- Lê Trần Hoàng ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG DỰA TRÊN GIAO THỨC DIFFSERV Chuyên ngành: Công nghệ thông tin LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đặng Văn Chuyết . - Hà Nội – 2015 2 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Lê Trần Hoàng Đề tài luận văn: Đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng dựa trên giao thức DiffServ Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Mã số SV: CB120082 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày với các nội dung sau. - TỔNG QUAN VÊ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ QoS. - Chất lƣợng dịch vụ QoS (Quanlity of Service. - Các mô hình dịch vụ QoS. - Mô hình Best-Effort. - Mô hình Inter-Serv. - Các lớp dịch vụ. - Đảm bảo dịch vụ. - Dịch vụ phân biệt DiffServ. - DỊCH VỤ PHÂN BIỆT DIFFSERV. - Điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP (Diffserv code point. - 46 KẾT LUẬN 6 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiêng Việt ACL Access Control List Danh sách quản lý truy cập AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo BA Behavior Aggretate Tập hợp đối xử BE Best Effort Cố gắng tối đa CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queuing Hàng đợi cân bằng dựa trên lớp CDT Congestion discard threshold Số gói tin tối đa trong 1 hàng đợi CBQ Class Base Queue Hàng đợi theo lớp CW Custom Queuing Hàng đợi tùy biến DiffServ Differentiated Service Dịch vụ phân biệt DSCP Differentiated Service Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt EF Expedited Forwarding Chuyển tiếp nhanh FIFO First in First out Đến trước phục vụ trước FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản IETF The Internet Engineering Task Force Lực lượng quản lý kĩ thuật IntServ Intergrated Service Dịch vụ tích hợp IOS Internet Operating System Hệ điều hành mạng IP Internet Protocol Giao thức Internet ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng LLQ Low-latency Queuing Hàng đợi có độ trễ thấp MF Multi-Field Bộ phân lớp MPLS Multiple Protocol Lable Switching Cơ chế chuyển mạch nhãn PHB Per-hop Behaviour Hành vi xử lý từng chặng PQ Priority Queuing Hàng đợi ưu tiên SLA Service Level Agreement Bản thỏa thuận mức dịch vụ QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên Rspec Required Specification Yêu cầu mức chất lượng dịch vụ 7 RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực TCA Traffic Contro Agreement Bản thỏa thuận điều hòa lưu lượng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận ToS Type of Service Kiểu dịch vụ Tspec Traffic Specification Đặc tính lưu lượng UDP User Datagram Protocol Giao thức hướng thông điệp VoIP Voice over IP Thoại qua IP EXP Experimental Nối ToS hoặc DSCP trong gói tin tới để thực hiện QoS WFQ Weighted Fair Queing Hàng đợi công bằng theo trọng số WRED Weighted Random Early Discarding Loại bỏ sớm ngẫu nhiên theo trọng số 8 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Các kĩ thuật QoS trong mạng IP. - 13 Hình 2: Mô hình mạng IntServ. - 16 Hình 3: Mô hình dịch vụ IntServ. - 18 Hình 4: Mô hình mạng DiffServ. - 32 Hình 15: Kiến trúc dịch vụ Diffserv. - Cơ sở khoa học và tính thực tiễn Với sự bùng nổ của Internet ngày nay, việc kết nối và sử dụng nó ngày càng nhiều, nên tầm quan trong của việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) ngày càng được quan tâm. - Nhiệm vụ của các nhà cung cấp Internet (ISP) là cung cấp các dịch vụ đa dạng và phải đảm bảo chất lượng của dịch vụ. - Mặc dù, thời gian gần đây, các nhà mạng đã bắt đầu cung cấp dịch vụ mạng cáp quang, với những ưu thế vượt trội có thể nhận thấy được qua so sánh trong bảng sau: Yếu tố so sánh Cáp đồng Cáp quang Môi trƣờng truyền tín hiệu Cáp đồng, tín hiệu điện Cáp Quang, tính hiệu ánh sáng Tốc độ truyền dẫn Không cân bằng (Bất đối xứng, Download > Upload). - Khả năng ứng dụng các dịch vụ đòi hỏi download và upload đều cao nhƣ: Hosting server riêng, VPN, Video Conferrence… Không phù hợp vì tốc độ thấp và chiều upload không thể vượt quá 01 Mbps. - Vì vậy, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ trên môi trường cáp đồng vẫn là rất cần thiết. - Mạng Internet cung cấp dịch vụ dựa trên khả năng tối đa (Best-Effort), tức là không có cam kết nào từ phía nhà cung cấp dịch vụ về chất lượng. - Chất lượng dịch vụ là thành phần quan trọng trong mạng gói đa dịch vụ, luôn đóng vai trò quan trọng trong tất cả các loại hình dịch vụ viễn thong. - Mỗi loại hình quan tâm đến chất lượng dịch vụ ở những khía cạnh khác nhau. - Việc tích hợp nhiều ứng dụng với các QoS được yêu cầu khác nhau, đòi hỏi phải có một mô hình QoS đảm bảo cho các dịch vụ này. - QoS theo mô hình DiffServ là rất hiệu quả đối với mạng gói IP. - Từ tính cấp thiết trên, tôi chọn đề tài “Đảm bảo chất lƣợng dịch vụ mạng dựa trên giao thức DiffServ”. - Luận văn sẽ đi sâu tìm hiểu về kiến thức cơ bản của chất lượng dịch vụ trên nền mạng IP như đặc điểm kĩ thuật, phân tích và đánh giá chất lượng cho mạng IP qua mô hình DiffServ, hỗ trợ chất lượng dịch vụ trên mạng IP. - Nghiên cứu về đảm bảo chất lượng dịch vụ trên mạng IP - Phân tích, đánh giá mô hình DiffServ qua chất lượng dịch vụ mạng IP - Sử dụng công cụ NS2 mô phỏng mô hình DiffServ đẻ đảm bảo chất lượng dịch vụ 3. - Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu lý thuyết về đảm bảo chất lượng dịch vụ.Các mô hình đảm bảo QoS trên mạng IP. - Đánh giá hiệu năng của mô hình DiffServ qua việc sử dụng công cụ NS2 4. - TỔNG QUAN VÊ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ QoS 1. - Giới thiệu Trước đây, khi mà internet chủ yếu là truyền data thì người ta không cần quan tâm đến việc phân biệt và ưu tiên cho các gói tin bởi vì lúc này băng thông mạng và các tài nguyên khác đủ để cung cấp cho các ứng dụng trong mạng. - Vì vậy, các ISP sẽ cung cấp cho khách hàng của họ dịch vụ best-effort (BE) khi đó tất cả các khách hàng sẽ được đối sử như nhau họ chỉ khác nhau ở loại kết nối. - Đây là dịch vụ phố biến trên mạng Internet hay mạng IP nói chung. - Các gói thông tin được truyền đi theo nguyên tắc “đến trước được phục vụ trước” mà không quan tâm đến đặc tính lưu lượng của dịch vụ là gì. - Điều này dẫn đến rất khó hỗ trợ các dịch vụ đòi hỏi độ trễ thấp như các dịch vụ thời gian thực hay video. - Cho đến thời điểm này, đa phần các dịch vụ được cung cấp bởi mạng Internet vẫn sử dụng nguyên tắc Best Effort này. - Nhưng khi Internet càng ngày càng phát triển và phát triển thêm các dịch vụ HTTP, Voice, Video… thì điều này sẽ làm cho chất lượng của các dịch vụ này giảm đi rõ rệt vì độ trễ (delay) lớn, độ biến động trễ (jitter) lớn và không đủ băng thông để truyền, phương án tăng băng thông của mạng cũng không giải quyết được vấn đề này mà lại còn rất tốn kém. - Chất lƣợng dịch vụ QoS (Quanlity of Service) QoS là một khái niệm dùng để đề cập đến tất cả các khía cạnh liên quan đến hiệu quả hoạt động của mạng. - Tìm đường qua mạng nhằm cung cấp cho dịch vụ được yêu cầu. - Duy trì hiệu lực hoạt động của dịch vụ. - Hai mô hình cung cấp chất lượng dịch vụ được sử dụng phổ biến ngày nay là. - Mô hình dịch vụ tích hợp IntServ (Intergrated Services. - Mô hình dịch vụ phân biệt DiffServ (Differentiated Services). - Dịch vụ tích hợp (IntServ. - Dịch vụ phân biệt (DiffServ) Để phục vụ các loại dữ liệu (media): âm thanh, hình ảnh, dữ liệu khác. - Như vậy, mạng IP chỉ cung cấp mô hình dịch vụ “nỗ lực tối đa” (best effort service) có nghĩa là mạng sẽ khai thác hết khả năng trong giới hạn cho phép, nhưng không đảm bảo độ trễ và mất mát dữ liệu. - Vì vậy, khi có nhiều luồng lưu lượng truyền đi trong mạng và vượt quá khả năng của mạng, dịch vụ không bị từ chối nhưng chất lượng dịch vụ giảm: thời gian trễ tăng, tốc độ giảm và mất dữ liệu. - Do đó, mạng IP không thích hợp với những ứng dụng yêu cầu thời gian thực. - Sự ra đời các giao thức chất lượng dịch vụ QoS cung cấp cho mạng các tính năng giúp mạng có thể phân biệt được các lưu lượng có đòi hỏi thời gian thực với các lưu lượng có độ trễ, mất mát hay độ biến động trễ (jitter). - Băng thông sẽ được quản lý và sử dụng hiệu quả để có thể đáp ứng những yêu cầu về chất lượng của các luồng lưu lượng. - Mục tiêu của QoS là cung cấp một số mức dự báo và điều khiển lưu lượng. - Độ sẵn sàng của dịch vụ Độ trễ (delay. - Hiện nay, có hai loại chất lượng dịch vụ cơ bản. - Dành trước tài nguyên (Resource Reservation) với mô hình “Tích hợp dịch vụ” IntServ (Intergrated Service). - Tùy theo yêu cầu của dịch vụ và chính sách quản lý băng thông mà mạng sẽ cung cấp tài nguyên phục vụ cho từng ứng dụng. - Sự ưu tiên (Prioritization) với mô hình các “dịch vụ phân biệt. - Lưu lượng vào mạng được phân loại và được cung cấp theo chỉ tiêu của chính sách quản lý băng thông. - Chất lượng dịch vụ được áp dụng cho từng luồng dữ liệu riêng biệt hoặc một nhóm luồng. - Các mạng ngày nay đều phải sử dụng QoS để đảm bảo chất lượng dịch vụ, tuy nhiên với mỗi ứng dụng thì cần có các mức độ QoS khác nhau. - Các mô hình dịch vụ QoS Một mô hình dịch vụ được gọi là một mức dịch vụ mô tả khả năng thiết lập từ đầu cuối đến đầu cuối của QoS, đầu cuối đến đầu cuối là khả năng của mạng có thể phục vụ các yêu cầu đặc biệt tới mạng khác. - Kỹ thuật QoS cung cấp ba kiểu mô hình dịch vụ là : Best-effort, InterServ và Differentiated Services. - Mô hình Best-Effort Best-effort là một mô hình dịch vụ đơn và phổ biến trên mạng Internet hay mạng IP nói chung, cho phép ứng dụng gửi dữ liệu bất cứ khi nào với bất cứ khối lượng nào nó có thể thực hiện và không đòi hỏi sự cho phép hoặc thông tin cơ sở mạng, nghĩa là mạng phân phối dữ liệu nếu có thể mà không cần sự đảm bảo về độ tin cậy, độ trễ hoặc khả năng thông mạng. - QoS đặc tả dịch vụ Best-effort là xếp hàng đợi: firt-in firt-out (FIFO). - Dịch vụ Best- effort rất phù hợp cho những ứng dụng của mạng dải rộng như truyền file hoặc email. - Cho đến thời điểm này đa phần các dịch vụ được cung cấp bởi mạng Internet vẫn sử dụng mô hình dịch vụ này. - Mô hình Inter-Serv Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp dịch vụ thời gian thực (thoại, video) và băng thông cao (đa phương tiện), dịch vụ tích hợp IntServ đã ra đời.Đây là sự phát triển của mạng IP nhằm đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống Best Effort và các dịch vụ thời gian thực. - Sau đây là những động lực thúc đẩy sự ra đời của mô hình này. - Dịch vụ cố gắng tối đa không còn đủ đáp ứng nữa, ngày càng có nhiều ứng dụng khác nhau, các yêu cầu khác nhau về đặc tính lưu lượng được triển khai, đồng thời người sử dụng cũng yêu cầu chất lượng dịch vụ ngày càng cao hơn. - Mạng IP phải có khả năng hỗ trợ không chỉ đơn dịch vụ mà còn hỗ trợ đa dịch vụ của nhiều loại lưu lượng khác nhau từ thoại, số liệu đến video. - Cung cấp dịch vụ tốt nhất. - Mô hình IntServ cho phép nhà cung cấp mạng tung ra những dịch vụ tốt nhất, khác biệt với các đối thủ cạnh tranh khác. - Hình 2: Mô hình mạng IntServ Mô hình IntServ được IETF giới thiệu vào giữa thập niên 90 với mục đích hỗ trợ chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. - Trên thực tế giao thức RSVP là giao thức duy nhất dùng để báo hiệu cho mô hình IntServ. - Thật ra, IntServ là kiến trúc hỗ trợ chất lượng dịch vụ mạng, còn RSVP là giao thức báo hiệu cho IntServ.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt