Tải bản đầy đủ

: Luận văn thạc sĩ khoa học máy tính "các kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng ip"

0
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t



nu .
e
du .
v


n
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA
CÔNG NGHỆ THÔNG
TIN
NGUYỄN

KHOA
CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO CHẤT L
Ƣ
ỢNG DỊCH VỤ
TRONG MẠNG IP
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01
Lớp Cao học K6
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY
TÍNH
NGƢỜI HƢỚNG
DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN GIA
HIỂU
Thái Nguyên -
2009

1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/




ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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
h
ƣ
ớng
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

Khoa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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

Khoa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
3
MỤC
LỤC
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ 1
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. 2
MỤC LỤC ............................................................................................................................. 3
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT...................................................................................................... 6
DANH SÁCH HÌNH VẼ ....................................................................................................... 9
ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................................... 12
CHƢƠNG
I: ........................................................................................................................ 13
CHẤT
LƢỢNG
DỊCH VỤ TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG ........................................ 13
Nhập đề: .......................................................................................................................... 13
1.1 Khái niệm về chất
lƣợng
dịch vụ ............................................................................... 14
1.2 Các thông số QoS ....................................................................................................... 15
1.2.1 Băng thông .......................................................................................................... 16
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 c
hƣơ
ng ............................................................................................................... 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 l
ƣ
ợng .............................................................. 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 c
hƣơ
ng ............................................................................................................... 51
CHƢƠNG
3:........................................................................................................................ 52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 c
hƣơ
ng ............................................................................................................... 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 c
hƣơ
ng: .............................................................................................................. 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 c
hƣơ
ng ............................................................................................................... 91
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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

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
ng
ƣ
ợc
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
13
CHƢƠNG
I:
CHẤT
L
Ƣ
ỢNG
DỊCH VỤ TRONG MẠNG TRUYỀN
THÔNG
N h ập



đ ề :
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

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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
14
Những nghiên cứu
dƣới
đây sẽ đi vào những vấn đề mà mạng IP cần quan tâm
đề đảm bảo chất
lƣợng
dịch vụ.
1.1 Khái niệm về chất
lƣợng
dịch
vụ
Chất
lƣợng
dịch vụ là một vấn đề rất khó cho sự định nghĩa chính xác, bởi vì
nhìn từ góc độ khác nhau ta có quan điểm về chất
lƣợng
dịch vụ khác nhau. Ví dụ nhƣ
với
ngƣời
sử dụng dịch vụ thoại chất
lƣợng
dịch vụ cung cấp tốt khi thoại đƣợc rõ
ràng, tức là chúng ta phải đảm bảo tốt về giá trị tham số trễ, biến động trễ.
Nhƣng
giá
trị tham số mất gói thông tin về một tỉ lệ tổn thất nào đó có thể chấp nhận
đ
ƣ
ợc.
Nhƣng
giả dụ, đối với khách hàng là
ngƣời
sử dụng trong truyền số liệu ở ngân hàng
thì điều tối quan trọng là độ tin cậy, họ có thể chấp nhận trễ lớn, độ biến động trễ lớn,
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
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
dịch vụ IP có thể đạt tới đảm bảo QoS hay SLA giữa khách hàng và ISP là với dịch vụ
mạng IP
đƣợc
quản lý. Thuật ngữ
đƣợc
quản lý ở đây là bất cứ cái gì mà nhà cung cấp
dịch vụ quản lý thay mặt cho khách hàng , điều đó cũng làm nâng cao
đƣợc
chất lƣợng
dịch vụ.
1.2 Các thông số QoS
Phần này sẽ giới thiệu qua về các thông số của QoS. Sáu thông số chung về
chất
lƣợng
dịch
vụ
:
- Băng thông.
- Độ trễ (delay).
- Jitter (biến động trễ).
- Mất gói.
- Tính sẵn sàng (tin cậy).
- Bảo mật.
Các giá trị ví dụ,
đƣợc
liệt kê trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1: Sáu thông số của QoS
Thông số QoS Các giá trị ví dụ
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 Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
16
Bảo mật Mã hoá và nhận thực trên tất cả các luồng
lƣu

ợng
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
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
cùng rời mạng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngu

n h
tt


p : /
/


ww w .
l


r
c


-
t


nu .
e
du .
v


n
17
n 6 5 4 3 2
1
t2
t
3
Bít đầu tiên
r
a
X(b
it
)
Hình
(
a
)
Bít cuối cùng
r
a
1



1
t1
t
2
Bít đầu tiên vào Bít đầu tiên
r
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
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
tr
ƣ
ờng
hợp này, rõ ràng là trễ
không phải là lớn nhất). Nếu trễ là 200 ms, thì 10 phần trăm giá trị jitter sẽ
c
ho 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
nghị về jitter. Các biến đổi của trễ tiếp tục là vấn đề gây bực mình nhất gặp phải đối
với các ứng dụng video và thoại dựa trên Internet.
1.2.4 Mất gói
Mất thông tin là một thông số QoS không
đƣợc
đề cập
thƣờng
xuyên
nhƣ
là băng
thông và trễ, đặc biệt đối với mạng Internet. Đó bởi vì bản chất tự nhiên
đƣợc
thừa nhận
của mạng Internet là "cố gắng tối đa". Nếu các gói IP không đến
đƣợc
đích thì Internet
không hề bị đổ lỗi vì đã làm mất chúng. Điều này không có nghĩa là ứng dụng sẽ tất yếu
bị lỗi, bởi vì đối với những dịch vụ khác nhau đều đặt ra giá trị
ng
ƣ
ỡng
của riêng mình.
Nếu các thông tin bị mất vẫn cần thiết đối với ứng dụng thì nó sẽ yêu cầu bên gửi gửi lại
bản sao của thông tin bị mất. Bản thân mạng không quan tâm giúp đỡ vấn đề này, bởi vì
bản sao của thông tin bị mất không
đƣợc lƣu
lại tại bất cứ nút nào của mạng.
Thực ra Internet là mạng của các mạng và không có cơ chế giám sát đầy đủ nào
đảm bảo chất
lƣợng
thông tin truyền. Hiện
tƣợng
mất gói tin là kết quả của rất nhiều
nguyên nhân :
• Quá tải
lƣợng ngƣời
truy nhập cùng lúc mà tài nguyên mạng còn hạn chế.
• Hiện
tƣợng
xung đột trên mạng LAN.
• 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,

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).
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
chiều.
Tuy nhiên, nếu
ngƣời
sử dụng nhận thức rõ rằng họ không thể có mạng
nh
ƣ
mong muốn trong tất cả thời gian
Tuy nhiên thông số QoS khả dụng
thƣờng đƣợc
quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết
riêng lẻ.
1.2.6 Bảo mật
Bảo mật là một thông số mới trong danh sách QoS,
nhƣng
lại là một thông số
quan trọng. Thực tế, trong một số trƣờng hợp độ bảo mật có thể đƣợc xét ngay sau
băng thông. Gần đây, do sự đe doạ rộng rãi của các hacker và sự lan tràn của virus trên
mạng Internet toàn cầu đã làm cho bảo mật trở thành vấn đề hàng đầu.
Hầu hết vấn đề bảo mật liên quan tới các vấn đề
nhƣ
tính riêng
tƣ,
sự tin cẩn và
xác nhận khách và chủ. Các vấn đề liên quan đến bảo mật
thƣờng
đƣợc gắn với một
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

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,
th
ƣ
ờng
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
tr
ƣ
ờng
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
tr
ƣ
ờng
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
th
ƣ
ờng
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
ph
ƣ
ơng
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
ph
ƣ
ơng
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
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
trình gửi thƣ sẽ chuyển thƣ tới vùng spool của máy nhận. Nếu không thể kết nối với
máy nhận thì
ch
ƣ
ơng
trình gửi
thƣ
sẽ ghi lại những
thƣ chƣa đƣợc
chuyển và sau đó sẽ
thử gửi lại một lần nó hoạt động. Khi
ch
ƣ
ơng
trình gửi thƣ thấy một
thƣ
không gửi
đƣợc
sau một thời gian quá lâu (ví dụ 3 ngày) thì nó sẽ trả lại bức
thƣ
này cho
ng
ƣ

i
gửi. Với cơ chế hoạt động nhƣ trên thì rõ ràng đối với dịch vụ E-mail không đòi hỏi
yếu tố thời gian thực do vậy yêu cầu QoS đòi hỏi không quá lớn. Khi mạng xẩy ra tắc
nghẽn các mail có thể ngừng chuyển đi mà có thể đợi khi mạng rỗi trở lại thì thực hiện
truyền đi. Tuy nhiên một yêu cầu đối vơi E-mail đó là độ tin cậy, các gói gửi đi phải
đảm bảo đến đích và nội dung cần phải chính xác hòan toàn. Do vậy đòi hỏi mạng
không bị mất gói, hoặc khi có xẩy ra mất gói thì phải có cơ chế truyền lại an toàn do
vậy E-mail sử dụng TCP.
FTP (File Transfer Protocol) là giao thức truyền một file từ một host tới một
host khác. Hình 1.2 diễn tả tổng quan về FTP
Giao
tiế
p
ngƣời
dùng
F
T
P
`
FTP Client
Truyền file
FTP Server
S
erver
User Ng
ƣ
ời
dùng tại trạm
File hệ thống
local
File hệ thống
remote
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

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,
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

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
nhƣ
Napster yêu cầu tòan bộ file phải
đƣợc
dowload
trƣớc
khi bắt đầu hiện thị.
Continuous phayout: Khi bắt đầu hiển thị một hình ảnh, nên bắt đầu dựa vào
định thời gốc của hình ảnh. Cách này tạo ra một độ trễ đáng kể cho việc phân phát dữ
liệu. Dữ liệu phải
đƣợc
nhận từ máy chủ kịp thời cho việc hiển thị ở máy khách;
ng
ƣ
ợc
lại thì mọi thứ trở nên vô nghĩa. Trễn end to end là bắt buộc đối với streaming, stored
media
th
ƣ
ờng
ít liên tục hơn so với các
chƣơng
trình trực tuyến, các ứng dụng tƣơng
tác
nhƣ
là thoại trên internet và hội nghị truyền hình.
1.3.3 Ứng dụng Streaming cho âm thanh, hình ảnh sống
Lớp ứng dụng này
tƣơng
tự
nhƣ
các
ch
ƣ
ơng
trình radio và tive quản bá cổ điển,
ngoại trừ việc truyền dẫn là thông qua Internet. Các ứng dụng này cho phép một
ng
ƣ

i
dùng nhận live radio hoặc tivi truyền từ bất cứ nơi nào trên thế giới. Có thể xen trên
Yahoo !Broadcast 2000 và Netradio 2000 trên Internet.
Bởi vì streaming của âm thanh hình ảnh sống không
đƣợc
lƣu trƣớc, một máy
khách không thể tua nhanh. Hơn nữa với phần dữ liệu đã đƣợc lƣu trong bộ nhớ của
máy khách, thì các hành động
tƣơng
tác
nhƣ
là dừng và tua lại là có thể thực hiện ở
một số ứng dụng. Các ứng dụng sống, quảng bá online thƣờng có nhiều máy khách
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
nhi
ƣ
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
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
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
gói sẽ không có cùng độ trễ, đặc biệt trong khi xẩy ra tắc nghẽn trên mạng. Vì vậy phía
nhận phải quan tâm tới việc xác định khi nào diễn tả lại đoạn và xác định làm gì với
các đoạn mất.
Hạn chế của dịch vụ Best-effort
Nhƣ
đã đề cập dịch vụ best-effort có thể dẫn đến mất gói, trễ lớn và biến động
trễ lớn. Bây giời ta sẽ xem xét vấn đề này một cách chi tiết hơn

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×