờn của mạng vào cỏc lớp dịch vụ.
Cỏc thiết bị chuyển mạch, router trong mạng lừi sẽ phục vụ cỏc gúi theo nội dung của cỏc bớt đó được đỏnh dấu trong mào đầu của gúi.
Với nguyờn tắc này, DiffServ cú nhiều lợi thế hơn so với IntServ:
Khụng yờu cầu bỏo hiệu cho từng luồng;
Dịch vụ ưu tiờn cú thể ỏp dụng cho một số luồng riờng biệt cựng một lớp dịch vụ. Điều này cho phộp nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cung cấp một số lượng nhỏ cỏc mức dịch vụ khỏc nhau cho khỏch hàng cú nhu cầu;
Khụng yờu cầu thay đổi tại cỏc mỏy chủ hay cỏc ứng dụng để hỗ trợ
dịch vụ ưu tiờn. Đõy là cụng việc của thiết bị biờn;
Hỗ trợ rất tốt dịch vụ VPN.
Tuy nhiờn cú thể nhận thấy DiffServ cần vượt qua một số vấn đề như:
Khụng cú khả năng cung cấp băng tần và độ trễ đảm bảo như GS của
IntServ hay ATM;
Thiết bị biờn vẫn yờu cầu bộ Classifier chất lượng cao cho từng gúi giống như trong mụ hỡnh IntServ;
Vấn đề quản lý trạng thỏi phõn loại của một số lượng lớn cỏc thiết bị biờn là một vấn đề khụng nhỏ cần quan tõm;
Chớnh sỏch khuyến khớch khỏch hàng trờn cơ sở giỏ cước cho dịch vụ
cung cấp cũng ảnh hưởng đến giỏ trị của DiffServ.
Mụ hỡnh DiffServ tại biờn và lừi được mụ tả trong hỡnh sau đõy:
Phõn loại Multi-byte Giỏm sỏt Đỏnh dấu gúi Quản lý hàng đợi và phõn phối
Phõn loại Quản lý hàng đợi và
phõn phối
Router lừi
Hỡnh 3-14. Mụ hỡnh DiffServ tại biờn và lừi của mạng
Mụ hỡnh DiffServ bao gồm một số thành phần như sau:
DS-Byte: byte xỏc định DiffServ là thành phần TOS của IPv4 và trường loại lưu lượng IPv6. Cỏc bớt trong byte này thụng bỏo gúi tin được mong đợi nhận được thuộc dịch vụ nào.
Cỏc thiết bị biờn (router biờn): nằm tại lối vào hay lối ra của mạng cung cấp DiffServ.
Cỏc thiết bị bờn trong mạng DiffServ.
Giỏm sỏt: cỏc cụng cụ và nhà quản trị mạng giỏm sỏt và đo kiểm đảm
bảo SLA giữa mạng và người dựng.
3.3.4. Mụ hỡnh phõn luồng lưu lượng MPLS
Tương tự như DiffServ, MPLS cũng hỗ trợ chất lượng dịch vụ trờn cơ sở phõn loại cỏc luồng lưu lượng theo cỏc tiờu chớ như độ trễ, băng tần... Đầu tiờn tại biờn của mạng, luồng lưu lượng của người dựng được nhận dạng (bằng việc phõn tớch một số trường trong mào đầu của gúi) và chuyển cỏc luồng lưu lượng đú trong cỏc LSP riờng với thuộc tớnh CoS hay QoS của nú. MPLS cú thể hỗ trợ cỏc dịch vụ khụng định trước qua LSP bằng việc sử dụng một trong cỏc kỹ thuật sau:
Bộ chỉ thị CoS cú thể được truyền hiện trong nhón gắn liền với từng gúi. Bờn cạnh việc chuyển mạch cỏc nhón tại từng nỳt LSR, mỗi gúi cú thể được chuyển sang kờnh ra dựa trờn thuộc tớnh CoS. Mào đầu đệm (Shim header) MPLS cú chứa trường CoS (xem hỡnh 3.13).
Trong trường hợp nhón khụng chứa chỉ thị CoS hiện thỡ giỏ trị CoS cú thể liờn quan ngầm định với một LSP cụ thể. Điều đú đũi hỏi LDP hay RSVP gỏn giỏ trị CoS khụng danh định cho LSP để cỏc gúi được xử lý tương xứng.
Chất lượng dịch vụ QoS cú thể được cung cấp bởi một LSP được thiết
lập trờn cơ sở bỏo hiệu ATM (trong trường hợp này mạng MPLS là mạng ATM- LSR).
3.4. KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG HỖ TRỢ QOS TRONG MPLS
Như đó phõn tớch trong phần trờn, chất lượng dịch vụ QoS là một vấn đề lớn đặt ra đối với cỏc cụng nghệ định tuyến. Người ta nhận thấy rằng định tuyến IP truyền thống khụng đủ đỏp ứng cho cỏc dịch vụ đũi hỏi QoS cao hơn như VoIP hiện nay.
Về cơ bản cú thể nhận thấy bất cứ kỹ thuật lưu lượng nào cũng nhằm giải quyết 2 vần đề cơ bản sau đõy:
Thiết lập tuyến tối ưu trờn cơ sở một số thước đo nhất định
Xem xột băng tần khả dụng trờn từng kờnh riờng.
3.4.1. Cỏc mục tiờu chất lượng của kỹ thuật lưu lượng (TE)
Mục tiờu chất lượng cơ bản của TE cú thể phõn thành cỏc loại cơ bản như sau:
Cỏc mục tiờu định hướng lưu lượng: nõng cao chất lượng QoS bằng việc: giảm thiểu thất thoỏt gúi, trễ, tăng tối đa băng thụng và bắt buộc thực thi SLA.
Cỏc mục tiờu định hướng tài nguyờn: tối ưu hoỏ sử dụng tài nguyờn.
Băng thụng được coi là một bộ phận quan trọng nhất trong tài nguyờn mạng. Vấn đề của TE sẽ là quản lý băng thụng một cỏch hiệu quả. Một hệ quả tất yếu của mục tiờu loại này là giảm thiểu tắc nghẽn mạng.
Khi tài nguyờn mạng khụng đủ hoặc khụng tương ứng để phục vụ tải yờu cầu.
Khi luồng lưu lượng được chuyển một cỏch khụng hiệu quả trờn cỏc
tài nguyờn khả dụng (băng thụng) gõy ra một phần của tài nguyờn mạng bị quỏ tải trong khi phần khỏc vẫn cũn dư thừa.
3.4.2. Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tại
Cỏc khả năng điều khiển mà giao thức IGP của Internet hiện nay khụng cũn đủ đối với quản lý lưu lượng TE. Giao thức này rất khú cú khả năng triển khai cỏc chớnh sỏch hữu hiệu để giải quyết vấn đề chất lượng mạng. Hơn nữa, giao thức IGP dựa trờn thuật toỏn tỡm đường ngắn nhất làm tăng thờm vấn đề tắc nghẽn trong cỏc hệ thống tự điều khiển (AS) trong mạng Internet. Thuật toỏn SPF về cơ bản được tối ưu hoỏ dựa trờn một số tham số bổ sung đơn giản. Cỏc giao thức này thuộc loại điều khiển theo cấu trỳc nờn độ khả dụng băng thụng và cỏc tham số lưu lượng khụng phải là cỏc tham số được sử dụng trong quyết định định tuyến. Hệ quả là tắc nghẽn thường xuyờn suất hiện khi:
Cỏc đường ngắn nhất của nhiều luồng lưu lượng cựng chiếm một kờnh hay một giao diện của router hoặc;
Một luồng lưu lượng nào đú được định tuyến qua kờnh hay router khụng đủ băng thụng cho nú.
3.4.3. Quản lý lưu lượng MPLS
MPLS là cụng nghệ đúng vai trũ quan trọng chiến lược cho quản lý lưu lượng bởi nú cú khả năng cung cấp đa số cỏc chức năng của mụ hỡnh overlay theo kiểu tớch hợp với giỏ thấp hơn so với cỏc kỹ thuật khỏc hiện nay. Cũng quan trọng khụng kộm là MPLS cung cấp khả năng điều khiển tự động cỏc chức năng quản lý lưu lượng.
Trong phần này khỏi niệm trung kế lưu lượng được hiểu như sau: Trung kế lưu lượng MPLS là một phần của cỏc luồng lưu lượng thuộc cựng một lớp trong một đường chuyển mạch nhón LSP.
Cần lưu ý sự khỏc biệt giữa trung kế lưu lượng và đường và LSP mà nú đi qua. Việc sử dụng MPLS cho quản lý lưu lượng do một số thuộc tớnh hấp dẫn sau:
Cỏc đường chuyển mạch nhón hiện khụng bị trúi buộc với nguyờn tắc định tuyến dựa trờn địa chỉ đớch cú thể được tạo ra một cỏch rất đơn giản bởi nhõn cụng hay tự động qua cỏc giao thức điều khiển
LSP được quản lý một cỏch rất hiệu quả
Cỏc trung kế lưu lượng được tạo ra và ghộp vào cỏc LSP
Cỏc thuộc tớnh của trung kế lưu lượng được mụ tả bởi bộ thuộc tớnh
Một bộ thuộc tớnh cú liờn quan đến tài nguyờn bắt buộc đối với LSP và cỏc trung kế lưu lượng qua LSP
MPLS hỗ trợ tớch hợp và phõn tỏch lưu lượng trong khi định tuyến IP truyền thống chỉ hỗ trợ tớch hợp lưu lượng mà thụi
Dễ dàng tớch hợp "định tuyến cưỡng bức" vào MPLS
Triển khai tốt MPLS cú thể làm giảm đỏng kể mào đầu so với cỏc cụng nghệ cạnh tranh khỏc [2]
Hơn nữa, dựa trờn cơ sở cỏc đường chuyển mạch nhón hiện, MPLS cho phộp khả năng cựng triển khai mụ phỏng chuyển mạch kờnh trờn mụ hỡnh mạng Internet hiện nay.
Những vấn đề cơ bản của quản lý lưu lượng qua MPLS
Cú 3 vấn đề cơ bản sau đõy liờn quan đến quản lý lưu lượng trong MPLS:
Làm thế nào để chuyển FEC sang cỏc trung kế lưu lượng.
Làm thế nào để chuyển đổi cỏc trung kế lưu lượng sang cấu trỳc topo mạng vật lý qua cỏc LSP.
3.4.4. Quản lý lưu lượng qua MPLS
Để tăng cường những tớnh năng cho quản lý lưu lượng trong MPLS người ta bổ sung thờm những thuộc tớnh. Những thuộc tớnh đú được đề xuất như sau:
Những thuộc tớnh của trung kế lưu lượng thể hiện tớnh chất ứng xử của lưu lượng.
Những thuộc tớnh của tài nguyờn gắn liền với việc sử dụng cho cỏc trung kế lưu lượng.
Khung "định tuyến bắt buộc" sử dụng để chọn đường cho cỏc trung kế lưu lượng được coi là bắt buộc phải thoả món 2 yờu cầu thuộc tớnh trờn.
Trong mạng đang hoạt động cỏc thuộc tớnh trờn phải cú khả năng thay đổi động trực tuyến bởi nhà quản trị mạng mà khụng ảnh hưởng đến hoạt động bỡnh thường của mạng.
3.4.4.1. Hoạt động cơ bản của cỏc trung kế lưu lượng
Thiết lập: Tạo trung kế lưu lượng;
Kớch hoạt: kớch hoạt trung kế lưu lượng để truyền lưu lượng;
Giải kớch hoạt: dừng việc truyền lưu lượng trờn kờnh trung kế lưu lượng;
Thay đổi thuộc tớnh: thay đổi thuộc tớnh của trung kế lưu lượng;
Định tuyến lại: thay đổi tuyến cho trung kế lưu lượng. Được thực hiện nhõn cụng hoặc tự động trờn cơ sở giao thức lớp dưới;
Huỷ bỏ: huỷ bỏ trung kế lưu lượng và cỏc tài nguyờn cú liờn quan. Cỏc tài nguyờn cú thể bao gồm: nhón và băng tần khả dụng.
Trờn đõy là những hoạt động cơ bản, ngoài ra cú thể cũn cú cỏc hoạt động khỏc như thiết lập kiểm soỏt hay định dạng lưu lượng nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ.
3.4.4.2. Quản lý cỏc thuộc tớnh kỹ thuật lưu lượng cơ bản trờn cỏc trung kế của mạng MPLS
Cỏc thuộc tớnh này được gỏn cho trung kế lưu lượng để mụ tả chớnh xỏc đặc tớnh của lưu lượng tảI nhừm quản lý Qos.
Cỏc thuộc tớnh cú thể được gỏn nhõn cụng hay tự động khi cỏc gúi được gỏn vào FEC tại đầu vào mạng MPLS. Khụng phụ thuộc vào phương phỏp gỏn cỏc thuộc tớnh này phải cú khả năng thay đổi bởi nhà quản trị mạng.
Cỏc thuộc tớnh tham số cơ bản về lưu lượng được kiểm tra trờn cỏc trung kế của MPLS bao gồm:
Thuộc tớnh tham số lưu lượng
Thuộc tớnh lựa chọn và bảo dưỡng đường cơ bản
Thuộc tớnh ưu tiờn
Thuộc tớnh dự trữ trước
Thuộc tớnh khụi phục
Thuộc tớnh kiểm soỏt.
Việc kiểm soỏt cỏc thuộc tớnh tham số lưu lượng tương tự như UPC (điều khiển tham số sử dụng) trong mạng ATM.
3.5. KINH NGHIỆM SỬ DỤNG CễNG NGHỆ MPLS TRấN MẠNG NGN CỦA VNPT.
3.5.1. Cấu trỳc mạng lừi NGN của VNPT
Để ứng dụng cụng nghệ MPLS trờn lớp mạng lừi, mạng NGN hiện tại