TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGHUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
LUẬN VĂN CAO HỌC CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO
CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
TRONG MẠNG IP
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

0
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGUYỄN TƢ KHOA Thái Nguyên - 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
LỜI CẢM ƠN

Trƣớc hết tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt nhất tới Thầy giáo PGS.TS Nguyễn
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


1.2.2 Trễ ....................................................................................................................... 16
1.2.3 Jitter (Biến động trễ) ........................................................................................... 17
1.2.4 Mất gói ............................................................................................................... 18
1.2.5 Tính sẵn sàng (Độ tin cậy) ................................................................................... 19
1.2.6 Bảo mật .............................................................................................................. 19
1.3 Yêu cầu QoS đối với các dịch vụ khác nhau ............................................................... 20
1.3.1 Ứng dụng E-mail, FTP ........................................................................................ 20
1.3.2 Ứng dụng Streaming, âm thanh hình ảnh lưu trước.............................................. 21
1.3.3 Ứng dụng Streaming cho âm thanh, hình ảnh sống .............................................. 22
1.3.4 Ứng dụng Hình ảnh âm thanh tương tác thời gian thực ....................................... 22
1.3.5 Ví dụ về điện thoại VOIP: .................................................................................... 23
1.3.6 Các lớp dịch vụ .................................................................................................... 30
1.4 Một số kỹ thuật hỗ trợ chất lƣợng dịch vụ .................................................................. 32
Kết luận chƣơng ............................................................................................................... 34
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

4.2 Giao thức ATM .......................................................................................................... 70
4.2.1 Lớp tế bào ATM....................................................................................................... 71
4.2.2 Lớp tương thích ATM........................................................................................... 72
4.3 Các kết nối ảo ATM ................................................................................................... 72
4.3.1 Kênh ảo và đường ảo ........................................................................................... 72
4.3.2 Liên kết ảo ........................................................................................................... 73
4.3.3 Kết nối ảo (Virtual Connection) ........................................................................... 75
4.3.4 Kết nối chuyển mạch ảo (SVC) ............................................................................ 76
4.4 Các loại dịch vụ ATM ................................................................................................ 77
4.4.1 Các loại dịch vụ ATM .......................................................................................... 77
4.4.2 Miêu tả lưu lượng ................................................................................................ 78
4.4.3 Các kiểu AAL ....................................................................................................... 79
Kết luận chƣơng: .............................................................................................................. 80
CHƢƠNG 5: ........................................................................................................................ 81
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

DiffServ Differentiated Service Dịch vụ khác biệt
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
DOD Deparment of Defense thuộc bộ quốc phòng Mĩ
DRR Deficit Round Robin
DSCP Difserv Code-Point Điểm mã dịch vụ khác biệt
ECN Explicit congestion notification Thông báo nghẽn cụ thể
EF Expedited Forwarding Chuyển tiếp ngay
FBI Forwarding information base Khối chuyển tiếp
FIFO First in first out Hàng đợi theo nguyên tắc vào
trƣớc ra trƣớc
FRED Flow Random Early Detection Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm theo
luồng
FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file

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

trọng số
WRED Weighted Random Early Detection Tìm kiếm sớm ngẫu nhiên theo
trọng số Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình Nội dung
Hình 1.1 Băng thông, trễ
Hình 1.2 FTP truyền file giữa các hệ thống
Hình 1.3 Phân loại các kỹ thuật sửa đổi dữ liệu phía ngƣời gửi
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 3.19 Ví dụ về cài đặt EF
Hình 3.20 Một ví dụ cài đặt AF
Hình 3.21 Ví dụ về DiffServ
Hình 4.1 Các giao tiếp ATM
Hình 4.2 Xếp chồng giao thức ATM
Hình 4.3 Cấu trúc tế bào ATM
Hình 4.4 Tế bào ATM cắt và lắp ghép
Hình 4.5 Kết nối kênh ảo
Hình 4.6 Biên dịch VPI/VCI
Hình 4.7 Liên kết đƣờng ảo (VPL)
Hình 4.8 Quan hệ giữa VCL và VPL
Hình 4.9 Kết nối đƣờng ảo (VPC)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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

Chƣơng 1: Chất lƣợng dịch vụ trong mạng Viễn thông.
Chƣơng 2: Các kỹ thuật đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP.
Chƣơng 3: Chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP.
Chƣơng 4: Chất lƣợng dịch vụ trong mạng ATM.
Chƣơng 5: QOS trong giao thức chuyển mạch nhãn MPLS.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
CHƢƠNG I:
CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG
Nhập đề:
Trong những năm gần đây, tầm quan trọng của các công nghệ về chất lƣợng dịch vụ
(QoS) đối với các mạng truyền thông đã tăng lên đáng kể, đặc biệt là trong các mạng chuyển
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.

nhƣng thông số mất gói, độ bảo mật kém thì họ không thể chấp nhận đƣợc .v.v..
Từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm
bảo QoS cung cấp cho ngƣời sử dụng, và thực hiện các biện pháp để duy trì mức QoS
khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân nhƣ nghẽn, hỏng hóc thiết bị hay
lỗi liên kết, v..v. QoS cần đƣợc cung cấp cho mỗi ứng.
Chất lƣợng dịch vụ chỉ có thể đƣợc xác định bởi ngƣời sử dụng, vì chỉ ngƣời sử
dụng mới có thể biết đƣợc chính xác ứng dụng của mình cần gì để hoạt động tốt. Tuy
nhiên, không phải ngƣời sử dụng tự động biết đƣợc mạng cần phải cung cấp những gì
cần thiết cho ứng dụng, họ phải tìm hiểu các thông tin cung cấp từ ngƣời quản trị
mạng và chắc chắn rằng, mạng không thể tự động đặt ra QoS cần thiết cho một ứng
dụng của ngƣời sử dụng. Để giải quyết vấn đề đó nhà cung cấp và khách hàng họ lập
ra một bản cam kết, trong đó nhà cung cấp phải thực hiện đầy đủ cung cấp các thông
số thoả mãn chi tiết bản cam kết đặt ra. Còn phía đối tác cũng phải thực hiện đầy đủ
điều khoản của mình.
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


Băng thông (nhỏ nhất) 64 kb/s, 1.5 Mb/s, 45 Mb/s
Trễ (lớn nhất) 50 ms trễ vòng, 150 ms trễ vòng
Jitter (biến động trễ) 10% của trễ lớn nhất, 5 ms biến động
Mất thông tin (ảnh hƣởng của lỗi) 1 trong 1000 gói chƣa chuyển giao
Tính sẵn sàng (tin cậy) 99.99%

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
Bảo mật Mã hoá và nhận thực trên tất cả các luồng
lƣu lƣợng
1.2.1 Băng thông
Băng thông là một thông số quan trọng nhất, nếu chúng ta có băng thông dùng
rộng rãi thì mọi vấn đề coi nhƣ không cần phải quan tâm đến, nhƣ nghẽn, kỹ thuật lập
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

Hình (a)
Hình (b)

Hình 1.1 (a) băng thông , (b) trễ
Mối quan hệ giữa băng thông và trễ trong mạng đƣợc chỉ ra trong hình 2.1.
Trong phần (b), t2 – t1 = số giây trễ. Trong phần (a), X bit/ (t3 - t2) = bit/s băng thông.
Nhiều băng thông hơn có nghĩa là nhiều bit đến hơn trong một đơn vị thời gian, trễ
tổng thể nhỏ hơn. Đơn vị của mỗi thông số, bit/s với băng thông hay giây với trễ, cho
thấy mối quan hệ hiển nhiên giữa băng thông và trễ.
Các mạng chuyển mạch gói cung cấp cho các ứng dụng các băng thông biến đổi
phụ thuộc vào hoạt động và bùng nổ của ứng dụng. Băng thông biến đổi này có nghĩa
là trễ cũng có thể biến đổi trên mạng. Các nút mạng đƣợc nhóm với nhau cũng có thể
đóng góp vào sự biến đổi của trễ. Tuy nhiên, thông số QoS trễ chỉ xác định trễ lớn nhất
và không quan tâm tới bất kỳ giới hạn nhỏ hơn nào cho trễ của mạng. Nếu cần trễ ổn
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

 Lỗi do các thiết bị vật lý và các liên kết truy nhập mạng.
Cho một ví dụ nếu một kết nối bị hỏng, thì tất cả các bit đang truyền trên liên kết
này sẽ không, và không thể, tới đƣợc đích. Nếu một nút mạng ví dụ nhƣ bộ định tuyến
hỏng, thì tất cả các bit hiện đang ở trong bộ đệm và đang đƣợc xử lý bởi nút đó sẽ biến
mất không để lại dấu vết. Do những loại hƣ hỏng này trên mạng có thể xảy ra bất cứ
lúc nào, nên việc một vài thông tin bị mất do lỗi trên mạng là không thể tránh khỏi.
Tác động của mất thông tin là tuỳ thuộc và ứng dụng. Điều khiển lỗi trên mạng
là một quá trình gồm hai bƣớc, mà bƣớc đầu tiên là xác định lỗi. Bƣớc thứ hai là khắc
phục lỗi, nó có thể đơn giản là bên gửi truyền lại đơn vị bị mất thông tin. Một vài ứng
dụng, đặc biệt là các ứng dụng thời gian thực, không thể đạt hiệu quả khắc phục lỗi
bằng cách gửi lại đơn vị tin bị lỗi. Các ứng dụng không phải thời gian thực thì thích
hợp hơn đối với cách truyền lại thông tin bị lỗi, tuy nhiên cũng có một số ngoại lệ (ví
dụ nhƣ các hệ thống quân sự tấn công mục tiêu trên không thể sử dụng hiệu quả với
cách khắc phục lỗi bằng truyền lại).

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

vài hình thức của phƣơng pháp mật mã, nhƣ mã hoá và giải mã. Các phƣơng pháp mật
mã cũng đƣợc sử dụng trên mạng cho việc xác nhận (authentication), nhƣng những
phƣơng pháp này thƣờng không liên quan chút nào đến vấn đề giải mã.
Toàn bộ kiến trúc đều xuất phát từ việc bổ sung thêm tính riêng tƣ hoặc bí mật
và sự xác nhận hoặc nhận thực cho mạng Internet. Giao thức bảo mật chính thức cho
IP, gọi là IPSec, đang trở thành một kiến trúc cơ bản để cung cấp thƣơng mại điện tử
trên Internet và ngăn ngừa gian lận trong môi trƣờng VoIP. Thật trớ trêu là mạng
Internet công cộng toàn cầu, thƣờng xuyên bị coi là thiếu bảo mật nhất, đã đƣa vấn
đề về bảo mật trở thành một phần của IP ngay từ khi bắt đầu. Một bit trong trƣờng
loại dịch vụ (ToS) trong phần tiêu để gói IP đƣợc đặt riêng cho ứng dụng để có thể
bắt buộc bảo mật khi chuyển mạch gói. Tuy nhiên lại nảy sinh một vấn đề là không
có sự thống nhất giữa các nhà sản xuất bộ định tuyến khi sử dụng trƣờng ToS.
Ngƣời sử dụng và ứng dụng có thể thêm phần bảo mật của riêng mình vào
mạng, và trong thực tế, cách này đã đƣợc thực hiện trong nhiều năm. Nếu có chút nào
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.

FTP
FTP Client
`
FTP Server
Server
Ngƣời dùng
tại trạm
File hệ thống
local
File hệ thống
remote
Truyền file

Hình 1.2: FTP truyền file giữa các hệ thống
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


nhận cùng một chƣơng trình. Việc phân bố ânh thanh/ hình ảnh tới nhiều nơi nhận có
thể đạt đƣợc bằng kỹ thuật multicast.
1.3.4 Ứng dụng Hình ảnh âm thanh tương tác thời gian thực
Lớp ứng dụng này cho phép ngƣời dùng sử dụng âm thanh hình ảnh để kết nối
với ngƣời khác theo thời gian thực. Âm thanh tƣơng tác thời gian thực thƣờng đƣợc đề
cập tới là điện thoại Internet, theo quan điểm từ phía ngƣời dùng, nó tƣơng đƣơng nhiƣ
dịch vụ điện thoại chuyển mạch kênh cổ điển. Điện thoại internet có thể cung cấp bằng
các tổng đài nội bộ PBX, dịch vụ điện thoại đƣờng dài với giá cả thấp. Nó cũng cung
cấp cả dịch vụ tích hợp điện thoại máy tình, kết nối nhóm thời gian thực, các dịch vụ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

23
chuyển huớng, định danh ngƣời gọi, lọc ngƣời gọi và nhiều dịch vụ khác. Hiện nay đã
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