Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
0
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGUYỄN TƢ KHOA
CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ
TRONG MẠNG IP
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01
Lớp Cao học K6
Gia Hiểu, Viện Công Nghệ Thông Tin, ngƣời đã định hƣớng đề tài và tận tình hƣớng
dẫn chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn cao học.
Tôi xin đƣợc cảm ơn tới các Thầy cô trong Viện Công Nghệ Thông Tin và
Khoa Công Nghệ Thông Tin - Đại học Thái Nguyên đã tận tình giảng dạy và truyền
đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt 2 năm học Cao học.
Cuối cùng tôi xin dành một tình cảm biết ơn tới gia đình và bạn bè, những
ngƣời đã luôn luôn ở bên cạnh tôi, động viên, chia sẻ cùng tôi trong suốt thời gian học
Cao học cũng nhƣ quá trình thực hiện luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 04 tháng 11 năm 2009
Học viên: Nguyễn Tƣ Khoa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ của Thầy
hƣớng dẫn và những ngƣời tôi đã cám ơn. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong
đề tài này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào.
Thái Nguyên, ngày 04 tháng 11 năm 2009
Học viên: Nguyễn Tƣ Khoa
CHƢƠNG II: ....................................................................................................................... 35
CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ .................................................. 35
Nhập đề: .......................................................................................................................... 35
2.1 Kỹ thuật đo lƣu lƣợng và mầu hóa lƣu lƣợng .............................................................. 35
2.1.1 Đánh dấu ba mầu tốc độ đơn ............................................................................... 35
2.1.2 Đánh dấu ba mầu hai tốc độ ................................................................................ 37
2.2 Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực ............................................................................. 39
2.2.1 Kỹ thuật loại bỏ gói ngẫu nhiên sớm RED .......................................................... 39
2.2.2 Kỹ thuật loại bỏ gói sớm theo trọng số WRED .................................................... 40
2.2.3 Thông báo tắc nghẽn hiện ECN .......................................................................... 40
2.3 Lập lịch gói ................................................................................................................ 41
2.3.1 FIFO ................................................................................................................... 42
2.3.2 Hàng đợi ưu tiên PQ ............................................................................................ 42
2.3.3 Hàng đợi công bằng FQ ...................................................................................... 43
2.3.4 Vòng quay trọng số Robin (WRR) ........................................................................ 44
2.3.5 Hàng đợi công bằng có trọng số WFQ ................................................................. 45
2.3.6 Hàng đợi công bằng có trọng số dựa trên cơ sở lớp (CB WFQ) ........................... 47
2.4 Trafic Shaping ............................................................................................................ 48
2.4.1 Bộ định dạng lưu lượng thường ........................................................................... 48
2.4.2 Bộ định dạng lưu lượng gáo rò ............................................................................ 49
Kết luận chƣơng ............................................................................................................... 51
CHƢƠNG 3: ........................................................................................................................ 52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP ................................................................... 52
Nhập đề: .......................................................................................................................... 52
3.1 Các dịch vụ tích hợp ................................................................................................... 52
3.2 Giao thức dành riêng tài nguyên (RSVP) .................................................................... 52
QOS TRONG GIAO THỨC CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS ............................................ 81
Đặt vấn đề: ....................................................................................................................... 81
5.1 Cơ sở lý thuyết của MPLS .............................................................................................. 81
5.1.1 Sự chuyển tiếp gói IP thông thường ......................................................................... 81
5.1.2 Các cải tiến của MPLS ........................................................................................ 82
5.1.3 Kiến trúc MPLS ................................................................................................... 83
5.2 Mã hóa nhãn ............................................................................................................... 83
5.2.1 MPLS shim header .............................................................................................. 83
5.2.2 Mã hóa nhãn qua mạng ATM............................................................................... 84
5.3 Hoạt động của MPLS ................................................................................................. 85
5.3.1 Ánh xạ nhãn......................................................................................................... 85
5.3.2 Một ví dụ về các đường hầm phân cấp MPLS ...................................................... 87
5.4 MPLS hỗ trợ DiffServ ................................................................................................ 88
5.4.1 E-LSP .................................................................................................................. 88
5.4.2 L-LSP .................................................................................................................. 90
Kết luận chƣơng ............................................................................................................... 91
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
5
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ............................................. 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 93
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 94 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
GS Guaranteed Service Dịch vụ đảm bảo vụ
HL Header length Độ dài tiêu đề
ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức tín hiệu điều khiển
Internet
IHL Identifed Header Length Trƣờng xác nhận độ dài tiêu đề
Intserv Intergrated Service Dịch vụ tích hợp
IP Internet Protocol Giao thức Internet
LSP Label-switching Paths Đƣờng dẫn chuyển mạch nhãn
MF Multi field Đa trƣờng
MPLS Multi protocol lable Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị truyền tối đa
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp
OSI Open Systems Interconection Mô hình tham chiếu “liên kết hệ
thống mở”
OSPF Open Sortest Path First Đƣờng dẫn đầu tiên ngắn nhất mở
PHB Per-Hop Behavior Cƣ sử từng chặng
PNNI Private network Node Interface Giao diện node mạng riêng
PQ Priority Queue Hàng đợi ƣu tiên
QoS Quality of service Chất lƣợng dịch vụ
RAP Resource Allocation Protocol Giao thức phân phát tài nguyên
RARP Reverse Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ngƣợc
RED Random Early Detection Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm
RIO RED With IN/ OUT Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm theo vào
ra
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trƣớc tài nguyên
SDH Synchronous Digital Hiearachy Phân cấp số đồng bộ
SLA Service level agreement Thỏa thuận mức dịch vụ
Hình 1.4 Sửa đổi dữ liệu sử dụng FEC
Hình 1.5 Sửa chữa sử dụng FEC phụ thuộc môi trƣờng
Hình 1.6 Các khối đƣợc đan xen trong nhiều gói
Hình 1.7 Phân loại các kỹ thuật che dấu lỗi
Hình 2.1 Khoản thời gian đo CBS và CIR
Hình 2.2(a) Gáo C và gáo E ở chế độ mù mầu
Hình 2.2(b) srTCM ở chế độ mù mầu
Hình 2.3 srTCM ở chế độ rõ mầu
Hình 2.4(a) Gáo rò C và P trong trTCM
Hình 2.4(b) trTCM ở chế độ mù mầu
Hình 2.5 Chế độ rõ mầu với trTCM
Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của RED
Hình 2.7 Hồ sơ RED
Hình 2.8 Khái niệm ECN
Hình 2.9 Biểu đồ khái niệm của lập lịch gói
Hình 2.10 FIFO
Hình 2.11 Hàng đợi ƣu tiên PQ
Hình 2.12 Ảnh hƣởng của kích thƣớc gói với phân bổ băng thông
Hình 2.13 WRR
Hình 2.14 Vòng quay Robin trọng số theo từng bit
Hình 2.15 WFQ
Hình 2.16 CB WFQ
Hình 2.17 Bộ định dạng lƣu lƣợng thƣờng
Hình 2.18 Gáo rò token traffic shaper
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10
Hình 3.1 Hoạt động của RSVP
Hình 3.2 Các kiểu dàng riêng RSVP
11
Hình 4.10 Kết nối kênh ảo (VCC) trong một VPL
Hình 4.11 VCC đƣợc tạo từ các VCL của các VPL khác nhau
Hình 4.12 SVCC
Hình 5.1 Chức năng định tuyến IP chuẩn
Hình 5.2 Kiến trúc của MPLS
Hình 5.3 Đầu mào MPLS
Hình 5.4 Xếp chồng nhãn độ sâu m
Hình 5.5 MPLS LSP sử dụng ATM SVC
Hình 5.6 MPLS LSP sử dụng ATM SVP
Hình 5.7 MPLS LSP sử dụng ATM SVP mã hóa đa điểm
Hình 5.8 Ánh xạ nhãn vào
Hình 5.9 Ánh xạ FTN
Hình 5.10 Trao đổi nhãn
Hình 5.11 Đẩy nhãn
Hình 5.12 Một ví dụ về LSP phân cấp
Hình 5.13 Ánh xạ giữa DiffServ PBH với các bit MPLS EXP
Hình 5.14 E-LSP
Hình 5.15 L-LSP Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong xu hƣớng phát triển bùng nổ thông tin ngày này, các nhu cầu về thông tin
liên lạc ngày càng mở rộng. Nó đi đôi với nhu cầu đòi hỏi cao về chất lƣợng dịch vụ.
Đối với nhà khai thác mạng nâng cao chất lƣợng dịch vụ đồng nghĩa với khả năng tăng
khả năng cạnh tranh. Đó là điều tất yếu mà một nhà khai thác phải làm tốt để tồn tại.
mạch gói. Trƣớc đây, các mạng ra đời với một mục đích là chuyền tải một loại thông tin
nhất định. Mạng điện thoại đã ra đời dựa trên một phát minh của Bell vài trăm năm
trƣớc đây, đã đƣợc thiết kế để truyền tải âm thanh. Còn mạng IP thì khác, nó ra đời với
mục đích truyền tải dữ liệu.
Đối với mạng điện thoại, khi thiết lập một cuộc gọi mạng sẽ phải dành riêng
một kênh kết nối trong suốt quá trình hội thoại. Khi cuộc gọi kết thúc, các kênh này sẽ
đƣợc tiếp tục sử dụng cho một cuộc gói khác. Có thể đƣa ra hai phép đo chính đối với
chất lƣợng dịch vụ trong mạng điện thoại, thứ nhất là tỷ lệ thiết lập cuộc gọi thành
công và thứ hai là chất lƣợng các cuộc gọi, những vấn đề này sẽ chịu ảnh hƣởng bởi
dung lƣợng truyền dẫn trung kế của mạng và các vấn đề nhƣ lỗi đƣờng truyền hay
nhiễn mạch.
Với đặc tính nhƣ vậy, mạng điện thoại đã đƣợc thiết kế với hai vấn đề chính,
thứ nhất là làm sao để cung cấp đủ các mạch trung kế phục vụ cho nhiều cuộc gọi
đồng thời qua đó năng cao tỷ lệ kết nối thành công. Thứ hai là phải tối ƣu mạng để
giảm tối đa những vấn đề nhƣ suy hao, nhiễu, vọng và trễ. Thoại là một loại dịch vụ
thời gian thực và nó không cần hàng đợi để lƣu trữ tín hiệu âm thanh.
Mạng IP ra đời có rất nhiều điểm khác so với mạng điện thoại. Thứ nhất mạng
IP đƣợc thiết kế để truyền tải dữ liệu. Thứ hai các dịch vụ truyền dữ liệu đa phần là các
dịch vụ không thời gian thực, dữ liệu có thể đƣợc lƣu lại trong mạng và truyền đi sau,
khi dữ liệu truyền đi bị lỗi nó có thể đƣợc truyền lại. Các dịch vụ truyền dữ liệu còn
đƣợc gọi là dịch vụ “lƣu và chuyển tiếp”. Mô hình hoạt động của mạng IP nhƣ vậy sẽ
đƣợc gọi là best-effort.
Việc thiết kế các mạng khác nhau sẽ tạo ra những vấn đề nhƣ kinh phí đầu tƣ hạ
tầng sẽ lớn, khi kết nối các mạng với nhau sẽ trở nên phức tạp. Vào giữa những năm
90 các nhà thiết kế mạng đã đƣa ra một ý tƣởng là tạo ra một mạng duy nhất dựa trên
chuyển mạch gói để truyền tải cả âm thanh và dữ liệu. Và mạng này thƣờng đƣợc gọi
mà mạng thế hệ mới Next-Generation-Network. Mạng này đƣợc thiết kế chủ yế dựa
trên nền mạng IP, nhƣng những nhƣợc điểm của mô hình best-effort của mạng IP
không phù hợp với các loại dịch vụ âm thanh, hình ảnh, đa phƣơng tiện cần thời gian
thực. Để khắc phục những hạn chế này, các mô hình chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP
Nếu một mạng đƣợc tối ƣu hoàn toàn cho một loại dịch vụ, thì ngƣời sử dụng ít
phải xác định chi tiết các thông số QoS. Ví dụ, với mạng PSTN, đƣợc tối ƣu cho thoại,
không cần phải xác định băng thông hay trễ cần cho một cuộc gọi. Tất cả các cuộc gọi
đều đƣợc đảm bảo QoS nhƣ đã đƣợc quy định trong các chuẩn liên quan cho điện thoại.
Nếu nhìn từ góc độ mạng thì bất cứ một mạng nào cũng bao gồm:
- Hosts (chẳng hạn nhƣ: Servers, PC…).
- Các bộ định tuyến và các thiết bị chuyển mạch.
- Đƣờng truyền dẫn.
Nếu nhìn từ khía cạnh thƣơng mại:
- Băng thông, độ trễ, jitter, mất gói, tính sẵn sàng và bảo mật đều đƣợc coi là tài
nguyên của mạng. Do đó với ngƣời dùng cụ thể phải đƣợc đảm bảo sử dụng các
tài nguyên một cách nhiều nhất.
- QoS là một cách quản lý tài nguyên tiên tiến của mạng để đảm bảo có một chính
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15
sách ứng dụng đảm bảo.
Vậy sự định nghĩa chính xác QoS là rất khó khăn nhƣng ta có thể hiểu chúng gần
nhƣ là khả năng cung cấp dịch vụ (ở lớp phần tử mạng, vvv...) đƣa ra cho khách hàng
thông qua những yêu cầu chính xác (trên khả năng thực tế hay lý thuyết) có thể đáp
ứng dựa trên bản hợp đồng về thoả thuận lƣu lƣợng. Sự định nghĩa khuôn dạng của nó
kết thành chất lƣợng dịch vụ của lớp mạng do sự phân phát chất lƣợng dịch vụ của
peer-to-peer (ngang hàng) edge-to-edge (biên tới biên) hay end-to-end (đầu cuối tới
đầu cuối). Lẽ tự nhiên những yêu cầu này có thể thay đổi từ phía ứng dụng cho ứng
dụng hay từ phân phối dịch vụ.
Vậy trong tất cả những điều đã nêu về cấp QoS, đảm bảo chất lƣợng và Service
Level Agreement SLA thỏa thuận mức độ dịch vụ, để thoả mãn ta phải làm nhƣ thế
nào? Vấn đề là bản chất định hƣớng IP là một mạng nỗ lực tối đa do đó “không tin
cậy" khi yêu cầu nó đảm bảo về QoS. Cách tiếp cận gần nhất để các nhà cung cấp
lịch, phân loại, trễ….tuy nhiên điều này là không thể xẩy ra.
Băng thông chỉ đơn giản là thƣớc đo số lƣợng bit trên giây mà mạng sẵn sàng
cung cấp cho các ứng dụng. Các ứng dụng bùng nổ (bursty) trên mạng chuyển mạch
gói có thể chiếm tất cả băng thông của mạng nếu không có ứng dụng nào khác cùng
bùng nổ với nó. Khi điều này xảy ra, các bùng nổ phải đƣợc đệm lại và xếp hàng chờ
truyền đi, do đó tạo ra trễ trên mạng. Để giải quyết sự hạn chế băng thông này mà
nhiều giải pháp tiết kiệm, hay khắc phục băng thông đƣợc đƣa ra.
Khi đƣợc sử dụng nhƣ là một thông số QoS, băng thông là yếu tố tối thiểu mà
một ứng dụng cần để hoạt động. Ví dụ, thoại PCM 64 kb/s cần băng thông là 64 kb/s.
Điều này không tạo ra khác biệt khi mạng xƣơng sống có kết nối 45 Mb/s giữa các nút
mạng lớn. Băng thông cần thiết đƣợc xác định bởi băng thông nhỏ nhất sẵn có trên
mạng. Nếu truy nhập mạng thông qua một MODEM V.34 hỗ trợ chỉ 33.6 kb/s, thì mạng
xƣơng sống 45 Mb/s sẽ làm cho ứng dụng thoại 64 kb/s không hoạt động đƣợc. Băng
thông QoS nhỏ nhất phải sẵn sàng tại tất cả các điểm giữa các ngƣời sử dụng. Các ứng
dụng dữ liệu đƣợc lợi nhất từ việc đạt đƣợc băng thông cao hơn. Điều này đƣợc gọi là
các “ứng dụng giới hạn băng thông”, bởi vì hiệu quả của ứng dụng dữ liệu trực tiếp liên
quan tới lƣợng nhỏ nhất của băng thông sẵn sàng trên mạng. Mặt khác, các ứng dụng
thoại nhƣ thoại PCM 64 kb/s đƣợc gọi là các “ứng dụng giới hạn trễ”. Thoại PCM 64
kb/s này sẽ không hoạt động tốt hơn chút nào nếu có băng thông 128 kb/s. Loại thoại
này phụ thuộc hoàn toàn vào thông số QoS trễ của mạng để có thể hoạt động đúng đắn.
1.2.2 Trễ
Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông khi nó là một thông số QoS. Với các ứng
dụng giới hạn băng thông thì băng thông càng lớn trễ sẽ càng nhỏ. Đối với các ứng dụng
giới hạn trễ, nhƣ là thoại PCM 64 kb/s, thông số QoS trễ xác định trễ lớn nhất các bit
gặp phải khi truyền qua mạng. Tất nhiên là các bit có thể đến với độ trễ nhỏ hơn.
Trễ đƣợc định nghĩa là khoảng thời gian chênh lệch giữa hai thời điểm của cùng
một bít khi đi vào mạng (thời điểm bít đầu tiên vào với bít đầu tiên ra) .
Với băng thông có nhiều cách tính, giá trị băng thông có thể thƣờng xuyên thay
đổi. Nhƣng thông thƣờng giá trị băng thông đƣợc định nghĩa là số bit của một khung
chia cho thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên rời khỏi mạng cho đến khi bit cuối
định, một thông số QoS khác phải quan tâm đến yêu cầu này.
Một số nguyên nhân gây ra trễ trong mạng IP:
Trễ do quá trình truyền trên mạng.
Trễ do xử lý gói trên đƣờng truyền.
Trễ do xử lý hiện tƣợng jitter.
Trễ do việc xử lý sắp xếp lại gói đến (xử lý tại đích).
1.2.3 Jitter (Biến động trễ)
Biến động trễ là sự khác biệt về độ trễ của các gói khác nhau trong cùng một
dòng lƣu lƣợng. Biến động trễ có tần số cao đƣợc gọi là jitter với tần số thấp gọi là
eander. Nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tƣợng jitter do sự sai khác trong thời gian
xếp hàng của các gói liên tiếp nhau trong một hàng gây ra.Trong mạng IP jitter ảnh
hƣởng rất lớn tới chất lƣợng dịch vụ của tất cả các dịch vụ. Thông số QoS jitter thiết
lập giới hạn lên giá trị biến đổi của trễ mà một ứng dụng có thể gặp trên mạng. Jitter
không đặt một giới hạn nào cho giá trị tuyệt đối của trễ, nó có thể thể tƣơng đối thấp
hoặc cao phụ thuộc vào giá trị của thông số trễ.
Jitter theo lý thuyết có thể là một giá trị thông số QoS mạng tƣơng đối hay tuyệt
đối. Ví dụ, nếu trễ mạng cho một ứng dụng đƣợc thiết lập là 100 ms, jitter có thể đặt
là cộng hay trừ 10 phần trăm của giá trị này. Theo đó, nếu mạng có trễ trong khoảng
90 đến 110 ms thì vẫn đạt đƣợc yêu cầu về jitter (trong trƣờng hợp này, rõ ràng là trễ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
18
không phải là lớn nhất). Nếu trễ là 200 ms, thì 10 phần trăm giá trị jitter sẽ cho phép
bất kỳ trễ nào trong khoảng 180 đến 220 ms. Mặt khác, jitter tuyệt đối giới hạn cộng
trừ 5 ms sẽ giới hạn jitter trong các ví dụ trên trong khoảng từ 95 tới 105 ms và từ
195 tới 205 ms.
Các ứng dụng nhạy cảm nhất đối với giới hạn của jitter là các ứng dụng thời gian
thực nhƣ thoại hay video. Nhƣng đối với các trang Web hay với truyền tập tin qua
mạng thì lại ít quan tâm hơn đến jitter. Internet, là gốc của mạng dữ liệu, có ít khuyến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
19
Vì những lý do này, thông số QoS mất thông tin không những nên định rõ một
giới hạn trên đối với ảnh hƣởng của lỗi mà còn nên cho phép ngƣời sử dụng xác định
xem có lựa chọn cách sửa lỗi bằng truyền lại hay không. Tuy nhiên, hầu hết các mạng
(đặc biệt là mạng IP) chỉ cung cấp phƣơng tiện vận chuyển thụ động, còn xác định lỗi,
khắc phục lỗi thƣờng đƣợc để lại cho ứng dụng (hay ngƣời sử dụng).
1.2.5 Tính sẵn sàng (Độ tin cậy)
Là tỉ lệ thời gian mạng hoạt động để cung cấp dịch vụ. Yếu tố này bất kỳ nhà
cung cấp dịch vụ nào tối thiểu cũng phải có. Tổn thất khi mạng bị ngƣng trệ là rất lớn.
Tuy nhiên, để đảm bảo đƣợc tính sẵn sàng chúng ta cần phải có một chiến lƣợc đúng
đắn, ví dụ nhƣ: định kỳ tạm thời tách các thiết bị ra khỏi mạng để thực hiện các công
việc bảo dƣỡng, trong trƣờng hợp mạng lỗi phải chuẩn đoán trong một khoảng thời
gian ngắn nhất có thể để giảm thời gian ngừng hoạt động của mạng. Tất nhiên, thậm
chí với một biệt pháp bảo dƣỡng hoàn hảo nhất cũng không thể tránh đƣợc các lỗi
không thể tiên đoán trƣớc.
Đối với mạng PSTN vì là mạng thoại nên điều này luôn luôn chiếm một vị trí
quan trọng. Mạng đảm bảo hoạt động 24/24 trong ngày , tất cả những ngày lễ, kỉ niệm,
khi nhu cầu lớn hay ngay cả khi nhu cầu giảm xuống rất thấp. Thông thƣờng tỉ lệ thời
gian hoạt động là 99,999% hay 5,25‟/ năm.
Mạng dữ liệu thực hiện công việc đó dễ hơn. Hầu hết mạng dữ liệu dành cho
kinh doanh, và do đó hoạt động trong những giờ kinh doanh, thƣờng là từ 8 giờ sáng đến
5 giờ chiều, từ thứ Hai đến thứ Sáu. Hoạt động bổ trợ có thể thực hiện "ngoài giờ", và
một tập kiểm tra đầy đủ với mục đích phát hiện ra các vấn đề có thể chạy trong ngày
nghỉ.
Internet và Web đã thay đổi tất cả. Mọi mạng toàn cầu phải giải quyết vấn đề
rằng thực sự có một số ngƣời luôn cố gắng truy nhập vào mạng tại một số địa điểm. Và
thậm chí Internet có thể thậm chí có ích ở nhà vào 10 giờ tối hơn là ở cơ quan vào 2 giờ
bảo mật mạng, thì nó thƣờng dƣới dạng một mật khẩu truy nhập vào mạng. Các mạng
ngày nay cần một cơ chế bảo mật gắn liền với nó, chứ không phải thêm vào một cách
bừa bãi bởi các ứng dụng.
Một thông số QoS bảo mật điển hình có thể là "mã hoá và nhận thực đòi hỏi
trên tất cả các luồng lƣu lƣợng". Nếu có lựa chọn, thì truyền dữ liệu có thể chỉ cần mã
hoá, và kết nối điện thoại Internet có thể chỉ cần nhận thực để ngăn gian lận.
1.3 Yêu cầu QoS đối với các dịch vụ khác nhau
1.3.1 Ứng dụng E-mail, FTP
E-mail là một dịch vụ phổ biến nhất trên Internet trƣớc khi World Wide Web ra
đời, nó đƣợc đƣa ra để ngƣời sử dụng trên mạng có thể trao đổi các thông báo cho
nhau trên phạm vi thế giới. Bằng dịch vụ này, mọi ngƣời sử dụng máy tính kết nối với
Internet đều có thể trao đổi thông tin với nhau. Đây là một dịch vụ mà hầu hết các
mạng diên rộng đều cài đặt và cũng là dịch vụ cơ bản nhất của một mạng khi gia nhập
Internet. Nhiều ngƣời sử dụng máy tính tham gia mạng chỉ dùng duy nhất dịch vụ này.
Dịch vụ này sử dụng giao thức SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) trong họ giao
thức TCP/IP.
Một điểm mạnh của thƣ điện tử là nó là phƣơng thức trao đổi thông tin nhanh
chóng và thuận tiện. Ngƣời sử dụng có thể trao đổi những bản tin ngắn hay dài chỉ
bằng một phƣơng thức duy nhất. Rất nhiều ngƣời sử dụng thƣờng truyền tập tin thông
qua thƣ điện tử chứ không phải bằng các chƣơng trình truyền tập tin thông thƣờng.
Đặc điểm của dịch vụ thƣ điện tử là không tức thời (off-line) - tất cả các yêu
cầu gửi đi không đòi hỏi phải đƣợc xử lý ngay lập tức. Khi ngƣời sử dụng gửi một bức
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
21
thƣ, hệ thống sẽ chuyển thƣ này vào một vùng riêng (gọi là spool) cùng với các thông
tin về ngƣời gửi, ngƣời nhận, địa chỉ máy nhận... Hệ thống sẽ chuyển thƣ đi bằng một
chƣơng trình không đồng bộ (background). Chƣơng trình gửi thƣ này sẽ xác định địa
chỉ IP máy cần gửi tới, tạo một liên kết với máy đó. Nếu liên kết thành công, chƣơng
Dịch vụ FTP có những yêu cầu giống với dịch vụ E-mail về chất lƣợng truyền
dẫn, nó không đòi hỏi nhiều về độ trễ hay jitter, các file có thể đến đích nhanh khi có
nhiều băng thông hay chậm khi băng thông bị hạn chế nhƣng quan trọng các gói nhận
đƣợc phải đầy đủ và không có lỗi. FTP cũng sử dụng giao thức TCP để khi có mất gói
hay lỗi gói thì có sự truyền lại.
1.3.2 Ứng dụng Streaming, âm thanh hình ảnh lưu trước
Có rất nhiều ứng dụng khác nhau chạy trên nền mạng Internet nhƣ Streaming,
Stored Audio và video. Trong các ứng dụng này, các client đƣa ra yêu cầu các file âm
thanh hình ảnh nén đƣợc lƣu trữ trong máy chủ. Các file âm thanh đƣợc lƣu trƣớc có
thể gồm thu thanh bài giảng của một giáo sƣ, một bài hát, một bản giao hƣởng, nội
dung từ một kênh radio quảng bá, hoặc một đoạn ghi âm lịch sử. Các file video đƣợc
lƣu trƣớc có thể gồm có các video về một bài giảng của giáo sƣ, đủ một bộ phim, các
chƣơng trình tivi đã ghi lại từ trƣớc, phim tài liệu, các hình ảnh về các sự kiện lịch sử,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
22
các clip nhạc hình hay hoạt hình. Có ba đặc tính quan trọng để phân biệt các lớp ứng
dụng này.
Stored Media: các nội dung media đã đƣợc ghi trƣớc và đƣợc lƣu tại máy chủ.
Do vậy, ngƣời dùng có thể tạm dừng, tua lại và tua nhanh cũng nhƣ chọn điểm xem
của chƣơng trình. Thời gian từ khi một client đƣa ra yêu cầu đến khi hình ảnh hiện ra
tại client vào khoảng 1 tới 10 giây là có thể chấp nhận đƣợc.
Streaming: Trong hầy hết các ứng dụng âm thanh, hình ảnh một máy khách bắt
đầu hiển thị các âm thanh hình ảnh sau khi nó nhận file từ máy chủ. Bằng cách này mà
máy khách sẽ hiển thị đƣợc hình ảnh, âm thanh từ chỗ trong file trong khi nó vẫn nhận
phần còn lại của file từ máy chủ. Kỹ thuật này gọi là streaming, để tránh việc phải
dowload toàn bộ file (và phải chịu độ trễ lớn) trƣớc khi bắt đầu hiển thị ra. Có nhiều
sản phẩm phần mền phục vụ cho streaming đa phƣơng tiện, gồm có RealPlayer của
hãng RealNetwork vàWindows Media của Microsoft. Tuy nhiên cũng có các ứng dụng
có nhiều sản phẩn điện thoại Internet. Với các video tƣơng tác hay còn gọi là hội nghị
truyền hình thì có sản phẩm NetMeeting của Microsoft. Chú ý rằng các ứng dụng âm
thanh hình ảnh tƣơng tác, một user có thể nói hoặc di chuyển bắt cứ lúc nào. Với một
cuộc hội thoại tƣơng tác giữa nhiều ngƣời, trễ từ lúc một ngƣời nói và di chuyển cho
tới khi hành động đó đƣợc chuyển tới đầu nhận nên nhỏ hơn một vài trăm ms. Với âm
thanh, độ trễ nhỏ hơn 150ms là không thể cảm nhận đƣợc đối với ngƣời nghe. Độ trễ
từ 150ms tới 400ms là có thể chấp nhận đƣợc, và độ trễ lớn hơn 400ms là có thể dẫn
đến cuộc hội thoại mà các bên không hiểu nhau nói gì.
1.3.5 Ví dụ về điện thoại VOIP:
Tầng IP cung cấp các dịch vụ best-effort. Với best-effort các gói đƣợc truyền đi
từ nguồn tới đích một cách nhanh nhất có thể. Hơn nữa, best-effort không đảm bảo bất
cứ điều gì về độ trễ end to end của các gói, hay biến động trễ hay việc mất gói trong
luồng dữ liệu.
Các ứng dụng đa phƣơng tiện tƣơng tác thời gian thực, nhƣ là điện thoại
internet và hội nghị truyền hình thời gian thực thƣờng rất nhẩy cảm với trễ gói, biến
động trễ và mất gói. Chính vì vậy cần phải có các kỹ thuật để đảm bảo các ứng dụng
âm thanh hình ảnh khi truyền qua mạng mà các giá trị về trễ, jitter và mất gói không
vƣợt quá mức quy định. Chúng ta sẽ xem xét một kỹ thuật trong ngữ cảnh là ứng dụng
điện thoại Internet và trong hội nghị truyền hình thời gian thực thì cũng tƣơng tự.
Một ngƣời gọi điện trong ứng dụng VOIP sinh ra một tín hiệu âm thanh gồm có
khoảng có âm và các khoảng lặng. Để tiết kiệm băng thông, ứng dụng điện thoại
internet chỉ sinh ra các gói trong khi nói. Trong khi nói ngƣời gửi sinh ra các byte với
tốc độ 8Kbyte/s, và cứ 20 ms ngƣời gửi tập hợp các byte thành các đoạn. Bởi vậy, số
lƣợng byte trong một đoạn là (20ms).(8byte)=160 byte. Một đoạn đầu mào đƣợc gắn
vào mỗi đoạn. Các đoạn và đầu mào của nó đƣợc đóng gói trong khung UTP, rồi các
khung UTP đƣợc gửi tới giao diện Socket. Bởi vậy trong quá trình nói, một khung
UTP đƣợc gửi định kỳ 20ms.
Nếu nhƣ mỗi gói truyền tới phía nhận với độ trễ cố định, các gói đƣợc nhận ở
phía ngƣời nghe định kỳ 20ms trong quá trình nói. Trong điều kiện lý tƣởng, phía nhận
có thể nghe lại các đoạn một cách đơn giản. Nhƣng, một số gói có thể bị mất và các
khó có thể đảm bảo chất lƣợng âm thanh.
Trễ end to end:
Trễ end to end là gồm có trễ xử lý và trễ hàng đợi trên router, trễ lan truyền, và
các trễ xử lý tại đầu cuối dọc theo đƣờng từ nguồn tới đích. Với những ứng dụng
tƣơng tác cao, nhƣ là VOIP, trễ end to end nhỏ hơn 150ms thì ngƣời nghe sẽ không
cảm nhận đƣợc; trễ giữa 150ms và 400ms có thể chấp nhận đƣợc nhƣng chƣa lý tƣởng;
và trễ vƣợt quá 40 ms sẽ làm hỏng các cuộc hội thoại tƣơng tác bằng âm thanh.
Biến động trễ :
Một thành phần chủ yếu đối với trễ end to end là trễ hành đợi ngẫu nghiê trong
một router. Bởi vì trễ là khác nhau trong mạng, thời gian từ lúc một gói đƣợc sinh ra ở
nguồn cho đến khi nó nhận ở phía thu có thể giao động giữa các gói với nhau. Hiện
tƣợng này đƣợc gọi là jitter.
Một ví dụ, giả sử hai gói liên tiếp nhau trong lúc phát tiếng nói đi vào ứng dụng
VOIP. Ngƣời gửi gửi gói thứ hai 20ms sau khi gửi gói thứ nhất. Nhƣng ở phía nhận,
khoảng thời gian giữa các gói có thể lên đến hơn 20ms. Để làm rõ điều này, giả sử gói
đầu tiên ở gần hàng đợi trống của router, nhƣng sau khi gói thứ nhất rời đi thì tại hàng
đợi có nhiều gói từ nguồn khác đến cùng hàng đợi đó. Do vậy gói thứ hai phải chịu độ
trễ hàng đợi lớn hơn, gói thứ nhất và thứ hai trở nên xa nhau hơn 20ms. Khoảng thời
Copyright: Tài liệu đại học ©