3. Cấu trúc các chương
3.3.2 Hoạt động của RSVP
Hình 3.2: Nguyên lý hoạt động của RSVP
Hình 3.2 chỉ ra nguyên lý hoạt động của RSVP. Máy chủ nguồn gửi thông báo PATH cho một luồng dữ liệu hay còn gọi là một phiên truyền thông. Thông báo PATH chứa những đặc tính của luồng dữ liệu sẽ được gửi và đi qua các bộ định tuyến trên đường dẫn tới đích. Các bộ định tuyến trên tuyến đăng kí nhận luồng và các đặc tính của luồng vào cơ sở dữ liệu để khi thông báo RESV tương ứng được gửi ngược từ máy chủ nhận, bộ định tuyến sẽ so sánh thông tin tương quan chứa trong thông báo PATH và RESV. Khi máy chủ nhận nhận được thông báo PATH nó sẽ gửi thông báo RESV nhằm xác nhận và chỉnh sửa thông tin yêu cầu đã được gửi trong thông báo PATH, đây là thông tin về việc dành trước tài nguyên cho đường dẫn mà gói tin sẽ được đi qua.
RSVP giữ trạng thái mềm cho các tài nguyên trong bộ định tuyến. Trạng thái mềm này được cung cấp theo các thông tin từ các thành viên trong phiên làm việc, tương thích với sự thay đổi định tuyến và các yêu cầu thay đổi tài nguyên của các luồng lưu lượng trong phiên. Thời gian làm mới định kì là 30s.
3.3.3 Các kiểu dành trƣớc tài nguyên RSVP
Có ba kiểu dự phòng tài nguyên được định nghĩa trong RFC 2205 [8] minh họa trên hình 3.3. Hai kiểu điều khiển máy gửi được định nghĩa:
Kiểu lựa chọn hiện.
Kiểu lựa chọn wildcard.
Kiểu lựa chọn hiện liệt kê một danh sách máy gửi, trong khi đó kiểu lựa chọn wildcard liệt kê toàn bộ máy chủ trong phiên.
Hình 3.3: Các kiểu dành trước tài nguyên
Điều khiển chia sẻ lưu lượng thực hiện điều khiển các ứng xử tài nguyên dành trước cho các máy gửi khác nhau trong cùng một phiên. Hai kiểu điều khiển chia sẻ lưu lượng được định nghĩa là:
Kiểu dành trước tài nguyên riêng biệt.
Kiểu dành trước tài nguyên chia sẻ.
Trong kiểu dành trước tài nguyên riêng biệt, tài nguyên được tạo ra cho từng máy gửi. Trong kiểu dành trước tài nguyên chi sẻ, một tài nguyên chung được chia sẻ bởi các máy gửi trong phiên.
Như đã chỉ ra trên hình 3.3, khả năng được tổ hợp từ các cách thức điều khiển chia sẻ tài nguyên và lựa chọn máy gửi. Tuy nhiên, một kiểu không được định nghĩa và ta còn 3 kiểu dành trước tài nguyên là: kiểu bộ lọc cố định FF (Fixed Filter), kiểu chia sẻ hiện (Shared Explicit) và kiểu bộ lọc Wildcard WF (Wildcard - Filter).
3.3.4 Định dạng thông báo RSVP
Thông báo RSVP gồm một tiêu đề chung và các đối tượng như trên hình 3.4 (a). Mỗi đối tượng có tiêu đề đối tượng và nội dung đối tượng. Khuôn dạng tiêu đề chung được chỉ ra trên hình 3.4 (b) và có tổng độ dài là 8 byte. Nó gồm 4 bit số liệu phiên bản của RSVP, 4 bit cờ, 8 bit sử dụng cho kiểu văn bản RSVP, 16 bit tổng kiểm tra, 8 bit sử dụng cho thời gian sống TTL của gói tin gửi, 8 bit dự phòng và trường hiện thị độ dài bản tin gồm 16 bit.
Hiện FF SE
Wildcard Không định
nghĩa WF
Phân biệt Chia sẻ Tài nguyên dành trước Lựa chọn máy
Hình 3.4: Khuôn dạng bản tin RSVP và tiêu đề chung RSVP
Nếu trường tổng kiểm tra độ dài chứa toàn bộ giá trị 0, điều đó thể hiện không cần kiểm tra các dữ liệu truyền đi. Trường Send_TTL diễn tả giá trị IP TTL của thông báo đã được gửi. Độ dài thông báo RSVP bao gồm cả tiêu đề và các đối tượng trong bản tin. Có bảy kiểu thông báo RSVP, sắp xếp theo thứ tự kiểu thông báo, trình bày trong bảng dưới đây.
Tiêu đề chung RSVP Đối tượng 1 Đối tượng 2
…
Đối tượng N Thâ
n của thông bá o R S VP (a)
Ver Cờ Kiểu bản tin Tổng kiểm tra RSVP Send_TTL Dự phòng Chiều dài RSVP
4 byte 2 byte
1 byte
Bảng 3.1: Các kiểu thông báo RSVP
Tên kiểu Mô tả
Path Sử dụng để yêu cầu tài nguyên dành trước
Resv Gửi đáp ứng thông báo đường để thiết lập
và duy trì dự trữ tài nguyên
PathTear Sử dụng để xoá dự trữ tài nguyên khỏi
mạng theo hướng đi
ResvTear Sử dụng để xoá dự trữ tài nguyên khỏi
mạng theo hướng về
PathErr Thông báo lỗi bản tin PATH
ResvErr Thông báo lỗi bản tin Resv
ResvConf
Là một thông báo tuỳ chọn, gửi ngược lại phía gửi của bản tin Resv để xác nhận tài nguyên dự trữ xác định thực sự đã được cài đặt
Thông báo PATH và RESV là các thông báo chủ yếu sử dụng cho việc dành tài nguyên mạng. Các thông báo khác bao gồm các thông báo lỗi, điều khiển tài nguyên dự trữ.
Khuôn dạng đối tượng RSVP được chỉ ra trong hình 3.5 gồm 32 bit tiêu đề đối tượng và nội dung đối tượng có độ dài thay đổi. Một đối tượng độ dài có 16 bit định nghĩa độ dài tối đa cho phép của đối tượng RSVP là 65.528 byte. Các đối tượng RSVP được tổ chức thành lớp đối tượng và kiểu đối tượng.
Hình 3.5: Khuôn dạng bản tin đối tượng RSVP
Hình 3.6: Class-Num và C-Type
Trường chức năng “Class num” định nghĩa lớp đối tượng và trường chức năng “C type” định nghĩa đối tượng trong lớp. Các trường chức năng này tổ hợp thành một cặp để mô tả các đối tượng trong RSVP. Các đối tượng sau được định nghĩa trong RFC 2205 [8].
NULL: Mô tả trạng thái của phiên.
SESSION: Mô tả phiên.
RSVP_HOP: Thể hiện các bước nhảy của bản tin RSVP.
TIME_VALUE: Mô tả giá trị thời gian chuyển tin.
STYLE: Mô tả kiểu bản tin.
FLOWSPEC: Mô tả đặc tả luồng.
FILTER_SPEC: Mô tả đặc tính bộ lọc.
SENDER_TEMPLATE: Mô tả khuôn dạng gói của đối tượng.
Đối tượng FLOWSPEC chứa các thông số về đặc tính của luồng, gồm hai loại thông báo là Tspec và Rspec. Tspec được phân phát trong thông báo PATH
Độ dài Class-Num C- Type
Nội dung đối tượng 2 byte 4 byte Tiêu đề đối tượng Class-Num = n (lớp đối tượng) C-Type = 1 (Kiểu đối tượng)
C-Type = n (Kiểu đối tượng) …
từ nơi gửi tới nơi nhận để miêu tả các đặc tính của nó cũng như các tham số của giỏ thẻ bài. Rspec được phân phát trong thông báo Resv từ nơi gửi tới nơi nhận ngược hướng với thông báo PATH. Điều này được thực hiện để báo tin và dự trữ mức băng thông yêu cầu tại mỗi thiết bị mạng để có được chất lượng và hiệu năng được tính toán bởi nơi nhận bằng cách sử dụng Tspec. Các tham số sử dụng trong Tspec và Rspec là:
Các tham số Tspec:
p : tốc độ đỉnh (bytes/sec).
b : kích thước giỏ thẻ bài (bytes).
r : tốc độ trung bình thẻ bài (bytes/sec).
M : kích thước lớn nhất của gói tin (bytes).
m : đơn vị kiểm soát nhỏ nhất (bytes). Các tham số Rspec:
R : băng thông (bytes/sec).
S : độ trễ (msec).
Đối tượng kiểu (STYLE) được đặt trong Class-num = 8, lớp này chỉ có một đối tượng với C-type = 1. Đối tượng kiểu định nghĩa các kiểu dành trước tài nguyên.
Hình 3.7: Đối tượng kiểu
4 byte
Độ dài Class-Num C-Type = 8 = 1 Cờ (1 byte) Dự phòng (19 bit) xx yyy 2 byte Tiêu đề đối tượng
Bảng 3.2: Các bit sử dụng cho điều khiển chia sẻ
XX bit Điều khiển chia sẻ
00 Dự phòng
01 Tài nguyên phân biệt
10 Tài nguyên chia sẻ
11 Dự phòng
Bảng 3.3: Các bit sử dụng cho điều khiển lựa chọn máy gửi
YYY bit Điều khiển lựa chọn máy chủ
000 Dự phòng
001 Wilcard
010 Kiểu hiện
011-111 Dự phòng
Hình 3.7 này chỉ ra khuôn dạng của đối tượng kiểu, kiểu dành trước tài nguyên được định nghĩa ở 5 bit cuối cùng. Trong đó 2 bit đầu tiên định nghĩa kiểu chia sẻ tài nguyên và 3 bit điều khiển lựa chọn máy gửi. Ý nghĩa của các bit được thể hiện ở các bảng trên.
3.3.5 Thông báo PATH
Hình 3.8: Định dạng thông báo RSVP PATH
Hình 3.8 mô tả định dạng thông báo PATH. Thông báo PATH được xác định bằng việc thiết lập các trường của tiêu đề chung RSVP bằng 1.
Mỗi nút dọc theo đường truyền giữ thông báo PATH và xử lí nó để tạo ra trạng thái đường truyền cho một phiên của nơi gửi định nghĩa bởi đặc tả luồng.
Thông báo PATH mô tả thông tin phiên truyền thông qua địa chỉ IP nguồn và địa chỉ IP đích, cùng với một số đặc tính của đường đi được phản ánh trong các đôi tượng RSVP_HOP và TIME_VALUE. Khuôn dạng của gói tin sẽ được chuyển đi tương thích với các kiểu lọc được mô tả trong đối tượng SENDER_TEMPLATE, các đặc tính luồng của các ứng dụng từ máy gửi được mô tả trong đối tượng SENDER_TSPEC. Cấu trúc bản tin bản được trình bày trong hình 3.8.
3.3.6 Thông báo RESV
Hình 3.9: Định dạng thông báo RSVP RESV
Hình 3.9 mô tả định dạng thông báo RESV. Thông báo RESV mang yêu cầu dành trước tài nguyên theo từng chặng dọc theo đường từ nơi gửi tới nơi nhận với luồng dữ liệu trong phiên. Các đối tượng của bản tin RESV nhằm xác nhận và sửa đổi một số yêu cầu của bản tin PATH cho phù hợp với hiện trạng của mạng thực tế.
CHƢƠNG 4. MÔ HÌNH DỊCH VỤ KHÁC BIỆT DIFFSERV
4.1 Tổng quan DiffServ
Đối với mạng IntServ các nguồn tài nguyên cần phải được giữ trước cho từng luồng. Với các mạng có số lượng dịch vụ và số lượng thiết bị lớn vấn đề này trở nên khó khả thi, vì các bộ định tuyến lõi cần phải xử lý rất nhiều luồng lưu lượng trong mạng. Hạn chế đó đã thúc đẩy sự phát triển một mô hình mới có tính khả thi cao hơn.
Từ khi IESG thiết lập tổ chức DiffServ Working Group [18] vào ngày 16 tháng 2 năm 1998, đã có rất nhiều nỗ lực trong việc xây dựng khung cho các dịch vụ DiffServ. Tổ chức đã thống nhất và hoàn thành khung yêu cầu chung cho mô hình DiffServ là:
Tính linh hoạt: một mở rộng đa dạng dịch vụ đầu cuối (end-to-end) có thể
được thực hiện; các dịch vụ mạng độc lập với ứng dụng, và chúng có thể áp dụng trực tiếp với các ứng dụng hiện thời và với các dịch vụ mạng hiện thời.
Tính đơn giản: Toàn bộ hệ thống hoặc các thành phần của nó không phụ
thuộc vào tín hiệu nhận từ các luồng riêng lẻ, nó chỉ phụ thuộc vào lớp dịch vụ.
Chi phí hiệu quả: Thông tin về khách hàng hoặc các luồng riêng lẻ sẽ
không được sử dụng trong nút lõi. Chỉ có trạng thái của các dòng tập hợp là được sử dụng trong nút lõi.
Như vậy, mô hình DiffServ không xử lý theo từng luồng lưu lượng riêng biệt mà ghép chúng vào một số lượng hạn chế các lớp lưu lượng dịch vụ. Băng thông và các tài nguyên khác được chỉ định cho các lớp lưu lượng này. DiffServ chỉ cung cấp việc xử lý với các “chất lượng” khác nhau giữa các lớp lưu lượng, nó không cung cấp một mức QoS “tuyệt đối” nào. Để đảm bảo một mức QoS tuyệt
đối, cần đưa thêm mô-đun điều khiển chấp nhận luồng tại nút biên vùng DS để điều khiển số lượng các luồng lưu lượng vào mạng.
DiffServ mô tả tổng thể cách ứng xử đối với lớp lưu lượng ứng dụng trong mạng cung cấp dịch vụ, nó định nghĩa dịch vụ mà người dùng mong muốn nhận được từ phía nhà cung cấp dịch vụ. Dịch vụ DiffServ được định nghĩa trong các mức thoả thuận dịch vụ SLA (Service-Level Agreement) của người sử dụng với nhà cung cấp dịch vụ DiffServ. Các tham số mà người dùng hiểu rõ cho ứng dụng của họ trong SLA như: thoả thuận về điều khiển lưu lượng TCA (Traffic Conditioning Agreement), hồ sơ lưu lượng (các tham số của giỏ thẻ bài), các tham số hiệu năng (băng thông, độ trễ, mức tổn thất gói), cách thức xử lý gói tin không phù hợp với thoả thuận, luật đánh dấu và định dạng lưu lượng.
Hình 4.1: Mô hình các bước dịch vụ phân biệt DiffServ.
Hình 4.1 chỉ ra các bước cơ bản liên quan tới vấn đề cung cấp dịch vụ DiffServ. Các gói tin đến bộ định tuyến có thể đã được đánh dấu hoặc chưa được đánh dấu, bộ định tuyến xác định mã điều khiển dịch vụ DSCP (DiffServ Code Points) của gói tin và phân loại gói tin theo phương pháp phân loại kết hợp hành vi BA. Các gói tin được phân loại thành các lớp BA được chuyển tiếp theo hành vi theo chặng PHB (Per Hop Behavior) được định nghĩa trước trong các BA. Mỗi PHB được thể hiện bởi giá trị DSCP và xử lý giống nhau đối với các gói tin trong
Phân loại gói theo BA Lập lịch Cổng đầu ra . . . Bộ định tuyến IP Hàng đợi PHB Gói tin đến DSCP 3 DSCP 2 DSCP 1 Giao diện người dùng mạng SLA
cùng lớp BA. Các kỹ thuật chung QoS đã được trình bày ở chương trước bao gồm chính sách lưu lượng, định dạng lưu lượng, loại bỏ gói tin, hàng đợi tích cực, lập lịch gói được áp dụng tại bước này của mô hình dịch vụ khác biệt DiffServ.
4.2 Kiến trúc DiffServ
4.2.1 Miền DS (Different Service)
Một miền mạng IP thường là một vùng địa lý có biên bao bọc xung quanh, thực thi cùng một chính sách và cùng có một nhà quản lý chung. Một miền IP có thể gồm nhiều mạng có thể là phân tán hoặc tập trung.
Một mạng IP được xem là có khả năng xử lý dịch vụ phân biệt DS nếu nó có thể cung cấp dịch vụ DiffServ. Một miền IP có thể bao gồm các phần có khả năng DS và các phần không có khả năng DS. Một miền DS là phần có khả năng DS của một miền IP. Do miền DS là một mạng con của một miền IP nên nó cũng nằm trong chính sách quản lý chung của miền IP đó. Hình 4.2 chỉ ra rằng một miền IP có thể bao gồm các miền DS và các miền không DS.
Hình 4.3: Miền DS
Hình 4.3 chỉ ra một miền DS cùng với các thành phần của nó. Các khái niệm sử dụng để miêu tả kiến trúc DS được định nghĩa trong RFC 2475 [8]. Một nút IP hoặc một thiết bị được gọi là có khả năng DS nếu nó hỗ trợ DiffServ. Một nút DS là một nút IP có khả năng DS. Giống như một miền IP, miền DS cũng được phân danh giới bởi đường biên DS. Các nút nằm trên đường biên DS được gọi là các nút biên, các nút nằm trong miền DS được gọi là các nút lõi. Các nút biên DS thực hiện việc phân loại và điều khiển lưu lượng đầu cho từng yêu cầu cụ thể.
Có hai loại nút biên, nút vào (ingress node) và nút ra (egress node). Nút vào là các nút biên mà tại đó các luồng lưu lượng đi vào miền DS, nút ra là nút biên có luồng lưu lượng đi ra khỏi DS. Một nút biên có thể đóng vai trò vừa là nút vào vừa là nút ra của một miền DS.
Nút biên có thể kết nối với các nút lõi trong cùng miền DS, một nút biên của miền DS khác hoặc các nút trong miền không DS. Nút lõi chỉ có thể kết nối với nút lõi khác hoặc nút biên trong cùng miền DS, nó không kết nối trực tiếp với các nút ở ngoài miền DS.
Một miền DS thông thường bao gồm một hay nhiều mạng dưới cùng một chính sách quản trị được chỉ ra trong hình 4.2. Cách thức xử lý các gói tin IP trong mạng DS được định nghĩa bởi các hành vi theo chặng PHB. Các nút biên DS phân loại và điều khiển lưu lượng đầu vào để đảm bảo rằng các gói tin qua miền được đánh dấu thích hợp để lựa chọn một PHB từ một nhóm các PHB được
hỗ trợ trong phạm vi miền. Các nút trong miền DS lựa chọn ứng xử chuyển tiếp cho các gói tin dựa trên mã chuyển tiếp DSCP của chúng, xắp xếp vào một trong các PHB theo yêu cầu.
Hình 4.4: Một miền DS và các mạng con.
4.2.2 Vùng DS
Hình 4.5: Vùng DS.
Hình 4.5 diễn tả một vùng DS. Một vùng DS là một tập hợp một hay vài miền DS kế tiếp nhau có chính sách quản trị khác nhau. Bởi vậy một vùng DS có thể cung cấp DiffServ thông qua các bộ định tuyến IP dưới nhiều chính sách quản