Giải pháp CUNG Cấp chất lượng dịch
vụ trên INTERNET
Tác giả
Nguyễn Tài Hưng
Lớp: CH DTVT 99
Kính gửi
Bộ môn Kỹ Thuật Thông Tin
Khoa Điện Tử Viễn Thông
Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Đồ án tốt nghiệp cao học
Tháng 9, năm 2001.
Tóm tắt
Cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet
tác giả
Nguyễn Tài Hưng
Đồ án này trình bày các cơ chế nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các
dịch vụ trên mạng Internet. Các cơ chế đó bao gồm: định hướng lưu lượng và
cân bằng tải ở lớp ứng dụng, phân loại dịch vụ (Diffserv) ở lớp vận chuyển, kỹ
thuật lưu lượng và định tuyến lại ở lớp mạng. Định hướng lưu lượng là nhằm tận
dụng các phần mạng hiệu suất cao và tránh sử dụng các phần mạng hiệu suất
thấp. Cân bằng tải là phép phân phối các yêu cầu từ máy trạm đến nhiều máy
chủ khác nhau nhằm tăng tính sẵn sàng của dịch vụ và giảm thời gian đáp ứng.
Đồ án mô tả tóm tắt một số phương pháp tiếp cận nhằm định hướng lưu lượng
và cân bằng tải. Diffserv là mô hình cho phép phân chia lưu lượng trong mạng
thành các loại khác nhau và có các xử lý khác nhau đối với chúng, đặc biệt trong
trường hợp tài nguyên của mạng hạn chế. Đồ án cũng trình bày các cơ chế thực
hiện mô hình Diffserv này ở 2 phần, phần ngoài (edge) và phần chính (core) của
mạng. Mục đích của các cơ chế này là để đạt được các phép xử lý khác nhau
đối với từng chặng (PHBs) trên dọc tuyến đường đi của lưu lượng. Bằng cách
kết hợp tất cả các PHBs đó với nhau, có thể cung cấp được một mức chất lượng
dịch vụ (QoS) nào đó trên phạm vi từ thiết bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuối.

chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ trên Internet.
Tháng 9, 2001
Tác giả
Nguyễn Tài Hưng
Lời Tựa
Trong qúa trình thực hiện luận văn này tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ
và hổ trợ từ rất nhiều người. Đầu tiên, tôi xin trân trọng nói lời cảm ơn tới người
hướng dẫn đồ án của tôi, PGS. TS. Phạm Minh Hà, người luôn luôn chú ý,
hướng dẫn và đưa ra những lời khuyên bất cứ khi nào tôi cần. Cô Hà là người
đã giúp đỡ và dẫn dắt tôi khi tôi mới bắt đầu tham gia vào lĩnh vực nghiên cứu
các kỹ thuật và công nghệ truyền thông với dự án "Nghiên cứu thiết kế phần
mềm lập kế hoạch và tối ưu hoá mạng đường trục ATM". Không có sự hướng
dẫn và dìu dắt của cô tôi không thể nào hoàn thành được dự án nghiên cứu nêu
trên và càng không thể trưởng thành trong công tác nghiên cứu khoa học như
ngày hôm nay. Khi tôi đã có được những kỹ năng cơ bản trong việc nghiên cứu,
Tiến sĩ Hà đã để tôi tự do làm việc trong môi trường thực tế tại các công ty sản
xuất thiết bị viễn thông và các nhà khai thác mạng trong quá trình hoàn thành
luận văn cao học này. Trong môi trường thực tế của nghành công nghiệp thông
tin và viễn thông, tôi đã cố gắng nghiên cứu và triển khai các cơ chế cung cấp
chất lượng dịch vụ, và thử nghiệm một hệ thống MPLS cở nhỏ trong phòng thí
nghiệm. Với những kinh nghiệm thực tế này, luận văn cao học của tôi sẽ mang
tính chuyên sâu và thuyết phục hơn.
Tôi cũng bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các nghiên cứu sinh: Nguyễn Hữu
Thanh (nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Đức), Nguyễn Chấn Hùng (nghiên cứu sinh tiến
sĩ ở Tây Ban Nha), các khoa viện và các giảng viên, cán bộ của trường ĐHBK-
HN đã có những lời khuyên, giúp đỡ hết sức quý báu cũng như cung cấp cho tôi
rất nhiều các tài liệu tham khảo quan trọng giúp tôi phát triển kiến thức và kỹ
năng nghiên cứu của mình.
Ngoài ra tôi cũng xin chân thành cảm ơn anh Vũ Thanh Hải (văn phòng đại diện
Siemens tại Việt nam), kỹ sư Nguyễn Xuân Phương (công ty Điện Toán và

UUNET (Mỹ), SingTel (Singapore), Dustch Telecom (Đức), VDC (Việt nam). Các
mạng này chúng thường chống lấn nhau về mặt địa lý. Các mạng ISPs được liên
kết với nhau qua các điểm chuyển mạch công cộng gọi là NAPs (Network
Access Points). Để tránh tắc nghẽn xảy ra ở các NAPs, các mạng ISP cũng
thường được kết nối bằng các kết nối thuê riêng khác. Một mạng ISP bao gồm
nhiều điểm cung cấp dịch vụ POPs (Point of Presence) và các kết nối liên kết các
POP với nhau. Hình 1-1 trình bày ví dụ về một mạng ISP điển hình. Nói một
cách đơn giản, một POP bao gồm sự kết hợp của một hay nhiều bộ định tuyến
truy nhập ARs (Access Router) kết nối tới các khách hàng ở xa, các bộ định
tuyến biên BRs (Border Router) kết nối tới mạng của các ISP khác, các bộ định
tuyến chủ HRs (Hosting Router) kết nối tới các máy chủ phục vụ Web của các
ICP (Internet Content Provider) như Yahoo, Vnn, Fpt, và các bộ định tuyến chính
CRs (Core Router) kết nối tới các POP khác. Lưu lượng từ các ARs, BRs và
HRs trước hết phải được gửi tới CR. CR sau đó sẽ chuyển tiếp lưu lượng tới các
CR khác, cho đến khi tới POP cuối cùng (điểm đích).
Kiến trúc của các POP thường là đối xứng (như trong hình 1-1). Các POP khác
nhau thường được kết nôi theo cấu hình vòng để tăng độ tin cậy. Một mạng ISP
lớn có thể có trên 50 POPs (mạng của VDC hiện có khoảng 28-30 POPs tại Hà
nội, TP HCM và các tỉnh).
Hình 1-1. Ví dụ về một mạng ISP
1.2Các xu hướng và tồn tại trong mạng
Internet đường trục
Phần này sẽ thảo luận các xu hướng và vấn đề tồn tại trong các mạng Internet
đường trục.
1.2.1 Kết nối tốc độ cao
Trong vài năm trở lại đây, các liên kết đường trục đã được nâng cấp từ các
đường DS-3 (45Mbps) lên OC-12c (622Mbps) trên thế giới, còn ở Việt nam hiện
các kết nối đường trục của VDC chủ yếu là các đường E1 (2,048Mbps) hoặc
thấp hơn, 521kbps, 256kbps, 128kbps hoặc thậm chí 64kbps. Tuy nhiên xu
hướng chung là các kết nối đường trục phải được nâng cấp tốc độ cao hơn nữa.

trọng lắm, trừ khi mạng có tắc nghẽn xảy ra làm cho trễ hàng đợi trở nên
rất lớn. Mà khi đó việc điều khiển phân chia lưu lượng để tránh tắc nghẽn
xảy ra trở nên hiệu quả hơn. Vì trễ truyền lan đối với một kết nối là không
đổi nên các kết nối có tốc độ cao hơn thì có lượng dữ liệu đang trên
đường truyền (data on-the-fly) lớn hơn. Ví dụ, lượng dữ liệu đang trên
đường truyền của một kết nối OC-3c từ Hà nội vào TP HCM là 155Mbps x
11ms = 0,213 MB. Còn với kết nối OC-192c thì lượng dữ liệu trên đường
truyền là 13,75MB. Điều này tự bản thân nó thì không có vấn đề gì, nhưng
nếu trường hợp có sự cố xảy ra đối với kết nối thì lượng dữ liệu cần phải
nhớ đệm sẽ nhiều hơn, nếu không sẽ mất dữ liệu. Điều này cần được
xem xét khi thiết kế các hệ thống nhớ đệm trong các bộ chuyển mạch và
định tuyến tốc độ cao.
 Tính sẵn sàng của mạng trở nên rất quan trọng: Độ sẵn sàng là khả năng
của mạng để tiếp tục hoạt động với một mức chất lượng nhất định khi
đường truyền hoặc các bộ định tuyến có sự cố xảy ra. Với trường hợp tốc
độ cao điều này càng quan trọng. Phương pháp truyền thống đảm bảo
tính sẵn sàng cao là cung cấp các bộ định tuyến và kết nối dự phòng, ví
dụ phương thức APS (automatic protection switching) trong thông tin
quang (SONET/SDH) và trong các mạng ATM [4]. Trong đó nếu một bộ
định tuyến hoặc kết nối xảy ra sự cố thì lưu lượng sẽ được chuyển sang
bộ định tuyến hoặc kết nối dự phòng trong vòng 50ms. ở đây APS là
phương thức cung cấp độ sẵn sàng cao cho mạng ở lớp vật lý (lớp 1). Độ
sẵn sàng cũng có thể được cung cấp ở lớp mạng. Vì các bộ định tuyến
được kết nối theo cấu hình vòng nên sẽ có nhiều đường đi giữa mỗi cặp
nguồn và đích. Do đó, nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra đối với bộ định
tuyến / kết nối trên tuyến đường đang hoạt động thì lưu lượng có thể
được chuyển sang các đường đi khác. Tuy nhiên phương pháp tiếp cận
cung cấp độ sẵn sàng cao cho mạng theo kiểu này có một vấn đề là khi có
sự cố xảy ra các giao thức định tuyến IGPs (Interior Gateway Protocols)
như OSPF hay IS-IS để truyền thông tin về sự cố cho các bộ định tuyến

đệm) cho mỗi phiên làm việc để có thể đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ khi
cần thiết. Còn đối với Diffserv thì nó thực hiện việc phân chia lưu lượng thành
các loại khác nhau cung cấp cho chúng các xử lý khác nhau [2].
Để cung cấp chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên Internet, cần phải sử
dụng một số cơ chế có thể ở lớp vận chuyển (lớp 4) hoặc lớp mạng (lớp 3).
Phương pháp và cách thức cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet là chủ đề
của luận văn này. Gần đây có một số viện nghiên cứu, trường đại học và các
công ty công nghệ đưa ra một số cơ chế cung cấp QoS ở lớp ứng dụng, do đó
luận văn dành một phần nhỏ để trình bày vắn tắt các cơ chế đó. Bên cạnh các
cơ chế (thuật toán) cung cấp QoS thì việc điều khiển (monitoring), quản lý và tính
cước (accounting & billing) cũng là các vấn đề quan trọng liên quan đến QoS. Cả
khắch hàng lẫn nhà cung cấp chất lượng đều cần phải biết được liệu chất lượng
dịch vụ đã thoả thuận giữa họ có được đảm bảo hay không, và đồng thời các
nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISPs) cũng cần có phương pháp để tính toán hoá
đơn mới cho khách hàng. Để thực hiện thêm các chức năng này, các thiết bị
biên (edge devices) sau này cần phải có các tính năng phần mềm phong phú và
tiên tiến và khả năng đo lường lưu lượng để cho phép các ứng dụng tính cước
tạo các báo cáo dựa trên các số liệu thu thập được bởi các thiết bị biên đó [23].
1.2.3 Kỹ thuật lưu lượng với các mạng IP
Ban đầu và suốt một thời gian dài mạng Internet đường trục chỉ bao gồm các bộ
định tuyến chạy giao thức IP. Tuy nhiên, vài năm gần đây, một số nhà cung cấp
dịch vụ (ISPs) trên thế giới đã đưa các bộ chuyển mạch ATM vào phần mạng
đường trục của họ. Theo cách đó các bộ định tuyến IP được sử dụng ở biên của
mạng và được kết nối tới các chuyển mạch ATM (được nối từng đôi một) ở phần
trung tâm của mạng. Thông qua các ATM PVCs (Permanent virtual circuits), các
bộ định tuyến có thể được coi là được kết nối một cách đầy đủ từng đôi một [6]
[7]. Sau đây là những lý do mà người ta đã sử dụng các bộ chuyển mạch ATM
trong phần chính của mạng:
 Tại thời điểm đó các bộ chuyển mạch ATM có tốc độ nhanh hơn nhiều
các bộ định tuyến IP

nối như vậy bằng các LSPs (label switched paths) của nó. Đó là một trong những
lý do làm cho MPLS trở nên rất hữu ích cho các mạng IP.
1.2.4 Bảo mật
Do ngày càng nhiều các công ty tiến hành công việc kinh doanh của họ trên
mạng Internet, cũng như ngày càng nhiều các dữ liệu quan trọng được truyền
qua mạng Internet, vấn đề bảo mật thông tin đã trở nên hết sức quan trọng. Bảo
mật thông tin trên Internet là thực hiện việc mã hoá/giải mã dữ liệu cần truyền,
lọc gói, nhận thực người dùng và quản lý các nguồn tài nguyên [12].
1.2.5 Chuyển mạch quang
Ngày nay, lưu lượng đang được truyền dưới dạng sóng ánh sáng bên trong các
kết nối vật lý. Tuy nhiên tại các nút trung gian tín hiệu ánh sáng phải được
chuyển đổi thành tín hiệu số, sau đó mới được định tuyến và chuyển mạch. Đối
với những lưu lượng còn phải đi tiếp (transit trafffic) thì tín hiệu số lại được
chuyển đổi thành tín hiệu quang trước khi truyền đi. Phương thức này có 2
nhược điểm. Thứ nhất, nếu chức năng định tuyến và chuyển mạch của nút
không hoạt động, thì dữ liệu chuyển tiếp sẽ bị ảnh hưởng. Thứ 2, thiết bị chuyển
đổi từ quang sang điện rồi lại từ điện sang quang (O-E-O) rất phức tạp và nó
cuối cùng lại trở thành điểm gây ra tắc nghẽn trong mạng. Do đó, cần thiết phải
thực hiện việc chuyển mạch các kênh thông tin trưch tiếp dưới dạng quang, bỏ
qua quá trình chuyển đổi O - E - O. Phương thức đó gọi là kỹ thuật chuyển
mạch quang. Thiết bị thực hiện việc chuyển mạch quang gọi là các bộ đấu chéo
quang (OXCs). Trong đó, chỉ những lưu lượng dành cho bộ định tuyến / hay bộ
chuyển mạch này mới được chuyển thành tín hiệu số và được xử lý. Xu hướng
trong những năm tới là tích hợp chặt chẽ các OXCs vào các bộ định tuyến. Và
chúng sẽ trở thành phần trung tâm của mạng Internet [13][14][15].
Chương 4 sẽ trình bày chi tiết hơn về vấn đề chuyển mạch quang.
1.3Tổ chức của luận văn
Luận văn này thảo luận các giải pháp và cơ chế cung cấp chất lượng dịch vụ cho
các ứng dụng trên Internet. Trong đó tập trung vào các phương pháp tiếp cận và
cơ chế tương ứng cần để thực hiện các cách tiếp cận đó trong các mạng đường

chế như: Diffserv, kỹ thuật lưu lượng, định hướng lưu lượng và cân bằng tải.
Đối với mô hình Diffserv, luận văn đã mô tả một cách chi tiết và đầy đủ các cơ
chế thực hiện ở phân biên (edge) và phần chính (core) của mạng. Các cơ chế
đó cũng được sử dụng để đạt được các PHB (per-hop behavior) mong muốn. Do
đó có thể cung cấp được một mức chất lượng dịch vụ nhất định từ đầu cuối đến
đầu cuối bằng cách kết hợp tất cả các PHB đó lại với nhau. Luận văn cũng đã đề
cập và đưa ra giải pháp cho các xung đột xảy ra giữa Diffserv và TCP. Điều này
giải quyết được vấn đề chủ yếu của Internet. Giải pháp ở đây dựa trên giải pháp
đã được đưa ra của IETF [59].
Đối với kỹ thuật lưu lượng thì luận văn trước hết thảo luận các vấn đề thiết kế.
Sau đó trình bày việc thực hiện hệ thống MPLS cho mạng của VDC trên phạm vi
toàn quốc và đánh giá hiệu suất của nó. Luận văn cũng đã mô tả một cách định
lượng phương pháp tiếp cận thực hiện kỹ thuật lưu lượng liên mạng (inter-
domain). Đồng thời luận văn cũng đưa ra một thực hiện thuật toán định tuyến có
điều kiện để tính toán các LSP, và mô tả phương pháp thực hiện mô hình
Diffserv trong một trường MPLS. Sau đó là thuật toán định tuyến lại nhanh và kỹ
thuật chuyển mạch lambda đa giao thức.
Như đã nói ở trên định tuyến có điều kiện (constraint-based routing) là một trong
các công cụ quan trọng nhất để thực hiện một hệ thống kỹ thuật lưu lượng. Do
đó luận văn đã trình bày rất chi tiết các vấn đề có liên quan đến định tuyến có
điều kiện. Sau đó đưa ra các phương pháp lặp (heuristics) để tính toán các tuyến
đường với điều kiện ràng buộc là giá trị trễ truyền cho trước, và thuật toán lặp
cho định tuyến QoS trên các mạng ảo được xây dựng trong quá trình thực hiện
hệ thống kỹ thuật lưu lượng. Luận văn cũng đưa ra một thuật toán giảm chi phí
tính toán bảng định tuyến của thuật toán định tuyến OSPF nhằm làm giảm độ
phức tạp tính toán. Hai kỹ thuật rất hữu ích trong việc cải thiện hiệu suất của lưu
lượng Web là định hướng lưu lượng và cân bằng tải cũng đã được mô tả vắn tắt.
Tóm lại luận văn đã không chỉ trình bày một phân tính tổng hợp về tất cả những
vấn đề chính liên quan đến QoS mà còn đưa ra giải pháp cung cấp chất lượng
dịch vụ cho các ứng dụng trên Internet. Ngoài ra còn đưa ra thiết kế và thực hiện

chất lượng giảm dần.
Một kiểu dịch vụ khác sẽ cung cấp các dịch vụ có độ trễ và Jitter thấp cho các
ứng dụng thời gian thực. Cuối cùng dịch vụ chất lượng tốt nhất có thể vẫn được
duy trì cho những khách hàng chỉ cần kết nối [2].
Mặc dù vẫn còn có những tranh cải về tính cần thiết của các cơ chế cung cấp
chất lượng dịch vụ mà một trong các ý kiến phản bác việc đưa ra các cơ chế đó
cho rằng với các cải tiến vượt bậc trong công nghệ cáp sợi quang và kỹ thuật
ghép bước sóng (DWDM) sẽ làm cho lượng băng tần trở nên dồi dào và chi phí
trên một đơn vị băng thông thấp do đó chất lượng dịch vụ tự nhiên đã được đảm
bảo. Lại có ý kiến khác cho rằng cho dù với các công nghệ tiên tiến trên thì các
ứng dụng mới với yêu cầu băng thông cao cũng phát triển với tốc độ rất nhanh
nên băng tần không bao giờ là thừa. Tuy nhiên đồ án này không có ý định bàn
luận về vấn đề này, mà ở đây tác giả chỉ muốn lưu ý một điều rằng cho dù cuối
cùng băng tần cũng được tạo ra một cách dư thừa và chi phí thấp thì điều đó vẫn
chưa thể xảy ra bây giờ. Do đó tại thời điểm hiện nay và trong một tương lai gần
việc nghiên cứu, phát triển một số cơ chế nhằm cung cấp chất lượng dịch vụ cho
các ứng dụng trên Internet là rất cần thiết. Và trên thực tế phần lớn các nhà cung
cấp các bộ định tuyến và chuyển mạch Internet đều hổ trợ quan điểm này bằng
cách phát triển các cơ chế đó trong các sản phẩm của họ [17][18][19][20][21].
Tổ chức chuẩn hoá IETF (Internet Engineering Task Force) đã đưa ra nhiều các
mô hình dịch vụ và giao thức nhằm cung cấp QoS trên Internet. Đáng lưu ý trong
đó là hai mô hình: mô hình dịch vụ tích hợp với giao thức bào hiệu RSVP
(Intserv) và mô hình phân chia dịch vụ (Diffserv). Chúng sẽ được mô tả tóm tắt
trong các phần tiếp theo.
2.2 Mô hình dịch vụ tích hợp và giao thức
báo hiệu RSVP
Mô hình dịch vụ tích hợp (Intserv) [24] đề xuất hai lớp dịch vụ thêm vào cho dịch
vụ chất lượng tốt nhất có thể. Đó là: 1) dịch vụ bảo đảm [26] cho ứng dụng yêu
cầu giới hạn trễ cố định; và 2) dịch vụ tải điều khiển [27] cho các ứng dụng yêu
cầu độ tin cậy cao. Thực chất của mô hình này là “có một yêu cầu không thể

sử lý mào đầu trên các bộ định tuyến xương sống. Do đó cấu trúc này không tỷ lệ trong
Internet; 2) yêu cầu trên bộ định tuyến là cao. Tất cả các bộ định tuyến phải được cung cấp
RSVP, thêm phần điều khiển, sự phân lớp MF và lịch trình đóng gói; 3) đồng thời sự triển
khai được yêu cầu cho dịch vụ bảo đảm. Sự triển khai gia tăng của dịch vụ tải điều khiển
có thể được triển khai dịch vụ tải điều khiển và tính năng RSVP tại nút nghẽn cổ trai của
một phạm vi và truyền các bản tin RSVP qua phần khác của phạm vi này.
2.3 Các dịch vụ khác biệt
Bởi vì sự khó khăn trong việc thực hiện và triển khai dịch vụ tích hợp-Intserv và giao
thức phục vụ nguồn-RSVP, các dịch vụ khác biệt (Diffserv) [38][39] được giới thiệu. Thực
chất của các dịch vụ khác biệt-Diffserv là để chia lưu lượng thành nhiều lớp, và điều khiển
chúng khác nhau, đặc biệt khi tài nguyên hạn chế.
Phần mào đầu Ipv4 chứa byte kiểu dịch vụ (TOS). ý nghĩa của nó đã được định nghĩa
trước trong phần [33]. Các ứng dụng có thể đặt ở 3 bit trái trong byte TOS để chỉ ra được
sự cần thiết cho độ trễ thấp hoặc dữ liệu truyền qua cao hoặc dịch vụ tốc độ mất gói thấp.
Tuy nhiên, các sự lựa chọn là có giới hạn. Các dịch vụ khác biệt-Diffserv đổi tên octet TOS
thành trường dịch vụ khác biệt (trường DS) [43] và sử dụng nó để chỉ ra cách sử lý gói nên
nhận. Các dịch vụ khác biệt-Diffserv cũng chuẩn hoá số của các nhóm chế độ bước nhảy
(PHB) [44][45]. Sử dụng sự phân lớp khác nhau, điều lệ, hình dạng và các luật lịch trình,
một vài lớp dịch vụ có thể được cung cấp.
Để khách hàng nhận được các dịch vụ khác biệt từ ISP của nó, sự thoả thuận lớp dịch
vụ (SLA) với ISP của nó. Một sự đồng ý lớp dịch vụ có thể được xác định một cách tường
minh hay ngầm định một sự đồng ý điều kiện lưu lượng (TCA) các luật phân lớp được định
nghĩa như là luật đo, luật chính sách, luật đánh dấu và luật định dạng [38]. Một sự đồng ý
lớp dịch vụ SLA có thể là tĩnh hay động. Các SLA tĩnh được thương lượng trên một
nguyên tắc chung, ví dụ hàng tháng, hàng năm. Các khách hàng với các SLA động sử dụng
một giao thức báo hiệu như là RSVP để hỏi dịch vụ theo yêu cầu. Các khách hàng có thể
đánh dấu các trường DS của các gói của họ để chỉ ra được dịch vụ yêu cầu hoặc đánh dấu
cho họ bằng bộ định tuyến lề dựa trên sự phân lớp MF. Tại quyền được vào mạng ISP, các
gói được phân lớp, chế độ và định dạng phù hợp. Sự phân lớp, các luật định dạng và chính
sách đã sử dụng tại bộ định tuyến cho quyền được vào đã được chỉ rõ trong TCA. Tổng số

trình thực hiện của tất cả các luồng lưu lượng sẽ tốt thậm chí không cần Diffserv. Luồng
lưu lượng cơ khí có thể tránh được tắc nghẽn nguyên nhân gây ra bởi không có sự phân tán
luồng lưu lượng. ĐIều đó cho biết tại sao luồng lưu lượng cơ khí là có ích trong việc cung
cấp chất lượng dịch vụ. Đó cũng là vấn đề Diffserv không giải thích. Điều đó thậm chí
thông qua chính sách và dạng thức đã được làm tại bên lề, vấn đề không phân tải lưu lượng
trên mạng có thể vẫn là nguyên nhân tình trạng tập trung cao luồng lưu lượng tại một vài
bộ định tuyến. Vấn đề này phải được giải thích bằng luồng lưu lượng cơ khí. Do đó luồng
lưu lượng cơ khí cũng cần thiết cho việc cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet. Các
dịch vụ khác biệt-Diffserv chỉ liên quan đến mạng trong điều kiện thông thường. Nó không
định địa chỉ một cách đầy đủ về mặt số lượng tạo ra do nguyên nhân bởi lỗi kết nối hoặc
lỗi của bộ định tuyến. Khi một bộ định tuyến hoặc một kết nối bị lỗi, luồng lưu lượng gửi
theo đường dẫn sẽ bị mất. Do đó, nó bớt lỗi để sửa tạm thời đường dẫn có liên quan do đó
nó có thể tiếp tục thực hiện truyền lưu lượng. Đó là nhiệm vụ của bộ định tuyến nhanh [51]
[52][53].
Luồng lưư lượng trực tuyến cũng sử dụng phần tắc nghẽn của mạng bằng cách chọn
các tài nguyên lưu lượng từ các sự lựa chọn đa phân phối về mặt địa lý dựa trên một vài
thống kê đo đạc một cách thường xuyên. Đó là thành phần hỗ trợ cho Diffserv. Tải cân
bằng sử dụng đa máy chủ (có khoảng cách gần về mặt địa lý) và phân giải các yêu cầu giữa
chúng.
Mục đích để tăng chất lượng dịch vụ và để giảm tải của mỗi máy chủ. Hệ thống cơ sở
cho việc cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet được tổng kết ở bảng 2.1.
Bảng 2-1 hệ thống cơ sở cho việc cung cấp chất lượng dịch vụ
Sự xác định Sơ đồ chất lượng
dịch vụ
Các cơ cấu Mục đích của sơ đồ
chất lượng dịch vụ
Lớp ứng dụng Lưu lượng trực
tuyến và tải cân bằng
URL trực tuyến lại,
tải cân bằng

Định tuyến lại nhanh Sửa chữa nội hạt Tránh mất gói trong
quá trình lỗi kết nối
và/hoặc lỗi bộ định
tuyến
Chương 3 Các dịch vụ khác biệt
Trong chương này, chúng ta sẽ thảo luận cách thức cung cấp các dịch vụ khác biệt-Diffserv
như thế nào trên các mạng IP. Đồng thời đề xuất các giải pháp giải quyết xung đột giữa
Diffserv và TCP.
3.1 Giới thiệu dịch vụ bảo đảm (assured service) và dịch vụ bảo
hiểm (premium service)
Phần này trình bày một mô hình kiến trúc cho các dịch vụ khác biệt (Diffserv)[5]. Kiến trúc
này cung cấp 3 lớp dịch vụ:
- lớp các dịch vụ với chất lượng tốt nhất có thể (best effort service)
- dịch vụ bảo đảm (assured service), và
- dịch vụ bảo hiểm (premium service)
Trong đó dịch vụ có chất lượng tốt nhất có thể là dịch vụ Internet truyền thống. Sau đây chỉ
mô tả hai dịch vụ bảo đảm và bảo hiểm.
3.1.1 Dịch vụ bảo đảm
Dịch vụ bải đảm cho phép phân phối các gói một cách tin cậy và có thể xác định trước.
Kiểu dịch vụ này được đưa ra nhằm phục vụ cho các ứng dụng tương tác không yêu cầu
thời gian thực như duyệt Web. Lưu lượng của lớp dịch vụ bảo đảm thể hiện một phương
thực chuyển tiếp bảo đảm trên từng chặng (assured-forwarding (AF) per-hop behavior)
[44]. Dịch vụ bảo đảm lại có thể chia thành các lớp con khác là dịch vụ chất lượng vàng
(gold) và dịch vụ chất lượng bạc (silver).
Các khách hàng thuê bao nếu cần được cung cấp dịch vụ bảo đảm sẽ phải có một bản ghi
nhớ với nhà cung cấp dịch vụ (ISP) của họ gọi là thoả thuận về mức chất lượng dịch vụ
(SLA-service level agreements). Sau đó khách hàng sẽ chịu trách nhiệm trong việc quyết
định phân chia lượng băng thông đó cho các ứng dụng của họ. Mục 3.2.2 mô tả một quá
trình phân chia dịch vụ như thế. Các SLA cho các dịch vụ đảm bảo thường là tỉnh, có nghĩa
khánh hàng có thể truyền dữ liệu bất cứ khi nào họ muốn mà không cần các thủ tục báo

của dịch vụ khách hàng nên nhận. Khách hàng có thể là một tổ chức
người sử dụng hoặc phạm vi nhà cung cấp (phạm vi đi ngược dòng)
Traffic
Profile-dạng
lưu lượng
Sự mô tả các thuộc tính của luồng lưu lượng như là tốc độ và kích cỡ
bùng nổ
Trường ưu
tiên
Toàn bộ ba bit trái đầu tiên trong octet TOS của mào đầu IPv4. Nhớ rằng
trong các dịch vụ khác biệt-các dịch vụ khác biệt-các dịch vụ khác biệt-
Diffserv, ba bit này có thể hoặc không thể được sử dụng biểu thị sự ưu
tiên của gói IP.
Trường TOS Bit 3-6 trong octet TOS của mào đầu IPv4 [34].
Trường các
dịch vụ khác
biệt (trường
DS)
Octet TOS của mào đầu IPv4, hoặc octet lớp lưu lượng của mào đầu IPv6,
được đổi tên trường dịch vụ khác biệt bởi Diffserv. Nó là trường nơi các
lớp dịch vụ được gửi kèm.
Mỗi tương tác
bước nhảy
(mỗi tương tác
bước nhảy-
PHB)
Nhận thức ngoài xu hướng sử lý lớp của gói tại nút Diffserv lỗi.
Cơ cấu Một thuật toán riêng hoặc quá trình vận hành (ví dụ trật tự hàng đợi) được
thực hiện trong bộ định tuyến để thực hiện một hoặc nhiều mỗi tương tác
bước nhảy.

CU: currently unused.
3.2 Một giải pháp cho việc cung cấp dịch vụ bảo đảm và dịch
vụ “Premium”
Trong phần này chúng ta miêu tả cách cung cấp các dịch vụ bảo đảm và dịch vụ
“Premium” như thế nào. Trước hết chúng ta miêu tả các cơ cấu cần thiết trong các mạng
ISP. Sau đó chúng ta sẽ miêu tả thích ứng cho khách hàng để cấp dịch vụ mà họ sẽ lấy từ
các ISP cho các host/và các ứng dụng của họ, và tiếp cận ISP để cấp các tài nguyên trong
mạng của họ do đó các dịch vụ liên hệ có thể được phân giải. Các yêu cầu trên các bộ định
tuyến, và sự mở rộng cấp độ của vấn đề này được thảo luận sau.
Bởi vì chỉ có 3 lớp lưu lượng (hoặc 4 lớp nếu như dịch vụ đảm bảo được phân chia thành
vàng và bạc), chỉ có 3 bit đầu tiên của DSCP, ví dụ , trường định dạng ưu tiên, được sử
dụng để chỉ ra lớp lưu lượng rằng mỗi gói theo đó và sự đánh mất quyền ưu tiên của gói. 3
bit khác của DSCP được thiết lập 0. Trong các từ khác, chỉ có bộ lựa chọn 8 lớp mã hoá
điểm được sử dụng. ứng với mỗi cổng đầu ra, một hàng đợi được sử dụng cho mỗi lớp.
Trong 3 bit được sử dụng, hai bit đầu tiên được sử dụng chỉ rõ các lớp lưu lượng (và do đó
việc lựa chọn các hàng đợi gắn liền với các lớp này), bit thứ 3 được sử dụng để chỉ ra sự
đánh mất quyền ưu tiên trong các mỗi lớp.
3.2.1 Các cơ cấu cho việc cung cấp dịch vụ bảo đảm và dịch vụ
“Premium”
Trong phần này, các gói được phân lớp, định chính sách, đánh dấu và có thể được định
dạng tại các bộ định tuyến cuối ISP. Bên cạnh đó, tất cả các bộ định tuyến hàng đợi (bên lề
và chính ) và sơ đồ các gói tuỳ thuộc các DSCP của họ. Luồng lưu lượng có thể được định
dạng lại trước khi nó được gửi đi tới các phạm vi tiếp theo. Các quá trình này được miêu tả
trong phần này.
3.2.1.1 Sự phân lớp tại đầu vào
Sự phân lớp này chủ yếu dựa trên giao diện đầu vào. Trong giao diện đầu vào này có thể về
mặt vật lý như là giao diện packet-over-SONET (POS), hoặc về mặt logic như là ATM VC
Quyền ưu tiên TOS MBZ
0 1 2 3 4 5 6 7
DSCP CU

nằm ngoài sự phân tải. Chúng ta gọi hàng đợi này là hàng đợi bảo đảm (AQ). Đối với các
khách hàng với dịch vụ “premium” chính sách nên được thực hiện với gáo dò do đó sự
bùng nổ sẽ không được giới thiệu, hoặc với một dấu hiệu của gáo cho phép chỉ có sự bùng
nổ nhỏ. Khi gói đến và có dấu hiệu trong gói, gói này được xem như là phù hợp. DSCP của
gói được thiết lập 111000. Nếu như gói đến và không có dấu hiệu trong gáo, thì sau đó gói
xem như là không phù hợp. Tuỳ thuộc vào sự thoả thuận lớp dịch vụ-SLA giữa ISP và
khách hàng (có thể là một ISP nữa), các gói không phù hợp có thể bị đánh mất ngay lập tức
hoặc có thể được truyền và tính cước phí ngoài. Nếu các gói không phù hợp được truyền,
cácDSCP sẽ được thiết lập 111000. Tất cả các gói được đẩy vào một hàng được gọi là hàng
đợi “premium” (PQ).
Luồng lưu lượng tốt nhất có thể cũng được thiết lập chính sách, tuỳ thuộc vào các sự thoả
thuận lớp dịch vụ-SLA giữa các khách hàng và các nhà cung cấp dịch vụ. Các gói trong
dạng thức sẽ có DSCP 001000, và các gói ngoài dạng thức sẽ có DSCP 000000. Nói một
cách khác, không một chính sách nào được thực hiện cho luồng lưu lượng tốt nhất và
DSCP của tất cả các gói được thiết lập 000000. Thuật toán dò tìm ngẫu nhiên sớm (RED)
được áp dụng, các gói không bị mất đưa vào hàng đợi gọi là hàng đợi mặc định (DQ).
Bởi vì PQ, AQ, và DQ tất cả có cùng tốc độ đầu ra, “premium”, sự bảo đảm và các luồng
lưu lượng tốt nhất được định dạng.
3.2.1.3 Quản lý hàng đợi và sơ đồ gói tại đầu vào và phần chính
Sau khi các gói được đánh dấu, biện pháp của nó được quyết định một cách duy nhất bởi
DSCP của nó, không có vấn đề tại bộ định tuyến cuối hoặc tại bộ định tuyến chính. Quá
trình sử lý mỗi gói được mô tả dưới đây. Để bảo đảm và luồng lưu lượng tốt nhất, thuật
toán dò tìm ngẫu nhiên sớm (RED) được ứng dụng đầu tiên để quyết định xem có thả gói
hay không. Thuật toán dò tìm ngẫu nhiên sớm (RED) là một sơ đồ quản lý bộ đệm. Thuật
toán dò tìm ngẫu nhiên sớm (RED) thả các gói một cách ngẫu nhiên dựa trên các DSCP của
chúng và trung bình chiều dài hàng đợi. Mục đích của Thuật toán dò tìm ngẫu nhiên sớm
(RED) để tránh tràn hàng đợi và mất đuôi (khi hàng đợi tràn, tất cả các gói đến bị mất) tại
mỗi bộ đệm. Thông qua các gói mất một cách ngẫu nhiên, các gói của các kết nối TCP
khác nhau dường như bị mất tại các thời gian khác nhau. Do đó, cơ cấu điều khiển luồng
TCP cho các kết nối này sẽ giảm tốc độ gửi của chúng tại thời gian khác nhau. Điều này sẽ

bảo hiểm từ ISP hiện hành. Luồng lưu lượng vượt quá có thể bị mất, hoặc có thể được
truyền và được tính cước cho cước phí thêm. Nói một cách khác, ISP hiện thời có thể gửi
dòng lưu lượng bảo tải xuống của nó mà không cần định dạng nó, nếu sự thoả thuận lớp
dịch vụ-SLA cho phép nó làm điều đó. Phạm vi dòng lưu lượng tải xuống sau đó sẽ định
dạng luồng lưu lượng bảo hiểm từ ISP hiện thời.
3.2.1.5 Sự trình bày dịch vụ bảo đảm và dịch vụ bảo hiểm
Phần này giải thích các dịch vụ bảo đảm và dịch vụ bảo hiểm như thế nào và có thể được
nhận thấy thông qua sự phân lớp, chính sách, đánh dấu, quản lý bộ đệm và các cơ cấu lịch
trình gói đã miêu tả ở trên.
Đối với luồng lưu lượng bảo đảm, bởi vì nó được tách ra từ luồng lưu lượng tốt nhất, các
dạng gói bên trong sẽ có tốc độ mất gói thấp (hoặc không mất gói) và phân giải theo trình
tự thời gian, thậm chí khi mạng bị tắc nghẽn với luồng lưu lượng tốt nhất. Do đó, các
khách hàng sẽ cảm nhận sự bảo đảm và trách nhiệm của dịch vụ mạng nếu như họ giữ
luồng lưu lượng của họ phù hợp với dạng thức luồng lưu lượng.
Khi không có sự tắc nghẽn, các dạng gói ở ngoài cũng sẽ được phân giải. Các tài nguyên
mạng do đó được tận dụng tốt hơn.
Dịch vụ bảo đảm có thể được thay thế bởi các dịch vụ vàng và bạc bằng nhiều lớp dịch vụ.
Sự xử lý của các luồng lưu lượng vàng bạc thực tế sẽ giống như sự xử lý của luồng lưu
lượng đảm bảo, trừ
 Các DSCP của các gói vàng bạc được đánh dấu khác nhau. Các gói vàng sẽ có
DSCP 10x000, các gói bạc sẽ có DSCP 01x000, ở đó x có thể là 1 hoặc 0, tuỳ
thuộc xem gói đó có nằm trong dạng thức hoặc nằm ngoài dạng thức.
 Các gói vàng sẽ đưa vào hàng đợi vàng (GQ) và các gói bạc đưa vào hàng đợi bạc
(SQ). Theo như trật tự duy trì dưới đây:

pf(GQ) > pf(SQ) > pf(DQ) > 1.0.
Đối với luồng lưu lượng bảo hiểm, trước hết, luồng lưu lượng được định dạng hoặc bị đánh
rơi tại các bộ định tuyến đầu vào của các mạng. Các luồng lưu lượng không tương thích
không thể thực hiện có hiệu quả như các luồng lưu lượng tương thích. Thứ hai, tốc độ đầu
ra của PQ được cấu hình một cách có ý nghĩa hơn tốc độ đầu vào (nó thích hợp hơn khi có