Tweet
Giới thiệu tổng quan và nguyên lý hoạt động của mô hình Integrated Service trong QoS
1. Tổng quan về mô hình IntServ
Mô hình IntServ được IETF (Internet Engineering Task Force) giới thiệu vào giữa thập niên 90 và được định nghĩa trong RFC (Request For Comments) 1633.
Mạng đòi hỏi phải dành tuyệt đối tài nguyên (bandwidth, độ delay…) cho một số dịch vụ cụ thể. Nghĩa là, mô hình IntServ sẽ dành riêng tài nguyên mạng cho từng luồng thông tin xuyên suốt từ nguồn đến đích.
Tài nguyên này được chiếm dụng và không được tận dụng cho bất kỳ một dịch vụ nào khác. Do tài nguyên bị chiếm dụng mà không dùng nên hiện tượng lãng phí tài nguyên sẽ xảy ra.
Ví dụ, dành riêng 2Mbps cho Voice thì chỉ có gói tin Voice mới có thể sử dụng nguồn tài nguyên này, mặc dù không có một cuộc gọi nào qua mạng thì tài nguyên này vẫn được dành riêng và không lưu lượng nào có thể chiếm dụng khoảng tài nguyên này.
2. Nguyên lý hoạt động của mô hình IntServ
IntServe sử dụng giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol) để báo hiệu. RSVP được định nghĩa trong RFC 2205-2215. RSVP sẽ thiết lập phiên báo hiệu cho các thiết bị đầu cuối trên đường truyền có giành tài nguyên cho những luồng ứng dụng cần được đảm bảo QoS theo 1 chiều từ nguồn đến đích.
Mô hình IntServ thực hiện QoS theo luồng (flow). Một luồng được xác định bởi các tham số: địa chỉ IP nguồn, IP đích, cổng nguồn, cổng đích, nhận dạng giao thức (Protocol indentifier).
Theo ví dụ hình 1, một luồng dữ liệu được cấp tài nguyên (bandwidth là 30Kbps, độ delay thấp) xuyên suốt từ nguồn (Hannah) đến đích (Server 1).
Khi một luồng được thiết lập thì tương ứng với 1 phiên RSVP được thiết lập. Điều này dẫn đến một hạn chế là: Đối với mạng có lưu lượng cao như mạng ISP (Internet Service Provider) hoặc các tổ chức doanh nghiệp lớn thì số lượng luồng có thể lên đến hàng trăm ngàn luồng trong một thời điểm và dẫn đến hiện tượng lãng phí tài nguyên do bandwidth được sử dụng để thiết lập kênh RSVP lên rất nhiều (RSVP không phải là luồng dữ liệu mà là luồng thông tin điều khiển, báo hiệu).
Đặc điểm của luồng lưu lượng như sau:
– Kiểm soát Traffic Specification (TSpec): TSpec dùng để xác định đặc tính của luồng lưu lượng. Thông số quan trọng của TSpec là kích thước lớn nhất của gói tin. TSpec kiểm tra luồng lưu lượng, nếu không phù hợp thì loại bỏ luồng.
– Điều khiển Required Specification (RSpec): RSpec dùng để xác định các yêu cầu về QoS cho một dịch vụ mạng cụ thể. Thông số quan trọng của RSpec là tốc độ dịch vụ (bandwidth mà lưu lượng cần khi đi trong mạng). RSpec kiểm tra xem tài nguyên mạng có đáp ứng được yêu cầu của ứng dụng hay không. Nếu không thể đáp ứng, mạng sẽ từ chối.
Do đó ngoài Classification, Queuing và Scheduling thì router còn phải thực hiện được kiểm soát TSpec và điều khiển RSpec.
Nguyên lý hoạt động của mô hình IntServ nêu trên được thể hiện trong mô hình sau đây:
Dựa vào các công cụ trên (TSpec, RSpec, Classification, Queuing, Scheduling), mô hình IntServ đưa ra 2 loại dịch vụ: Guaranteed Service (đảm bảo dịch vụ) và Control Load Service (kiểm soát tải).
– Guaranteed Service: Thực hiện truyền các gói tin đến đích trong một khoảng thời gian nhất định, đảm bảo gói tin không bị loại bỏ khi hàng đợi đầy. Thông số của RSpec cho phép xác định bandwidth mà lưu lượng cần khi đi trong mạng. Thông số TSpec cho phép xác định kích thước lớn nhất của gói tin. Dựa vào RSpec và TSpec có thể xác định được độ delay lớn nhất có thể chấp nhận được của dữ liệu. Nhược điểm của lớp dịch vụ này là hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng thấp vì nó đòi hỏi mỗi luồng lưu lượng có hàng đợi riêng.
Ví dụ, gói tin có kích thước 125 bytes (1000 bits), gói tin yêu cầu bandwith là 56Kbps (56000bps). Độ delay của gói tin trong trường hợp này là 17.85ms (1000bits / 56000bps = 0.01785 giây).
– Control Load Service: Một luồng dữ liệu khi đi vào mạng sẽ được kiểm tra đối chiếu với những đặc tả lưu lượng TSpec. Nếu không phù hợp với các đặc tả lưu lượng TSpec thì dữ liệu sẽ được chuyển tiếp theo phương thức Best-Effort.
Nguyễn Ngọc Đại – VnPro
Mô hình IntServ được IETF (Internet Engineering Task Force) giới thiệu vào giữa thập niên 90 và được định nghĩa trong RFC (Request For Comments) 1633.
Mạng đòi hỏi phải dành tuyệt đối tài nguyên (bandwidth, độ delay…) cho một số dịch vụ cụ thể. Nghĩa là, mô hình IntServ sẽ dành riêng tài nguyên mạng cho từng luồng thông tin xuyên suốt từ nguồn đến đích.
Tài nguyên này được chiếm dụng và không được tận dụng cho bất kỳ một dịch vụ nào khác. Do tài nguyên bị chiếm dụng mà không dùng nên hiện tượng lãng phí tài nguyên sẽ xảy ra.
Ví dụ, dành riêng 2Mbps cho Voice thì chỉ có gói tin Voice mới có thể sử dụng nguồn tài nguyên này, mặc dù không có một cuộc gọi nào qua mạng thì tài nguyên này vẫn được dành riêng và không lưu lượng nào có thể chiếm dụng khoảng tài nguyên này.
2. Nguyên lý hoạt động của mô hình IntServ
IntServe sử dụng giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol) để báo hiệu. RSVP được định nghĩa trong RFC 2205-2215. RSVP sẽ thiết lập phiên báo hiệu cho các thiết bị đầu cuối trên đường truyền có giành tài nguyên cho những luồng ứng dụng cần được đảm bảo QoS theo 1 chiều từ nguồn đến đích.
Mô hình IntServ thực hiện QoS theo luồng (flow). Một luồng được xác định bởi các tham số: địa chỉ IP nguồn, IP đích, cổng nguồn, cổng đích, nhận dạng giao thức (Protocol indentifier).
Hình 1: Ví dụ về QoS IntServ
Theo ví dụ hình 1, một luồng dữ liệu được cấp tài nguyên (bandwidth là 30Kbps, độ delay thấp) xuyên suốt từ nguồn (Hannah) đến đích (Server 1).
Khi một luồng được thiết lập thì tương ứng với 1 phiên RSVP được thiết lập. Điều này dẫn đến một hạn chế là: Đối với mạng có lưu lượng cao như mạng ISP (Internet Service Provider) hoặc các tổ chức doanh nghiệp lớn thì số lượng luồng có thể lên đến hàng trăm ngàn luồng trong một thời điểm và dẫn đến hiện tượng lãng phí tài nguyên do bandwidth được sử dụng để thiết lập kênh RSVP lên rất nhiều (RSVP không phải là luồng dữ liệu mà là luồng thông tin điều khiển, báo hiệu).
Đặc điểm của luồng lưu lượng như sau:
– Kiểm soát Traffic Specification (TSpec): TSpec dùng để xác định đặc tính của luồng lưu lượng. Thông số quan trọng của TSpec là kích thước lớn nhất của gói tin. TSpec kiểm tra luồng lưu lượng, nếu không phù hợp thì loại bỏ luồng.
– Điều khiển Required Specification (RSpec): RSpec dùng để xác định các yêu cầu về QoS cho một dịch vụ mạng cụ thể. Thông số quan trọng của RSpec là tốc độ dịch vụ (bandwidth mà lưu lượng cần khi đi trong mạng). RSpec kiểm tra xem tài nguyên mạng có đáp ứng được yêu cầu của ứng dụng hay không. Nếu không thể đáp ứng, mạng sẽ từ chối.
Do đó ngoài Classification, Queuing và Scheduling thì router còn phải thực hiện được kiểm soát TSpec và điều khiển RSpec.
Nguyên lý hoạt động của mô hình IntServ nêu trên được thể hiện trong mô hình sau đây:
Hình 2: Mô hình nguyên lý hoạt động của mô hình IntServ
Dựa vào các công cụ trên (TSpec, RSpec, Classification, Queuing, Scheduling), mô hình IntServ đưa ra 2 loại dịch vụ: Guaranteed Service (đảm bảo dịch vụ) và Control Load Service (kiểm soát tải).
– Guaranteed Service: Thực hiện truyền các gói tin đến đích trong một khoảng thời gian nhất định, đảm bảo gói tin không bị loại bỏ khi hàng đợi đầy. Thông số của RSpec cho phép xác định bandwidth mà lưu lượng cần khi đi trong mạng. Thông số TSpec cho phép xác định kích thước lớn nhất của gói tin. Dựa vào RSpec và TSpec có thể xác định được độ delay lớn nhất có thể chấp nhận được của dữ liệu. Nhược điểm của lớp dịch vụ này là hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng thấp vì nó đòi hỏi mỗi luồng lưu lượng có hàng đợi riêng.
Ví dụ, gói tin có kích thước 125 bytes (1000 bits), gói tin yêu cầu bandwith là 56Kbps (56000bps). Độ delay của gói tin trong trường hợp này là 17.85ms (1000bits / 56000bps = 0.01785 giây).
– Control Load Service: Một luồng dữ liệu khi đi vào mạng sẽ được kiểm tra đối chiếu với những đặc tả lưu lượng TSpec. Nếu không phù hợp với các đặc tả lưu lượng TSpec thì dữ liệu sẽ được chuyển tiếp theo phương thức Best-Effort.
Nguyễn Ngọc Đại – VnPro