Đồ án Nghiên cứu phương thức điều khiển chất lượng dịch vụ trong mạng thế hệ sau

S. Nguyên tắc FIFO của hàng đợi là đặc tính đặc trưng nhất, đó là đặc tính không có sự phân biệt giữa các luồng. Differentiated service: còn được gọi là QoS mềm (soft QoS). Một vài lưu lượng được xử lý một cách tốt hơn so với phần còn lại (như xử lý nhanh hơn, băng thông trung bình rộng hơn, và tỉ lệ tổn thất trung bình thấp hơn). Đó là một sự ưu tiên về mặt thống kê, chứ không phải sự đảm bảo tức thời và chắc chắn. Điều này được thực hiện thông qua sự phân loại lưu lượng và sử dụng các công cụ QoS ví dụ như: PQ, CQ, WFQ... Guaranteed service: còn được gọi là QoS cứng (hard QoS). Đó là một sự đảm bảo tuyệt đối tài nguyên mạng cho lưu lượng cụ thể thông qua các công cụ QoS như RSVP và CB-WFQ. Việc quyết định loại dịch vụ nào là thích hợp cho việc triển khai trong mạng còn phụ thuộc vào một vài nhân tố: - Các ứng dụng hay vấn đề khách hàng đang cố gắng giải quyết. - Chi phí của việc nâng cấp và triển khai dịch vụ. 2.3.2. Chất lượng dịch vụ trong NGN Hiện nay lưu lượng trong mạng rất đa dạng và phong phú và mỗi kiểu lưu lượng có các yêu cầu riêng về băng thông, trễ mất gói và độ tin cậy. Sự bùng nổ về INTERNET và sự ra đời của NGN, và hầu hết các lưu lượng mạng đều dựa trên cơ sở IP thì vấn đề đảm bảo QoS cho các loại lưu lượng khác nhau là vấn đề lớn. Chất lượng không thể đo lường được trên toàn mạng Băng thông trên đường truyền hoàn tàn phụ thuộc vào đường truyền chuyển tiếp đã chọn. Các yếu tố gây ra tắc nghẽn là các sự kiện nội bộ. Chất lượng chỉ có thể đo lường trên một luồng lưu lượng từ đầu cuối đến đầu cuối và tại một khoảng thời gian nhất định ISP Edge Edge Hữu tuyến Mạng xương sống QoS mạng QoS mạng Node QoS Node QoS QoS mạng truy nhập Tổ chức kinh doanh Vô tuyến Host QoS từ đầu cuối đến đầu cuối Hình 2.6: QoS trong NGN Theo ATM forum: Được định nghĩa bởi các tham số cụ thể cho các khối trong mạng mà nó phù hợp với qui ước trước về lưu lượng. Theo IETF RFC 2216: Dựa vào tính tự nhiên của sự phân phối gói tin trong việc cung cấp dịch vụ, được miêu tả bởi các tham số như là: băng tần đạt được (achieved bandwidth), trễ gói (packet delay), và tỉ lệ mất gói (packet loss rate). Chất lượng dịch vụ trong NGN từ đầu đến cuối (end-to-end QoS) bao gồm: QoS mạng truy nhập: chất lượng dịch vụ trong mạng truy nhập (từ thiết bị đầu cuối đến cổng nối vào mạng xương sống (backbone)). Như vậy chất lượng dịch vụ này liên quan đến QoS của mạng Metro/Gagabit Ethernet, QoS của mạng XDSL/HFC, QoS của WLAN, QoS mạng di động. - QoS mạng: + QoS của mạng xương sống: chất lượng dịch vụ này lại bao gồm chất lượng dịch vụ giữa các node trong mạng xương sống. Chất lượng dịch vụ này liên quan đến chất lượng dịch vụ của mạng MPLS/GMPLS, IP over WDM, IP over ATM. + QoS của các mạng ở lớp cung cấp dịch vụ: chất lượng dịch vụ của mạng từ mạng xương sống đến mạng cung cấp dịch vụ.Kiến trúc QoS Để đảm bảo được QoS cần phải có kiến trúc QoS. Nó là một framework đảm bảo chất lượng từ đầu cuối đến đầu cuối và cung cấp các chức năng tích hợp về quản lý điều khiển QoS, và giao diện QoS. Như ở chương 2 đã đề cập, các nguyên tắc QoS là: Các nguyên tắc của QoS: - Tích hợp: có khả năng cất hình lại, có thể dự đoán trước và có thể quản lý được thông qua tất cả các lớp mạng. - Phân tách: tách giữa báo hiệu và dữ liệu truyền. - Trong suốt: tách biệt giữa QoS với ứng dụng. - Thực thi: xử lý các giao thức một cách có hiệu quả. Như vậy kiến trúc QoS liên quan đến: đặc tính ký thuật của QoS, các cơ chế của QoS, kỹ thuật lưu lượng, quản lý mạng, các giao thức hỗ trợ QoS. Đặc tính kỹ thuật của QoS: - Yêu cầu QoS mức ứng dụng. - Kế hoạch chính sách QoS trong mỗi lớp. - Cấu hình và duy trì cơ chế QoS. - Theo tính đồng bộ, khả năng thực thi, mức dịch vụ, chính sách giá,... Cơ chế QoS: - Cung cấp QoS: sắp xếp QoS, kiểm tra kết quả vào. - Điều khiển QoS: theo trạng thái, theo kế hoạch, chính sách điều khiển đồng bộ. Điều này liên quan đến quản lý lưu lượng. - Quản lý QoS: giám sát QoS, duy trì QoS. Sự hoạt động của mạng (Network perfomance – NPO) Sự hoạt động của các phần tử mạng (Network element performance) QoS được xem bởi người sử dụng (QoS viewed by users) QoS của các ứng dụng (QoS of applications) Sự hoạt động của các hệ thống đầu cuối (End system perfomance) Use evaluation Intra-media quanlity (delay) Inter-media quanlity (sync) System process delay (speed) Throughput delay, latency Throughput delay Hình 2.7: Kiến trúc QoS Tuy nhiên các tiêu chuẩn về chất lượng của các dịch vụ NGN vẫn còn là vấn đề đang được các nhà chuyên môn, các hãng trên toàn thế giới quan tâm nghiên cứu. Hiện tại chưa có các tiêu chuẩn cụ thể nào về chất lượng dịch vụ (QoS) của mạng thế hệ sau. Đó cũng là điều dễ hiểu vì theo kiến trúc QoS ở trên: - Đánh giá của người sử dụng: họ mới sử dụng các dịch vụ thế hệ mới cho nên chưa có được sự đánh giá về chất lượng. Bên cạnh đó quá trình phát triển mạng cũng như dịch vụ thế hệ sau vẫn đang phát triển mạnh về thiết bị, về chất lượng dịch vụ theo xu hướng ngày một tốt hơn và hoàn thiện hơn. - QoS của các ứng dụng: các ứng dụng mới ở giai đoạn đầu của sự phát triển nên cũng chưa có đánh giá một cách chính xác, cụ thể về QoS. - Sự hoạt động của các thiết bị đầu cuối, sự hoạt động của mạng, và sự hoạt động của các phần tử mạng: các hãng sản xuất thiết bị trên thế giới cũng đã tập trung vào vấn đề liên quan đến chất lượng dịch vụ trong các sản phẩm của mình, đó là một ưu thế cạnh tranh quan trọng. Tuy nhiên quá trình vẫn đang phát triển.. 2.4. Một số hạn chế của mạng IP hiện nay Cùng với việc Internet và Web đang ngày càng trở nên không thể thiếu được trong cuộc sống hàng ngày, thì áp lực cho việc sử dụng một mạng IP toàn cầu cho tất cả các loại dịch vụ ngày càng lớn và cấp thiết. Tuy nhiên, QoS lại không phải là thuộc tính vốn có của mạng IP. Giao thức IP không có khả năng cung cấp các cơ chế nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ, nó chỉ cung cấp được cái gọi là dịch vụ “nỗ lực tối đa”, mà thực chất là dịch vụ truyền gói tin nhưng không quan tâm đến khi nào gói tin sẽ đến đích cũng như có bao nhiêu gói tin có thể đến đích. Tức là mạng sẽ cố gắng chuyển giao các gói tin, nhưng nếu có gói nào bị mất giữa các bộ định tuyến vì bất cứ một lý do gì, thì mạng không có nhiệm vụ phải truyền lại gói đó. Hạn chế này không ảnh hưởng nhiều lắm đến những dịch vụ Internet truyền thống như web, email, FTP vv. Nhưng đối với những dịch vụ mới đòi hỏi thông lượng cao và độ trễ thấp, ví dụ như các dịch vụ truyền âm thanh và hình ảnh, thì đây quả là một trở ngại lớn. Không giống như những công nghệ truyền thông sử dụng các kênh ảo (virtual circuit) như ATM và Frame-Relay, IP không quan tâm nhiều đến việc phân phối tài nguyên mạng. Một mặt điều này cho phép tận dụng giải thông hiệu quả nhưng mặt khác nó sẽ khiến cho vấn đề chia sẻ đường truyền trở nên phức tạp hơn nhiều. Điều này có thể gây ra những lỗi không thể đoán trước được. Để có thể khắc phục được những lỗi này, chúng ta cần áp dụng những mức độ bảo đảm riêng cho chất lượng mạng. Giải pháp đầu tiên mà chúng ta có thể nghĩ tới để giải quyết vấn đề tắc nghẽn trên đường truyền mạng là cung cấp thêm tài nguyên mạng nhằm mục đích tăng giải thông của mạng trong trường hợp xảy ra tắc nghẽn. Tuy nhiên rõ ràng là giải pháp này không có tính kinh tế, ít nhất là đối với cấu trúc mạng như hiện nay, bởi vì chúng ta hiếm khi có thể dự đoán trước được thời điểm sẽ xảy ra tắc nghẽn mạng và cũng không thể tìm đủ tài nguyên mạng để thoả mãn tất cả các nhu cầu trên mạng. Hơn nữa, dịch vụ theo kiểu “best-effort” không thể đảm bảo cung cấp các dịch vụ tin cậy. Thậm chí ngay cả đối với những mạng không chịu tải lớn, thì độ trễ trên mạng cũng đã đủ để ảnh hưởng tới chất lượng của các ứng dụng thời gian thực. Bởi vậy, để có thể cung cấp được những bảo đảm về chất lượng, các dịch vụ IP phải hỗ trợ khả năng cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau và nhiều mức độ dịch vụ cho từng lớp người dùng và ứng dụng khác. CHƯƠNG 3 MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC HỖ TRỢ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG NGN 3.1. Một số kỹ thuật hỗ trợ QoS trong NGN 3.1.1. Kiến trúc chung của router Giao thức IP được thiết kế một cách đáng tin cậy để truyền gói tin đến đích nhưng lại không xét đến thời gian truyền. Thực tế IP là một giao thức theo kiểu phi kết nối (các gói tin không được truyền qua mạng trên một đường truyền xác định). Routing module Phương tiện chuyển tiếp Dữ liệu Ma trận chuyển mạch Đầu ra hàng đợi Hình 3.1: Router IP nỗ lực tối đa Khách hàng /dịch vụ Các hàng đợi với số luợng hạn chế Hình 3.2: Nỗ lực tối đa, không có QoS Một router thông thường chỉ có một vài khối chứ năng cơ bản (xem hình 3.3): khối đa giao diện. khối phương tiện chuyển tiếp. khối phương tiện quản lý. Giao diện vào chấp nhận các gói đến từ các router khác nhau, và phương tiện chuyển tiếp chuyển các gói tới giao diện ra phù hợp (dựa vào địa chỉ đích của mỗi gói). Mỗi giao diện sau đó sử dụng các cơ chế kết nối riêng biệt để truyền dẫn các gói tới các router (hoặc host) kế tiếp dọc theo đường dẫn. Khi một router cho rằng nghẽn nội đang tăng lên một cách không phù hợp, các gói có thể bị loại bỏ hoặc bị đánh dấu như là một điều kiện chỉ rõ trạng thái này tới các mạng xung quanh nó. Hoạt động của từng gói trong khối phương tiện chuyển tiếp (chọn giao diện đầu ra và đáp ứng nghẽn) chủ yếu được điều khiển bởi khối phương tiện quản lý. Hình 3.3 Sơ đồ chung của một router IP nỗ lực tối đa Cho mọi địa chỉ đích có thể, tìm kiếm một tiền tố dài nhất phù hợp được định dạng qua FIB. Nếu một xác nhận được tìm thấy, lối vào phù hợp chỉ cho khối phương tiện chuyển tiếp đâu là giao diện đầu ra có thể nhận gói. Nếu không tìm thấy có nghĩa là gói bị loại bỏ. Nội dung của FIB phản ánh trạng thái hiện tại của cấu trúc mạng IP xung quanh router, như được xác định bởi các giao thức định tuyến IP. Ví dụ: Mở vùng ngắn nhất đầu tiên (OSPF) hoặc giao thức cổng phiên bản 4 (BGP4) - chạy trên khối phương tiện quản lý. Chú ý: việc biết cấu trúc mạng xung quanh cho phép một FIB của chặng kế tiếp nhận được từ cây đường truyền ngắn nhất tất cả các đích/tiền tố. Hình 3.3 là một mô hình có tính trừu tượng cao. Từ đầu các router điển hình thường có một CPU trung tâm riêng để điều khiển tất cả các chức năng quản lý và chuyển tiếp gói. Các router có được từ sự phát triển theo hướng các kiến trúc phân tán hơn, tất cả các thiết kế nhằm loại bỏ hoặc làm giảm ảnh hưởng của hiện tượng thắt nút chai. Trong các router đường trục hiệu suất cao, khối phương tiện chuyển tiếp được phân phối trong việc thiết lập các card giao diện nối liền với nhau bởi cơ cấu chuyển mạch tốc độ cao hoặc một mặt bằng phía sau [KLS98][KESH98] [DSRTER]. Tuy nhiên, tất cả các router có trình tự các bước chung mà một gói phải đi qua trong khi xử lý gói. Ngày nay, QoS trở nên quan trọng, việc xử lý chuyển tiếp được thiết kế lại nhằm mang lại nhiều sự chú ý hơn trong khi router gửi gói. Hình 3.4 cung cấp một cái nhìn trừu tượng về quá trình xử lý xảy ra trong khối phương tiện chuyển tiếp trong hinh 3.3 Thông thường, một gói phải trải qua ba giai đoạn chính sau: Phân loại và tìm kiếm FIB (để thiết lập nhận dạng gói và nơi nó sẽ đi tới giao diện đầu ra của nó). Kiểm soát và đánh dấu (để tác động trở lại nếu gói không dến trong một khung thời gian phù hợp). Xếp hàng và lập thời gian biểu (để chuyển tiếp gói được chấp nhận tới các quy tắc kết nối chia sẻ hay các lưu lượng chia sẻ hay loại bỏ gói theo các quy tắc điều khiển nghẽn). Giai đoạn phân loại gói sử dụng router để thiết lập trường hợp tổng quát cho các gói đến sau. Mặc dù hầu hết trường hợp đó được sử dụng để thiết lập trạng thái điều khiển theo thời gian (kiểm soát, đánh dấu, xếp hàng và lập lịch), một vài trường hợp thông thường có thể được sử dụng để làm giảm quyết định chuyển tiếp. Ví dụ: một router tiên tiến có thể hỗ trợ nhiều FBI (đại diện cho cây đường dẫn ngắn nhất dựa trên đơn vị khác) và lựa chọn giữa chúng, bằng cách sử dụng các thông tin khác trên phần tiêu đề của gói (ví dụ như địa chỉ nguồn). Một cách tương tự hay it nhất là một mối quan hệ đóng, thường tồn tại giữa một trường hợp của gói (như là thiết lập thông qua phân loại gói) và “loại” gói (như là nhận biết được trên một nền tảng end – to – end). Chú ý: Một router có thể chấp nhận chặng tiếp theo như một phần nội dung của gói trong suốt quá trình xử lý nhưng chi tiết này phụ thuộc vào sự thực hiện cao. Hình 3.4 phản ánh một giả định mà nghẽn chỉ xảy ra tại một giao diện đầu ra. Một kiến trúc CQS được yêu cầu tại tất cả các điểm nghẽn; có hoặc không có trong mạng hay router tuy nhiên kiến trúc router cũng có thể có điểm nghẽn nội (chẳng hạn tại đầu vào trường chuyển mạch hoặc mặt bằng phía sau) và cũng phải cung cấp hàng đợi và thời gian biểu khác biệt tại tất cả các điểm này. Hình 3.4: Sắp xếp từng chặng điều khiển chặng kế tiếp, hàng đợi và lập lịch Các nhà cung cấp router phân biệt các sản phẩm của họ dựa trên giá cả đối lập với khả năng thực hiện. Các router nỗ lực tối đa đầu tiên cung cấp trạng thái tìm kiếm FIB là nút cổ chai chung của nó. Tuy nhiên trong vài năm trở lại đây, một số thuật toán nhanh vượt trội đã được phát triển cho việc tìm kiếm FIB. Thường là hàng triệu tìm kiếm trên một giây trong thiết kế router đầu cuối cao – như vậy các vấn đề liên quan không còn là vấn đề quan trọng (ví dụ như “tìm kiếm IP định tuyến tốc độ cao có sắp xếp” [FASTIP1] và “bảng chuyển tiếp nhỏ cho tìm kiếm định tuyến nhanh” [FASTIP2]). Các nhân tố đã gây ra cho các nhà cung cấp suy nghĩ xem kiến trúc của họ thêm yêu cầu xử lý từng gói vào trong một kiến trúc CQS. Như các khái niệm QoS đã được giới thiệu trên thị trường nhiều router sẽ được phân biệt với nhau bởi chúng thực hiện các thành phần chức năng khác nhau như trong hình 3.2. Phụ thuộc vào vai trò của nó, một router được chờ đợi vận chuyển dịch vụ end – to – end của mạng. Một vài chức năng có thể không được hiện hoàn toàn (như là đa FIB hoặc sắp xếp và đánh dấu) hoặc thực hiện trong một giới hạn nào đó (như phân loại và xếp hàng). 3.1.2. Phân loại gói tin Cơ chế phân loại gói của một router ảnh hưởng trực tiếp đến hạt nhân mà nó có thể tách các lớp khác nhau hoặc các loại lưu lượng IP. Trong thực tế, tình trạng của một gói tin phụ thuộc vào cả hai thông tin được mang bởi chính bản thân gói và thông tin cấu trúc mạng nhận từ giao diện đến của nó (có thể là chặng tiếp theo của nó được quyết định từ việc tìm kiếm FIB). 3.1.2.1. Khoá và quy tắc Một sơ đồ phân loại chung lựa chọn một số mẫu N bit trong phần tiêu đề của gói tin để phân biệt tới 2N loại (hoặc lớp) gói. Mẫu này được gọi là khoá phân loại. Hoạt động phân loại một gói gồm có một số trường trong chìa khoá dựa vào một mẫu trong quy tắc phân loại. Một quy tắc phân loại phải tồn tại để hỗ trợ mọi lớp xử lý cụ thể theo yêu cầu của router và những quy tắc cho tình huống cụ thể mà router quản lý sau khi xử lý gói. Sơ đồ phân loại khác nhau trong sự cân bằng mà chúng tạo ra liên quan đến kích cỡ của khoá phân loại và lựa chọn các bit tiêu đề tạo nên khoá phân loại . Một khóa không thể dài tuỳ ý - bộ nhớ của một router bắt buộc phải giới hạn số lượng thông tin trạng thái mà nó có thể lưu giữ để nhận biết lớp. (Tuy nhiên ý nghĩa của các bit tồn tại trong trường phân loại có thể ít hơn nhiều so với 2N trường hợp để giải quyết). Thời gian xử lí mỗi gói kết hợp trong từng bước phân loại cũng tăng lên theo chiều dài khóa (mặc dù không phải luôn theo đường thẳng), điều đó có thể cản trở hiệu suất của router. Mặt khác một khoá không thể quá ngắn – 2N phải bằng hoặc lớn hơn giá trị cực tiểu của lớp lưu lượng yêu cầu bởi mạng đã được thiết kế. Ngoại trừ các trường đã được phân loại, giai đoạn phân loại phải có khả năng giữ được tốc độ nhận gói đỉnh [KLS98]. Cho đến khi trạng thái của gói được thiết lập, thì hàng đợi cụ thể không được cung cấp. Khi mà giai đoạn phân loại chậm hơn tốc độ nhận gói thì hàng đợi FIFO xuất hiện trước giai đoạn phân loại. Hầu hết các sơ đồ phân loại hỗn hợp điển hình sử dụng một khoá bao gồm nhiều trường trong tiêu đề gói IP được chú giải như là phân loại đa trường (MF). Khoá này có thể thêm một vài hoặc tất cả các trường thường định nghĩa một luồng IP – thông thường là địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, trường giao thức, và chỉ số cổng TCP/UDP nguồn và đích. Phân loại MF cung cấp số lượng lớn nhất trường hợp tới các giai đoạn xử lý kế tiếp của router. Tuy nhiên, khi một người thiết kế mạng tin rằng chỉ một số lớp lưu lượng nhỏ cần phân biệt tại một vài chặng cho trước, giải pháp thường được ấn định cho một nhóm bit tại một vị trí cố định trong tiêu đề gói được phân loại. Octet ToS của IPv4, octet TC của IPv6 và trường dịch vụ khác biệt hoàn toàn phù hợp trong trường hợp này. 3.1.2.2. Trường ToS của IPv4 và TC của IPv6 Gói tin IPv4 luôn có một octet ToS đơn để đơn giản hoá việc phân loại gói từng chặng. Hình 3.5 giới thiệu định nghĩa RFC 1349 trong đó 3 bit đầu xác định quyền ưu tiên của gói tin IP (ưu tiên tương đối), và 4 bit tiếp theo chỉ ra loại định tuyến/dịch vụ chuyển tiếp được yêu cầu [RFC1349], bit cuối cùng được dùng cho dự phòng và thường được đặt bằng không. 1000 - Trễ nhỏ nhất 0100 - Thông lượng tối đa ToS = 0010 - Độ tin cậy tối đa 0001 - Giá tiền nhỏ nhất 0000 - Dịch vụ thông thường PRECEDENCE 0 ToS Hình 3.5: Trường ToS của IPv4 Việc phân loại dựa vào trường ưu tiên chỉ ra quyền ưu tiên thời gian tương đối giữa 8 mức ưu tiên (23). Các router phù hợp với định nghĩa RFC 1812 chờ đợi từ việc sử dụng các giá trị tăng lên từ 0 đến 7 đến việc chỉ ra quyền ưu tiên luỹ tiến [RFC1812]. Bốn bit ToS thực tế được chỉ định như môt khoá phân loại cho hoán vị tìm kiếm FIB, thiết lập các bit ToS khác nhau yêu cầu mà gói tin được định tuyến dọc đường truyền chọn lựa trễ, công suất, độ tin cậy hoặc các lý do giá cả. Hình 3.3 biểu diễn 5 trong 16 (24) mẫu bit ToS và các diễn giải riêng. 11 giá trị có thểốc còn lại chưa được định nghĩa. Chú ý: Một kỹ thuật được sử dụng sớm hơn là RFC 791 sử dụng 3 bit thay cho 4 bit và mỗi bit được sử dụng như một cờ riêng yêu cầu trễ, công suất hoặc độ tin cậy là hệ thống định tuyến lựa chọn. Tương tự, các đặc trưng RFC 2460, tiêu đề gói tin IPv6 bao gồm một octet TC đơn cho việc phân loại lưu lượng đơn giản [RFC2460]. Tuy nhiên RFC 2460 định nghĩa không chi tiết về octet TC, sự trì hoãn thay vì phát triển công việc ở trong vùng. 3.1.2.3. Trường dịch vụ khác biệt (DiffServ) Một vấn đề đối với octet ToS RFC 1349 đó là thể hiện một mô hình hạn chế riêng cho việc giữ lưu lượng phân biệt. Trường ưu tiên chỉ cho phép chỉ ra quyền ưu tiên để mã hoá - các gói có ưu tiên 7 phải được truyền đi trước các gói có độ ưu tiên 5, cũng như 4. Hơn nữa, trường con ToS sử dụng 50% số bit hiện có cho QoS - định tuyến cơ sở - một nét đặc trưng là một vài router hỗ trợ và một trong số chúng được triển khai rất giới hạn trong Internet ngày nay. Gần đây IETF đã xem xét lại mô hình cung cấp QoS qua việc sử dụng lớp lưu lượng được định nghĩa tốt và các khoá phân loại trên mỗi gói nhỏ, cố định. Sau phần kiến trúc DiffServ octet ToS IPv4 đã trở thành trường DiffServ – cho phép thêm các trạng thái khác nhau vào trong các loại quy tắc lập lịch và xếp hàng gói có thể được chỉ rõ. Như đã chỉ ra trên hình 3.6 sáu bit của octet ToS cũ tạo nên một điểm mã hoá DiffServ mới (DSCP). Về lý thuyết cho phép tới 26 trường hợp khác nhau và từ đó phương thức lập lịch và xếp hàng được chỉ ra. DSCP: Differentiated services code-point CU: currently unused PRECEDENCE 0 ToS Hình 3.6: Trường dịch vụ phân biệt DiffServ Trong một mạng DiffServ, trường DiffServ không dài hơn gợi ý lựa chọn định tuyến cung cấp hoặc một vài dạng khoá phân loại cho việc lựa chọn – phân chia từng FIB riêng. Octet TC của IPv6 được định nghĩa lại tương tự để sử dụng trong DiffServ dựa trên IPv6 - cả hai định nghĩa lại đều có trong RFC 2474 [RFC2474]. 3.1.2.4. Phân loại đa đường Chỉ sử dụng trường DiffServ cho phân loại gói có một số hạn chế. Đầu tiên là số lớp lưu lượng tối đa là 64 và thường rất kém. Thứ hai là sự phân loại cho router biết rất it thông tin về nguồn hoặc là đích của gói. Một cách tiếp cận khác là sử dụng một khoá phân loại gồm nhiều trường trong tiêu đề gói IP – phân loại đa trường MF. Thông thường một bộ phân loại sử dụng các luồng ứng dụng đặc trưng riêng biệt từ mỗi luồng khác nhau. Bước này đòi hỏi một khoá phân loại bao gồm trường địa chỉ IP nguồn và đích (để nhận dạng các điểm đầu cuối tham gia), trường giao thức (chỉ ra có hay không có trường tải tin TCP, UDP hoặc giao thức khác), và các chỉ số cổng nguồn và đích TCP/UDP (chỉ ra các ứng dụng, đảm nhận phần tải tin là TCP hoặc UDP). Chú ý: Mặc dù phần tiêu đề IP không hoàn toàn chính xác nhưng các chỉ số cổng TCP/UDP luôn ở vị trí 32 đầu tiên ngay sau phần tiêu đề của gói tin IPv4. Điều này giúp cho bộ phân loại MF xác định chúng dễ dàng hơn. Phân loại IPv4 Hình 3.7 biễu diễn một số trường thông thường cần quan tâm trong một gói IPv4. Hai vùng phức tạp phải được đánh địa chỉ bởi khối phân loại MF. Đầu tiên các trường địa chỉ, giao thức và chỉ số cổng lên tới 104 bit, nó phải được kiểm tra trong mọi gói tin chuyển qua router. Thứ hai, một số quy tắc phân loại áp dụng cho các luồng đa ứng dụng một cách đồng thời và thường được diễn đạt trong quy định đường biên giới trong trường con trong khoá phân loại. Trong một số trường hợp quy định đường biên giới có thể được biểu diễn trong trường đặc biệt được xem xét kỹ hoặc không; sau đó router có thể xác nhận bằng một bộ phân loại phối hợp chính xác đơn giản. Tuy nhiên nếu nhu cầu thuộc phạm vi xác định chuyên quyền (chẳng hạn như quan hệ địa chỉ nguồn giữa 128.90.80.20 và 129.0.0.0 với một cổng nguồn TCP giữa 1024 và 1090, và một vài giá trị trong các trường khác) thì router yêu cầu một giai đoạn phân loại MF giới hạn phù hợp. Bit 0-3 4 -7 8-10 11-15 16-19 20-23 24-27 28-31 Version IHL Precedence TOS Total IP length Datagram ID Number Fragmentation Time to Live Protocol Checksum Source Address Destination Address Options Padding Source Port Destination Port IHL: Internet header length Hình 3.7: Trường tiêu đề của gói tin IPv4 Mặc dù 104 bit được sử dụng, bộ phân loại MF nhận được sự phân phối ít hơn 2104 hoán vị rất nhiều bởi vì hầu hết các trường con không thể chấp nhận các trường hợp bất kỳ. Ví dụ, phân phối các giá trị địa chỉ IP phụ thuộc vào những nơi trong mạng mà router tồn tại - những địa chỉ nguồn và đích hướng tới biên của mạng ít hơn là hướng tới lõi. Thêm vào đó chỉ một nhóm 256 giao thức có khả năng được xem xét. Nói cách khác một bộ phân loại MF phải thừa nhận rằng chỉ số cổng TCP/UDP có thể đảm nhận một số giá trị trong đó. Thậm chí cho phép sự hạn chế này, số hoán vị có khả năng lên tới hàng triệu đặc biệt là trong mạng lõi (một vấn đề cho router mạng lõi là cố gắng cung cấp sự phân cách dịch vụ mức luồng và một sự giải thích cho mô hình DiffServ). Một hạn chế của phân loại MF là sự phân mảnh gói tin IPv4 mang chỉ số cổng TCP/UDP trong mảnh đầu tiên duy nhất. Như vậy bộ phân loại MF tìm kiếm chỉ số cổng TCP hoặc chỉ số cổng UDP đặc trưng hầu như bỏ qua phân loại kế tiếp của các gói giống nhau (trừ khi bộ phân loại liên quan tới phân đoạn tiếp theo trong phân đoạn đầu tiên mang chỉ số cổng). Trái lại byte ToS/DiffServ luôn mang trong mọi phân đoạn. Phân loại IPv6 Phân loại MF không khác mấy trong IPv6 (xem hình 3.8). Đầu tiên mỗi trường địa chỉ bây giờ dùng 128 bit, một địa chỉ + với khoá phân loại chỉ số cổng lên tới hơn 288 bit. Thứ hai quy định chỉ số cổng TCP hoặc UDP có thể yêu cầu phân tích dọc theo một danh sách của trường mở rộng tiêu đề (sau mỗi cờ Next Header) cho đến khi bộ phân loại xác định điểm bắt đầu phần tải trọng của TCP hoặc UDP hoặc định rõ gói thuộc về giao thức hay không. Bit 0-3 4-7 8-10 11-15 16-19 20-23 24-27 28-31 Version Traffic class Flow Label Payload Length Next Header Hop Limit Source Address (128 bitss) Destination Address (128 bitss) Hình 3.8: Trường tiêu đề của gói tin IPv6 Để giúp đỡ việc thực hiện trong bộ phân loại MF, IPv6 thêm vào 20 bit mức luồng (Flow Label) để làm sáng tỏ thêm cho địa chỉ nguồn của gói [RFC2460]. Một khả năng sử dụng có thể cho nguồn của gói được thêm vào một cách ngẫu nhiên, nhưng duy nhất, giá trị trong trường Flow Label của tất cả các gói yêu cầu như nhau trong việc xếp hàng cũng như lập lịch. Bằng cách sử dụng một khoá phân loại bao gồm chỉ trường địa chỉ nguồn và Flow Label (148 bit), router trên đường truyền dẫn có thể tách gói xuống tới mức luồng mà không cần xem xét đến trường địa chỉ đích và tìm kiếm chỉ số cổng TCP/UDP. Một số lượng địa chỉ nguồn ít hơn nhiều 2128 tồn tại trong IPv6, như vậy khoá địa chỉ nguồn và Flow Label ít hơn nhiều so với 2128 hoán vị. Như với phân loại IPv4 số hoán vị mà một router cho trước tăng lên theo lõi mạng và giảm theo biên mạng. Một điều thú vị là khi sử dụng Flow Label cộng với địa chỉ nguồn cho phân loại hạn chế sức chứa của router đến toàn bộ các loại luồng cùng loại. Nguồn chịu trách nhiệm cho việc ấn định các Flow Label tới gói và có thể lựa chọn ấn định Flow Label cùng loại cho các gói thuộc về nhiều luồng ứng dụng khác nhau. Bởi vì Flow Label không có ý ngh