Đề tài Tổng quan về QoS

MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ ACLs Access Control Lists Bảng điều khiển truy nhập B BGP4 Border Gateway Protocol version 4 Giao thức cổng biên version 4 C CoS Class of service Lớp dịch vụ CAC Connection Admission Control Điều khiển thu nhận kết nối CAR Committed Access Rate Tốc độ truy nhập được qui định CIR Commited Information Rate Tốc độ thông tin được giao ước CQ Custom Queuing Hàng đợi khách CQS Classification, Queuing, Scheduling Phân loại, hàng đợi, lập lịch CBQ Class-Base Queuing Xếp hàng trên cơ sở lớp CBWFQ Class-Base Weighted Fair Queuing Hàng đợi hợp lý theo trọng số dựa trên cơ sở lớp CSSVC Core-Stateless Shaped Virtual Clock Đồng hồ ảo định dạng không lõi D DiffServ Differentiated Services Dịch vụ phân biệt DSCP Differentiated services codepoint điểm mã dịch vụ phân biệt E EDD Earliest Due Date Phí sớm nhất của ngày EIR Excess Information Rate tỷ lệ thông tin vượt quá F FEC Forward Error-Correcting Code Mã định hướng lỗi đúng FBI Forwarding Information Base Thông tin định hướng cơ sở FIFO First In First Out Vào trước ra trước FCFS First Come First Served Đến trước, phục vụ trước G GPS Generalized Processor Sharing Phân chia bộ xử lý chung I IntServ Integrated Service Dịch vụ tích hợp ISP Internet Service Provider Cung cấp dịch vụ mạng ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ L LAN Local Area Network Mạng cục bộ M MPLS MultiProtocol LabelSwitching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MTU Maximum Transmission Unit Khối truyền dẫn lớn nhất N NP Net Performane Mạng thực thi O OSPF Open Shortest Path First giao thức tìm đường dẫn đầu tiên ngắn nhất P PVC Permanent Virtual Circuit kênh ảo cố định PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng PQ Priority Queuing Hàng đợi ưu tiên PQ PHB Per-Hop Behavior Xử lý trên từng Hop Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ R RED Random Early Detection Phát hiện trước ngẫu nhiên RSVP Resource Reservation Protocol Giao Thức dự trữ tài nguyên RSpec Request Specification Mô tả yêu cầu RCSP Rate-Contrlled Static Priority Ưu tiên tốc độ điều khiển cố định S SVC Switched Virtual Circuit kênh ảo chuyển mạch SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ SNA System Network Architecture Hệ thống kiến trúc mạng SBM Subnet Bandweidth Management Quản lý băng thông mạng con SCFQ Self-Clock Fair Queuing Xếp hàng hợp lý tự định giờ T TSpec Traffic Specification Mô tả lưu lượng TCA Traffic Conditioning Agreement Điều kiện lưu lượng thoả thuận ToS Type of Service Trường dịch vụ U UDP User Datagram Protocol Gói dữ liệu người dùng V VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo W WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WFQ Weighted Fair Queueing Xếp hàng theo trọng số WRED Weighted Early Random Detect Phát hiện sớm ngẫu nhiên theo trọng số WF2Q Worst-Case Fair Weighted Fair Queuing Hàng đợi hợp lý theo trọng số trong trường hợp xấu LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nghành công nghiệp viễn thông đã đạt được những thành tựu to lớn và trở thành một ngành không thể thiếu trong đời sống con người. Nhờ sự phát triển của kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng và các công nghệ phần mềm đã và đang đem lại cho người sử dụng các dịch vụ mới đa dạng và phong phú. Mạng IP và các dịch vụ ứng dụng công nghệ IP với các ưu điểm như tính linh hoạt, khả năng mở rộng dễ dàng và đạt hiệu quả cao … đã và đang dần chiếm ưu thế trên thị trường viễn thông thế giới. Nhiều nghiên cứu về công nghệ IP đã được thực hiện để đưa ra các giải pháp tiến đến một mạng hội tụ toàn IP. Tuy nhiên mạng IP hiện nay mới chỉ là mạng “Best Effort” -một mạng nỗ lực tối đa, mà không hề có bất kì một sự bảo đảm nào về chất lượng dịch vụ của mạng. Đồ án này nghiên cứu về QoS với mong muốn hiểu them về chất lượng dịch vụ trong mạng IP và đưa QoS vào mạng để có được một mạng IP có QoS chứ không chỉ là mạng “Best Effort”. Đồ án gồm bốn chương : Chương 1. Tổng quan về QoS: Trình bày các khái niệm cơ bản, các tham số QoS, thực trạng QoS trong các mạng viễn thông hiện nay và cách đưa QoS vào trong mạng IP bằng cách sử dụng các giao thức và các thuật toán QoS. Chương 2. Kiến trúc CQS:trình bày tổng quan về kiến trúc CQS, đặc điểm, khái niệm, các ứng dụng và các dịch vụ mạng của kiến trúc CQS. Chương 3. Scheduling: Trình bày về bộ lập lịch với các khái niệm các thuật toán và ứng dụng của chương trình lập lịch trong việc điều khiển lưu lượng, điều khiển tắc nghẽn nhằm giăi quyết vấn đề QoS trong mạng IP. Chương 4. Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam: Trình bày mạng Viễn thông trong tương lai và các ứng dụng để đưa chất lượng dịch vụ vào trong mạng tương lai. Em xin chân thành cảm ơn Th. s Nguyễn Văn Đát đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Em xin cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Mạng Viễn Thông I cùng các anh chị trong trung tâm VTN đã cung cấp tài liệu, cảm ơn những góp ý quí báu của các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Ngày 25 tháng 10 năm 2005 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Huyền CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QoS 1. 1. Giới thiệu chung QoS là chất lượng truyền tải các thông tin trên mạng theo đúng thời gian, kiểm soát băng thông, đặt quyền ưu tiên cho các lưu thông, cung cấp mức độ an toàn cao. QoS còn được kết hợp với khả năng chuyển tải các thông tin phụ thuộc vào trễ (delay sensitive) như video trực tiếp hay âm thanh mà vẫn có đủ băng thông cho các lưu thông khác dù ở tốc độ thấp hơn. Quyền ưu tiên liên quan đến việc đánh dấu một số thông tin để có thể đi qua những mạng đông đúc trước khi những những thông tin khác có độ ưu tiên thấp hơn đi qua. Quyền ưu tiên được gọi là cấp dịch vụ (class of service) hay còn gọi la CoS. Cung cấp QoS đòi hỏi cải tiến cơ sở hạ tầng của mạng. Một kỹ thuật để mở rộng băng thông là tạo các trục chính trên mạng bằng các bộ chuyển mạch ATM hoặc Gigabit Ethernet. Điều này cũng có nghĩa là nâng cấp một mạng cục bộ dùng chung thành một mạng cục bộ chuyển mạch. Hơn nữa, các giao thức mới yêu cầu phải quản trị các quyền ưu tiên lưu thông và băng thông trên mạng. Ví dụ sau đây sẽ mô tả cách thức QoS áp dụng vào thực tế. Giả sử bạn có cơ hội để thiết kế lại hệ thống đường sá trong trung tâm. Hệ thống đường sá hiện thời không bảo đảm bạn có thể đi đến đích đúng giờ, cũng không cung cấp được những mức độ ưu tiên cho các lưu thông đặc biệt, như các xe cấp cứu hoặc có những người sẵn sàng trả tiền để được đi trên các tuyến không tắc nghẽn. Tình huống này cũng tương tự như mô hình truyền dữ liệu “nỗ lực cao nhất” (best-effort) trên Internet, mà các gói được ưu tiên như nhau và phải truyền qua các băng thông có sẵn. Việc đầu tiên là phải xác định cách thức cải tiến chất lượng dịch vụ được cung cấp bởi hệ thống đường sá. Điều này có nghĩa là phải làm giảm hay tránh các chậm trễ, dự báo các loại hình lưu thông, và tạo các thứ tự ưu tiên sao cho một số các lưu thông có thể truyền tải gấp. Một giải pháp hiển nhiên là tăng thêm các tuyến, tương đương việc nâng cao băng thông bằng cách nâng cấp thành mạng ATM hay mạng Gigabit Ethernet. Một giải pháp khác là tạo ra thêm các bộ định tuyến trực tiếp tới nơi đến quan trọng, tương đương việc tạo ra một môi trường mạng chuyển mạch mà các mạch chuyên biệt có thể được thiết lập để nối kết giữa hai hệ thống. Những quy luật không thể tránh khỏi của hệ thống đường sá cũng như các mạng là các đường truyền mới hoặc việc gia tăng băng thông sẽ nhanh chóng được dùng hết. Trong môi trường mạng, các ứng dụng multimedia sẽ dùng hết băng thông được cung cấp thêm. Nếu mở rộng băng thông, bạn cũng cần phải có các dịch vụ quản lý nó. Đây là lúc các giao thức mạng QoS đóng vai trò của nó. Cũng tương tự như trong hệ thống đường sá, khi bạn đặt một làn xe chuyên dụng chẳng hạn cho những xe cần đi gấp và cho xe buýt. Một làn xe khác được đặt riêng cho người được quyền sử dụng nó chẳng hạn như những làn xe có hình thoi (diamond lanes) có thể được sử dụng bởi những xe với hai hoặc nhiều hành khách hơn. Trên mạng, ta có thể dành riêng một băng thông và chỉ cho phép những người sử dụng được cấp quyền như những người quản lý hoặc như những ứng dụng đặc biệt như hội thảo qua video hoặc như những nghi thức đặc biệt như SNA (System Network Architecture) là những nghi thức mà phải được phân phối trong một khoảng thời gian nhất định để ngăn chặn việc quá thời hạn. Sự cấp quyền nầy giả định là có một người nào đó đang quản lý quyền ưu tiên. Nếu có nhiều người hơn được quyền đi thì kể cả những làn xe hình thoi cũng bị tắt nghẽn. Vì vậy có lẽ bạn muốn thiết lập một vài hình thức điều khiển truy cập khác chẳng hạn như trả tiền sử dụng khi qua cửa thu thuế. Do đó bất cứ ai sẳn sàng trả tiền để được đi trên những làn xe không bị tắc nghẽn sẽ được đi qua những làn xe đó. Nếu việc sử dụng tăng lên thì phí sẽ tăng lên theo. Cuối cùng, hệ thống sẽ cân bằng ít nhất cũng trên lý thuyết. Một vài người có thể truy nhập đến những làn đặc biệt do những mối quan hệ chính trị, việc phục vụ chính phủ hoặc do những uy tín có được qua việc phục vụ cộng đồng. Những người này được xác định và được cấp quyền qua một hệ thống máy tính hóa để điều khiển những chế độ ưu tiên như vậy. Trong môi trường mạng nội bộ, quyền ưu tiên của người sử dụng được thiết lập bởi những nhà quản trị mạng trên máy chủ dựa trên các policy server. Trên Internet, quyền ưu tiên và băng thông được cung cấp trên nền tảng trả tiền để sử dụng. Điều này ngăn cản những ai sử dụng quá nhiều băng thông, nhưng nó đòi hỏi những nhà cung cấp dịch vụ Internet phải đồng ý với những nhà cung cấp dịch vụ Internet khác cùng thiết lập một chất lượng dịch vụ (QoS) qua Internet và đòi hỏi họ có những hệ thống thanh toán để tính tiền khách hàng 1. 1. 1 Chất lượng dịch vụ của ATM Cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng ATM thì tương đối dễ dàng do nhiều nguyên nhân. Đầu tiên, ATM sử dụng các cell có kích thước cố định để phân phối dữ liệu, trái ngược với những khung có kích thước biến đổi được sử dụng trong môi trường mạng cục bộ. Kích thước cố định sẽ tiện lợi hóa việc đoán trước lưu lượng và những đòi hỏi về băng thông. Giả sử bạn tìm cách xác định có bao nhiêu xe cộ đi qua một đường hầm trong một giờ. Sẽ dễ dàng nếu tất cả các xe điều có cùng kích thước, nhưng nếu chúng là xe con, xe buýt và xe tải trung… kích thước khác nhau sẽ gây khó khăn cho việc xác định trước lưu lượng. Thuận lợi của những cell có kích thước của mạng ATM là ở chổ những nhà cung cấp dịch vụ có thể chỉ định trước băng thông và làm hợp đồng với khách hàng mà đảm bảo được chất lượng dịch vụ. Mạng ATM cũng có tính hướng kết nối. Những cell được phân phối qua những mạch ảo theo thứ tự, một yêu cầu quan trọng đối với hình ảnh và âm thanh theo thời gian thực. Trước khi gửi dữ liệu, một mạch ảo phải được thiết lập. Mạch ảo này có thể được thiết lập trước hoặc cài đặt theo yêu cầu (bằng cách chuyển mạch). Trong trường hợp sau, mạng sẽ cung cấp mạch nếu nó có thể đáp ứng đòi hỏi của người sử dụng. Chất lượng dịch vụ QoS cho những mạng trong văn phòng được thiết lập dựa trên giải pháp thuộc về quản trị hoặc các giải pháp khác. Nếu mạng được nối với mạng ATM của nhà truyền thông thì những thông số của chất lượng dịch vụ QoS cũng có thể được chuyển cho mạng đó. Những ứng dụng vừa mới hình thành có thể đòi hỏi chất lượng dịch vụ (QoS) của mạng ATM cho những dịch vụ như những mạch mô phỏng tạo với một băng thông cụ thể. Những thông số của chất lượng dịch vụ mạng ATM thường gặp bao gồm peak cell rate - tốc độ truyền cell cao nhất (tốc độ truyền cell cao nhất trong mỗi giây để phân phối dữ liệu tới người sử dụng), minimum cell rate - tốc độ truyền cell thấp nhất (tốc độ truyền cell thấp nhất có thể chấp nhận được mà mạng ATM phải cung cấp; nếu mạng không thể cung cấp đến mức độ nầy, đòi hỏi về mạch sẽ bị từ chối), cell loss ratio - tỉ lệ mất cell (cell mất có thể chấp nhận được), cell transfer delay - sự chậm trễ trong việc chuyển tải các cell (sự trì hoãn có thể chấp nhận được), cell error ratio - tỉ lệ lỗi của truyền cell (mức độ lỗi có thể chấp nhận được). Trong suốt giai đoạn cài đặt, ATM chỉ thi hành một tập các thủ tục gọi là CAC (connection admission control - điều khiển thu nhận kết nối) để xác định xem nó có thể cung cấp sự kết nối ATM hay không. Quá trình thu nhận được xác định bằng cách tính toán các yêu cầu về băng thông cần để thỏa mãn những đòi hỏi của người sử dụng về dịch vụ. Nếu mạch được thừa nhận thì mạng sẽ giám sát mạch để bảo đảm rằng những thông số được yêu cầu không được vượt quá mức cho phép. Nếu lưu lượng vượt quá qua cấp độ đã giao ước cho mạch, thì mạng có thể sẽ bỏ những gói tin trong mạch đó ra thay vì trong những mạch khác. Băng thông và chất lượng dịch vụ QoS trong mạng chuyển tải Việc có đủ băng thông luôn là một vấn đề trong môi trường dạng diện rộng (WAN). Trên những đường truyền thuê bao với mức cố định, những gói tin bị bỏ bớt khi lưu lượng vượt quá mức đo có thể. Những kỹ thuật dùng cho việc cung cấp băng thông theo yêu cầu đã phần nào giải quyết được những vấn đề này. Nhờ cảm ứng với việc quá tải, bộ định tuyến sẽ quay số để thêm một hoặc nhiều đường truyền khác để xử lý việc quá tải. Mạng chuyển gói dựa trên vật mang như frame relay và ATM được thiết kế để xử lý những cao điểm tạm thời trong lưu thông. Khách hàng sẽ ký hợp đồng để nhận một tốc độ thông tin được giao ước CIR (commited information rate) cụ thể và tỉ lệ đó có thể được vượt qua nếu có đủ băng thông và lúc đó khách hàng sẽ phải trả thêm tiền. Một điểm nữa, mạng chuyển gói bảo đảm rằng lưu thông được ưu tiên có thể đi qua trước, lưu thông không ưu tiên và do đó lưu thông theo thời gian thực có thể truyền tải qua mạng kịp lúc. Mạng chuyển gói X. 25 hỗ trợ nhiều loại đặc điểm chất lượng dịch vụ QoS cần cho việc đảm bảo sự phân phối. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu trên mạng X. 25 còn thấp. Ngược lại, mạng frame relay không có nhiều đặc tính về chất lượng dịch vụ QoS bởi vì những người thiết kế chỉ nhắm vào tốc độ. Ngược lại, mạng ATM được thiết kế rất cặn kẽ cho cả tốc độ và chất lượng dịch vụ, như đã mô tả ở phần trước. 1. 1. 2 Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco Các dịch vụ của hệ điều hành liên mạng của Cisco là nền để chuyển giao và quản lý các dịch vụ mạng. Cisco IOS QoS là tập các mở rộng cung cấp chất lượng dịch vụ đầu cuối qua các mạng không đồng nhất. Các ISP có thể cung cấp chất lượng dịch vụ qua mạng của họ và tính cước khách hàng theo mức sử dụng. Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco có thể xử lý tắc nghẽn; ưu tiên cho lưu thông có độ ưu tiên cao hơn; sắp xếp và phân loại các gói theo các mức dịch vụ hay lớp lưu thông; có khả năng qui định độ rộng của băng thông và tuân thủ các qui định đó; đo lưu thông trên mạng để thu cước phí và giám sát năng suất hoạt động trên mạng; cấp phát tài nguyên dựa trên cổng vật lý, địa chỉ, hoặc những ứng dụng. Một đặc điểm quan trọng khác của những dịch vụ nầy là chúng hỗ trợ cho những mạng được xây dựng với những đồ hình khác nhau (như bộ định tuyến, frame relay, ATM và chuyển thẻ (tag switching)) nhằm phối hợp trong việc cung cấp QoS cho tất cả người dùng. Các dịch vụ này có những đặc điểm sau: Quyền ưu tiên IP (IP Precedence) dùng để chia lưu thông thành sáu lớp dịch vụ. Vì vậy việc xử lý tắc nghẽn và cấp phát băng thông được điều khiển ở mỗi lớp dựa trên các danh sách điều khiển truy nhập mở rộng ACL (extended access control list). Quyền ưu tiên này có thể được thiết lập bởi khách hàng hoặc bởi các chính sách đã được xác định. Những ứng dụng của khách hàng thiết lập loại dịch vụ trong các gói bằng cách thay đổi các bit trong trường loại dịch vụ (Type of Service field) của tiêu đề IP. Trong các môi trường không thuần nhất nơi mà mạng có các kỹ thuật khác nhau (frame relay, ATM, chuyển thẻ), quyền ưu tiên có thể được chuyển vào khung hoặc vào đơn vị truyền (cell) để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS. Vì vậy, quyền ưu tiên có thể được thiết lập không cần có tín hiệu từ bên ngoài hoặc không cần những thay đổi quan trọng đối với các ứng dụng. Mức độ truy nhập được qui định CAR (Committed Access Rate). Những người quản trị mạng sử dụng CAR để xác lập những qui định và giới hạn về băng thông và để xử lý lưu thông vượt quá độ rộng của đường truyền đã xác lập. Giới hạn của CAR được áp dụng dựa trên địa chỉ IP, cổng hoặc các luồng ứng dụng. Sự chuyển đổi luồng mạng (Netflow Switching) làm tăng hiệu quả của các hoạt động trên mạng bằng cách dò tìm gói đầu tiên trong một “luồng” và bắt lấy thông tin cần thiết cho việc gởi gói này qua mạng. Những gói gửi sau dựa vào những thông tin trên vùng đệm (cache) sẽ làm giảm quá trình xử lý các gói. Luồng mạng cũng thu thập dữ liệu về các luồng để thanh toán cước phí và cung cấp bảo mật. Sự phát hiện trước ngẫu nhiên RED (Random Early Detection) cho phép những người điều khiển mạng quản lý lưu thông trong suốt những khoảng thời gian tắc nghẽn dựa trên các chính sách. RED sử dụng giao thức TCP để làm giảm lưu lượng trên mạng sao cho thích hợp với băng thông đang được sử dụng. WRED (RED có độ đo) đi với quyền ưu tiên IP để xử lý lưu thông ưu tiên cho những gói có độ ưu tiên cao hơn. Việc xếp hàng theo trọng số WFQ (Weighted Fair Queueing) sẽ cung cấp một phương pháp để xử lý việc ảnh hưởng bởi sự chậm trễ (delay sensitive), xử lý lưu thông có độ ưu tiên cao trong một lối đi nhanh trong khi chia sẻ một cách công bằng phần băng thông còn lại giữa những lưu thông có độ ưu tiên thấp hơn. Ứng dụng có thể yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS xác định thông qua giao thức dành riêng tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol). Sau đó những dịch vụ QoS của Cisco tiếp nhận những yêu cầu đó và chuyển chúng vào những gói có độ ưu tiên cao (những gói được đưa qua trục chính của nhà cung cấp dịch vụ Internet đến bộ định tuyến ở đầu xa). Ở đó, chúng được chuyển trở lại thành những tín hiệu RSVP. Theo Cisco, phương pháp nầy giữ được lợi ích của RSVP và tránh được sự lạm dụng nó trên các mạng chính. Nói chung, dịch vụ QoS của Cisco cung cấp cho những nhà cung cấp dịch vụ Internet một phương pháp để “sinh lợi bằng cách xác định, đáp ứng khách hàng, phân phối và thanh toán cho những dịch vụ mạng-trị giá gia tăng, những dịch vụ mạng được phân biệt”. Nó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ Internet cung cấp nhiều mức dịch vụ với những chính sách giá khác nhau dựa trên mục đích, thời gian sử dụng, và loại lưu thông. 1. 1. 3 Chất lượng dịch vụ (QoS) trên Internet và Intranet Có những xu hướng đang cung cấp cơ sở hạ tầng mạng cho việc phân phối truyền thông đa phương tiện theo thời gian thực qua những mạng nội bộ. Đây là sự phát triển bùng nổ của những nghi thức Web, của việc sử dụng các mạng chuyển đổi là những mạng góp phần tạo ra mạng Ethernet, và của việc sử dụng những trục mạng chính tốc độ cao (ATM hoặc Gigabit Ethernet). Ngoài ra cũng phải kể đến sự bùng nổ của những giao thức quản lý băng thông. Cộng đồng Internet đã sử dụng RSVP như một phương tiện để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS trên Internet và trên những mạng intranet. RSVP là một giao thức đi từ bộ định tuyến nầy sang bộ định tuyến khác trong đó một bộ định tuyến yêu cầu bộ định tuyến khác dành riêng một băng thông xác định cho một sự truyền tải nào đó. Mỗi bộ định tuyến dọc theo lộ trình từ nguồn tới đích bị đòi hỏi phải dành riêng băng thông. RSVP sẽ được bàn kỹ trong phần “RSVP (Resource Reservation Protocol)” Một vài nhóm IETF (Internet Engineering Task Force) đang làm việc trên những giao thức mạng có liên quan đến chất lượng dịch vụ QoS, như được trình bày dưới đây: Nhóm làm việc IETF về định tuyến QoS (The IETF QoS Routing (qosr) Working Group) đang định nghĩa những kỹ thuật định tuyến chất lượng dịch vụ cho Internet. Việc định tuyến QoS liên quan đến việc tìm những con đường chuyển các gói tin mà cung cấp các dịch vụ được yêu cầu. Những con đường nầy có thể không phải là những con đường ngắn nhất theo cách nghĩ thông thường mà là những con đường mà đáp ứng được loại và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu của người dùng. Những kỹ thuật xử lý gói mới thì rất cần thiết cho việc tìm ra những con đường cung cấp các dịch vụ này. Nhóm làm việc IETF về chuyển tải hình ảnh hay âm thanh (the IETF Audio/Video Transport (avt) Working Group) đang phát triển những giao thức mới nhằm cung cấp hình ảnh và âm thanh qua mạng sử dụng giao thức gói dữ liệu người dùng UDP (User Datagram Protocol) và IP multicast. Nhóm nầy chịu trách nhiệm đối với các giao thức vận chuyển theo thời gian thực RTP (Real-time Transport Protocol) và đối với những RFC (requests for comment) (là những đòi hỏi mà xác định định dạng sức tải đối với JPEG, MPEG và những chuẩn của videoconferencing). Nhóm làm việc IETF về các dịch vụ tích hợp (The IETF Integrated Services (intserv) Working Group) liên quan tới việc vận chuyển hình ảnh, âm thanh và những dữ liệu khác qua mạng Intenet. Nhóm này đang định nghĩa và cung cấp tư liệu cho những dịch vụ sẽ được cung cấp bởi mô hình dịch vụ mạng Internet nâng cao. Nó cũng định nghĩa giao diện ứng dụng và tập những yêu cầu định tuyến mới là những yêu cầu sẽ bảo đảm rằng mạng Internet có thể hỗ trợ mô hình dịch vụ mới. Nhóm làm việc IETF về những dịch vụ tích hợp qua những lớp liên kết cụ thể (the Integrated Services over Specific Link Layers (issll) Working Group) đang phát triển các mở rộng cho cấu trúc IP là cấu trúc cho phép những ứng dụng yêu cầu và thu nhận một cấp độ dịch vụ cụ thể trong liên mạng để chuyển âm thanh, hình ảnh và dữ liệu trên đó. Những kỹ thuật đã được phát triển bao gồm những dịch vụ tích hợp qua những kỹ thuật chia xẻ và chuyển đổi của mạng LAN, mạng ATM. 1. 1. 4 Chất lượng dịch vụ trong viễn cảnh ứng dụng Phần lớn những công việc vẫn đang được thực hiện để cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) trên những mạng intranet và Internet. Tuy nhiên, những ứng dụng như Microsoft NetMeeting sẽ cung cấp sự hiểu biết thấu đáo về cách một ứng dụng có thể tự tối ưu hoá việc sử dụng băng thông. NetMeeting về căn bản là một giải pháp hội thảo video hoạt động qua những mạng cộng tác và qua Internet. Nó cho phép người dùng chuyển các tập tin và giữ chỗ trong những cuộc hội thảo “whiteboard” (hiển thị và soạn thảo đồ họa) trong suốt cuộc hội thảo qua video. Microsoft gọi NetMeeting là một ứng dụng “thông minh về băng thông” bởi vì nó có những kỹ thuật tạo sẵn cho vùng đệm, nén và tối ưu hóa quá trình truyền thông. Có thể đưa ra nhiều giải pháp để giới hạn băng thông của những ứng dụng sử dụng hình ảnh và âm thanh để những người quản trị mạng có thể ngăn cản những ứng dụng sử dụng nhiều băng thông. Trong suốt quá trình hoạt động của một NetMeeting thông thường, những dòng âm thanh, hình ảnh và dữ liệu riêng biệt được truyền qua mạng. Những dòng dữ liệu nầy cấu thành những hội thảo whiteboard và thông tin điều khiển. NetMeeting xử lý những dòng âm thanh với độ ưu tiên cao nhất theo sau đó là dòng dữ liệu rồi tới dòng hình ảnh. Bốn chế độ truyền được chọn 14. 4 Kbits/sec, 28. 8 Kbits/sec, ISDN (Integrated Services Digital Network) và tốc độ của mạng LAN. Sau đó NetMeeting sẽ tự động cân bằng 3 dòng tách biệt theo độ ưu tiên của chúng và theo băng thông có được. Trong cấu hình có băng thông thấp nhất, hình ảnh video có thể xuất hiện chủ yếu như một hình ảnh tĩnh chỉ thỉnh thoảng mới thay đổi. NetMeeting truyền một khung video đầy đủ trong 15 giây, sau đó làm tươi hình ảnh với những thay đổi khi chúng xảy ra. Nó cũng làm giảm lượng dữ liệu đi qua đường truyền. Chẳng hạn, thông tin đồ họa có thể lưu trú trong một hàng đợi tạm thời trước khi được truyền đi. Nếu những phần của bức ảnh đang chờ đợi thay đổi trong khi nó vẫn còn trong hàng đợi thì chỉ có những thông tin mới được gởi và thông tin cũ bị loại bỏ mà không được gởi đi. Sau đó nó lại được chồng lên bởi hình ảnh mới. 1. 2. Khái niệm Khuyến nghị của CCITT, E800 đưa ra một tính chất chung của QoS:”Hiệu ứng chung của đặc tính chất lượng dịch vụ là xác định mức độ hài lòng của người sử dụng đối với chất lượng dịch vụ”. Khuyến nghị ETR300003 của ETSI chia và cải tiến định nghĩa của ITU thành các định nghĩa nhỏ hơn, nó phù hợp với các yêu cầu và quan điểm của các nhóm khác nhau trong viễn thông. Đó là: Yêu cầu QoS của người sử dụng Đề nghị QoS của nhà cung cấp dịch vụ Sự cảm nhận QoS từ phía khách hang Việc thực hiện QoS của nhà cung cấp dịch vụ Yêu cầu QoS của nhà cung cấp dịch vụ Như vậy một cách tổng quan QoS mang ý nghĩa là “Khả năng của mạng đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như các yêu cầu đã chỉ rõ của mỗi người sử dụng”. Một ý trong định nghĩa này chính là chìa khoá để hiểu được QoS là gì từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm bảo QoS cung cấp cho người sử dụng và thực hiện các biện pháp duy trì mức QoS khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân như nghẽn, hỏng hóc thiết bị hay lỗi đường truyền v. v…QoS cần được cung cấp cho mỗi ứng dụng để người sử dụng có thể chạy ứng dụng đó . Tuy nhiên người sử dụng cũng cần phải tìm hiểu các thông tin từ người quản trị để hiểu mạng phải cung cấp những gì cần thiết cho mỗi ứng dụng. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng đưa ra thông tin đặc tả về giá trị thực tế của thông số QoS theo hai cách sau: Với môi trường kênh ảo cố định(PVC : Permanent Virtual Circuit), các giá trị của các tham số QoS có thể chỉ đơn giản được ghi bằng văn bản và trao lại cho đại diện của nhà cung cấp dịch vụ mạng và khách hàng với nhà cung cấp dịch vụ thoả thuận với nhau về cách thức sử dụng. QoS có hiệu lực trên PVC khi PVC sẵn sàng. Với môi trường kênh ảo chuyển mạch(SVC: Switched Virtual Circuit), các giá trị của thông số QoS được gửi cho nhà cung cấp dịch vụ trong bản tin báo hiệu thiết lập cuộc gọi, nó là một phần của phương thức báo hiệu được sử dụng để cung cấp dịch vụ chuyển mạch trên mạng. Cả hai phương pháp đều được sử dụng trong mạng. Phương pháp PVC cho phép QoS được cung cấp trong một miền lớn hơn trong khi phương pháp SVC đòi hỏi QoS trên một kết nối cho trước và được thiết lập liên tục. Nếu một mạng được tối ưu hoàn toàn cho một loại dịch vụ thì người sử dụng ít phải xác định chi tiết các thông số QoS. Ví dụ, với mạng PSTN được tối ưu cho thoại, không cần xác định băng thông hay trễ cần cho một cuộc gọi. Tất cả các cuộc gọi đều được đảm bảo QoS như đã qui định trong các chuẩn liên quan cho điện thoại . A B NET NET CEQ CEQ NP NP NP QoS Hình 1. 1: Mô hình QoS tổng quan Trong mô hình có cả chất lượng của từng mạng (NP-Net perfomane) trên đường truyền từ đầu cuối này tới đầu cuối kia. Ta không nên nhầm lẫn hai khái niệm chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng. QoS giúp cho các dịch vụ viễn thông và nhà cung cấp mạng đáp ứng được các nhu cầu dịch vụ của khách hàng. Còn NP được đo trực tiếp hiệu năng trên mạng không chịu ảnh hưởng của khách hàng và các thiết bị đầu cuối. Thêm nữa các giá trị của QoS đo được rất khác so với các giá trị NP đo được do một kết nối từ đầu cuối A đến đầu cuối B có thể phải chuyển qua nhiều kết nối trong mạng, hay phải qua rất nhiều mạng và các thiết bị đầu cuối. Do đó để đo được QoS là rất khó. Việc đo đạc NP đơn giản hơn nhiều. Ta có thể so sánh QoS và NP như sau: Theo khuyến nghị E800 của ITU QoS còn được xem như : “chất lượng dịch vụ viễn thông là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng của đối tượng sử dụng dịch vụ đó ”. Dịch vụ viễn thông là các hoạt động trực tiếp hoặc gián tiếp của các doanh nghiệp cung cấp cho khác hàng khả năng truyền, đưa và nhận các loại các thông tin thông qua mạng lưới viễn thông công cộng. QoS dược xác định bằng các chỉ tiêu định tính và định lượng. Chỉ tiêu định tính thể hiện sự cảm nhận của khách hàng còn chỉ tiêu định lượng được thực hiện bằng các số liệu đo cụ thể. Theo khuyến nghị E800 của ITU : NP là năng lực của mạng(hoặc một phần của mạng) cung cấp các chức năng liên quan tới truyền thông tin giữa những người sử dụng. Mạng viễn thông bao gồm các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn, mạng cáp ngoại vi, được kéo dài từ điểm truy nhập tới thiết bị đầu cuối của khách hàng. Do đó đánh giá chất lượng của mạng chính là đánh giá các chỉ tiêu, các thông số kĩ thuật có liên quan tới khả năng truyền thông tin của mạng cùng các chủng loại thiết bị bên trong mạng đó. Theo quan điểm của khách hàng thì họ mong muốn được cung cấp các dịch vụ đảm bảo chất lượng, còn trên quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ thì khái niệm chất lượng mạng là một chuỗi các tham số mạng có thể được xác định, được đo đạc và điều chỉnh để có thể đạt được mức độ hài lòng của khách hàng về dịch vụ. Nhà cung cấp dịch vụ có trách nhiệm phải tổ hợp các tham số chất lượng mạng khác nhau thành tập hợp các tiêu chuẩn để có thể vừa đảm bảo lợi ích kinh tế của mình vừa thoả mãn tốt nhất yêu cầu của người sử dụng. Khi sử dụng dịch vụ, khách hàng chỉ biết đến nhà cung cấp dịch vụ chứ không quan tâm tới các thành phần của mạng. NP yêu cầu phải được hỗ trợ các khả năng: Khả năng truy nhập dịch vụ Khả năng khai thác Khả năng duy trì Khả năng tích hợp dịch vụ Mô hình tham khảo cho QoS end to end thường có một hoặc vài mạng tham gia, mỗi mạng lại có nhiều node. Mỗi mạng tham gia có thể đưa vào trễ, tổn thất hoặc lỗi do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền dẫn, nên nó ảnh hưởng tới truyền dẫn. Do đó QoS trong mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:các thành phần mạng, cơ chế xử lý tại đầu cuối, cơ chế điều khiển trong mạng. 1. 2. 1 Phân cấp QoS Một cách tự nhiên, có nhiều mức QoS khác nhau cũng giống như là có nhiều ứng dụng vậy. Các ứng dụng lại thay đổi rất lớn thậm chí cả với những yêu cầu đơn giản về băng thông. Tín hiệu thoại có thể yêu cầu bất kì số liệu nào trong khoảng từ 8 đến 64 Mb/s. Truy nhập Web và truyền tập tin sử dụng băng thông càng nhiều càng tốt trong phạm vi có thể, nhưng lại không cần liên tục…Tuy nhiên, băng thông trên PSTN và của mạng dữ liệu nhận được từ các đường thuê riêng dựa trên PSTN lại chỉ phục vụ giới hạn tại tốc độ 64 kb/s hoặc là bỏ phí 28 kb/s trong 128 kb/s. Đây là mặt hạn chế của các mạng chuyển mạch kênh. Một mạng chuyển mạch gói có thể chia băng thông thành nhiều thành phần thích hợp cho các ứng dụng dữ liệu bùng nổ, nhưng đó không phải là tất cả. Một mạng cần phải có khả năng cung cấp QoS yêu cầu cho mỗi ứng dụng, không cần biết băng thông cần thiết có cố định hay không. Khả năng về phía mạng cấp cho các ứng dụng các bảo đảm về QoS ví dụ như là bảo đảm về băng thông, được xem như là phân cấp QoS của mạng. Phân cấp là một khía cạnh quan trọng khác của QoS. Phân cấp xác định các thông số QoS tốt đến mức nào mà người sử dụng có thể định rõ cho các ứng dụng cụ thể. Nếu mạng cung cấp QoS không đủ tiêu chuẩn thì nó có thể giới hạn người sử dụng truy nhập vào mạng. Ví dụ đơn giản, xét một nhà cung cấp dịch vụ mạng thiết lập nhiều loại lớp dịch vụ cho các ứng dụng của người sử dụng . Có nhiều lúc lớp dịch vụ được dùng với đầy đủ các tham số của QoS, nhà cung cấp có thể đưa ra một lớp dịch vụ thoại trên một mạng gói mà nó đảm bảo băng thông 64kb/sử dụng giữa các đầu cuối và trễ 100ms với jitter nhỏ hơn 10 ms. Điều này tốt miễn là tất cả người sử dụng thoại đều cần 64kb/s. Nhưng nếu một ứng dụng thoại chỉ yêu cầu 8kb/s thôi thì sao?Hay thậm chí là chỉ 4kb/s. Bởi vì người sử dụng được đảm bảo ở 64kb/sử dụng nên lượng băng thông này nói chung là phải được chia ra từ toàn bộ băng thông trên mạng. Tuy nhiên mạng có thể sẽ không bao giờ chỉ ra được khi nào 64kb/s có thể được yêu cầu. Theo đó người sử dụng không sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ dự trữ băng thông có thể cung cấp nó cho những người sử dụng khác. Phân cấp tôt QoS sẽ cho phép người sử dụng thậm chí trong cùng một lớp dịch vụ xác định băng thông họ yêu cầu chính xác hơn. Sự chính xác này muốn đạt được thì phải trả giá bằng độ phức tạp của mạng, đây là lý do chính trong việc giới hạn các tham số QoS và đặt ra các lớp dịch vụ trong giai đoạn đầu. 1. 2. 2 Bảo đảm QoS Thực hiện 3 vấn đề sau: Các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ tại các nút mạng: Các thuật toán xếp hàng (queueing), cơ chế định hình lưu lượng (traffic shapping), các cơ chế tối ưu hoá đường truyền, các thuật toán dự đoán và tránh tắc nghẽn…. Phương thức báo hiệu QoS giữa các nút mạng để phối hợp hoạt động đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. Chính sách QoS và các chức năng tính cước, quản lý để điều khiển và phân phát QoS cho các lưu lượng đi qua toàn mạng. Điều gì sẽ xảy ra nếu mạng không thành công trong việc bảo đảm và duy trì QoS chính xác cho một ứng dụng cho trước? Điều này tuỳ thuộc vào sự thoả thuận giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ trong trường hợp dịch vụ được quản lí bởi hợp đồng hay là giữa nhà cung cấp dịch vụ và bộ phận điều chỉnh trong trường hợp dịch vụ bảng giá. Đảm bảo QoS cũng là phần quan trọng của hợp đồng cho các dịch vụ mạng giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ . Thông thường thì hàng tháng khách hàng phải trả tiền cho nhà cung cấp dịch vụ . Đảm bảo QoS có thể thiết lập một hệ thống phạt dưới hình thức giảm bớt giá tiền dịch vụ hàng tháng nếu nhà cung cấp không cung cấp đúng chất lượng yêu cầu của tháng đó. Trong những trường hợp nghiêm trọng, nếu vấn đề về mạng xảy ra trong toàn bộ tháng đó thì khách hàng có thể nhận được dịch vụ miễn phí. Đảm bảo chất lượng mạng trong một môi trường dịch vụ hợp đồng thường được biểu hiện theo hình thức thoả thuận mức dịch vụ (SLA: Service Level Agreement) được thiết lập giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ. SLA có thể là một phần của hợp đồng dịch vụ hay là một tài liệu độc lập hoàn toàn . SLA đưa ra các yêu cầu của khách hàng và các hình phạt đối với nhà cung cấp khi gặp phải sự cố. SLA cũng cung cấp một phương tiện thuận tiện cho khách hàng để so sánh các dịch vụ do các nhà cung cấp khác nhau đưa ra. Vậy trong phân cấp dịch vụ, đảm bảo chất lượng và SLA, điều nào phải được thực hiện các dịch vụ thời gian thực trên môi trường IP?. Tuy rằng bảo đảm và điều chỉnh QoS trở thành một lĩnh vực khảo sát tích cực giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng công cộng nhưng Internet nhìn chung vẫn tương đối không bị ảnh hưởng bởi QoS bởi bản chất định hướng IP là một mạng nỗ lực tối đa, do đó “không tin cậy” khi yêu cầu nó đảm bảo về QoS, thậm chí nếu tất cả các ISP (Internet Service Provider) đột ngột quan tâm tới QoS thì cũng không dễ gì thêm QoS vào một mạng IP tại một mức IP. Cách tiếp cận gần nhất để các nhà cung cấp dịch vụ IP có thể đảm bảo QoS hay SLA giữa khách hàng và ISP là mạng IP được quản lý. Thuật ngữ quản lý ở đây là bất cứ cái gì mà nhà cung cấp dịch vụ quản ký thay mặt cho khách hàng . Vậy cái gì đang thực sự được quản lý trên mạng IP? Đó là QoS mà mạng cung cấp . Điều này được thực hiện bằng cách cách ly các bộ định tuyến, các liên kết …. sử dụng để cung cấp dịch vụ IP cho một khách hàng cụ thể và sử dụng các tài nguyên này trên một nền tảng dành riêng một phần phục vụ cho mình khách hàng đó. Trong vài trường hợp các bộ định tuyến và các liên kết cần được chia sẻ nhưng chỉ giữa những khách hàng chung vốn có hợp đồng cho quản lý dịch vụ IP. Hấu hết các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) lớn đưa ra cả kết nối Internet công cộng dùng chung và dịch vụ IP được quản lý. Phần IP được quản lý của các ISP thường sử dụng để kết nối địa chỉ với các vị trí được điều khiển bởi khách hàng . Không ai có thể dễ dàng đảm bảo băng thông hay bất kỳ một thông số QoS nào khác trên mạng Internet công cộng, nó cơ bản bao gồm các “đám mây” ISP liên kết của băng thông và tài nguyên biến đổi trong phạm vi lớn. Chỉ có thể giới hạn các kết nối đến một ISP thì ISP mới có thể đưa ra thực tế một dịch vụ IP được quản lý. Các liên kết đến một mạng Internet toàn cầu có thể được cung cấp như một phần của dịch vụ IP được quản lý, nhưng tất nhiên là đảm QoS không xuất hiện trong phần này của mạng. Tuy nhiên, liên kết giới hạn đặc trưng bởi các dịch vụ IP được quản lý này vẫn có thể được sử dụng đem lại lợi ích cho khách hàng . Ví dụ mạng riêng ảo (VPN:Virtual Private Network) thực sự được lợi từ việc bảo đảm QoS và hạn chế các kết nối và đây chính là dấu hiệu xác nhận chất lượng của các dịch vụ mạng IP được quản lý . Vấn đề ở đây là ngày càng có nhiều ứng dụng như thoại và video hoạt động trên Internet và Web toàn cầu, do đó các đảm bảo QoS thực sự là cần thiết. Mặc dù vậy, Internet ngày nay lại có rất ít các đảm bảo QoS có chăng chỉ là các ngoại lệ của các dịch vụ mạng IP được quản lý . 1. 2. 3 Các tham số QoS Thông số QoS Các giá trị ví dụ Băng thông (nhỏ nhất) 64kb/s, 1. 5Mb/s, 45Mb/s Trễ(Lớn nhất) 50ms trễ vòng, 150ms trễ vòng Jitter (Biến động trễ) 10%của trễ lớn nhất, 5ms biến động Loss (Mất thông tin)-các ảnh hưởng của lỗi 1 trong 1000 gói chưa chuyển giao Tính sẵn sàng (tin cậy) 99. 99% Bảo mật Mã hoá và nhận thực trên tất cả các luồng lưu lượng QoS có 6 tham số cơ bản sau: Bảng 1. 1 Các tham số QoS 1. 2. 3. 1 Băng thông (nhỏ nhất) Băng thông chỉ đơn giản là thước đo số lượng bít trên giây mà mạng sẵn sàng cung cấp cho các ứng dụng . Các ứng dụng bùng nổ trên mạng chuyển mạch gói có thể chiếm tất cả băng thông của mạng nếu không có ứng dụng nào khác bùng nổ cùng với nó. Khi điều này xảy ra, các “bùng nổ” phải được đệm lại và xếp hàng chờ truyền đi độ trễ đó tạo ra trễ trên mạng. Khi được sử dụng như là một tham số QoS băng thông là yếu tố tối thiểu mà một ứng dụng cần để hoạt động. Ví dụ, thoại PCM cần băng thông là 64kb/s . Điều này không tạo ra khác biệt khi mạng xương sống có kết nối 45Mb/s giữa các nút mạng lớn. Băng thông cần thiết được 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 xương sống 45mb/s sẽ làm cho ứng dụng thoại 64kb/s hoạt động được. Băng thông nhỏ nhất phải sẵn sàng tại tất cả các điểm giữa các người sử dụng . Các ứng dụng dữ liệu được lợi nhất từ việc đạt được băng thông cao hơn. Điều này được gọi là các ứng dụng giới hạn băng thông, bởi vì hiệu quả của ứng dụng dữ liệu trực tiếp liên quan tới lượng nhỏ nhất của băng thông sẵn sàng trên mạng. Mặt khác, các ứng dụng thoại như thoại PCM 64kb/s được gọi là các ứng dụng giới hạn trễ . Thoại PCM 64kb/s này sẽ không hoạt động tốt hơn nếu có băng thông 128kb/s. Loại thoại này phụ thuộc hoàn toàn vào thông số trễ QoS để mạng có thể hoạt động hiệu quả. 1. 2. 3. 2. Trễ Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông . 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 như là tín hiệu thoại 64kb/s, tham số QoS trễ lớn nhất các bit gặp phải khi truyền qua mạng. Tất nhiên là các bit có thể đến với độ trễ nhỏ hơn. . Mối quan hệ giữa băng thông và trễ trong mạng được chỉ ra trong hình vẽ sau: Khung = X bit "èng bit" t1 = bit ®Çu tiªn vµo t1 = bit ®Çu tiªn ra (a) (b) Khung = X bit "èng bit" t1 = bit cuèi cïng ra t1 = bit ®Çu tiªn ra Hình 1. 2 (a)Trễ và (b) băng thông trong mạng Trong phần (a), t2 – t1 = số giây trễ. Trong phần (b), X bit/( t2 – t1)=bit/s băng thông. Nếu có nhiều băng thông hơn tức là có nhiều bit đến hơn trong một đơn vị thời gian thì trễ tổng thể nhỏ hơn. Băng thông và trễ của mạng có mối quan hệ với nhau và có thể tính toán tại nhiều nơi trong mạng, thậm chí từ đầu cuối tới đầu cuối. Thông tin truyền đi dưới dạng một chuỗi các khung truyền (gói tin IP cũng có thể sử dụng cho mục đích này), khoảng thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên của một khung đi vào mạng cho đến khi bit đầu tiên ra khỏi mạng gọi là trễ. Vì con đường của khung qua cả bộ chuyển mạch và bộ định tuyến, nên trễ có thể biến đổi, có các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình, độ lệch chuẩn…. Băng thông được định nghĩa là số bit của một khung chia cho thời gian trôi qua kể từ khi bit đầu tiên rời khỏi mạng cho tới khi bit cuối cùng rời khỏi mạng. Trên thực tế, đây chỉ là một trong số những cách đo có thể. Vì các khung có đường truyền đi từ liên kết truy nhập tới mạng xương sống nên băng thông mà khung truyền đi biến đổi đáng kể. Các mạng chuyển mạch gói cung cấp cho các ứng dụng các băng thông biến đổi phụ thuộc vào hoạt động và sự bùng nổ của ứng dụng . Băng thông biến đổi tức là trễ cũng biến đổi trên mạng . Các nút mạng được nhóm với nhau cũng có thể đóng góp vào sự thay đổi của trễ. Tại các nút mạng đều có quá trình xếp hàng. Trễ xảy ra do cần thời gian để chuyển gói tới hàng đợi đầu ra (output queue) và trễ do gói bị giữ trong hàng đợi. Tuy nhiên với các thuật toán xếp hàng có ưu tiên có thể giảm trễ xuống dưới 10ms. Ngoài ra cũng có thể kể đến trễ khi các bridge, switch và router chuyển dữ liệu, nó phụ thuộc vào tốc độ của hệ thống mạch, CPU cũng như kiến trúc bên trong các thiết bị mạng. Tham số QoS trễ chỉ xác định được trễ lớn nhất mà không đặt bất kì một giới hạn nhỏ hơn nào cho trễ của mạng. 1. 2. 3. 3. Jitter (Biến động trễ) Thông số QoS jitter thiết lập giới hạn lên lượng biến đổi của trễ mà một ứng dụng có thể gặp trên mạng. Một cách đúng đắn hơn thì jitter được xem như là biến động trễ, bởi vì thuật ngữ jitter cũng được sử dụng trong mạng với nghĩa là sự khác biệt thời gian mức thấp trong kỹ thuật mã đường dây. Tuy nhiên, sử dụng thuật ngữ jitter đồng nghĩa với biến động trễ cũng là phổ biến, và ngữ cảnh sẽ phân biệt nghĩa nào đang được đề cập. Jitter không đặt một giới hạn nào cho các giá trị tuyệt đối của trễ, nó có thể tương đối thấp hoặc cao phụ thuộc vào giá trị của thông số trễ. Jitter theo lí thuyết có thể là một giá trị mạng tương đối hay tuyệt đối. Ví dụ, nếu trễ mạng cho một ứng dụng được thiết lập là 100ms, jitter có thể đặt là cộng hoặc trừ 10% của giá trị này. Theo đó nếu mạng có trễ trong khoảng từ 90 đến 110ms thì vẫn đạt được yêu cầu về jitter (trong trường hợp này rõ ràng trễ không phải là lớn nhất). Nếu trễ là 200ms, thì 10% giá trị jitter sẽ cho phép bất kỳ giá trị trễ nào trong khoảng 180 đến 220ms. Mặt khác jitter tuyệt đối giới hạn cộng trừ 5ms sẽ giới hạn jitter ở các ví dụ trên trong khoảng từ 95 đến 105ms và từ 195 tới 205ms. Các ứng dụng nhạy cảm nhất đối với các giới hạn của jitter là các ứng dụng thời gian thực như thoại hay video. Nhưng 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. Jitter xảy ra do sự thay đổi khoảng thời gian giữa hai lần gói đến: A B C Bên gửi Bên nhận A B C D2=D1 D3¹D2 D1 Hình 1. 3 Sự thay đổi thời điểm gói đến Jitter là vấn đề cố hữu trong các mạng chuyển mạch gói. Nguyên nhân từ cơ chế xử lý lưu giữ và chuyển gói tại các nút mạng. Ngoài ra, còn do các gói đi đến đích theo các đường truyền khác nhau trên mạng. Loại bỏ jitter đòi hỏi phải thu thập các gói và giữ chúng đủ lâu để cho phép các gói chậm nhất đến đích để được phát lại đúng thứ tự, điều này làm cho tổng độ trễ tăng lên. Ngay cả khi trễ tuyệt đối có thể giảm nhỏ tối thiểu, một sự thay đổi độ trễ từ gói này đến gói sau cũng làm giảm chất lượng dịch vụ . Để khử jitter người ta dung một bộ đệm gọi là jitter buffer, đó có thể là một hàng đợi động với kích thước thay đổi phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa hai lần gói đến của các gói trước vì bộ đệm cố định nếu quá lớn thì làm tăng trễ nếu quá nhỏ thì làm mất gói. 1. 2. 3. 4. Loss (Mất thông tin) Mất thông tin là một tham số QoS không được đề cập thường xuyên như là băng thông và trễ đặc biệt là đối với Internet, độ trễ bản chất tự nhiên của mạng Internet là “nỗ lực tối đa”. Nếu các gói tin IP không đến được đích thf Internet không hề bị đổ lỗi và đã làm mất chúng. Điều này không có nghĩa là ứng dụng sẽ tất yếu bị lỗi, bởi vì nếu các thông tin bị mất vẫn cầc thiết đối với các ứng dụng thì nó sẽ phải tự 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 được lưu lại tại bất cứ nút nào của mạng. Tại sao các mạng không chỉ Internet lại bị mất thông tin? Thực sự là có nhiều lí do, nhưng hầu hết trong số chúng có thể truy nguyên từ các ảnh hưởng của lỗi trên mạng. Ví dụ, nếu một kết nối bị hỏng, thì tất cả các bit đang truyền trên liên kết này sẽ không thể tới được đích. Nếu một nút mạng ví dụ như bộ định tuyến hỏng thì tất cả các bit ở trong bộ đệm và đang được xử lý tại nút đó sẽ biến mất không để lại dấu vết. Do những loại hư hỏng này có thể xảy ra trên mạng bất cứ lúc nào nên việc một vài thông tin bị mất độ trễ lỗi trên mạng là không thể tránh khỏi. Ví dụ việc truyền tín hiệu thoại: Thuật toán nén G729 Gói phát lại Gói mất Hình 1. 4 Phát lại gói cuối cùng thay thế gói bị mất Gói thứ nhất, thứ hai, thứ ba đều đến được đích nhưng gói thứ tư bị mất trên đường truyền. Sau khi bên thu đợi một khoảng thời gian, nó sử dụng thuật toán “che dấu” ví dụ bằng cách phát lại gói thứ 3. Người nghe hầu như không cảm nhận được vì tín hiệu thoại bị mất chỉ là 20ms (ví dụ). Tuy nhiên, nếu mất gói liên tục hoặc tỉ lệ mất gói lớn thì chất lượng thoại sẽ bị giảm vì các kiểu “làm giả” gói thoại như vậy không thể kéo dài. Sự tổn thất gói trên 10% nói chung không thể chấp nhận được. Tác động của mất thông tin tuỳ thuộc vào ứng dụng . Điều khiển lỗi trên mạng là một quá trình gồm hai bước : Bước đầu tiên là xác định lỗi. Bước 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 thông 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 các hệ thống quân sự tấn công mục tiêu trên không không thể sử dụng hiệu quả với cách khắc phục lỗi bằng truyền lại. ) Vì những lý do này, tham số QoS Loss không những nên định rõ một giới hạn trên đối với ảnh hưởng của lỗi mà còn nên cho phép người sử dụng xác định xem có lựa chon cách sửa lỗi bằng việc truyền lại hay không? Tuy nhiên, hầu hết các mạng (đặc biệt là mạng IP) chỉ cung cấp phương tiện vận chuyển thụ động còn việc xác định lỗi, khắc phục lỗi thường được để lại cho các ứng dụng (hay người dùng). 1. 2. 3. 5. Độ khả dụng (Đáng tin cậy) Các mạng tồn tại để phục vụ người sử dụng . Tuy nhiên mạng cần có biện pháp bảo dưỡng và phòng ngừa nếu các tình huống hỏng hóc tiềm tàng được phát hiện và được dự đoán trước. Một chiến lược đúng đắn bằng cách định kỳ tạm thời tách các thiết bị ra khỏi mạng để thực hiện các công việc bảo dưỡng và chẩn đoán trong một thời gian ngắn để có thể giảm thời gian ngừng hoạt động do hỏng hóc. Thậm chí, với biện pháp bảo dưỡng hoàn hảo nhất cũng không thể tránh được các lỗi không tiên đoán trước và các lỗi nghiêm trọng của kết nối và thiết bị theo thời gian. Không lâu trước đây, mạng PSTN có lịch trình thời gian và bảo dưỡng nghiêm khắc hơn nhiều mạng dữ liệu . PSTN phải có khả năng truyền tải các cuộc gọi vào mọi thời điểm. Có những khoảng thời gian chỉ có rất ít cuộc gọi, như khoảng thời gian 3 đến 4 giờ sáng, nhưng lại có cuộc gọi hầu như tất cả các khoảng thời gian. Đương nhiên phải có những nguyên tắc để bảo dưỡng và phòng ngừa với mạng PSTN . Một số hoạt động có thể thực hiện lúc lưu lượng biết trước là tạm vắng và một số hoạt động có thể không bao giờ được thực hiện trong các giờ hoặc trong các ngày bận. Mạng dữ liệu thực hiện công việc đó dễ hơn. Hầu hết mạng dữ liệu dành cho kinh doanh, thường là từ 8 giờ sáng đến 5 giờ chiều, từ Thứ Hai dến 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 xảy ra trong các ngày nghỉ. Internet và Web đã thay đổi tất cả. Một mạng toàn cầu phải giải quyết vấn đề rằng thực sự có một số người luôn cố gắng truy nhập vào mạng tại một số địa điểm. Và thậm chí Internet có ích ở nhà vào 10 giờ tối hơn là ở cơ quan vào 2 giờ chiều. Tuy nhiên, nếu người sử dụng nhận thức rõ ràng rằng họ không thể có một mạng như mong muốn vào tất cả các khoảng thời gian. Và khi hỏng hóc xảy ra, dịch vụ sẽ được khôi phục nhanh chóng đến mức độ nào. Cả hai là khía cạnh chủ yếu của thông số QoS độ khả dụng hay độ tin cậy của mạng. Một năm có 60*60*24*365 hay 31. 536. 000 giây. Giả thiết một mạng khả dụng 99 phần trăm thời gian. Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ có 315. 360 giây, hay 87, 6 giờ mạng không hoạt động trong một năm. Khoảng thời gian này là tương đối lớn. Giá trị 99, 99 phần trăm sẽ tốt hơn nhiều, và thời gian ngừng hoạt động của mạng giảm xuống chỉ còn khoảng 50 phút trong một năm. Tât nhiên nhà cung cấp dịch vụ cần nhiều cơ chế dự phòng và khắc phục lỗi hơn để đạt được điều này. Bảng 2. 2 cho thấy phần trăm sẵn sàng được biểu diễn dưới dạng thời gian ngừng hoạt động hàng năm. Bảng 1. 2 Tính sẵn sàng của mạng và thời gian ngừng hoạt động Tính sẵn sàng của mạng Tổng thời gian ngừng hoạt động trong một năm 99% 3. 65 ngày 99. 5% 1. 825 ngày 99. 9% 8. 76 giờ 99. 95% 4. 38 giờ 99. 99% 52. 56 phút 99. 995% 26. 28 phút 99. 999% 5. 25 phút Ngày nay, thông số QoS khả dụng của mạng thường vào khoảng 99, 995%, hay khoảng 26 phút ngừng hoạt động trong một năm, kết nối khôi phục nhỏ hơn 4 giờ. Cũng có sự khác nhau giữa độ khả dụng và độ tin của mạng từ góc nhìn của từng người sử dụng và từ góc nhìn mạng thể. Ngày nay, toàn bộ mạng không hỏng tất cả và do đó làm cho tất cả người sử dụng bị cô lập cùng một lúc. Thông số QoS khả dụng thường được quy cho mỗi vị trí hoặc liên kết riêng lẻ. Một người sử dụng khó tính có thể than phiền rằng một liên kết chỉ sẵn sàng 99. 7% trong tháng sẽ được nhắc nhở rằng 99. 99% sẵn sàng như được quảng cáo và hứa hẹn là áp dụng cho toàn bộ mạng. 1. 2. 3. 6. Bảo mật Bảo mật là tham số mới trong danh sách QoS nhưng lại là một tham số quan trọng. Thực tế trong một số trường hợp độ bảo mật có thể được xét ngay sau băng thông. Gần đây, 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 tính riêng tư, sự tin cẩn và xác nhận khách chủ. Các vấn đề liên quan tới bảo mật thường được gắn với một vài hình thức của phương pháp mật mã như mã hoá và giải mã. Các phương pháp mật mã cũng được sử dụng trên mạng cho việc xác nhận (authentication) nhưng phương pháp này thường không liên quan chút nào đến vấn đề giải mã. Một cách ngắn gọn, riêng tư và bí mật có liên quan tới các kỹ thuật mã hoá hay công khai. Việc xác nhận tính hợp lệ của khách hàng thường được quy định bởi một mật khẩu đơn giản, nếu sử dụng chữ kí số thì phức tạp hơn, thậm chí còn phức tạp hơn nữa nếu sử dụng các hệ thống sinh trắc học như kiểm tra võng mạc. Việc xác nhận tính hợp lệ của máy phục vụ thường được qui định bởi một chứng chỉ số do nhà cấp chứng chỉ đưa ra và được quản lý bởi một nhà quản lý đăng ký. Toàn bộ kiến trúc đều xuất phát từ việc bổ sung tính riêng tư, bí mật và xác nhận, nhận thực cho mạng Internet. Giao thức bảo mật chính cho IP gọi là IPSec, đang trở thành một kiến trúc cơ bản để cung cấp thương mại điện tử trên Internet và ngăn ngừa gian lận trong môi trường VoIP. Tuy nhiên mạng Internet công cộng toàn cầu thường xuyên bị coi là thiếu bảo mật nhất, đã đưa vấn đề về bảo mật trở thành một phần của IP ngay từ khi bắt đầu. Một bit trong ToS(Type of Service ) trong phần tiêu đế gói IP được 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 trường ToS. Người sử dụng và ứng dụng có thể thêm phần bảo mật của riêng mình vào mạng, và trong thực tế, cách này đã được thực hiện trong nhiều năm. Nếu có chút nào bảo mật mạng thì nó thường có dạng là 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 một cách bừa bãi bởi các ứng dụng. Nếu không thì khả năng kết hợp của các tương tác khách-chủ gồm cả bảo mật sẽ khó mà thực hiện. Một tham số QoS bảo mật điển hình có thể là “ mã hoá và nhận thực đòi hỏi trên tất cả các luồng lưu lượng”. Nếu có lựa chọn thì truyền dữ liệu có thể chỉ cần mã hoá, và kết nối điện thoại trên Internet có thể chỉ cần nhận thực để ngăn ngừa gian lận. Ngày nay, tầm quan trọng của bảo mật như một tham số QoS là rất lớn không thể đánh giá hết được. 1. 3. Kiến trúc QoS QoS cơ bản bao gồm 3 phần chính: Định dạng QoS và kĩ thuật đánh dấu cho phép phối hợp QoS từ điểm đầu tới điểm cuối giữa từng thành phần mạng. QoS trong từng thành phần mạng đơn(các công cụ hàng đợi định dạng, lập lịch, định dạng lưu lượng) Cách giải quyết, điều khiển QoS, các chức năng tính toán để điều khiển và giám sát lưu lượng đầu cuối qua mạng. Hình 1. 5 Mô hình điều khiển QoS 1. 3. 1 QoS nhận dạng và đánh dấu Sự nhận dạng và đánh dấu được thực hiện thông qua việc phân loại và sự dành riêng. Để cung cấp dịch vụ ưu tiên cho một loại lưu lượng việc đầu tiên là phải định dạng nó. Tiếp theo, các gói có thể được hoặc không được đánh dấu. Có hai nhiệm vụ thực hiện khi phân loại . Nếu gói đã được nhận dạng nhưng không được đánh dấu, bộ phân loại sẽ xác định đó là một per-hop cơ sở. Và bộ phân loại chỉ xử lý tại đó mà không cho qua các router tiếp theo. Điều này xảy ra với hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queuing ) và hàng đợi khách CQ(Custom Queuing). Với mạng diện rộng khi các gói được đánh dấu thì các bit trong trường ưu tiên IP có thể được thiết lập. Phương pháp định dạnh luồng bao gồm các bảng điều khiển truy nhập ACLs (Access Control Lists), chính sách định tuyến cơ sở, tốc độ truy nhập cam kết CAR(Committed Access Rate), và xác nhận ứng dụng mạng cơ sở NBAR (Network-Base Application Recognition). 1. 3. 2 QoS trong một thiết bị mạng Bao gồm :Quản lý tắc nghẽn, quản lý hàng đợi, hiệu suất kết nối và các công cụ định hình/xử lý cung cấp QoS trong một thiết bị mạng. 1. 3. 2. 1 Quản lý tắc nghẽn Do sự bùng nổ tự nhiên của lưu lượng thoại/video/dữ liệu, nên vài luồng lưu lượng sẽ vượt quá tốc độ của một liên kết. Tại điểm này, các router sẽ làm gì? Sẽ tạo một bộ đệm trong hàng đợi và cho phép gói đầu tiên vào sẽ ra đầu tiên? Hay là sẽ đặt các gói vào các hàng đợi khác nhau. Công cụ quản lý tắc nghẽn bao gồm hàng đợi ưu tiên PQ (Priority Queuing), hàng đợi khách CQ (Custom Queuing), hàng đợi hợp lý theo trọng số WFQ (Weighted Fair Queuing) và hàng đợi hợp lý theo trọng số dựa trên cơ sở lớp CBWFQ (Class-Base Weighted Fair Queuing ). 1. 3. 2. 2 Quản lý hàng đợi Do các hàng đợi không có kích thước vô hạn nên chúng có thể bị đầy và tràn. Khi hàng đợi đầy, các gói thêm vào không được đặt trong hàng đợi và sẽ bị đẩy ra ngoài. Đó là hiện tượng “tail drop” -rơi đuôi (tức là các gói cuối sẽ bị đẩy ra từng gói một). Vấn đề xảy ra với hiện tượng “tail drop” là các router không thể ngăn chặn các gói rơi ra ngoài (kể cả các gói có độ ưu tiên cao). Vì thế cần giải quyết hai vấn đề sau: Thử tạo một hàng đợi và đảm bảo là nó không bị đầy, ở hàng đợi đó chứa các gói có độ ưu tiên cao. Thiết lập tiêu chuẩn đối với các gói bị rơi ra ngoài:các gói có độ ưu tiên thấp sẽ bị đẩy ra ngoài trước các gói có độ ưu tiên cao. Thuật toán WRED(Weighted Early Random Detect)-phát hiện sớm ngẫu nhiên theo trọng số có thể thực hiện được cả hai điều trên. 1. 3. 2. 3 Hiệu suất liên kết Nhiều liên kết tốc độ thấp đã đặt ra một vấn đề đối với các gói nhỏ nhất. Ví dụ, thời gian trễ của một buổi phát thanh của một gói 1500 byte, tốc độ 56kb/s là 214ms (Kích thước gói là 1500*8 bit =12000 bit, tốc độ đường dây 56000 bps nên kết quả là 12000bit/56000=214 ms). Nếu một gói thoại được đặt trước gói lớn thì trễ của gói thoại có thể đã vượt quá so với các gói ở phía trái router. Các gói lớn sẽ được phân mảnh thành các gói nhỏ và xếp xen với các gói thoại. Việc ghép xen này cũng quan trọng như việc phân đoạn . 1. 3. 2. 4 Chính sách và định hình lưu lượng Định hình được sử dụng để tạo một luồng lưu lượng mà nó hạn chế khả năng của băng thông. Điều này được sử dụng nhiều lần khi tràn lưu lượng. Ví dụ, nhiều topo mạng sử dụng Frame Relay trong một thiết kế hub-and-spoke. Trong trường hợp này, vị trí trung tâm thường có kết nối với băng thông cao(say, T1), trong khi các vị trí tách biệt có kết nối với băng thông thấp (say, 384Kbps). Vì thế, lưu lượng từ vị trí trung tâm tràn sang kết nối với băng thông thấp tại điểm cuối khác. Định hình là một phương pháp hoàn chỉnh xác định lưu lượng gần 384 Kbps để ngăn chặn tràn tại các kết nối tách biệt. Tốc độ định dạng lưu lượng là tốc độ truyền dẫn ở bộ đệm để duy trì tốc độ định dạng đó. Chính sách cũng tương tự như định hình nhưng khác ở một điểm rất quan trọng: Tốc độ định dạng lưu lượng vượt quá không phải ở bộ đệm (và thường là nó được loại bỏ). 1. 3. 3 Các mức QoS Xét từ đầu cuối tới đầu cuối, chất lượng dịch vụ chia thành 3 mức: i. Best-effort Service: Là các dịch vụ không cần có một sự bảo đảm nào về chất lượng dịch vụ (độ trễ, jitter…). ii. Differentiated Service (còn gọi là soft QoS ): Một vài lưu lượng của dịch vụ được ưu tiên hơn những dòng lưu lượng còn lại (Được xủ lý nhanh hơn, băng thông trung bình nhiều hơn, tỷ lệ mất gói ít hơn…). Nó được cung cấp bởi bộ phân loại lưu lượng và sử dụng các công cụ của QoS như PQ, CQ, WFQ và WRED iii. Guaranteed Service (Còn được gọi là hard QoS ): những dịch vụ được đảm bảo tuyệt đối về tài nguyên mạng dành cho nó. Nó được cung cấp bởi các giao thức RSVP và CBWFQ. Ba mức đó được mô tả trong hình vẽ sau: Hình 1. 6 Các mức QoS Hợp đồng QoS vạch ra mong muốn thực hiện nhiệm vụ đảm bảo chất lượng dịch vụ theo một kế hoạch cụ thể và thông qua hệ thống báo hiệu QoS để ra lệnh cho các cơ chế chấp hành tại các nút mạng thực hiện nhiệm vụ đó. Trong mạng IP truyền thống chỉ cung cấp chất lượng dịch vụ ở mức “best-effort”, tức là mức “nỗ lực tối đa” mà không có bất kỳ một sự cam kết hay ràng buộc nào. Các gói được chuyển từ điểm này tới điểm khác không có bất kì một sự đảm bảo nào về băng thông hay thời gian trễ tối thiểu. Với mô hình lưu lượng “best-effort”, tất cả các yêu cầu của người sử dụng có cùng một ưu tiên và được xử lý kế tiếp nhau theo kiểu ai đến trước thì phục vụ trước. Không có khả năng dành riêng băng thông cho những kết nối cụ thể hay làm tăng độ ưu tiên cho những yêu cầu đặc biệt. Trong đó mức jitter và tỷ lệ mất gói rất thất thường . Một mô hình như vậy chỉ phù hợp với các ứng dụng truyền thống như WWW, FTP, hay Telnet… Tuy nhiên, với những ứng dụng thời gian thực như voice, audio hay video, các dịch vụ mới như IP VPN, hay khi người sử dụng thực hiện một tác vụ quan trọng liên quan tới thương mại điện tử (e-commerce) thì khi đó mạng bắt buộc phải cung cấp những dịch vụ tin cậy. Một số loại lưu lượng cần chất lượng dịch vụ cao hơn các loại khác. Cùng với sự phát triển rất nhanh chóng của Internet hiện tại cũng như tương lai làm cho nhu cầu luôn vượt quá khả năng đáp ứng. Do đó, mở rộng băng thông không phải là giải pháp giải quyết mọi vấn đề của mạng. 1. 4 Bổ xung QoS vào mạng IP Tất cả đều đồng ý rằng mạng Internet là một mạng toàn cầu nhưng lại không có một chút bảo đảm QoS nào. QoS trên mạng Internet như một câu chuyện cười mà một RFC ra vào ngày Cá tháng tư với tiêu đề “IP qua Avian Carriers với QoS” (RFC 2549). Câu chuyện cười nói rằng QoS có thể thêm vào IP dễ như là sử dụng chim bồ câu để chuyển các gói IP. Nếu một mạng thiếu QoS thì người sử dụng phải tự thêm vào các phương pháp của mình để có QoS cần thiết. Trong tất cả các tham số QoS, tham số mà người sử dụng khó tự thêm vào nhất là trễ. Thực tế sẽ đơn giản hơn nhiều nếu khắc phục được nhược điểm của QoS bằng cách thêm băng thông hơn là bất cứ cách nào khác. Thêm vào đủ băng thông thì ít nhất trễ và jitter sẽ được cải thiện. Nếu băng thông được thêm vào đúng đắn thì thậm chí cả lỗi, tính sẵn sàng và bảo mật cũng sẽ được cải thiện. Kết quả của việc thêm băng thông là có thể dự đoán được. Đầu tư vào băng thông để nhận được các kết quả biết trước thì tốt hơn là đầu tư vào một cách mới nào đó để vận chuyển lỗi đi vòng quanh và sau đó nhận ra là không có gì tốt hơn trước đó. Như vậy là có hai lựa chọn để nhận được QoS cho người sử dụng và cho ứng dụng đó là tích hợp QoS hay là thêm QoS lên trên mạng. Điều này thực sự là không có gì khác hơn là việc cân nhắc giữa việc có sẵn QoS trong mạng và việc thêm QoS ở cấp ứng dụng bên ngoài mạng. Sử dụng các kỹ thuật mới (VD:DiffServ, RSVP) Sử dụng phương pháp tiếp cận IP “được quản lý” Chia phần truy nhậpvà/hoặc các dịch vụ cho Sử dụng xếp hang theo giá Mạng IP “nỗ lực tối đa” “không tin cậy” Hình 1. 7 Bổ xung QoS vào cho mạng Một nhà cung cấp dịch vụ có thể: Chia phần truy nhập và/hoặc các dịch vụ cho người sử dụng . Cách tiếp cận này đòi hỏi nhà cung cấp dịch vụ phải kiểm soát đựoc mạng và biết được ai đang sử dụng phần tài nguyên nào của mạng. Hiện tại không có cách nào dễ dàng để thực hiện điều này trên Internet, trừ cách có gắng xác định các MODEM dial-up rồi đưa chúng ra ngoài và đương nhiên phưong pháp này không được ưa chuộng đối với người sử dụng Sử dụng xếp hàng theo giá và/hoặc quản lý IP. Cách tiếp cận này buộc người sử dụng phải trả nhiều tiền hơn để sử dụng nhiều tài nguyên mạng hơn. Các lộ trình có thể được đặc biệt thiết lập để kết nối các điểm sử dụng VoIP nhằm giảm thiểu trễ, nhưng sẽ phải trả giá cao hơn phí kết nối ISP. Trong trường hợp cực đoan, xếp hàng theo giá bao gồm các bộ định tuyến IP được quản lý hoàn toàn và các liên kết dành riêng cho một hoặc một số giới hạn khách hàng lớn. Sử dụng công nghệ mới. Người sử dụng không thích chia phần truy nhập và khách hàng không nhất thiết phải tiêu một số tiền lớn để quản lý mạng IP. Cách đạt được QoS cuối cùng là sử dụng một hoặc nhiều công nghệ mới để làm cho mạng IP trở nên tốt như PSTN khi cung cấp thoại. Người sử dụng có thể làm gì với một mạng IP để cung cấp QoS của riêng họ nếu QoS đầy đủ cho ứng dụng không sẵn sàng từ một ISP? Bảng sau liệt kê một số điều có thể làm để thêm các tham số QoS từ một ISP. Bảng1. 3 Thêm QoS ứng dụng vào một mạng IP Để cải thiện thông số QoS. . Người sử dụng có thể… Băng thông Dồn kênh theo hướng ngược để tăng khả năng cho nhiều cuộc gọi. Trễ Không làm gì nhiều trừ cố gắng tối thiểu các bước nhảy giữa các bộ định tuyến (nhưng làm thế nào?) Jitter Thêm các bộ đêm jitter Mất thông tin Thêm phần tiền sửa lỗi vào gói thoại (ít dung) Tính sẵn sàng Sử dụng nhiều liên kết đến ISP, thậm chí sử dụng nhiều ISP Bảo mật Thêm các phưong pháp nhận thực và mã hoá của chính họ (hay dùng) Dồn kênh ngược có thể cần để cung cấp nhiều luồng lưu lượng VoIP thay vì kết nối VoIP riêng lẻ. Các bộ đệm jitter được sử dụng rộng rãi với bất kì hình thức VoIP nào không cần biết có bao gồm Internet hay không, bởi vì chỉ có PSTN trên cơ sở kênh mới có giới hạn đủ chặt chẽ về jitter để thoả mãn thoại. Ảnh hưởng của lỗi có thể được tối thiểu một phần bằng cách sử dụng mã FEC(Forward Error-Correcting Code), nhưng điều này hiếm khi được thực hiện. FEC yêu cầu tính tương thích nên nó giới hạn sự lựa chọn của người sử dụng, và FEC cũng không giúp được gì khi toàn bộ gói bị mất trên Internet. Tính sẵn sàng được tăng cường bằng cách sử dụng nhiều liên kết tới một ISP hoặc thậm chí sử dụng nhiều ISP. Cuối cùng, bảo mật theo truyền thống là một vấn đề cần sự quan tâm về QoS của người sử dụng và VoIP hay điện thoại Internet có thể sử dụng một trong nhiều cách để đảm bảo tính riêng tư và nhận thực, mặc dù khả năng hoạt động cùng với nhau vẫn còn là vấn đề cần giải quyết. 1. 4. 1 Các giao thức và thuật toán sử dụng để thêm QoS vào mạng IP Hầu hết các nhà quan sát Internet sẽ đồng ý rằng một trong các cách sau sẽ trở thành phưong pháp được chấp nhận để thêm QoS vào mạng IP. Tuy nhiên, hiện nay không có phưong pháp nào nổi trội rõ ràng và chúng cũng luôn thay đổi theo thời gian. Danh sách này không có ý định đề cập tới tất cả các khía cạnh mà chỉ nêu đại diện cho các cách tiếp cận đã được thí nghiệm hay đề xuất trong những năm gần đây. 1. 4. 1. 1 Tốc độ truy nhập cam kết(CAR) Phưong pháp này là một chức năng của “bộ định tuyến chuyển mạch ”của Cisco. Cách tiếp cận đặc trưng của nhà cung cấp thiết bị được đưa ra ở đây không có nhiều giới hạn như cảm giác đầu tiên, bởi phần lớn các bộ định tuyến trên mạng đều của Cisco. Tuy nhiên không phải bộ định tuyến nào của Cisco cũng có thể chạy được CAR. CAR giới hạn băng thông sử dụng trên một liên kết cho bất kì một ứng dụng nào. Theo đó, trên một liên kết 15-Mb/s, CAR có thể giới hạn truy cập Web vào 50% của lượng này, để 50% cho các ứng dụng khác ví dụ như thoại. CAR không thêm QoS nhiều như giới hạn cạnh tranh cho băng thông . CAR có thể được bổ sung vào một bộ định tuyến truy nhập và cải thiện đáng kể hoạt động của mạng thậm chí ngay cả trong trường hợp các bộ định tuyến khác không biết chút gì về hoạt động của CAR. 1. 4. 1. 2 Xếp hàng trên cơ sở lớp(CBQ) Phưong pháp này là mộ kế hoạch công cộng-vùng được đề xuất bởi Network Research Group tại Lawrence Berkeley National Laboratory. Vì thế mọi người được tự do thực hiện công nghệ quản lý lưu lượng này. CBQ nằm ở lớp 3 của bộ định tuyến kết nối truy nhập của mạng LAN và mạng WAN. CBQ chia lưu lượng của tất cả người sử dụng ra thành các loại và ấn định băng thông cho từng loại. Các lớp có thể là các luồng riêng biệt các gói tin hay đại diện cho một loại tổng thể của ứng dụng, người sử dụng, hay máy chủ. Bản thân các lớp có thể được xác định bằng cách kết hợp địa chỉ IP, các giao thức như TCP hay UDP và các tổng thể đại diện cho các ứng dụng như truyền tập tin, truy nhập Web…CBQ có thể làm giảm bớt hiệu ứng cổ chai giữa LAN và WAN, điều này rất linh động và không yêu cầu những thay đổi lớn đối với hạ tầng mạng Internet . 1. 4. 1. 3 Lớp dịch vụ(CoS) Lớp dịch vụ có ý nghĩa là một nhóm cuả một hay nhiều giá trị các tham số QoS đại diện cho một loại ứng dụng chọn vẹn. Tuy nhiên CoS cũng là một khái niệm LAN mới được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802. 1p. Tiêu chuẩn này được sử dụng để tạo ra các mạng LAN ảo(VLANs) có thể mở rộng các vùng kết nối trong một WAN song lại hoạt động như một mạng LAN đơn lẻ. CoS sử dụng 3 bit trong phần tiêu đề của một khung LAN. Các mức CoS có thể ánh xạ vào các mức loại dịch vụ (ToS) của IP hay được hỗ trợ trong các bộ định tuyến với một số cơ chế khác . 1. 4. 1. 4 Các dịch vụ phân biệt (DiffServ) Các dịch vụ này gắn bó chặt chẽ với VoIP và điện thoại Internet . DiffServ định nghĩa lại 6 trong số 8 bit trong trường ToS của phần mào đầu trong gói IP cho phép các bit ToS được sử dụng để phân biệt các ứng dụng . 6 bit này tổ hợp ra 64 lớp dịch vụ, nó đại diện cho các loại ứng dụng khác nhau và sẽ được chuẩn hoá giữa tất cả các ISP và các bộ định tuyến . Chuẩn DiffServ rất hấp dẫn nhưng tất nhiên là các bộ định tuyến phải hiểu và tuân theo các loại QoS của DiffServ . DiffServ không có các bảo đảm thực hiện QoS hoàn toàn. Ví dụ, DiffServ tốt nhất có thể làm cho VoIP là đảm bảo các gói thoại được xếp hang đầu tiên tới cổng ra. 1. 4. 1. 5 Quyền ưu tiên IP IP Precendence sử dụng 3 bit trong trường ToS của tiêu đề gói tin IP để chỉ thị loại dịch vụ của mỗi gói. Có thể chia lưu lượng trong mạng thành 6 lớp dịch vụ (hai lớp còn lại được dành riêng cho mạng sử dụng ). Các kỹ thuật xếp hàng trong toàn bộ mạng có thể sử dụng báo hiệu này để thực hiện việc xử lý phù hợp cho từng loại gói. IP Header Data 3 bit Byte ToS Hình 1. 8 IP Precendence Quyền ưu tiên IP cho phép 3 bit trong trường ToS của phần mào đầu IP được đặt với giá trị từ 0 tới 7. Khoảng này xác định quyền ưu tiên cao nhất. Theo đó, ISP tiếp theo có thể xử lý gói với quyền ưu tiên đã được cho biết. Phưong pháp này xung đột với phưong pháp DiffServ do trường ToS khác nhau và đòi hỏi tất cả các ISP phải hiểu cách sử dụng các bit này. Một trong những vấn đề với QoS trên Internet là thường xuyên có nhiều ISP chỉ quan tâm đến truyền gói IP từ nơi này đến nơi khác . Một ISP thường không có một chút ý niệm nào rằng lưu lượng nào là quan trọng khi nó đến từ một ISP khác 1. 4. 1. 6 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Phương pháp này cũng là một chuẩn của IETF nhưng nó có thể hoạt động dễ dàng với cách tiếp cận DiffServ. DiffServ đặt ra một cơ chế để nhận biết CoS của IP nhưng để lại một khoảng hoạt động cho nhà cung cấp dịch vụ . MPLS cung cấp một cơ chế như vậy bằng cách yêu cầu các bộ định tuyến trở thành các bộ chuyển mạch lớp 3. Có nhiều cách để biến đổi một bộ định tuyến thành một bộ chuyển mạch lớp 3, và một cách trong số đó là gắn bộ định tuyến vào một mạng ATM và biến đổi một cách hiệu quả bộ định tuyến thầnh chuyển mạch ATM. Trên cơ sở một phương pháp của Cisco gọi là chuyển mạch cờ, MPLS đòi hỏi các ISP xây dựng một cơ sở hạ tầng MPLS mới để xử lý các nhãn và do đó giữ được tất cả các đặc trưng của một bộ định tuyến IP và một bộ chuyển mạch ATM trên một thiết bị . MPLS sẽ giải quyết được vấn đề riêng tư và khả năng mở rộng cũnh như sử dụng kênh ảo(ATM là một mạng kênh ảo) và các bộ xử lý gói. 1. 4. 1. 7 Xếp hàng theo VC. Các bộ định tuyến thường được kết nối bởi các mạng kênh ảo (VC) như là Frame Relay hay ATM. Nhiều nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch Frame Relay và ATM sử dụng một bộ đệm đầu ra đơn cho tất cả lưu lượng cho cùng một cổng ra. Xếp hàng theo VC sử dụng các bộ đệm riêng cho các kênh ảo. Mỗi bộ đệm có thể được cấp cho một mức ưu tiên, do đó các kênh ảo thoại, ví dụ, có thể có được quyền ưu tiên hơn các kênh ảo mang dữ liệu. Phương pháp này không thiết lập một quan hệ chắc chắn giữa các lưu lượng IP và bản thân các số lượng kênh ảo, do đó mức ưu tiên lưu lượng cần được xác định bởi các cơ chế khác. 1. 4. 1. 8 Định tuyến theo chính sách. Đây là một khái niệm đã được đề cập trong một khoảng thời gian và cũng được xây dựng thành các giao thức định tuyến như OSPF. Người quản lý mạng phải quyết định chọn lựa một hoặc nhiều chính sách để áp dụng khi các bộ định tuyến xây dựng các bảng định tuyến cho chúng. Lấy một ví dụ, bảo mật có thể là một chính sách định tuyến có thể được sử dụng để chỉ dẫn bộ định tuyến chọn tuyến đường bảo mật nhất đầu tiên (ví dụ như là liên kết có sử dụng mã hoá) và đặt tuyến đường ít bảo mật nhất làm lựa chọn cuối cùng (như các liên kết trên viba hay các phương tiện quảng bá khác). Mỗi một chính sách yêu cầu một bảng định tuyến riêng và được duy trì bởi mỗi bộ định tuyến . Thường thì trường ToS trong phần mào đầu IP được sử dụng để quyết định bảng định tuyến được dung cho mỗi gói cụ thể. Để có hiệu quả các chính sách phải được ứng dụng cho phù hợp trên tất cả các bộ định tuyến và sử dụng cùng một nguyên tắc. 1. 4. 1. 9 Các hàng QoS. Cũng đươc gọi là các hàng lớp dịch vụ (CoS Queues), theo phương pháp này các nhà cung cấp bộ định tuyến và bộ chuyển mạch thiết lập một số lượng nhỏ các hàng đợi cho mỗi cổng ra và chia lưu lượng ra vào những hàng đợi trên cơ sở QoS cần thiết. Đây là một loại “Xếp hàng theo VC kông có các VC”. Không có VC để xác định QoS cần thiết, QoS yêu cầu phải được đặt cho một luồng gói cá biệt bằng một cơ chế khác, ví dụ dùng trường ToS. ToS này có thể được sử dụng để ánh xạ gói vào một lớp QoS của một hạ tầng cơ sở mạng ở dưới. Các bộ chuyển mạch ATM thường có 4 hàng đợi cho lưu lượng ra, nhưng cấp độ của của những hàng đợi QoS dành cho chuyển giao gói IP này thuộc về tiện ích bị giới hạn, bởi vì tất cả các gói IP có xu hướng rơi vào cùng một loại QoS của ATM. 1. 4. 1. 10 Loại bỏ sớm ngẫu nhiên RED Phương pháp này dựa trên nguyên tắc xác suất chỉ dẫn một bộ định tuyến bắt đầu bỏ qua gói tin khi vượt quá ngưỡng xếp hàng đã được thiết lập trước. Ví dụ, một bộ định tuyến RED có thể bắt đầu ngẫu nhiên bỏ qua các gói khi một bộ đệm ra đạt đến 80% dung lượng. Mục đích là ngăn chặn tràn bộ đệm và khả năng bị mất nhiều gói có mức ưu tiên cao của cùng một nguồn. Theo đó, khi bắt đầu nghẽn, thay vì khả năng bị mất nhiều gói thoại, một bộ định tuyến RED cố gắng làm mất một vài gói từ nhiều nguồn khác nhau, và chúng có thể có mức ưu tiên thấp hơn. RED có thể kết hợp với nhiều phưong pháp khác và không cần bắt buộc phải được sử dụng trên tất cả các bộ định tuyến mới mang lại hiệu quả. 1. 4. 1. 11 Giao thức dự trữ tài nguyên (RSVP) RSVP là giao thức báo hiệu được phát triển bởi IETF. Mục đích của RSVP là cung cấp một cơ chế để các ứng dụng yêu cầu được đảm bảo chất lượng dịch vụ khi truyền thông tin qua mạng. Nhiệm vụ cơ bản của RSVP là thiết lập và duy trì sự dành tài nguyên áp dụng cho một luồng gói cụ thể trên một đường xác định qua các router. RSVP định nghĩa cho các luồng gói theo địa chỉ IP và địa chỉ cổng lớp 4. Mỗi luồng có một bản miêu tả luồng (flow descriptor) bao gồm những thông tin về QoS mà luồng đó cần. Khi cần dành tài nguyên trên một lộ trình từ nguồn tới đích thì một phiên RSVP được thiết lập. Vì RSVP hoạt động đơn công nên muốn quá trình diễn ra theo hai chiều thì phải mở hai phiên RSVP trên mỗi trạm. Điểm khác với các giao thức khác ở RSVP bên thu như sau: Bên phát gửi đi một bản tin đường đi (path message) theo một lộ trình qua các router tới bên thu. RSVP sử dụng các thông tin trong bảng định tuyến của các router để chuyển bản tin. Khi path message đi qua một router, router đó sẽ lưu giữ lại địa chỉ IP của trạm trước đó đồng thời chuẩn bị quá trình dành trước tài nguyên. Khi bản tin đường đi đã tới đích, bên thu biết được khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ của bên phát cũng như của các router dọc theo đường đi và các đặc điểm của luồng mà nó sẽ nhận. Hình 1. 9:Qúa trình gửi path message Nếu bên thu muốn dành riêng QoS cho luồng này, nó sẽ gửi một bản tin dành sẵn (reservation message-viết tắt là resv message) ngược lại theo đường cũ qua các router tới bên phát và thiết lập sự dành tài nguyên trong mỗi router. Bản tin chứa QoS được yêu cầu cho luồng gói. Khi nhận được resv message tại mỗi nút diễn ra hai hành động: + Dành trước chất lượng dịch vụ trên tuyến liên kết + Chuyển bản tin dành riêng (resv message) tới trạm sau. Bản mô tả luồng gồm hai tham số như sau: - Mô tả bộ lọc(Filter specification-viết tắt là filterspec) được sử dụng để chỉ ra những gói nào (với giá trị địa chỉ IP và số hiệu cổng xác định) thuộc về luồng được ưu tiên Thông tin này được chuyển tới chức năng phân loại gói (classifying) để lọc ra các gói thuộc về luồng được ưu tiên trong số các gói đến. - Mô tả luồng (flow specification-viết tắt là flowspec) chỉ ra chất lượng dịch vụ cần được dành cho luồng ưu tiên . Tham số flowspec được chuyển tới chức năng lập lịch gói (scheduling) để điều chỉnh lịch trình phục vụ các hàng nhằm tạo ra mức QoS cho hàng chứa lưu lượng cần ưu tiên . Flow descriptor Filterspec Flowspec Packet Classifying Packet Scheduling Luồng gói đến Bản tin RSVP Hình1. 10:Thực hiện RSVP tại các nút. Khi resv message tới bên phát, nó mới bắt đầu gửi luồng gói. Để duy trì trạng thái dành riêng QoS bên gửi phải phát định kì path message, vì các bản tin đều bao gồm giá trị time-out qui định thời gian quá trình dành riêng hết hiệu lực. Giá trị này được các nút dùng để đặt các bộ đếm bên trong. Khi hết thời gian, sự dành riêng dùng các thông tin về đường đi sẽ bị xoá bỏ. Để tránh trường hợp do bị lỗi các phiên RSVP không được huỷ bỏ khi mà luồng gói đã được truyền xong làm lãng phí tài nguyên mạng. Trong hai phương pháp báo hiệu trên thì RSVP có cơ chế Admission control còn IP Precedence thì không có. Hình 1. 11 Quá trình gửi resv message . Một vài năm trước RSVP là phưong pháp dẫn đầu để bổ sung QoS vào mạng IP. Một máy chủ IP hỗ trợ RSVP có thể yêu cầu rất rõ ràng các tham số QoS (64kb/s, 100ms trễ ổn định…) từ mạng, và các bộ định tuyến RSVP có thể cung cấp QoS cần thiết. . Vì thế, các yêu cầu RSVP thay đổi không những trong các bộ định tuyến mà còn trong tất cả các máy chủ, không giống như hầu hết các phưong pháp QoS khác chỉ cung cấp trong bộ định tuyến . RSVP thực sự dự trữ trước tài nguyên được yêu cầu, do đó, ví dụ một liên kết 1, 5Mb/s có thể cung cấp tới 24 yêu cầu 64kb/s và không hơn. Trong RSVP thưòng bên nhận (chủ) là thiết bị yêu cầu QoS, chứ không phải là bên gửi (khách). Không có cơ chế nào làm cho máy chủ trả lại tài nguyên cho mạng trong bất kỳ khe thời gian nào, điều này gây ra khó khăn khi đặt tỷ lệ RSVP vào một môi trường có hàng ngàn máy chủ đang cần băng thông . Hầu hết những điểm quan trọng của RSVP đã được chuyển vào DiffServ . 1. 4. 1. 12 Trường dịch vụ(ToS). Tiêu đề IP chứa trường 8 bit gọi là trường dịch vụ được sử dụng để ra mức ưu tiên của gói trong một vài phạm vi QoS . Các nhà cung cấp bộ định tuyến thường bỏ qua ToS bởi vì phần mềm thực hiện trên máy chủ IP không bao giờ thực sự cài đặt các bit này. Ip luôn là “nỗ lực tối đa”, cho đến khi một số nhà sản xuất bắt đầu sử dụng trường này cho mục đích của riêng họ. Trường dịch vụ đã được định nghĩa trong DiffServ . 1. 4. 1. 13 Định hình lưu lượng (Traffic Shaping) Có nhiều bộ định tuyến IP được liên kết với nhau bằng Frame Relay và/hoặc ATM. Với ATM, các gói tin IP đi vào mạng ATM được định hình tại thiết bị truy nhập để ngăn chặn một sự bùng nổ lưu lượng do nghẽn mạng xương sống. Định hình bao gồm chấp nhận bung nổ từ thiết bị vào, đệm lưu lượng, và sau đó “san bằng ” lưu lượng ra theo kiểu là phân bố bùng nổ trong một khoảng thời gian dài, khoảng thời gian được đặt trên cơ sở các thông số cấu hình. Bùng nổ lưu lượng quá một giới hạn nhất định sẽ bị bỏ qua, và các giá trị giới hạn vào này cũng dựa trên cấu hình. Trong mạng Frame Relay, định hình lưu lượng là một phần của khái niệm tỷ lệ thông tin cam kết (CIR: Committed Information Rate) và tỷ lệ thông tin vượt quá (EIR: Excess Information Rate). 1. 4. 1. 14 Xếp hàng hợp lý theo trọng số (WFQ) Phương pháp này cũng có thể kết hợp với các công nghệ khác và thường được đề cập đến trong các thảo luận về MPLS. WFQ gắn vào băng thông một ứng dụng nhận trên một liên kết đầu ra. Mỗi luồng gói tin mà WFQ gắn vào được đệm riêng biệt và nhận băng thông biến đổi trên nền tảng trọng số. Ví dụ 100 gói dữ liệu và 100 gói thoại có thể đến tại hai cổng trong cùng một khe thời gian và được xếp hàng vào cùng một cổng ra. Thông thường, các gói sẽ được xếp hàng cùng nhau và được đưa ra liên tiếp mà không quan tâm tới mức ưu tiên . Tuy nhiên, WFQ sẽ xuất các gói thoại trước và sau đó là các gói dữ liệu . Phương pháp xếp hàng này là trọng thiên vị các gói thoại nhưng vẫn hợp lý bởi vì 100 gói dữ liệu vẫn được gửi đi trước bất kì một gói thoại tiếp theo nào. 1. 4. 1. 15 Quản lý băng thông mạng con (SBM) QoS chắc chắn chỉ tốt như các kết nối yếu nhất của nó. QoS “chuỗi” là xuyên suốt giữa bên gửi và bên nhận, điều này có nghĩa là mỗi router phải tự cung cấp kĩ thuật QoS để sử dụng . QoS “chuỗi” từ đầu tới cuối cũng là một vấn đề cần quan tâm ở hai khía cạnh: * Các host gửi và nhận:cung cấp QoS cho các ứng dụng * Mạng LAN:cho phép QoS xử lý các khung có độ ưu tiên cao khi chúng đi qua các mạng đa phương tiện (từ host tới host, host tới router, router tới router ) SBM bao gồm: BA (Bandwidth Allocation) - Bộ phân phối băng thông :duy trì trạng thái về sự phân phối tài nguyên ở mạng con và nhà quản lý thực hiện điều khiển theo nguồn tài nguyên sẵn có và theo hợp đồng của nhà quản lý. RM (Requestor Module) - Modul yêu cầu :tập trung vào mỗi trạm đầu cuối và không tập trung vào các bộ chuyển mạch . Bản đồ giữa các mức ưu tiên lớp 2 và các tham số giao thức QoS lớp cao phụ thuộc vào tài nguyên có sẵn theo hợp đồng của nhà quản lý. Ví dụ, nếu được sử dụng với RSVP thì nó có thể là bản đồ cơ sở của kiểu QoS hoặc các giá trị traffic Specification (Viết tắt là Tspec) - mô tả lưu lượng, Rspec (Request Specification) - mô tả yêu cầu hoặc Fspec (Filter Specification) - mô tả bộ lọc. Kiến trúc của các giao thức được mô tả trong sơ đồ sau: Hình 1. 12 Kiến trúc của các giao thức 1. 4. 2 Báo hiệu QoS Báo hiệu QoS cung cấp một cơ chế cho phép trạm cuối hoặc phần tử mạng đưa ra yêu cầu về QoS với mạng. Báo hiệu là cần thiết để phối hợp giữa các nút mạng với các kỹ thuật xử lý lưu lượng nhằm đảm bảo QoS xuyên suốt. Trong bất kỳ mạng IP nào chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối được xây dựng từ chất lượng dịch vụ trên một chuỗi các chặng mà lưu lượng đi qua. Khi đã có các cơ chế đảm bảo tại các nút mạng thì vẫn cần một sự kết hợp thực sự giữa các nút dọc theo đường đi từ nguồn tới đích. Báo hiệu điều khiển QoS là một phần của truyền thông trong mạng. Hai phương pháp hay dung cho báo hiệu QoS là: Chức năng mức ưu tiên IP(IP Precendence) của giao thức IP. Sử dụng giao thức báo hiệu QoS RSVP (Resource Reservation Protocol). 1. 5. Định tuyến QoS Các giao thức định tuyến trên cơ sở QoS đã nỗ lực đưa các metric thành các giá trị khi xây dựng các bảng định hướng của mạng. Các giao thức này đã được nghiên cứu trong nhiều năm và thường bắt đầu với sự thừa nhận rằng mạng được xây dựng từ các router IP Best-Effort. Bắt đầu từ giả thiết đó, việc định tuyến cho một metric thường có một số hạn chế khi có them yêu cầu QoS trong một môi trường đa dịch vụ. Một metric có thể được xem xét như là một bảng các giá trị với mỗi tuyến (hay mỗi hop) có một giá trị đi kèm với nó. Các giao thức định tuyến nỗ lực để tìm các đường tối thiểu cho tất cả các tuyến có thể đi tới đích. Dù sao giá trị này không thể mô tả chi tiết và cần thiết cho tất cả càc kiểu lưu lượng . Nó có thể đưa ra latency của tuyến, băng thông sẵn có, khả năng mất gói hoặc có lẽ là các phí tổn thực tế của việc gửi gói trên mỗi tuyến?Bạn có thể thoả mãn với một vài lưu lượng đang tìm với sự lựa chọn thích hợp, nhưng ngược lại có sự lựa chọn lưu lượng khác lại gây lãng phí tài nguyên . Ví dụ, xét một mạng mà ở đó latency là metric . Tất nhiên đường đi ngắn nhất thích hợp cho các ứng dụng có yêu cầu chặt chẽ về thời gian thực. Mạng được sử dụng hầu hết là giống với mạng truyền thống, dữ liệu các ứng dụng bùng nổ mà đáng kể nhất là latency. Lưu lượng từ các ứng dụng khác cũng theo các đường ngắn nhất với latency tối thiểu. Điều không thuận lợi là lưu lượng bùng nổ, vùng bộ đệm được sử dụng cho lưu lượng yêu cầu thời gian thực tăng, jitter và các latency trung bình cũng gây ra đối với tất cả các luồng lưu lượng đi qua các router . Điều này ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của các giá trị latency mà các giao thức sử dụng để lựa chọn đường đi ngắn nhất. Định tuyến dựa trên QoS tạo ra các cây đường đi ngắn nhất, bao gồm các topo thực tế của các tuyến và các router với mỗi cây sử dụng các tham số khác nhau của tuyến metric. Kết quả là nhiều lưu lượng không cần thiết cùng tồn tại trong các router với các yêu cầu về QoS khác nhâúCc gói có yêu cầu nghiêm ngặt về latency sau đó sẽ được định hướng bằng cách sử dụng cây xây dựng như một metric. Các gói không cần yêu cầu về thời gian thực cũng phải có một cây khác. Vài vấn đề tồn tại khi thực hiện định tuyến dựa trên QoS là: Mỗi router cần có các bảng định hướng (hoặc có chức năng tương tự như các bảng định hướng đó) để thực hiện tìm kiếm thông tin các hop tiếp theo dựa vào đích đến của mỗi gói, phù hợp với mỗi kiểu của cây đường đi ngắn nhất. Thêm vào đó, các trường trong phần tiêu đề gói được sử dụng để lựa chọn một trong các hop tiếp theo phù hợp với địa chỉ đích của gói. Điều này rất phức tạp đối với việc thiết kế các khối tìm kiếm thông tin của hop tiếp theo. Các CPU của các router phải cung cấp phần tiêu đề trong giao thức định tuyến cho mỗi giao thức định tuyến phù hợp với các kỹ thuật cây đường đi ngắn nhất Metric như latency hoặc khả năng của băng thông phụ thuộc nhiều vào lưu lượng thực tế qua mạng. Các cây đường đi ngắn nhất với các giá trị của latency tĩnh có thể trở nên lỗi thời khi lưu lượng chảy thành luồng qua mạng. Việc cập nhật mỗi giá trị của kết nối có yêu cầu thời gian thực đã đặt ra thực tế là mỗi giá trị cập nhật có thể là kết quả trong một tập hợp các giá trị tính toán lại của cây đường đi ngắn nhất, hướng dẫn tiếp tục xử lý tải trọng trên tất cả các router . Thú vị hơn, việc phát triển của các router với kiến trúc QoS có phần giảm bớt sự định tuyến dựa trên QoS . Ví dụ, xét ví dụ sử dụng latency như một giá trị metric. Mỗi router có ít nhất hai hàng đợi tại giao diện đầu vào, một cho lưu lượng chịu tác động của latency và một cho tất cả các lưu lượng còn lại. Tất cả các lưu lượng được định tuyến theo các đường có latency thấp nhất. Thực hiện phân loại lưu lượng phù hợp của các router vào các hàng đợi, dịch vụ được nhận lưu lượng có latency sẽ độc lập với việc bung nổ của các lưu lượng khác. Có thể cho rằng, mỗi qui ước, một giao thức định tuyến IP, khi đi cùng với các router có kiến trúc CQS có thể cung cấp các mức dịch vụ khác nhau. Điều này cho thấy là nó có đủ khả năng của một cây để cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho tất cả các thành phần tham gia. CHƯƠNG 2 KIẾN TRÚC CQS 2. 1 Tổng quan về kiến trúc CQS Mục đích của QoS là cung cấp các dịch vụ giao nhận thông tin tin cậy cho những lớp hay loại lưu lượng nào đó mà không quan tâm tới các loại lưu lượng khác đang cùng ở trong mạng. Tuyến đường mà gói phải đi qua để đến đích là một chuỗi các tuyến link và nút mạng (router hoặc switch). Do đó vấn đề trước tiên phải quan tâm là quá trình lưu và chuyển gói tại các nút mạng diễn ra như thế nào. Với một route truyền thống điều quan tâm nhất của nó là cần gửi gói đi đâu. Quyết định chuyển gói dựa trên địa chỉ đích của mỗi gói và thông tin trong bảng định tuyến của router. Nhưng những router cần cho mạng có đảm bảo chất lượng dịch vụ thì phải điều khiển thời điểm gửi gói tức là quan tâm khi nào cần gửi gói. Sau đây ta xem xét sâu hơn những thành phần của router ảnh hưởng tới thời điểm chuyển gói. Mỗi router là một điểm hội tụ hay phân kì của một gói. Trong phần lớn các mạng, lưu lượng đến theo từng đợt thay đổi thất thường. Rất hay xảy ra trường hợp nhiều đợt gói đến từ các tuyến vào khác nhau đến cùng một tuyến ra (mà bản thân tuyến ra chỉ có dung lượng hữu hạn) làm cho router nhận được số gói vượt quá khả năng phân phát tức thời của nó. Ví dụ lưu lượng hội tụ từ nhiều tuyến Ethernet 100Mbps dễ dàng vượt quá dung lượng 155Mbps/STM-1 của tuyến ra. Để đối phó với trường hợp này, tất cả các router đều có các bộ đệm bên trong(các hàng đợi-queues) để lưu trữ những gói thừa khi chúng có thể được chuyển . Khi đó các gói này sẽ chịu thêm độ trễ, hay có thể nói router chịu mọt sự ứ nghẽn tức thời . Trễ của gói từ nguồn tới đích bao gồm nhiều thành phần nhưng phần trễ do bộ đệm kể trên rất thất thường, nó thay đổi ngay cả giữa các gói tới đích. Ngoài ra khi hết dung lượng bộ đệm thì gói đến phải bị huỷ và tỉ lệ mất gói cũng là một yếu tố không thể kiểm soát được. Với các hàng đợi vào trước- ra trước sẽ không có các cơ chế để phân tách các loại lưu lượng khác nhau, lưu lượng này sẽ ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ của lưu lượng kia khi vượt qua cùng một hàng đợi. Một số loại lưu lượng (như những kết nôi TCP truyền điện tử-email) chịu được trễ tốt hơn việc mất gói thì muốn các hàng đợi dài. Tuy nhiên có những loại (như UDP mang tín hiệu voice ) muốn hàng đợi càng ngắn càng tốt, những gói bị giữ lâu (trễ lớn) nên được huỷ bỏ vì không còn cần thiết nữa . Cổng ra M Hàng đợi FIFO . . . . . Cổng 1 Cổng n Chiều dài L gói Hinh 2. 1 :Hàng đợi vào trước ra trước trong router Để giải quyết vấn đề trên người ta đưa ra cơ chế Classification, Queuing, Scheduling. Thay vì chỉ có một hàng đợi phục vụ cho mọi loại lưu lượng, người ta sử dụng nhiều hàng đợi (với dung lượng và chính sách huỷ gói khác nhau) phù hợp với yêu cầu chất lượng dịch vụ của từng lớp lưu lượng cần phục vụ. Classification thực hiện phân loại gói và chỉ định hàng đợi phù hợp cho từng gói. Các hàng đợi vẫn phải chia sẻ cùng một dung lượng tuyến ra (output link) hữu hạn, cần một cơ chế đặt ra lịch phục vụ (Scheduling) từng hàng đợi (để chuyển gói từ các hàng đợi ra outputlink). Các router như vậy gọi là kiến trúc CQS. Cổng ra M Hàng đợi . . . . . Cổng 1 Cổng N Hàng đợi Hàng đợi . . . . . . . Phân loại(Classify) Schedule Hình 2. 2 Classify, Queue, Schedule trong router Ví dụ thực tế của việc xử lý CQS rất hiệu quả trong ngành công nghiệp hàng không. Các khu vực đăng kí đi máy bay sử dụng dạng kiến trúc CQS để cung cấp các mức dịch vụ cho các lớp khách hàng khác nhau. Thời điểm tắc nghẽn được miêu tả bằng việc tập hợp các tác nhân có thể xử lý cho các hành khách một cách nhanh nhất có thể ở một tốc độ vừa phải không đổi(không xét đến thời gian xử lý cho những hành khách khó tính). Tốc độ kết nối của thời điểm tắc nghẽn được tính bằng tổng các tốc độ xử lý của các tác nhân đối với các hành khách đăng kí đi máy bay. (Hãng hàng không có thể thêm hoặc chuyển các tác nhân để làm thay đổi tốc độ này). Các hành khách đến đăng kí đi máy bay là một quá trình bùng nổ, nó có thể kéo dài hàng giờ trước lịch trình khởi hành của máy bay. Hầu hết chúng ta đều biết đến các hàng đợi được xây dựng cho các hành khách đến đột ngột. Nếu có nhiều hành khách đến, thì có thể có hành khách phải đợi khá lâu mới đến lượt mình được đăng kí đi máy bay. Các công ty hàng không sẽ thực hiện việc cung cấp dịch vụ đăng kí đi máy bay cho những hành khách đóng phí bảo hiểm của họ. Để làm được điều đó, các đường line riêng phải được thiết lập trước cho các tác nhân đăng kí đi máy bay. Việc phân loại hành khách vào hàng đợi phù hợp là một cách. Thỉnh thoảng các công ty hàng không sẽ chuyển nó tới hành khách để họ tự lựa chọn hàng đợi phù hợp; ở các lần khác đại diện của công ty hàng không sẽ thực hiện kiểm tra vé và đưa mọi người vào hàng đợi phù hợp với vé của họ hoặc vào lớp những người bay thường xuyên. Các giá trị tại đây bộ phân loại không cần phải ghi thành một phần thông tin riêng, nó chỉ có tác dụng nâng tầm quan trọng của thông tin lên mà thôi. Ví dụ, tuy rằng nhận thực của các hành khách (tên) là rất quan trọng trong quá trình đăng kí đi máy bay, tên của mọi người rất nhiều nhưng nó lại không ảnh hưởng tới nhiệm vụ của hàng đợi trong quá trình đăng ký đi máy bay. Việc lôi kéo hành khách từ một trong các hàng đợi là kết quả quyết định của bộ lập lịch. Đặc biệt, các tác nhân đăng kí đi máy bay được thiết kế chuyên dụng cho mỗi hàng đợi(lớp hành khách), cung cấp tốc độ dịch vụ tối thiểu mà không chú ý tới sự ảnh hưởng của các hàng đợi khác. Để đạt được hiệu suất sử dụng cho các tác nhân, khi một hàng đợi có độ ưu tiên cao rỗng, các tác nhân thường kết hợp xử lý cho các hành khách ở các hàng đợi có độ ưu tiên thấp. Bằng cách phân phối thích hợp các tác nhân đăng kí đi máy bay, các hành khách có phí bảo hiểm được qua nhanh hơn (các line ngắn và vì thế biến động trễ thấp) và có thể dự đoán (jitter thấp) dịch vụ đăng kí đi máy bay sẽ thấp hơn trong các lớp đó. Kiến trúc CQS bao gồm ba phần chính là : Phân loại Quản lý hàng đợi Lập lịch Tuy nhiên đồ án này chỉ nghiên cứu về phần lập lịch . Nội dung của phần lập lịch sẽ được xét trong chương 3. 2. 2. Các chức năng của kiến trúc CQS 2. 2. 1 Định hình lưu lượng Với kiến trúc CQS cho phép chia tách, không cho các loại lưu lượng ảnh hưởng sang nhau. Qua đó cũng thực hiện được sự ưu tiên với các loại lưu lượng cần chất lượng dịch vụ cao. Tuy nhiên cần đặt ra những giới hạn để các loại lưu lượng không được ưu tiên vẫn có được chất lượng dịch vụ tối thiểu cũng như đảm bảo băng thông cho những loại được ưu tiên khi tải trong mạng lớn. Đặt ra các giới hạn băng thông cho một lớp lưu lượng được gọi là định hình lưu lượng (traffic shaping). Đây là một chức năng trong kiến trúc CQS . Nó kết hợp với chức năng lập lịch (scheduling) để qui định mức tần xuất phục vụ với từng hàng đợi hoặc khoảng thời gian giữa hai lần lấy gói ra ở cùng một hàng đợi. Định hình lưu lượng cung cấp một cơ chế điều khiển lưu lượng tại một giao diện cụ thể. Nó giới hạn lưu lượng thông tin đi ra khỏi giao diện để tránh làm mạng bị tắc nghẽn bằng các ràng buộc tốc độ thông tin đi ra ở một tốc độ bit cụ thể đối với từng loại lưu lượng tránh trường hợp tốc độ bit tăng đột ngột. 1 2 3 4 Gói đến . . . . . Hàng đợi Cổng 1 Hàng được định hình Ít nhất Tgiây giữa hai lần Cổng M Schedule 1 2 3 4 Gói đi Hình 2. 3 Cơ chế traffic shaping trong router Ta có thể hình dung cơ chế định hình lưu lượng như khi chúng ta dùng phễu để rót nước vào bình hoặc chai. Dùng ca múc nước vào phễu theo từng đợt nhưng nước chảy vào chai từ từ, ổn định nên ta dễ dàng kiểm soát được lượng nước trong chai để không bị tràn. Phễu cổ to thì nước chảy nhanh, cổ nhỏ thì chạy chậm. Nếu lúc nào cũng có nước trong phễu thì nước chảy vào trong chai là một dòng liên tục với tốc độ ổn định Hình 2. 4 Minh hoạ cơ chế định hình lưu lượng 2. 2. 2 Hợp đồng lưu lượng Khi có quá nhiều gói đến trong một khoảng thời gian ngắn, thì việc huỷ gói là không thể tránh khỏi. Nhưng việc huỷ gói phải tuân theo một số hợp đồng (policy). Quá trình này được gọi là traffic pilicing. Giống như định hình lưu lượng, policing cũng là một công cụ giới hạn tốc độ bit (rate-limiting tool) tạm dịch là kiểm soát lưu lượng. Chính sách huỷ gói có thể là đơn giản huỷ những gói mới đến khi không còn chỗ trong hàng đợi (queue) hay phức tạp hơn là có quan tâm tới thuộc tính của gói bị huỷ, đặc điểm của loại lưu lượng . 2. 2. 3 Phân mảnh hàng đợi Đôi khi bộ lập lịch của một router thực hiện chèn lưu lượng một cách đơn giản tại mức gói tin IP. Bộ lập lịch có khả năng chèn lưu lượng của mỗi gói có thể được kết nối từ bên ngoài một cách nhanh chóng vào các hàng đợi khác nhau. Với các kết nối tốc độ cao(như các kênh SONET hoặc SDH tốc độ 155Mb/s) một gói tin IP 1500 byte có thể truyền dẫn trong khoảng nhỏ hơn 80ms. Điều này cho phép bộ lập lịch chia băng thông của liên kết thành các khe có độ dài 80ms-một con số rất hợp lý, và nó có thể tách 20ms cho các kênh có tốc độ 622Mb/s(OC-12 hoặc STM-4). Dù sao, tại mức biên của mạng Internet cũng có nhiều kết nối được vận hành với tốc độ 1Mb/s hoặc chậm hơn. Gói tin IP 1500 byte chiếm 94ms để truyền dẫn với tốc độ kết nối là 128Kb/s, và việc đóng khối kết nối được hoàn thành trong thời gian này. Bất chấp mọi sự ảnh hưởng của biến động trễ, lưu lượng được phân loại vào các hàng đợi khác nhau, các gói đó sẽ chịu jitter là 94ms khi bộ lập lịch giữ các gói 1500 byte từ một hàng đợi khác. Rõ ràng điều này đặt ra một số vấn đề nếu các ứng dụng bị ảnh hưởng bởi QoS được cung cấp bởi khía cạnh xa hơn của các kết nối truy nhập tốc độ thấp. Cách giải quyết cơ bản là tiến hành thêm các đoạn của các gói IP tại các mức kết nối trong một lớp IP riêng biệt. Kiến trúc CQS được ứng dụng tại các mức kết nối bằng các mảnh hàng đợi chứa các gói lớn hơn, vì thể cho phép bộ lập lịch có thể chèn vào tại các đường ranh giới của đoạn. Điều này được mô tả như hình vẽ: Cổng N Phân loại(Classify) Đoạn hàng đợi Đoạn hàng đợi . . . . . . . Schedule Công tốc độ thấp Đoạn hàng đợi PHÂN MẢNH GÓI . . . . . Cổng 1 Hình 2. 5 Phân đoạn trước bộ lập lịch 2. 3. Đánh dấu và sắp xếp lại Mặc dù định hình có thể là một giải pháp tinh vi để làm giảm sự bùng nổ lưu lượng nhưng các chính sách đơn giản lại là một công cụ không nhạy bén. Một số giá trị thay đổi được đưa ra có thể làm giảm hiệu quả của chính sách định tuyến ở router biên. Chính sách tại mỗi node có thể được lựa chọn chỉ để đánh dấu các gói (đúng hơn là loại bỏ chúng ngay lập tức) nếu chúng vượt quá ngưỡng tràn. Các router tiếp theo sẽ thừa nhận rằng các gói đã bị đánh dấu và chúng có độ ưu tiên thấp hơn so với các gói không bị đánh dấu. Nếu tắc nghẽn tạm thời làm đầy các hàng đợi trong router lõi, thuật toán quản lý hàng đợi có thể bắt đầu tách các gói đã bị đánh dấu trước khi tách các gói không bị đánh dấu. Khi thêm thiết bị lọc, các chính sách ở node gốc có thể sẽ bổ sung thêm ngưỡng bùng nổ kép (một ngưỡng cao và một ngưỡng thấp), nếu một gói bùng nổ vượt quá ngưỡng thấp, các gói đến sau bị đánh dấu và được truyền đi, nếu bùng nổ tiếp tục và vượt quá ngưỡng bùng nổ cao các gói sẽ bị tách khỏi hàng đợi. Chính sách tại các node phải bổ sung các mức của tốc độ gói đến trung bình “cho phép”-tốc độ này thấp hơn tốc độ của các gói đã được xác định là không bị đánh dấu và cao hơn ngưỡng mà các gói có thể bị tách. Nhiều thuật toán có thể được đưa ra để cung cấp các mức được đánh dấu và tính toán giá trị ngưỡng. Dù sao người thiết kế mạng đặt ra kế hoạch sử dụng lưu lượng bị đánh dấu ở biên cũng cần cẩn thận khi lựa chọn các router lõi. Mối quan tâm chính là khả năng sắp xếp lại các gói bị đánh dấu và không bị đánh dấu trong lớp lưu lượng . Giải pháp này có thể xảy ra nếu router lõi sử dụng hai hàng đợi riêng biệt cho các gói bị đánh dấu và các gói không bị đánh dấu. Điều này được mô tả như trong hình vẽ : Hàng đợi(bị đánh dấu) Hàng đợi(ko đánh dấu) Phân loại Cổng N Schedule Cổng M Ko đánh dấu Đánh dấu Đánh dấu Ko đánh dấu Lệnh đi Lệnh đến Hình2. 6 Các hàng đợi cho các gói đánh dấu và không đánh dấu Vì các gói bị đánh dấu có độ ưu tiên thấp nên khi thực hiện phải lựa chọn để đảm bảo độ ưu tiên bằng cách ấn định lập lịch băng thông cho các hàng đợi của các gói bị đánh dấu và không bị đánh dấu. Hậu quả là các gói bị đánh dấu đến trước các gói không bị đánh dấu có thể tìm thấy bộ lập lịch của nó để truyền dẫn trước các gói không bị đánh dấu. . Các gói bị đánh dấu tạo thành tất cả các đường khác tới điểm cuối và bên nhận có thể nhận được các gói không hợp lệ. Mặc dù IP không thực hiện ngăn ngừa các gói sắp xếp lại trên mạng, nhưng điều này có thể bỏ qua vì hầu hết các giao thức xuyên suốt không thể thực hiện bằng tay trong trường hợp này một cách hiệu quả . Trong mạng việc đánh dấu được mong đợi là sẽ làm tăng thêm các gói có thể bị tách khỏi hàng, giải pháp này cũng rất khó khăn. Các router lõi ban đầu không để ý đến chính sách xử lý gói khi phân loại các gói vào các hàng đợi, đảm bảo tất cả các gói trong lớp lưu lượng đều được đặt vào một hàng đợi bất chấp cả quyền ưu tiên tách gói. Ngưỡng tách gói của mỗi hàng đợi