Tweet
Tổng quan và nguyên lý hoạt động của mô hình Differentiated Service (DiffServ)
1. Tổng quan về mô hình DiffServ
Mô hình DiffServ được thể hiện trong các RFC: 2474, 2475, 2597, 2598, 3260. Thay vì thực hiện QoS xuyên suốt và thống nhất trên cả đường truyền như mô hình IntServ, mô hình DiffServ thực hiện QoS riêng lẻ trên từng router.
Mô hình DiffServ thực hiện quản lý tài nguyên hiệu quả do không dành riêng tài nguyên cho bất kỳ một dịch vụ nào.
Mô hình DiffServ không thực hiện báo hiệu, bắt tay khi thiết lập luồng nên không bị mất băng thông cho phần báo hiệu nên tiết kiệm băng thông và có khả năng mở rộng lớn rất phù hợp trong mô hình hệ thống mạng lớn.
2. Nguyên lý hoạt động của mô hình DiffServ
Nguyên lý hoạt động của mô hình DiffServ như sau: Các gói tin được phân loại ra thành nhiều nhóm ưu tiên từ thấp đến cao tùy theo đặc điểm của từng dịch vụ, thiết bị sẽ tiến hành cung cấp tài nguyên theo từng nhóm, nhóm nào có thứ tự cao hơn thì sẽ được cung cấp quyền được sử dụng tài nguyên ưu tiên hơn, tài nguyên sẽ được các nhóm thấp hơn dùng nếu nhóm trên không sử dụng nữa. Tất cả các quá trình này sẽ được thực hiện riêng lẻ trên từng thiết bị.
Cấu trúc của mô hình DiffServ bao gồm nhiều class lưu lượng cho từng dịch vụ cụ thể và mỗi class được cung cấp một lượng tài nguyên xác định. Để phân biệt các class, DiffServ sử dụng một thông tin gọi là điểm mã phân biệt dịch vụ DSCP (Differentiated Service Code Point). DSCP có tiền thân là vùng ToS (Type of Service) trong IP header.
Khi router nhận gói tin với giá trị DSCP nào đó thì chính giá trị DSCP cho biết yêu cầu QoS cho gói tin đó. DSCP sẽ xác định một hành vi Perhop Behavior (PHB). Hành vi PHB dùng để kích hoạt và hỗ trợ QoS cho các gói tin được đánh dấu bằng giá trị DSCP. Sau đây là một số giá trị PHB chuẩn:
– Giá trị mặc định (Default): Tương đương với yêu cầu Best-Effort.
– Expedited Forwarding (EF) PHB – Chuyển tiếp nhanh: Gói tin được gán giá trị này sẽ có độ delay nhỏ nhất và packet loss thấp nhất.
– Assured Forwading (AF) PHB – Chuyển tiếp bảo đảm: Những gói tin có thể được đảm bảo chọn cho một PHB với yêu cầu bandwidth, delay, jitter, packet loss hoặc cả độ ưu tiên cho truy cập đến dịch vụ mạng.
Giải pháp QoS theo mô hình DiffServ được thực hiện nhờ các kỹ thuật sau: Classification (phân loại) và Marking (đánh dấu). Việc phân loại và đánh dấu sẽ giúp thực hiện các cơ chế QoS ở những bước sau:
– Quản lý tắc nghẽn: Cơ chế quản lý tắc nghẽn được thực hiện trên các interface của thiết bị mạng. Khi gói tin đến các interface này, các gói tin sẽ được phân vào từng hàng đợi có mức độ ưu tiên khác nhau.
– Tránh tắc nghẽn: Cơ chế loại bỏ gói tin khỏi hàng đợi trước khi hàng đợi đây (nếu hàng đợi đầy có thể gây ra hiện tượng tắc nghẽn).
– Đặt ngưỡng: Cơ chế đặt ngưỡng trên, ngưỡng dưới cho bandwidth. Bandwidth sẽ được đảm bảo một ngưỡng dưới tối thiểu và khi lớn hơn ngưỡng trên thì gói tin có thể bị đánh rớt hay được đưa vào hàng đợi.
– Nén Header: Header chiếm phần lớn trong 1 gói tin nhưng không mang thông tin thật sự, cơ chế nén header sẽ giúp tiết kiệm được băng thông (nhờ làm giảm số lượng bits truyền đi).
– Fragmentation (phân mảnh): Các gói tin có độ dài lớn có thể gây ra delay và tắc nghẽn. Cơ chế phân mảnh sẽ phân các gói tin này thành các gói tin nhỏ hơn để tránh tắc nghẽn.
So sánh hai mô hình DiffServ và IntServ:
Nguyễn Ngọc Đại – VnPro
Mô hình DiffServ được thể hiện trong các RFC: 2474, 2475, 2597, 2598, 3260. Thay vì thực hiện QoS xuyên suốt và thống nhất trên cả đường truyền như mô hình IntServ, mô hình DiffServ thực hiện QoS riêng lẻ trên từng router.
Mô hình DiffServ thực hiện quản lý tài nguyên hiệu quả do không dành riêng tài nguyên cho bất kỳ một dịch vụ nào.
Mô hình DiffServ không thực hiện báo hiệu, bắt tay khi thiết lập luồng nên không bị mất băng thông cho phần báo hiệu nên tiết kiệm băng thông và có khả năng mở rộng lớn rất phù hợp trong mô hình hệ thống mạng lớn.
2. Nguyên lý hoạt động của mô hình DiffServ
Nguyên lý hoạt động của mô hình DiffServ như sau: Các gói tin được phân loại ra thành nhiều nhóm ưu tiên từ thấp đến cao tùy theo đặc điểm của từng dịch vụ, thiết bị sẽ tiến hành cung cấp tài nguyên theo từng nhóm, nhóm nào có thứ tự cao hơn thì sẽ được cung cấp quyền được sử dụng tài nguyên ưu tiên hơn, tài nguyên sẽ được các nhóm thấp hơn dùng nếu nhóm trên không sử dụng nữa. Tất cả các quá trình này sẽ được thực hiện riêng lẻ trên từng thiết bị.
Cấu trúc của mô hình DiffServ bao gồm nhiều class lưu lượng cho từng dịch vụ cụ thể và mỗi class được cung cấp một lượng tài nguyên xác định. Để phân biệt các class, DiffServ sử dụng một thông tin gọi là điểm mã phân biệt dịch vụ DSCP (Differentiated Service Code Point). DSCP có tiền thân là vùng ToS (Type of Service) trong IP header.
Khi router nhận gói tin với giá trị DSCP nào đó thì chính giá trị DSCP cho biết yêu cầu QoS cho gói tin đó. DSCP sẽ xác định một hành vi Perhop Behavior (PHB). Hành vi PHB dùng để kích hoạt và hỗ trợ QoS cho các gói tin được đánh dấu bằng giá trị DSCP. Sau đây là một số giá trị PHB chuẩn:
– Giá trị mặc định (Default): Tương đương với yêu cầu Best-Effort.
– Expedited Forwarding (EF) PHB – Chuyển tiếp nhanh: Gói tin được gán giá trị này sẽ có độ delay nhỏ nhất và packet loss thấp nhất.
– Assured Forwading (AF) PHB – Chuyển tiếp bảo đảm: Những gói tin có thể được đảm bảo chọn cho một PHB với yêu cầu bandwidth, delay, jitter, packet loss hoặc cả độ ưu tiên cho truy cập đến dịch vụ mạng.
Giải pháp QoS theo mô hình DiffServ được thực hiện nhờ các kỹ thuật sau: Classification (phân loại) và Marking (đánh dấu). Việc phân loại và đánh dấu sẽ giúp thực hiện các cơ chế QoS ở những bước sau:
– Quản lý tắc nghẽn: Cơ chế quản lý tắc nghẽn được thực hiện trên các interface của thiết bị mạng. Khi gói tin đến các interface này, các gói tin sẽ được phân vào từng hàng đợi có mức độ ưu tiên khác nhau.
– Tránh tắc nghẽn: Cơ chế loại bỏ gói tin khỏi hàng đợi trước khi hàng đợi đây (nếu hàng đợi đầy có thể gây ra hiện tượng tắc nghẽn).
– Đặt ngưỡng: Cơ chế đặt ngưỡng trên, ngưỡng dưới cho bandwidth. Bandwidth sẽ được đảm bảo một ngưỡng dưới tối thiểu và khi lớn hơn ngưỡng trên thì gói tin có thể bị đánh rớt hay được đưa vào hàng đợi.
– Nén Header: Header chiếm phần lớn trong 1 gói tin nhưng không mang thông tin thật sự, cơ chế nén header sẽ giúp tiết kiệm được băng thông (nhờ làm giảm số lượng bits truyền đi).
– Fragmentation (phân mảnh): Các gói tin có độ dài lớn có thể gây ra delay và tắc nghẽn. Cơ chế phân mảnh sẽ phân các gói tin này thành các gói tin nhỏ hơn để tránh tắc nghẽn.
So sánh hai mô hình DiffServ và IntServ:
So sánh hai mô hình DiffServ và IntServ
Nguyễn Ngọc Đại – VnPro