Chủ đề: điều khiển tắc nghẽn trong mạng

Để làm QoS trong MPLS có hai cách sau: intServ và Diffserv.
4 yếu tố của QoS: bandwidth, delay, package lost, jicter. Tùy thuộc vào mỗi loại dịch vụ khác nhau mà có những thông số đảm bảo cho từng yếu tố trên.
Intserv (Intergrate Service): Thực hiện báo hiệu để các nút trên mạng từ nơi cần truyền đến đích dành sẵn tài nguyên. Tùy theo loại dịch vụ mà các nút trên mạng dành cho nó tài nguyên.
Diffserv (Different Service): không dành sẵn kênh như Intserv mà thực hiện theo cách đánh nhãn. Mỗi loại dịch vụ được gán cho một nhãn. Gói tin đến mỗi nút tùy thuộc vào nhãn được gán sẽ được xử lý khác nhau.

Đó là cơ chế báo hiệu. Còn cách thực hiện thì dựa vào độ ưu tiên. Ví dụ hàng đợi có ưu tiên

Mô hình Intserv:

Một vài ứng dụng như là: thoại, hội nghị truyền hình, ứng dụng giao tiếp thời gian thực…đòi hỏi băng thông cố định và dành riêng và vào đầu những năm 1990s mô hình InServ được giới thiệu để giải quyết vấn đề căn bản trên mạng IP này.

Nguyên lý căn bản của mô hình InServ là dành riêng tài nguyên mạng (băng thông, độ trễ…) cho từng luồng thông tin xuyên suốt từ nguồn đến đích. Tài nguyên này được chiếm dụng và không được tận dụng cho bất kỳ một luồng thông tin nào. Nếu tài nguyên bị chiếm dụng mà không dùng thì hiện tượng lãng phí tài nguyên sẽ xảy ra.

Ví dụ ta dành riêng 2Mbps cho thoại thì chỉ có gói tin thoại mới có thể sử dụng nguồn tài nguyên này, mặc dù có khi không có một gọi nào qua mạng thì tài nguyên này vẫn được dành riêng và không luồng thông tin dữ liệu có thể chiếm dụng khoảng tài nguyên này

Một đặc điểm nữa là mô hình InServ đảm bảo chất lượng dịch vụ theo luồng (flow). Một luồng được xác định bởi các tham số: địa chỉ IP nguồn, IP đích, cổng nguồn, cổng đích….InServ sử dụng giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol) để báo hiệu.

Khi một luồng được thiết lập thì tương ứng với 1 phiên RSVP được thiết lập, điều này dẫn đến một hạn chế là: đối với mạng có lưu lượng cao như mạng ISP hoặc các tổ chức doanh nghiệp lớn thì số lượng luồng có thể lên đến hàng trăm ngàn luồng trong một thời điểm và đẫn đến hiện tượng lãng phí tài nguyên do bandwidth sử dụng để thiết lập kênh RSVP lên rất nhiều (RSVP không phải là luồng thoại mà chỉ là thông tin điều khiển, báo hiệu).

Hạn chế của mô hình IntServ với hệ thống mạng có số lượng flow lớn

Mặc dù InServ là mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ tuyệt đối, từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end), nhưng nó không linh hoạt và khả năng mở rộng thấp nên thường không được lựa chọn để thực hiện QoS trong mạng có quy mô lớn.

Mô hình DiffServ

Mô hình DiffServ được thiết kế để khắc phục những hạn chế của mô hình InServ. Mô hình DiffServ có khả năng linh hoạt cao và khả năng mở rộng lớn.

Thay vì thực hiện chất lượng dịch vụ xuyên suốt và thống nhất trên cả đường truyền như mô hình InServ, mô hình DiffServ thực hiện chất lượng dịch vụ riêng lẽ trên từng router, với cách thực hiện như vậy mô hình DiffServ không cần phải tiến hành báo hiệu theo từng luồng nên tiết kiệm băng thông và có khả năng mở rộng lớn rất phù hợp trong mô hình hệ thống mạng lớn.

Những điểm nỗi trội trong việc quản lý tài nguyên của mô hình DiffServ được thể hiện ở:

Mô hình DiffServ không thực hiện báo hiệu, bắt tay khi thiết lập luồng nên không bị mất băng thông cho phần báo hiệu.
Mô hình DiffServ thực hiện quản lý tài nguyên hiệu quả do không dành riêng tài nguyên cho bất kỳ một dịch vụ nào. Các dịch vụ được phân chia theo thứ tự ưu tiên, dịch vụ nào có độ ưu tiên cao hơn sẽ được cung cấp tài nguyên ở chế độ tốt hơn, khi không có lưu lượng chạy trên đó thì tài nguyên lại được trả về cho hệ thống và được sử dụng bởi các dịch vụ khác

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của DiffServ có thể diễn tả như sau: đầu tiên các gói tin được phân loại ra thành nhiều nhóm ưu tiên từ thấp đến cao tùy theo đặc điểm của từng dịch vụ, thiết bị sẽ tiến hành cung cấp tài nguyên theo từng nhóm, nhóm nào có thứ tự cao hơn thì sẽ được cung cấp quyền được sử dụng tài nguyên ưu tiên hơn, tài nguyên sẽ được các nhóm thấp hơn dùng nếu nhóm trên không sử dụng nữa. Tất cả các quá trình này sẽ được thực hiện riêng lẽ trên từng thiết bị

Mô hình tổng quát của cơ chế DiffServ

Giải pháp QoS theo mô hình DiffServ được thực hiện qua những bước sau:

Đánh dấu và phân loại gói tin. Đầu tiên các gói tin sẽ được đánh dấu để phân biệt, sau đó được sắp xếp vào các nhóm (lớp) phù hợp. Việc đánh dấu và xếp lớp sẽ giúp thực hiện các cơ chế QoS ở những bước sau
Quản lý tắc nghẽn. Cơ chế quản lý tắc nghẽn được thực hiện trên các giao diện của thiết bị mạng. Khi gói tin đến các giao diện này, các gói tin sẽ được phân chia theo từng hàng đợi có mức độ ưu tiên khác nhau
Tránh tắc nghẽn. Cơ chế loại bỏ gói tin trước khi nó có thể gây ra hiện tượng tắc nghẽn
Đặt ngưỡng. Cơ chế đặt ngưỡng trên, ngưỡng dưới cho băng thông, cụ thể là băng thông sẽ được đảm bảo một ngưỡng dưới tối thiểu và khi lớn hơn ngưỡng trên thì gói tin có thể bị loại bỏ hay đưa vào hàng đợi
Nén Header. Header chiếm phần lớn trong 1 gói tin nhưng không mang thông tin thật sự, cơ chế nén header sẽ giúp tiết kiệm được băng thông
Phân mảnh. Các gói tin dữ liệu thường có độ dài lớn, điều này sẽ gây trễ và tắc nghẽn. Cơ chế phân mảnh sẽ băm các gói tin này thành các gói tin nhỏ hơn để tránh tắc nghẽn

(connekgroup)