Các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

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
3.2.1 Tổng quan về RSVP 52
3.2.2 Hoạt động của RSVP 53
3.2.3 Các kiểu RSVP dành riêng 53
3.2.4 Các ví dụ về IntSer 54
3.2 Các dịch vụ phân biệt 57
3.2.1 Tổng quan DiffServ 57
3.2.2 Cấu trúc DiffServ 58
3.2.3 Cư sử từng chặng (PHB) 63
3.2.4 Ví dụ về Differentiated Services 66
Kết luận chƣơng 68
CHƢƠNG IV: 69
CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG ATM 69
Nhập đề: 69
4.1 Nền tảng về ATM 69
4.1.1 Nguồn gốc của ATM 69
4.1.2 Giao diện mạng ATM 69
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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

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 http://www.lrc-tnu.edu.vn

6
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ARED Adapted Random Early Detection Tìm kiếm sớm ngẫu nhiên thích
ứng
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giai địa chỉ
ARPA Advance Research Projects Agency Trung tâm nghiên cứu cấp cao
ATM Assyschronous Tranfer Mode Chế độ truyền bất đồng bộ
AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo
BB Bandwidth Brokering Thu hồi băng thông
BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến ngòai
CBQ Class Base Queuing Hàng đợi cơ sở lớp
CBR Contant Bitrate Rate tốc độ bit cố định
CL Controlled Load Tải điều khiển
CPU Center Processor Unit Khối xử lí trung tâm
CQS Classify Queue Shedule Lập lịch hàng đợi phân loại
CAC Call Adminission Contron Điều khiến xác nhận cuộc gọi
CE Congestion Experience Nghẽn trải qua
DFF Drop from Front Loại bỏ phía trƣớc
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 http://www.lrc-tnu.edu.vn

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
SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền thƣ điện tử đơn
giản
TCP Tranmission Control Protocol Gíao thức điều khiển truyền dẫn
Telnet Terminal NETwork Mạng đầu cuối

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

8
TL Total length Độ dài tổng
TOS Type Of Service Loại dịch vụ
TTL Time-to-live Thời gian sống
UDP User Datagram protocol Giao thức ngƣời sử dụng
VCI Virtual circuit Identify Nhận biết kênh ảo
VPI Virtual Path Identify Nhận biết đƣờng ảo
VPN IP virtual private Network IP virtual private Network
WRED Weight Random Early Detection Tìm kiếm ngẫu nhiên sớm theo
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 http://www.lrc-tnu.edu.vn

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 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn

10
Hình 3.1 Hoạt động của RSVP
Hình 3.2 Các kiểu dàng riêng RSVP
Hình 3.3 Các ống chia sẻ đƣợc dành riêng
Hình 3.4 Ví dụ 1 về RSVP trong IntServ
Hình 3.5 Ví dụ 2 về RSVP trong IntServ
Hình 3.6 Ví dụ về RSVP Style
Hình 3.7 Dành riêng Wildcard filter
Hình 3.8 Dành riêng Fixed filter
Hình 3.9 Dành riêng Shared-explicit
Hình 3.10 Các bƣớc của DiffServ
Hình 3.11 Miền IP
Hình 3.12 Một miền DS và các mạng con
Hình 3.13 Miền DiffServ
Hình 3.14 Vùng DS
Hình 3.15 IPv4 Header 24 byte
Hình 3.16 Các trƣờng TOS trong Ipv4 header
Hình 3.17 IPv6 Header 48 byte
Hình 3.18 Trƣờng DS
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 http://www.lrc-tnu.edu.vn

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 http://www.lrc-tnu.edu.vn

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.
Việt Nam đƣợc đánh giá là một quốc gia có nhu cầu về thông tin lớn. Hệ thống
viễn thông mạng Việt Nam rất đa rạng, phong phú, trong đó công nghệ mạng trên nền
chuyển mạch gói là rất phổ biến. Song song với việc cung cấp nhiều loại hình dịch vụ
mục tiêu nâng cao chất lƣợng dịch vụ đang là một vấn đề trọng tâm của các nhà cung
cấp đặt ra.
Mạng hiện thời đang tồn tại ở Việt Nam so với một số nƣớc trong khu vực còn
chƣa thật sự ổn định, vẫn còn nhiều hiện tƣợng nghẽn mạng hay tốc độ truy cập mạng
còn thấp. Ngoài biên pháp cải thiện băng thông (rất tốn kém), chƣa thể đáp ứng ngay
thì chúng ta cần phải cải thiện chất lƣợng dịch vụ theo một số hƣớng khác. Bản luận
văn này tìm hiểu về QoS trong mạng IP và một số giải pháp nâng cao QoS phổ biến
đang đƣợc áp dụng.
Đƣợc sự hƣớng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Gia
Hiểu, bản luận văn với đề tài “Các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng
IP” đã đề cập đến những vấn đề cơ bản về chất lƣợng dịch vụ trong mạng IP. Sau một
thời gian tìm hiểu và nghiên cứu bản luận văn đã hoàn thành với những nội dung chính
sau đây:
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 http://www.lrc-tnu.edu.vn

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.
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
đã phát triển và đóng một vai trò then chốt trong vấn đề phát triển mở rộng của mạng
cũng nhƣ khả năng cung cấp các loại dịch vụ khác nhau trên cùng một hạ tầng mạng.

Xem chi tiết: Các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng ip