Luận văn Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS mô phỏng công nghệ bằng OPNET

Bước phát triển khởi đầu của mạng Internet chỉ quan tâm tới những yêu cầu truyền dữ liệu qua mạng. Internet chỉ cung cấp các ứng dụng đơn giản như truyền file hay Remote login. Để thực hiện những yêu cầu này, môt định tuyến nền dựa trên phần mền đơn giản, với giao diện mạng để hỗ trợ mạng đường trục dựa trên T1/E1- hay T3/E3 đã có là đủ. Với những yêu cầu đòi hỏi tốc độ cao và băng thông lớn, các thiết bị có khả năng chuyển mạch ở lớp 2 ( Lớp liên kết dữ liệu ) và lớp 3 ( Lớp mạng ) ở ngay mức phần cứng phải được phát triển. Thiết bị chuyển mạch lớp 2 quan tâm đến vấn đề nghẽn trong mạng con của môi trường mạng cục bộ. Thiết bị chuyển mạch lớp 3 giúp giảm bớt nghẽn trong định tuyến lớp 3 bằng cách chuyển việc tìm kiếm tuyến cho một chuyển mạch phần cứng tốc độ cao.

Các giải pháp trước đây chỉ quan tâm tới tốc độ truyền của các gói khi chúng truyền qua mạng chứ không quan tâm tới thông tin yêu cầu dịch vụ có trong gói. Hầu hết các giao thức định tuyến sử dụng ngày này đều dựa trên thuật toán được thiết kế để tìm ra con đường ngắn nhất trong mạng với các gói truyền tải mà không quan tâm tới các yếu tố khác ( như trễ, rung pha, nghẽn), mà có thể làm giảm bớt đáng kể chức năng mạng và chất lượn dịch vụ có trong mạng.

 

doc84 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 25/03/2013 | Lượt xem: 1848 | Lượt tải: 21download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS mô phỏng công nghệ bằng OPNET, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
h của các thành phần có trong MPLS so với các công nghệ khác như IP, ATM, FR tạo tiền đề ứng dụng cho mạng thế hệ sau NGN. Vậy chúng ta cũng hiểu được quá trình hoạt động của mạng MPLS và vai trò của nó đối với nhà quản trị mạng ở khía cạnh quản lý chính sách để quyết định sử dụng công nghệ MPLS-TE. Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG, NĂNG LỰC XỬ LÝ CỦA MẠNG MPLS VÀ CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ 2.1. MỞ ĐẦU Chất lượng dịch vụ (QoS - Quality of Service) liên quan tới khả năng cung cấp các dịch vụ tốt hơn của một mạng đối với một lưu lượng mạng đã chọn với những công nghệ khác nhau bao gồm: Frame Relay, ATM, Ethernet và các mạng 802.1, SONET, IP. Mục đích chính của QoS là cung cấp thứ tự ưu tiên bao gồm cấp băng thông, điều khiển rung pha và trễ (cần thiết đối với các ứng dụng thời gian thực và lưu lượng tương tác), cải thiện sự mất mát. Một điều quan trọng nữa là cung cấp sự ưu tiên cho một hay nhiều luồng mà không làm cho các luồng khác bị lỗi. Công nghệ MPLS cung cấp những khối cơ sở xây dựng sẵn có thể dùng trong các ứng dụng thương mại trong tương lai trong các mạng WAN và đối với các nhà cung cấp dịch vụ mạng. Động Lực QoS- Quality of Service: Lúc khởi đầu, mạng IP không có bất cứ quá trình nào thực hiện QoS. Internet dựa trên TCP/IP không được hoạch định cho việc cung cấp thoại hay các dịch vụ khác mà đòi hỏi rất chặt chẽ về băng thông, trễ và rung pha. TCP được định nghĩa với FTP, SMTP, TELNET và các kiểu truyền dữ liệu khác. Nó đặc trưng bởi cửa sổ trượt với kích cỡ thay đổi, khởi phát chậm, tránh tắc nghẽn bằng cách giảm nửa mọi mất mát, điều chỉnh khoảng thời gian thoát (timeout) cho việc nhận được xác nhận. Quá trình cơ bản liên quan tới giải quyết tắc nghẽn, ví dụ khi tải lưu lượng lớn hơn băng thông cho phép, là loại bỏ gói. Trong “môi trường chất lượng dịch vụ”, nhà cung cấp dịch vụ thêm băng thông để giảm mức tắc nghẽn khi lượng lưu lượng trên Internet tăng lên. Kết quả kéo theo là vốn của nhà cung cấp dịch vụ cấpsẽ bị chi cho dung lượng lưulượng, mà điều này không cần thiết liên quan tới thu nhập từ dịch vụ, dẫn tới khó khăn trong kinh doanh. Hơn nữa các nhà cung cấp dịch vụ sau này tập trung chuyển sang triển khai quản lý lưu lượng và các quá trình sử lý QoS. Có một vài lý do cho việc đó. - Thứ nhất: Với sự gia tăng dung lượng lưu lượng trong mạng của họ, các nhà cung cấp nhận ra rằng rất khó giảm bớt tắc nghẽn chỉ với băng thông. - Thứ hai: Nút cổ chai vẫn thỉnh thoảng xảy ra khi truy cập, trong khi vượt quá dự trữ là không kinh tế. - Thứ ba: Sự suy sụp trong nền kinh tế hiện nay trong ngành công nghiệp mạng đã dẫn tới các công ty phải cắt giảm vốn mới cần thiết cho yêu cầu thêm băng thông, và thay vào đó là việc tập trung vào việc nâng cao chức năng mạng trên cơ sở vật chất có sẵn hiện tại. - Thứ tư: Rất quan trọng đó là việc đưa ra mô hình kinh doanh trên cơ sở tiếp cận các dịch cụ bổ sung và nâng cao. Mạng hội tụ có thể cung cấp thoại, dữ liệu, và các dịch vụ video được hi vọng là dễ dàng vận hành và quản lý hơn các mạng song song đang tồn tại, mà ảnh hưởng đáng kể tới chi phí vận hành. Nhưng để có thể thực hiện hội nghị từ xa dựa trên chuyển mạch gói và các dịch vụ Multimedia với đối tượng doanh nghiệp, mạng hội tụ phải cung cấp chất lượng hoàn hảo và hỗ trợ đầy đủ các cấp độ dịch vụ chặt chẽ. 2.2. CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN 2.2.1 QoS là gì? Trước khi thảo luận về QoS (Quality of Service) và liên hệ của nó tới MPLS, chúng ta nên xem lại một vài định nghĩa chính và các khái niệm liên quan. Trong khi không có một định nghĩa chính thức của QoS thì những định nghĩa sau được xem là có hiệu lực trong phạm vi đề tài này. Một cách cơ bản nhất, QoS cho phép bạn cải thiện chất lượng dịch vụ tốt hơn đối với các luồng nhất định. Điều này được thực hiện bằng cách tăng mức ưu tiên đối với một luồng và giảm mức ưu tiên của luồng khác. Khi sử dụng các công cụ quản lý nghẽn mạch, bạn cố tăng mức ưu tiên của một luồng bằng hang đợi và đảm bảo hàng đợi theo các cách khác nhau. Công cụ quản lý hàng đợi được sử dụng để tránh tắc nghẽn tăng mức ưu tiên bằng cách bỏ các luồng ưu tiên thấp trước các luồng ưu tiên cao. Kiểm soát (policing) và hoạch định (shaping) cung cấp mức ưu tiên đối với một luồng bằng cách hạn chế thông lượng (throughput) của luồng khác. Yoram Bernet đã phân biệt giữa định nghĩa QoS thụ động và chủ động. Định nghĩa thụ động miêu tả chất lượng dịch vụ như là lưu lượng chuyển tải qua mạng. Trong khi định nghĩa chủ động liên quan tới quá trình điều khiển chất lượng dịch vụ thu được bởi lưu lượng chuyển qua mạng. Định nghĩa chủ động của Bernet về chất lượng dịch vụ mạng là “ Khả năng điều khiển các quá trình xử lý lưu lượng trong mạng để mạng có thể gặp được đòi hỏi dịch vụ của ứng dụng nào đó và các chính sách mà người dung đưa ra đối với mạng”. Trong TE-QoS được định nghĩa là “một tập hợp các yêu cầu gặp phải bởi mạng khi truyền dẫn một kết nối hay một luồng, hay tập hợp các ảnh hưởng của chức năng dịch vụ mà xác định mức độ thoả mãn của người dùng dịch vụ”. Định nghĩa này là “thụ động” theo phân biêt của Bernet, nhưng định nghĩa sau của quản lý tài nguyên QoS là “chủ động” : “chức năng mạng mà bao gồm phân biệt cấp độ dịch vụ, rút ra bảng định tuyến, quản lý kết nối, cấp phát băng thông, bảo vệ băng thông, dành sẵn băng thông, định tuyến ưu tiên, hang đợi ưu tiên”. Tóm lại, ta sẽ nói về chất lượng dịch vụ QoS như là sự yêu cầu dịch vụ của rất nhiều các ứng dụng, và về các quá trình QoS, các chức năng quản lý tài nguyên QoS như quá trình điều khiển mạng mà cho phép một mạng thoả mãn chất lượng QoS. Yêu cầu dịch vụ của các ứng dụng khác nhau có thể biểu diễn bằng một tập các tham số bao gồm băng thông, trễ, rung pha, mất mát gói, quyền ưu tiên và một vài thứ khác. Ví dụ thoại và các ứng dụng Multimedia rất nhạy cảm với trễ và rung pha, trong khi các ứng dụng truyền dữ liệu có thể đòi hỏi mất mát gói rất thấp. Chúng ta sẽ xem các tham sốđó là các biến QoS. 2.2.2. Một số khái niệm cơ bản của QoS ->Trễ: Trễ gói là tất cả các kết quả gói chuyển thành công và gói lỗi trên một phần cơ bản hoặc trên tưng NSE một. PTD là thời gian, (t2 - t1) giữa sự xuất hiện của hai sự kiện tham chiếu tương ứng với gói tin, sự kiện xâm nhập vào thời gian t1 PRE1 và thỏa hiệp sự kiện PRE2 lúc t2, nơi (t2> t1) và (t2 - t1) ≤ Tmax. Nếu gói dữ liệu được phân mảnh trong NSE này. t2 là thời gian của các sự kiện đích cuối cùng tương ứng. Các gói dữ liệu end-to-end chuyển giao chậm trễ là sự chậm trễ một chiều giữa PM những lúc đối diện và các LSP như minh họa trong hình 17. Hình 2.1: Y.1561 - gói chuyển giao các sự kiện trễ (minh họa cho việc chuyển giao LSP end-to-end của một gói tin duy nhất) - Trễ gói trung bình: Có nghĩa là sự trễ gói tin chuyển nhượng số lượng là trung bình của sự trễ truyền gói tin cho một số người quan tâm. Các biến thể trong sự trễ truyền gói tin cũng quan trọng. Tuyến ứng dụng thông tin sử dụng năng lực về tổng phạm vi gây trễ để tránh tràn dưới và tràn bộ đệm. - Trễ xếp hàng: Thời gian cần thiết để thực hiện quyết định trong bộ định tuyến. Nó cũng là khoảng thời gian mà gói tin chiếm giữ khi đợi đến phiên di chuyển vào ngăn xếp trong bộ nhớ đệm. - Trễ chuyển tiếp: Thời gian cần thiết để tuyến vật lý truyềndữ liệu, có thể là khoảng thời gian chuyển tiếp giữa hai điểm (2-Point) như ví dụ sau: Hình 2.2: 2-Point gói biến thể gây trễ. Các gói trì hoãn chuyển tài liệu tham khảo, d1, 2, là việc chuyển gói tin tuyệt đối, độ trễ có quy luật của các gói tin đầu tiên giữa hai PMs (trong ví dụ này, độ trễ tham chiếu khác được cho phép). Giá trị tích cực của 2-Point PDV tương ứng với độ trễ truyền gói tin lớn hơn những quy luật của các gói dữ liệu tham khảo; tiêu biểu là các giá trị của 2-Point PDV tương ứng với độ trễ chuyển gói ít hơn so với những quy luật của các gói tin tham khảo. Sự phân bố của PDVs 2-Point trùng với sự phân bố của độ trễ gói chuyển dời tuyệt đối bởi một giá trị không đổi bằng d1, 2. - Trễ lan truyền và thời gian sử dụng để đặt gói tin lên mạng: Là khoảng thời gian gói tin được thông báo cho các thành phần vật lý trong mạng nhận tín hiệu báo hiệu về thông tin được truyền qua hệ thống mạng. Khoảng thời gian cần Upload gói tin vào trong mạng còn là khoảng thời gian gói tin phải làm thủ tục đóng nhãn, tạo khung... cho gói. - Trễ nối tiếp hoá: Là Thành phần có thể được quản lý với QoS là trễ xếp hàng. Gói có ưu tiên cao hơn sẽ được đưa ra để truyền trước các gói có ưu tiên thấp hơn và các kĩ thuật quản lý hàng đợi như RED có thể đượcsử dụng. Trễ trong mạng được giữ ở mức thấp nhất vì các gói tin lưu chuyển trong mạng không phải thông qua các hoạt động như đóng gói và mã hóa. Sở dĩ không cần chức năng mã hóa là vì MPLS-VPN tạo nên một mạng riêng. Phương pháp bảo mật này gần giống như bảo mật trong mạng Frame Relay. Thậm chí trễ trong MPLS VPN còn thấp hơn là trong mạng MPLS-IP sử dụng chuyển mạch nhãn. Việc tạo một mạng đầy đủ (full mesh) VPN là hoàn toàn đơn giản vì các MPLS-VPN không sử dụng cơ chế tạo đường hầm. Hoạt động khai thác và bảo dưỡng cũng đơn giản hơn trong mạng MPLS-VPN. Hoạt động này chỉ cần thực hiện tại các thiết bị bên trong mạng Core mà không cần phải tiếp xúc đến các CPE. Một khi một site đã được cấu hình xong, ta không cần đụng chạm đến nó nữa cho dù nếu muốn thêm một site mới vào mạng vì những thay đổi về cấu hình lúc này chỉ cần thực hiện tại PE mà nó nối tới. ->Rung pha : Rung pha được định nghĩa như sự biến đổi trong các trễ chuyển tiếp đầu cuối-đầu cuối. Trong một số ứng dụng, như các ứng dụng thời gian thực không thể chấp nhận rung pha. Giao thức TCP cũng thực hiện rất kém dưới tác dụng của rung pha, vì nó cố gắng điều chỉnh tốc độ truyền dẫn của nó tương ứng. Các biến thể trong thời gian đến gói được gọi là Jitter xảy ra do nghẽn mạng, thời gian trôi, hoặc thay đổi tuyến đường. Vì vậy khi thay thế các kết nối vật lý TDM với một mạng IP / MPLS và hai TDMoP thiết bị, các TDMoP tiếp nhận thiết bị (nô lệ) nhận được gói tin với sự chậm trễ TDMoP biến trong time. After đến chế biến các gói dữ liệu, thiết bị sẽ gửi dữ liệu đến các TDM, TDM biến theo tỷ giá liên tục của mạng TDM để giảm thiểu những tác động của sự biến động này. Có hai loại bộ đệm Jitter: Tĩnh và Động. Các bộ đệm Jitter tĩnh là dựa trên phần cứng và được cấu hình bởi nhà sản xuất. Các bộ đệm Jitter động là dựa trên phần mềm và có thể được cấu hình bởi một quản trị mạng để thích ứng với những thay đổi trong sự chậm trễ của mạng và PDV. ->Băng thông: Băng thông biểu thị tốc độ tryền dữ liệu cực đại có thể đạt được giữa hai điểm kết cuối. Băng thông thường được sử dụng như là một từ đồng nghĩa với tốc độ truyền dữ liệu, số lượng dữ liệu có thể được thực hiện từ một điểm đến khác trong một khoảng thời gian nhất định. Loại băng thông thường được biểu diễn theo bit (dữ liệu) trên giây (bps). Thỉnh thoảng, nó thể hiện như byte / giây (Bps). Một Modem làm việc tại 57.600 bps hastwice băng thông của một modem làm việc tại 28.800 bps. Trong giao tiếp điện tử, băng thông là chiều rộng của tần số mà một điện tử “tín hiệu” sử dụng trên một phương tiện truyền dẫn. Trong cách sử dụng này, băng thông được thể hiện trong điều khoản của sự khác biệt giữa các thành phần tín hiệu cao tần và các thành phần tín hiệu tần số thấp nhất. Kể từ khi “Tần số” của tín hiệu được đo bằng Hertz (số lượng các chu kỳ của sự thay đổi trong một giây), một băng thông cho là sự khác biệt trong Hertz giữa các tần số cao nhất và thấp nhất sử dụng tín hiệu tần số nó sử dụng. Một tín hiệu thoại thông thường có băng thông (Kilohertz ) vào khoảng 3,4 KHz. Một máy truyền hình Analog (TV) phát sóng tín hiệu video có băng thông vào khoảng 6 MHz gấp khoảng 2.000 lần độ rộng của các tín hiệu thoại thông thường. -> Tổn hao: Tổn hao gói tin là trường hợp khi gói tin không tới được đích của nó trước thời gian thoát (Timeout) của bộ thu. Trong mạng TCP/IP thì tổn hao gói tin chủ yếu là do nghẽn, đây là nguyên nhân tạo ra sự tràn bộ nhớ hoặc loại bỏ gói tin bởi các phương tiện quản lý lưu lượng. Nói một các khác tổn hao gói tin còn được gọi là Mất gói, Mất gói xảy ra khi một hoặc nhiều gói dữ liệu đi qua mạng không đạt được điểm đích của nó. -> Cấp độ dịch vụ (CoS): Khái niệm cấp độ dịch vụ CoS có nghĩa hẹp hơn QoS và chỉ ra một cách đơn giản rằng các dịch vụ có thể phân loại được trong các cấp độ khác nhau, có thể được cung cấp cho người sử dụng và được quản lý độc lập. Các tính năng CoS chung được mô tả trong JUNOS Class Dịch vụ Hướng dẫn cấu hình. -> Thoả thuận mức dịch vụ (SLA): SLA là hợp đồng giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ SP, SLA định mức dịch vụ nào SP định cung cấp. Ý tưởng rất đơn giản, khách hàng nào báo cáo bao nhiêu lưu lượng họ sẽ gửi và trả tiền cho mức độ tối thiểu được đảm bảo trong lưu lượng đó. Cam kết được thiết kế cho một cặp địa điểm khách hàng cụ thể và các End-to-End, cam kết Delay bằng với mức trung bình (trong mili giây) giữa các nút Sprint ( Sprint: thuật ngữ viết tắt của dịch vụ VPN MPLS ), các thiết bị đầu cuối tương ứng sẽ kết nối với mạng Sprint (node-to-node chậm trễ), cộng với các thỏa thuân ban đầu của mạng với người sử dụng. 2.2.3. Điều kiện cần thiết cho QoS. Với QoS(Quality of Service) như được định nghĩa ở trên, chúng ta hãy xem xét các yêu cầu cơ bản mà cần phải có để có thể thu được nó. Để có thể cung cấp QoS cho nhiều loại yêu cầu của ứng dụng (ví dụ : Thoại, Multimedia..), mạng phải thoả mãn hai điều kiện cần thiết. - Điều kiện thứ nhất là băng thông phải được đảm bảo cho một ứng dụng dưới các điều kiện khác nhau, bao gồm cả nghẽn và lỗi, nhằm tối ưu hóa nguồn tài nguyên, tân dung được tài nguyên mạng mà vẫn đảm bảo được chất lượng dịch vụ có trong mạng. - Điều kiện thứ hai là khi một ứng dụng truyền qua mạng, nó phải nhận được sự đối xử dựa trên cấp độ thích hợp, bao gồm cả sự sắp xếp và việc loại bỏ gói. Chúng ta có thể coi hai điều kiện đó là trực giao. Một luồng có thể có băng thông hiệu quả nhưng phải chịu trễ (điều kiện thứ nhất đã đạt được còn điều kiên thứ hai thì không). Hoặc một luồng có thể được phục vụ một cách thích hợp trong mọi node mạng nhưng bị chấm dứt hoặc bị méo bởi sự dao động của băng thông (điều kiện thứ hai đã đạt được nhưng điều kiện thứ nhất thì không). Vì thế cần phải thoả mãn cả hai điều kiện này thu được đảm bảo QoS chắc chắn như yêu cầu đề ra bởi nhà cung cấp dịch vụ đối với khách hàng của họ. Trên đây là hai điều kiện thỏa thuận và là điều kiên cần thiết để khai khác và sử dụng. Điều kiện cho mạng và điều kiện cho dịch vụ. 2.3 KIẾN TRÚC CƠ BẢN CỦA QoS Kiến trúc cơ bản đối với việc thực thi QoS bao gồm ba phần cơ sở sau: - Kĩ thuật phân biệt ( Identification ) và đánh dấu ( Marking ) QoS: Cho việc xác định QoS từ đầu cuối-tới-đầu cuối giữa các phần tử mạng nhằm đảm bảo cho quá trình thông suốt của dịch vụ trong mạng và không nhầm lẫn các loại dịch vụ với nhau. - QoS trong các phần tử mạng riêng lẻ ( Ví dụ : Hang đợi, sắp xếp và các công cụ hoạch định lưu lượng) sẽ được phân biệt rõ ràng để quản lý được tốt từng khâu. - Chức năng kiểm soát, quản lý, hoạch định (Accouting) đối với việc điều khiển và quản trị lưu lượng từ đầu cuối-đầu cuối qua mạng. Trong bất cứ mạng nào vấn đề kiểm soat, quản lý, hoạch định luôn luôn được quan tâm hàng đầu bởi lẽ đầy là vấn đề sống còn của mạng đó. Hình 2.3 : Kiến trúc cơ bản của QoS. 2.3.1. Phân biệt và đánh dấu QoS. Phân biệt và đánh dấu được thực hiện thông qua phân loại (classification) và điều phối (reservation). Phân loại: Để cung cấp dịch vụ hoàn hảo cho một loại lưu lượng thì đầu tiên nó phải được phân biệt. Thứ hai gói có thể được đánh dấu. Hai bước đó tạo thành quá trình phân loại. Khi một gói được phân biệt nhưng không được đánh dấu, phân loại được xem là trên cơ sở mỗi chặng (per hop), khi mà việc phân loại chỉ liên quan tới thiết bị mà nó vào, không liên quan tới router tiếp theo. Điều này xảy ra với hàng đợi ưu tiên (PQ) và hàng đợi tùy ý (CQ). Khi gói được đánh dấu cho việc sử dụng rộng rãi trên mạng, bit IP ưu tiên có thể được đặt. Các phương pháp phân biệt luồng thông dụng gồm điều khiển danh sách truy cập (ACL-Access control list), định tuyến kiểm soát (policy-base routing), tốc độ truy cập cam kết (CAR-commited access rate), thừa nhận ứng dụng mạng (NAR- network-base application recognition). 2.3.2. QoS trong các phần tử mạng riêng lẻ Quản lý tắc nghẽn, quản lý hang đợi, hiệu suất tuyến và các công cụ hoạch định/kiểm soát cung cấp QoS với các phần tử đơn lẻ của mạng. - Quản lý tắc nghẽn: Bởi bản chất bùng nổ tự nhiên của voice/video/dữ liệu, thỉnh thoảng số lượng lưu lượng vượt quá tốc độ của tuyến, trong trường hợp đó, router sẽ làm gì? Liệu nó sẽ lưu trữ các lưu lượng trong một hang đợi và để gói đầu tiên là gói đầu sẽ ra? Hay nó sẽ đặt các gói trong các hang đợi khác nhau và phục vụ hang đợi nào đó thường xuyên hơn? Công cụ quản lý tắc nghẽn sẽ quan tâm tới câu hỏi này. Công cụ bao gồm hàng đợi ưu tiên (PQ), hàng đợi tùy ý (CQ), hàng đợi trọng số (WFQ-weighted fair queuing), hàng đợi có trọng số dựa trên cấp độ (CBWFQ-class-base weighted fair queuing). Một vấn đề nữa là quản lý tắc nghẽn còn dúp chúng ta khoanh vùng, phân luồng cho gói tin đi theo tuyến khác để tránh sự tác nghẽn. - Quản lý hàng đợi: Bởi vì hang đợi không phải kích thước vô hạn, nên nó sẽ đầy và tràn. Khi hàng đợi đầy, bất cứ một gói bất kì thêm vào sẽ không thể vào nằm trong hàng đợi và nó sẽ bị loại bỏ. Đây là hiện tượng bỏ đuôi (tail drop). Vấn đề với bỏ đuôi là router sẽ không thể bảo vệ những gói này khỏi bị bỏ ( kể cả những gói ưu tiên cao). Vì vậy cần thiết có một quá trình thực hiện hai việc: + Cố gắng đảm bảo rằng hàng đợi không bị làm đầy. + Cần có một vài loại tiêu chuẩn đối với việc bỏ một gói có mức ưu tiên thấp trước khi nhận gói có mức ưu tiên cao. Phát hiện trọng số sớm ngẫu nhiên (Weighted early random detect-WERD) cung cấp phương thức thực hiện những quá trình này. - Hiệu suất tuyến: Nhiều lần các tuyến tốc độ thấp nảy sinh vấn đề với các gói lớn. Ví dụ trễ nối tiếp của gói 1500 byte trong một tuyến 56kbps + Kích thước của gói: 1500byte . 8bit/byte = 12000bit. + Tốc độ tuyến : 56000 bps. + Kết quả : Trễ sẽ là 12000/56000 = 0.214s hay 214ms. Nếu một gói thoại tới sau một gói kích thước lớn. Trễ của thoại sẽ quá lớn thậm chí ngay cả trước khi gói rời router. Chia gói và ghép xen cho phép chia các gói lớn thành các gói nhỏ hơn và ghép xen vào các gói thoại. Ghép xen cũng quan trọng như chia nhỏ. Một yếu tốảnh hưởng khác nữa là việc loại trừ quá nhiều các bit mào đầu (Overhead bit). Ví dụ tiêu đề gói RTP có 40byte, với một tải cỡ nhỏ cũng phải khoảng 20 byte, và trong một số trường hợp thì mào đầu có thể bị gấp đôi. - Kiểm soát và hoạch định lưu lượng: Hoạch định được sử dụng để tạo một luồng lưu lượng mà giới hạn khả năng băng thông tối đa của luồng. Nó được sử dụng rất nhiều để tránh vấn đề tràn nhưđã đề cập ở phần giới thiệu. Ví dụ, nhiều topo mạng sử dụng Frame Relay trong thiết kế hub- and-spoke. Trong trường hợp này, điểm trung tâm thường có tuyến băng thông cao (T1), trong khi các điểm ở xa có băng thông thấp hơn (384kbps). Trong trường hợp này có thể lưu lượng từ điểm tâm sẽ bị tràn tại tuyến băng thông thấp. Hoạch định là một cách hoàn hảo để lưu lượng gần với 384Kbps để tránh tràn ở điểm ở xa. Lưu lượng được lưu trữ tạm thời để truyền dẫn sau đó để duy trì tốc độ đã định. Kiểm soát tương tự như hoạch định, nhưng khác một khía cạnh rất quan trọng. 2.3.3. Quản lý chất lượng dịch vụ Quản lý chất lượng dịch vụ cho phép đặt và đánh giá mục đích và kiểm soát chất lượng dịch vụ. Các phương pháp thông thường theo những bước sau: - Bước 1: Vạch ranh giới mạng với các thiết bị. Nó giúp cho việc xác định đặc tính lưu lượng của mạng. Điều đó sẽ dúp mạng vạch ranh giới được rõ ràng trong các phần tử có trong mạng. - Bước 2: Triển khai các kĩ thuật QoS khi đã thu được các đặc tính lưu lượng và cá cứng dụng vì mục tiêu tăng chất lượng và số lượng dịch vụ. Việc này đòi hỏi dung lượng của mạng phải đảm bảo và có dự phòng về sự bùng nổ băng thông gây thiếu hụt băng thông, năng lực xử lý phải đủ mạnh đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi của QoS ngày càng cao. - Bước 3: Đánh giá kết quả bằng việc kiểm tra đáp ứng của các ứng dụng để khi nào mục tiêu chất lượng dịch vụđã đạt được. Để dễ dàng phát triển, có thể sử dụng Quản lý kiểm soát chấtlượng dịch vụ của Cisco (QPM-QoS policy manager), Quản lý thiết bị chất lượng dịch vụ (QDM-QoS devices manager). Để kiểm định mức dịch vụ, có thể sử dụng Giám sát chức năng mạng của Cisco (IPM-Internetwork Performance Monitor). 2.4. MỨC CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ ĐẦU-CUỐI-ĐẦU Mức độ dịch vụ liên quan tới khả năng chất lượng dịch vụ đầu cuối-đầu cuối thực tế, có nghĩa là khả năng cung cấp các dịch vụ cần thiết bằng cách xác định rõ lưu lượng đầu cuối-đầu cuối hay biên-biên (edge-to-edge). Các dịch vụ khác nhau ở mức độ chấtlượng dịch vụ, miêu tả chặt chẽ cách thức xác định giới hạn dịch vụ bằng cách xác định băng thông, trễ, rung pha, và đặc tính mất mát. Có ba mức cơ bản của chất lượng dịch vụ đầu cuối-đầu cuối có thể được cung cấp bởi mạng không đồng nhất. Hình 2.4: Ba mức của Chất lượng dịch vụ đầu cuối-đầu-cuối. - Best-efford service : Có rất ít chất lượng dịch vụ, best-efford service cơ bản dựa trên kết nối không có sự đảm bảo. Được đặc trưng bởi hang đợi FIFO, không có sự khác biệt giữa các luồng. - Differentiated service (còn gọi là chất lượng dịch vụ mềm): Một vài luồng được đối sử tốt hơn các luồng khác ( tiến hành nhanh hơn, băng thông trung bình cao hơn, tốc độ mất mát trung bình thấp hơn). Đây là sự ưu tiên mang tính thống kê, không phải là đảm bảo cứng và nhanh. Nó được thực hiện bằng cách phân loại lưu lượng và sử dụng các công cụ chất lượng dịch vụ như PQ, CQ, WFQ, và WRED. - Gruaranteed service (còn gọi là chất lượng dịch vụ cứng) : Thực sự là cách dành riêng tài nguyên mạng cho lưu lượng xác định thông qua các công cụ chất lượng dịch vụ như RSVP, CBWFQ. Quyết định loại dịch vụ thích hợp với mạng triển khai phụ thuộc vào vài nhân tố: + Ứng dụng hay khó khăn mà khách hàng đang cố gắng giải quyết. Mỗi loại dịch vụ thích hợp cho ứng dụng nhất định. + Tốc độ mà khách hàng thực tế có thể nâng cao hệ thống của họ. Có một phương thức nâng cao tự nhiên từ công nghệ cần thiết để cung cấp các dịch vụ khác nhau cho tới sự cần thiết cung cấp các dịch vụ bảo đảm. + Cái giá cho việc thực thi và triển khai các dịch vụ đảm bảo (Gruaranteed Service) cao hơn so với dịch vụ phân biệt (Differentiated service). 2.5. CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MPLS Chuyển mạch nhãn đa giao thức thường xuyên được đề cập tới chủ yếu xung quanh vấn đề công nghệ, chất lượng dịch vụ (QoS) và lưu lượng (TE) cho mạng chuyển mạch gói. Trong khi thực tế rằng MPLS đóng vai trò rất quan trọng trong việc cho phép QoS, QoS lại không phải là một thành phần cơ bản của MPLS. Cụ thể hơn, MPLS cung cấp môi trường hướng kết nối cho phép kĩ thuật điều khiển luồng của mạng chuyển mạch gói. Kĩ thuật điều khiển luồng có thể đảm bảo băng thông cho rất nhiều luồng khác nhau, đó là điều kiệm cần cho QoS. Trong thành phần của MPLS-TE có các giao thức: Giao thức dành sẵn tài nguyên (RSVP) với cơ trế mở rộng báo hiệu đường hầm (RSVP-TE), và chuyển tiếp dựa trên dịch vụ phân biệt (DiffServ). Phần này thảo luận các kiến trúc khác nhau và việc triển khai các mặt của mạng đưòng trục chuyển mạch gói cho phép MPLS, cũng như các thành phần QoS của giao diện MPLS UNI được định nghĩa bởi MPLS/ Frame Relay Alliance. 2.5.1. Mô hình QoS và TE. Khi cộng đồng liên mạng nhận ra sự cần thiết của QoS trong mạng chuyển mạch gói đã đề ra một vài hướng hé mở. Dịch vụ tích hợp (IntServ) cùng với giao thức báo hiệu RSVP, cung cấp kiến trúc QoS xác thực đầu tiên. Tuy nhiên sau khi xem xét những vấn đề về sự linh hoạt và vận hành của IntServ với RSVP, IETF đã định nghĩa kiến trúc dịch vụ phân biệt (DiffServ), với dạng cơ bản không đòi hỏi giao thức báo hiệu. Sau đó MPLS được đưa ra như một cách tiếp cận hướng kết nối thích hợp với không kết nối dựa trên mạng IP, và nó cho phép công công nghệ điều khiển lưu lượng. 2.5.1.1. IntServ với RSVP IntServ được định nghĩa trong IETF RFC 1633, trong đó đề xuất các giao thức dự phòng tài nguyên RSVP là một giao thức làm việc cho các tín hiệu trong kiến trúc IntServ. Giao thức này giả định rằng các nguồn lực được dành riền cho mỗi dòng yêu cầu QoS tại mỗi Hop Router trong đường dẫn giữa thu và phát bằng cách sử dụng đầu cuối - đầu cuối truyền tín hiệu, gồm 2 yêu cầu sau: - Để phục vụ cả ứng dụng thời gian thực. - Để điều khiển việc chia sẻ băng thông giữa các cấp độ lưu lượng khác nhau. -> Dịch vụ đảm bảo ( Guaranteed Service ) và Dịch vụ tải được điều khiển (Controlled Load Service), cả hai đều tập trung vào những đòi hỏi của ứng dụng riêng lẻ. Dịch vụ đảm bảo được định nghĩa để cung cấp mức độ chắc chắn của băng thông, một biên trễ đầu cuối-đầu không đổi, không mất mát hang đợi và nó được dự kiến cho các ứng dụng thời gian thực như thoại và video. Để có thể đạt được các mục tiêu đã đề ra và cung cấp các dịch vụ dự k

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docCông nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (có mô phỏng).doc