Tweet
CISCO AUTOQoS: MỘT MÔ HÌNH MỚI TRONG VIỆC ĐƠN GIẢN HÓA CÁC TRIỂN KHAI QoS
CISCO AUTOQoS: MỘT MÔ HÌNH MỚI TRONG VIỆC ĐƠN GIẢN HÓA CÁC TRIỂN KHAI QoS
Cisco AutoQoS đưa ra một mô hình mới để tự động hóa quá trình phân phối QoS trong mạng. Nó cung cấp một giải pháp thông minh và làm ngắn gọn chu trình triển khai QoS so với trước đây.
Khách hàng có thể sử dụng AutoQoS để:
Có một bước khởi đầu nhanh chóng trong việc triển khai QoS
Tự động triển khai các tình huống thường gặp nhất
Nhận diện và phân loại các ứng dụng
Thiết lập các điều kiện để cảnh báo
Cisco AutoQoS chỉ ra các yếu tố chính của mô hình end-to-end QoS, sử dụng kinh nghiệm nhiều năm của các chuyên gia, sử dụng các kết quả thử nghiệm trong nhiều năm liên tục và dữ liệu đưa vào từ một nguồn rộng lớn của mạng AVVID của khách hàng để xác định cấu hình QoS tối ưu trong triển khai QoS cho VoIP (hình 1).
Cisco AutoQoS – Đơn giản hóa triển khai QoS
Cisco AutoQoS chỉ ra 5 yếu tố quan trọng khi triển khai QoS.
Phân loại ứng dụng
Cisco AutoQoS sử dụng một kiểu phân loại thông minh trên router bằng cách dùng NBAR để cung cấp việc kiểm tra gói chi tiết và theo trạng thái (deep and stateful packet inspection). Cisco AutoQoS dùng CDP cho các gói tin voice, đảm bảo là thiết bị đang gắn trong mạng thực sự là một IP phone.
Đưa ra chính sách
Cisco AutoQoS tính toán môi trường mạng và đưa ra một chính sách QoS ban đầu. Nó tự động xác định các thiết lập trên kết nối WAN như phân mảnh (fragmentation), nén (compression), đóng gói (encapsulation) và các thiết lập trong môi trường Frame-Relay. Nó loại bỏ hoàn toàn việc cần thiết phải hiểu lý thuyết về QoS cũng như việc cần thiết phải trải qua thực tế thiết kế QoS. Khách hàng có thể hiệu chỉnh các chính sách ban đầu để đạt được yêu cầu của họ.
Phiên bản đầu tiên của Cisco AutoQoS cung cấp tính năng AutoQoS-VoIP để tự động thiết lập QoS cho VoIP. Tính năng này tự động cấu hình interface, policy map, class map và ACL. AutoQoS sẽ tự động sử dụng Cisco NBAR để phân loại traffic voice và đánh dấu nó bằng giá trị DSCP tương ứng. AutoQoS-VoIP có thể lập trình để tin tưởng (trust) vào giá trị DSCP đã đánh dấu.
Cấu hình
Chỉ bằng 1 lệnh, Cisco AutoQoS tự động cấu hình port dành riêng cho traffic voice mà không ảnh hưởng đến các traffic khác, đồng thời vẫn cho phép linh hoạt hiệu chỉnh QoS cho mạng cụ thể.
Cisco AutoQoS không chỉ tự động phát hiện IP phone và cấu hình QoS mà còn tự động tắt QoS đi khi thiết bị dời đi nơi khác, tránh các hoạt động có mục đích xấu.
Giám sát và báo cáo
Cisco AutoQoS cho phép nhìn thấy bên trong các lớp dịch vụ bằng cách sử dụng các bẫy (trap) của SNMP và system logging, thông báo về những sự kiện bất thường (ví dụ như drop gói tin voice).
Cisco QPM dùng mạng IP thông minh để cho phép nhìn thấy sự hoạt động bên trong của mạng. User có thể đo đạc thông lượng cho các ứng dụng bên trên và cho cả các lớp dịch vụ bên dưới, đồng thời có thể xử lý các sự cố thời gian thực và các hồi đáp (feedback) của QoS. Các thống kê về traffic và QoS có thể biểu diễn theo biểu đồ dạng đường cong hoặc biểu đồ cột, tính theo bps hay packet/sec, trên từng interface hoặc từng chính sách cụ thể. Cisco QPM cho phép user xem các đồ thị trước và sau khi QoS được triển khai, kết hợp với các bộ lọc traffic và các chính sách, cũng như kết quả hoạt động của từng chính sách QoS.
Nhất quán
Các chính sách của Cisco AutoQoS được thiết kế để hoạt động trên các thiết bị Cisco sao cho có hiệu quả và nhất quán từ đầu đến cuối.
Cisco QPM cho phép user thấy được:
Các thống kê khớp với chính sách và bộ lọc cụ thể, bao gồm cả bộ lọc NBAR.
Tốc độ traffic trước khi áp dụng các chính sách QoS, traffic được truyền sau khi áp dụng chính sách và traffic bị drop.
Thống kê các hoạt động của QoS: WRED, policing, traffic shaping, queuing.
isco AutoQoS đơn giản hóa việc triển khai và tăng tốc việc cung cấp QoS cho hạ tầng mạng Cisco. Nó giảm thiểu sai sót do con người tạo ra đồng thời giảm chi phí đào tạo cho nhân viên. Với Cisco AutoQoS-VoIP, chỉ cần 1 câu lệnh để bật tính năng QoS cho VoIP trên mọi router và switch. User cũng có thể hiệu chỉnh lại các thông số trong chính sách của mình để phù hợp với yêu cầu QoS cho mạng cụ thể.
Bảng 1 và 2 trình bày chi tiết các tính năng và lợi ích của Cisco AutoQoS
Bảng 1. Cisco AutoQoS cho VoIP trong mạng WAN
Bảng 2. Cisco AutoQoS cho VoIP trong mạng LAN
CiscoWorks QoS Policy Manager
Mặc dù Cisco AutoQoS cho phép user cấu hình QoS ở mức thiết bị, các doanh nghiệp lại thường sử dụng Cisco QPM để quản lý QoS trong mạng IP của họ nhằm tiết kiệm chi phí hơn. QPM cho phép phân tích sâu, thiết kế QoS thông minh, và triển khai mở rộng.
Bảng 3. Tính năng và lợi ích của CiscoWorks QPM
Bảng 4. Các thiết bị hỗ trợ AutoQoS
CASE STUDY TRIỂN KHAI AUTOQoS VoIP
Những đặc điểm của một giải pháp QoS xuyên suốt (end-to-end) mạnh mẽ cho lưu thông VoIP:
Sự áp đặt chính sách xuyên suốt (End-to-End Policy Enforcement): QoS phải được áp dụng xuyên suốt. Vì vậy, chính sách này phải độc lập với platform, thiết bị và môi trường truyền thông khi hoạt động ở Layer 3 và những layer bên trên để đảm bảo tính năng hoạt động xuyên suốt trên những thiết bị mạng khác nhau như: routers, switches, firewalls, access servers, gateways và trên những loại đường truyền khác nhau như: ATM, FR, Ethernet.
Đa thông số (Multiple Parameters): Các chính sách QoS phải dựa trên cách thức được sử dụng của mạng. Những thiết bị phải có được khả năng linh hoạt để sử dụng và áp đặt QoS dựa trên những thông số tương ứng với những thông số của chính sách QoS mà nhà quản trị mạng đề ra nhằm phân loại các luồng lưu thông dựa vào: địa chỉ IP hay MAC, loại ứng dụng, thời gian trong ngày, vị trí bên trong mạng hoặc có thể sử dụng kết hợp những thông số trên.
Điều khiển tập trung (Centralized Control): Chính sách áp đặt QoS dựa theo mạng thường mang đến sự triển khai và áp đặt chính sách một cách đồng nhất.
Những công cụ QoS tinh vi (Sophisticated QoS Tools): Có rất nhiều các thành phần mạng và các thông số khác nhau được yêu cầu để có thể triển khai và áp dụng chính sách policy xuyên suốt. Đó là một tập hợp những công cụ liên quan đến cấu hình QoS bao gồm: Cisco AutoQoS, QoS Policy Manager, và Cisco Class-Based QoS MIB có đầy đủ các tính năng để một nhà quản trị mạng có thể xây dựng hệ thống mạng một cách hiệu quả như mong muốn.
CASE STUDY
NHỮNG YÊU CẦU QOS GIÀNH CHO LAN:
1. Nhận biết ranh giới tin cậy và ranh giới tin cậy mở rộng.
2. Đánh dấu lưu thông dựa trên sự phân loại.
3. Định nghĩa ra những ánh xạ của CoS sang DSCP và IP precedence sang DSCP.
4. Ánh xạ những giá trị CoS thành những hàng đợi đi ra khác nhau.
5. Cấu hình kích thước hàng đợi và những trọng số Weighted Round Robin (WRR).
6. Định nghĩa ra CoS để ánh xạ hàng đợi đi ra.
7. Cấu hình QoS trên mỗi port.
NHỮNG YÊU CẦU QoS DÀNH CHO WAN:
1. Nhận biết những ứang dụng và giao thức quan tâm (tin cậy hoặc không tin cậy)
2. Đánh dấu lại lưu thông dựa trên phân loại của MQC QoS.
3. Định nghĩa ra số lượng class.
4. Định nghĩa ra phương pháp xếp hàng cần kích hoạt.
5. Những yêu cầu băng thông của mỗi class để QoS thỏa mãn những nhu cầu của voice và băng thông đảm bảo cho các lưu thông khác.
6. Vận chuyển những tính năng QoS chuyên biệt:
Traffic shaping
MLPPP
TX-ring settings
7. Những tính năng QoS chuyên biệt trên những đường truyền băng thông thấp (< 768 kbps):
Cơ chế nén RTP header (RTP header compression)
Cài đặt cơ chế Fragmentation (MLP/LFI hay FRF.12)
8. Cài đặt alarm và event dùng cho mục đích giám sát.
TRIỂN KHAI QOS CHO LƯU THÔNG VOIP SỬ DỤNG AUTOQOS
Việc triển khai QoS tối ưu và xuyên suốt giành cho lưu thông VoIP có thể dễ dàng thực hiện bằng Cisco AutoQoS như Figure 5.
[IMG]file:///C:/Users/PHAMKH~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.png[/IMG]
Cisco AutoQoS thực hiện việc triển khai QoS theo yêu cầu chỉ qua 3 bước:
Cấu hình Trust / Untrust
Cấu hình Interface / Sub-interface bandwidth
Đặt địa chỉ IP
NHỮNG YÊU CẦU QoS GIÀNH CHO LAN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT BỞI AUTOQoS:
Một câu lệnh kích hoạt Cisco AutoQoS giành cho VoIP trong LAN (cung cấp hỗ trợ Cisco IP phone và Cisco softphone)
Những thông số QoS cấu hình tự động và hiệu suất tối ưu giành cho voice dựa trên những đề cử thực tiễn nhất của Cisco, những thực nghiệm lab mở rộng và những thông tin phản hồi từ những khách hàng cài đặt AVVID.
Định nghĩa ra những thiết lập ranh giới tin cậy và ranh giới tin cậy mở rộng một cách tự động
Sự tin cậy bị mất đi khi IP phone bị tháo ra
Cấu hình ánh xạ từ CoS sang DSCP và hàng đợi.
Định nghĩa ra những cấu hình PQ và WRR tối ưu cho static, dynamic-access, voice VLAN và trunk ports
NHỮNG YÊU CẦU QoS DÀNH CHO WAN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT BỞI AUTOQoS:
Đơn giản hóa việc cấu hình QoS cho VoIP (chỉ một câu lệnh để kích hoạt Cisco QoS giành cho VoIP)
Sự đơn giản hóa, sự tự động hoá và sự phân loại thông minh, sự phát sinh và phân phối chính sách, giám sát được thực hiện xuyên suốt.
Phân loại lưu thông mang VoIP lưu thông tín hiệu (H.323, Skinny, SIP và MGCP)
Sụ phân phối dựa trên những đề cử thực tiễn nhất của Cisco.
Sự phát sinh chính sách thông minh
– Dụa trên băng thông có sẵn và cơ sở công nghệ Layer 2 bên dưới.
– Kích hoạt cơ chế nén IP RTP header khi cần thiết.
– Kích hoạt FRTS khi cần thiết.
– Quyết định cơ chế phân mảnh (fragmentation) (FRF.12, MLP/LFI) khi cần thiết.
– Hỗ trợ trên những đường truyền FR, ATM, HDLC, PPP và FR-ATM.
Cung cấp những báo động RMON nếu gói tin VoIP bị rớt.
VẤN ĐỀ QUẢN LÝ MẠNG
Cisco AutoQoS cung cấp những chính sách QoS đến từng routers và switches. CiscoWorks QoS Policy Manager (QPM) có thể được sử dụng để thiết kế QoS, quản trị và giám sát lưu thông một cách tập trung đối với những triển khai QoS giành cho voice, video và dữ liệu rộng lớn.
Kết hợp với tính năng thông minh của hệ thống mạng Cisco, công cụ quản lý QPM chứa công cụ hướng dẫn từng bước quá trình cài đặt QoS cho mạng voice, công cụ giám sát lưu thông voice, những bảng báo cáo các thiết bị sử dụng voice trong mạng (bao gồm các thiết bị có yêu cầu phần mềm hay phần cứng cần hỗ trợ QoS cho voice), và công cụ kiểm toán. Công cụ IP telephony wizard có thể nhận biết những điểm tiềm năng trong mạng (interface của thiết bị) cần triển khai QoS và lựa chọn những chính sách QoS phù hợp để gán cho từng interface trên đường đi của voice. QPM chứa một thư viện bảng mẫu những chính sách QoS và những đặc tính giành cho voice được định nghĩa dựa trên những đề nghị của việc thiết kế Cisco IP telephony. Người dùng có thể dễ dàng hiệu chỉnh những bảng mẫu được định trước hay gán lại chính sách mặc định khi cần thiết để phù hợp với hệ thống của tổ chức.
QPM hỗ trợ class-based QoS MIB cung cấp khả năng quan sát thấy được những hoạt động mạng. Người dùng có thể đo được thông lượng của lưu thông của những ứng dụng hàng đầu và những service classes. Người dùng còn có thể theo dõi và khắc phục sự cố bằng những thông tin tức thời hay những thông tin QoS phản hồi. Lưu thông và những trạng thái QoS được biểu diễn dưới dạng biểu đồ cột hay biểu đồ vạch trình bày rõ số lượng bit / gói tin trên mỗi giây, mỗi interface hay mỗi chính sách. QPM cho phép người dùng xem biểu đồ trước và sau khi triển khai QoS, xem những chính sách hay những bộ lọc lưu thông và kết quả của mỗi chính sách QoS.
QPM cho phép người dùng xem được:
Những trạng thái tương ứng với những chónh sách hay bộ lọc lưu thông, bao gồm luôn cả bộ lọc Cisco IOS NBAR.
Tốc độ lưu thông trước và sau những hành động của chính sách QoS, lưu thông truyền đi sau những hành động của chính sách QoS và những lưu thông bị rớt bởi chính sách QoS loại bỏ lưu thông đó.
Những trạng thái hành động của QoS: WRED, policing, traffic shaping, queuing
CISCO AUTOQoS DATA SHEET
Cisco AutoQoS là một cuộc cách mạng công nghệ làm đơn giản những thử thách đối với người quản trị bằng cách giảm đi sự phức tạp, thời gian, cũng như chi phí triển khai QoS trong mạng doanh nghiệp. Cisco AutoQoS kết hợp sự thông minh (value-added intelligence) trong IOS và Catalyst OS để cung cấp và quản lý các triển khai QoS ở mức độ lớn.
Giai đoạn đầu tiên của Cisco AutoQoS cung cấp khả năng thực hiện tự động các triển khai QoS cho VoIP đối với các khách hàng muốn sử dụng IP Telephony nhưng thiếu chuyên gia và/hoặc đội ngũ để thiết kế và triển khai IP QoS và IP services.
Khách hàng có thể cung cấp dễ dàng và quản trị thành công một dự án triển khai QoS bằng cách kết hợp Cisco AutoQoS với CiscoWorks QoS Policy Manager (QPM). AutoQoS cung cấp QoS cho từng router và switch, làm đơn giản việc thực hiện và giảm thiểu những sai sót so với khi QoS được thực hiện bởi người quản trị. QPM cho phép thiết kế, quản trị và giám sát traffic một cách tập trung, đồng thời cho phép mở rộng triển khai QoS cho mạng lớn hơn.
Tổng quan về triển khai QoS
Cisco AutoQoS làm đơn giản và ngắn gọn quy trình triển khai QoS. Có 5 công đoạn chính để thực hiện thành công một quy trình triển khai QoS:
Phân loại ứng dụng (Application classification)
Đưa ra chính sách (Policy generation)
Cấu hình (Configuration)
Giám sát và báo cáo (Monitoring & reporting)
Nhất quán (Consistency)
Mỗi công đoạn đều là một thử thách đối với quản trị viên.
Phân loại ứng dụng
Bước đầu tiên trong triển khai QoS là nhận diện và phân loại traffic trên mạng do các ứng dụng tạo ra. Thông thường, người ta dùng ACLs để nhận diện các loại traffic. ACLs sử dụng các thông tin lớp 3 (IP address) và lớp 4 (TCP/UDP port) để thực hiện công việc này. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng ACLs để triển khai QoS thì sẽ nhanh chóng làm tăng số lượng và kích thước ACLs cần thiết cho toàn mạng. Hơn nữa, ACLs không thể dễ dàng nhận diện tất cả các ứng dụng được (ví dụ có nhiều loại HTTP traffic).
Đưa ra chính sách
Phát triển các chính sách QoS ban đầu luôn là thử thách đối với khách hàng do họ phải cân đối các tham số trong chính sách QoS (băng thông, trễ, jitter và mất gói) để đạt được hiệu suất của các ứng dụng chạy trong mạng. Cisco QoS cấp quyền cho quản trị viên được đặt ra các chính sách để phân phối hiệu suất cho các ứng dụng trong mạng theo yêu cầu có trước, tuy vậy, nhiều khách hàng vẫn thiếu kinh nghiệm ngay tại điểm bắt đầu đặt ra chính sách cho QoS.
Cấu hình
Các thiết bị mạng cần được lập trình chính xác với các tính năng và thông số để thực thi chính sách. Mặc dù QoS có nhiều tính năng, thế nhưng việc xử lý các thực thi hiệu quả thì lại tốn nhiều thời gian. Nếu không có sự tự động, việc cấu hình QoS sẽ trở thành thách thức lớn.
Giám sát và báo cáo
Khách hàng thường bị “ngập đầu” bởi một số lượng dữ liệu khổng lồ nhưng lại chứa rất ít thông tin liên quan để nhận biết nguyên nhân của một vấn đề cụ thể hay một xu hướng quan trọng nào đó (ví dụ, mẫu traffic hay một số ngoại lệ). Lấy được thông tin chính xác có thể gây ra tốn kém rất lớn và thường kết quả lấy được lại quá chậm trễ so với yêu cầu. Một ví dụ điển hình là tìm một ai đó trên mạng (xác định địa chỉ IP hay user nào đó) sẽ gây nghẽn hoặc tạo ra một tải bất thường trên link. Nếu không có sự tự động, việc thiết lập một quá trình giám sát hiệu quả thường phải trải qua nhiều tháng.
Nhất quán
Khách hàng phải đối mặt với việc đồng bộ hay nhất quán các chính sách QoS trên nhiều loại thiết bị trong mạng như IP phone, switch, router. Các thiết bị và các hãng khác nhau thường có những triển khai QoS riêng, điều này thực sự gây khó khăn cho quản trị viên.
AUTOQoS for ENTERPRISE
Tính năng AutoQoS for Enterprise tự động tạo ra các chính sách QoS dành cho môi trường doanh nghiệp nói chung, đặc biệt đối với các doanh nghiệp cỡ vừa và chi nhánh của các công ty lớn.
Tính năng này bao gồm 2 giai đoạn: Auto Discovery và AutoQoS – generated policy. Giai đoạn đầu cho phép sự hiện diện của các chính sách QoS trên interface, tuy nhiên, giai đoạn sau buộc người dùng phải gỡ bỏ toàn bộ các chính sách đã tồn tại trước đó. Tính năng AutoQoS – Enterprise sẽ cấu hình lại toàn bộ QoS cho interface đang xét.
1. Những yêu cầu khi triển khai AutoQoS – Enterprise
Đảm bảo rằng không có chính sách QoS nào đang được áp dụng trên interface đang đề cập. Tính năng này sẽ không có hiệu lực nếu như có một chính sách QoS đang áp dụng lên interface đó.
Để các bẫy SNMP hoạt động (dùng để giám sát), phải bật tính năng SNMP server.
2. Hạn chế đối với AutoQoS – Enterprise
a. Hạn chế chung
Tính năng AutoQoS – Enterprise chỉ được hỗ trợ trên các interface, DLCI và PVC sau:
Serial interface với kiểu encapsulation PPP hoặc HDLC
Frame Relay DLCI point-to-point cho subinterface
ATM PVCs
AutoQoS – Enterprise hỗ trợ ATM PVC point-to-point subinterface ở cả tốc độ thấp và tốc độ cao.
Chú ý: ATM PVC được xem là tốc độ thấp khi băng thông bằng hoặc nhỏ hơn 768 kbps, nếu lớn hơn thì được xếp loại tốc độ cao.
Frame Relay – to – ATM interworking link
b. Hạn chế về serial interface
Đối với serial interface tốc độ thấp, Multilink PPP (MLP) sẽ được tự động cấu hình. Cổng serial phải có một địa chỉ IP. Khi MLP được cấu hình xong, địa chỉ IP này sẽ được gỡ bỏ khỏi cổng serial và được gán cho toàn bộ bó MLP. Để đảm bảo cho traffic đi qua đường tốc độ thấp, phải thỏa mãn các điều kiện sau:
AutoQoS – Enterprise phải được cấu hình ở cả 2 đầu của kết nối
Băng thông ở cả 2 đầu kết nối phải giống nhau hoàn toàn.
c. Hạn chế trên Frame Relay DLCI
- AutoQoS – Enterprise không thể cấu hình trên một DLCI nếu DLCI này đã áp dụng một class map trước đó
- Khi AutoQoS – Enterprise đã được cấu hình trên một subinterface thì các subinterface khác không thể cấu hình AutoQoS – Enterprise nữa
- Trong trường hợp Frame Relay DLCI tốc độ thấp được sử dụng để tạo kết nối Frame Relay – to – ATM, MLP over Frame Relay (MLPoFR) phải được tự động thiết lập. Subinterface phải có địa chỉ IP. Sau khi MLPoFR đã được thiết lập thì địa chỉ IP này sẽ được gán lại cho bó MLP mới. AutoQoS – Enterprise phải được cấu hình trên cả 2 đầu kết nối.
- Cũng trong trường hợp Frame Relay DLCI tốc độ thấp được sử dụng để tạo kết nối Frame Relay – to – ATM, nếu DLCI đã cấu hình một virtual template thì AutoQoS – Enterprise không thể cấu hình trên đó nữa.
d. Hạn chế trên ATM PVC
- Đối với ATM PVC tốc độ thấp, AutoQoS – Enterprise không thể cấu hình nếu một virtual template đã được cấu hình trước đó.
- Đối với ATM PVC tốc độ thấp, MLPoATM được cấu hình tự động. Subinterface cũng phải có địa chỉ IP. Khi MLPoATM cấu hình xong, địa chỉ này sẽ được gán lại cho bó MLP. AutoQoS – Enterprise phải được cấu hình trên cả 2 đầu kết nối.
3. Đặc điểm của AutoQoS – Enterprise
a. Lợi ích của AutoQoS – Enterprise
AutoQoS – Enterprise có những lợi ích chủ yếu sau:
Khách hàng có thể sử dụng tính năng AutoQoS – Enterprise mà không cần hiểu sâu về công nghệ bên dưới như PPP, Frame Relay, ATM, services policy, kỹ thuật nâng cao hiệu quả kết nối (Link Efficiency Mechanism – LEM, ví dụ như Link Fragmentation và Interleaving - LFI)
AutoQoS – Enterprise đơn giản việc thực hiện QoS và đẩy nhanh tốc độ phân phối QoS trên toàn mạng Cisco. Nó giảm sai sót so với kiểu cấu hình trước đây và giảm luôn chi phí đào tạo cho nhân viên.
Tính năng này tạo ra các class map và policy map dựa trên kinh nghiệm và thực tiễn “tốt nhất” của Cisco.
Khách hàng có thể dùng câu lệnh ở mode command line để chỉnh sửa cấu hình đã được tạo sẵn của AutoQoS cho phù hợp với yêu cầu của mình.
b. Các yếu tố cần xét khi thiết kế
Các yêu cầu QoS chung
- Sử dụng các phương pháp và các giá trị được khuyến nghị để cấu hình cho voice traffic
- Xem xét đến kiểu interface và băng thông của chúng khi cấu hình các thông số cho QoS:
Phân loại. Phân biệt gói voice và gói dữ liệu bình thường để kiểm soát gói voice cho hợp lý
Low latency queueing (LLQ) – Priority Queueing (PQ). Sử dụng kỹ thuật LLQ hoặc PQ để ưu tiên cho gói voice.
Compressed Real-Time Protocol (cRTP). Sử dụng cRTP để giảm header của gói voice (40 byte) xuống từ 2 đến 4 byte, làm giảm băng thông cần thiết dành cho voice. Phải sử dụng cRTP ở cả 2 đầu kết nối.
LFI (Link Fragmentation and Interleaving). LFI dùng để giảm độ jitter của các gói voice, tránh việc các gói voice bị cách nhau giữa quá nhiều gói dữ liệu khác, gây ra chậm trễ. LFI cũng phải được cấu hình ở cả 2 đầu kết nối.
Băng thông
Băng thông của cổng serial xác định tốc độ của kết nối. Tốc độ của kết nối, đến lượt nó lại xác định cấu hình được tạo ra bởi tính năng AutoQoS – Enterprise.
Chú ý: Dừng và khởi động lại Auto – Discovery nếu băng thông bị thay đổi.
Tính năng AutoQoS – Enterprise sử dụng băng thông của cổng giao tiếp ngay khi lệnh auto qos được dùng. AutoQoS – Enterprise sẽ không đáp ứng đối với những thay đổi về băng thông sau câu lệnh trên.
Ví dụ, nếu lệnh auto qos voip được dùng để cấu hình AutoQoS – Enterprise cho một interface có băng thông là 1000 kbps, tính năng AutoQoS – Enterprise sẽ tạo ra các chính sách cần thiết cho một kết nối tốc độ cao. Sau đó, ta thay đổi băng thông của interface đó chỉ còn 500 kbps thì cấu hình do AutoQoS – Enterprise đưa ra ban đầu vẫn không thay đổi.
Để ép buộc tính năng AutoQoS – Enterprise sử dụng băng thông thấp (mới được cấu hình thêm), phải thực hiện tuần tự các bước sau:
Dùng lệnh no auto qos để gỡ bỏ tính năng AutoQoS – Enterprise
Dùng lệnh no auto discovery qos để dừng việc thu thập dữ liệu (data collection) của giai đoạn đầu (Auto – Discovery).
Kích hoạt lại việc thu thập dữ liệu bằng lệnh auto discovery qos
Cho thiết bị sử dụng lại tính năng AutoQoS – Enterprise bằng lệnh auto qos
Phân mảnh trên mạng Frame Relay
Đối với mạng Frame Relay, sự phân mảnh (fragmentation) mặc định có thông số delay là 10ms và kích cỡ phân mảnh nhỏ nhất là 60 byte. Điều này đảm bảo rằng gói tin voice không bị phân mảnh khi đi qua môi trường Frame Relay. Tuy nhiên, khi bộ codec G.711 được sử dụng trên kết nối tốc độ thấp thì kích cỡ phân mảnh do tính năng AutoQoS đưa ra có thể nhỏ hơn kích cỡ của G.711 quy định.
Để giải quyết vấn đề này ta có thể dùng một trong 2 cách sau:
Thay đổi kích thước phân mảnh cho phù hợp
Đưa kích cỡ gói tin VoIP của G.711 về giá trị nhỏ hơn
Ví dụ, nếu AutoQoS – VoIP được cấu hình trên một Frame Relay DLCI 128 kbps, kích cỡ phân mảnh do tính năng AutoQoS – VoIP sẽ có giá trị là 160 byte. Gói tin VoIP G.711 sẽ là 160 byte, trừ đi phần header của các layer. Giải pháp đặt ra có thể là thay đổi kích cỡ phân mảnh từ 160 byte thành 220 byte, hoặc thay đổi kích cỡ gói tin VoIP của G.711 từ 160 byte thành 80 byte.
c. Các giai đoạn cấu hình
AutoQoS – Enterprise bao gồm 2 giai đoạn cấu hình theo thứ tự sau:
1. Auto – Discovery (thu thập dữ liệu)
Trong untrust mode, Auto – Discovery sử dụng giao thức NBAR (network-based application recognition) để phát hiện các ứng dụng và tiến hành phân tích thống kê traffic trên mạng.
Trong trust mode, Auto – Discovery sử dụng giá trị DSCP để phân loại gói tin, sau đó cũng thống kê và tính toán băng thông cũng như tốc độ trung bình, tốc độ đỉnh, cuối cùng chuyển những thông tin này cho giai đoạn tạo biểu mẫu (template generation).
2. Tạo biểu mẫu và cài đặt
Sau khi lấy dữ liệu từ giai đoạn đầu, đến lúc này tính năng AutoQoS mới tạo ra biểu mẫu và áp dụng lên interface. Những biểu mẫu này sẽ được sử dụng để tạo class map và policy map cho mạng. Cuối cùng là áp dụng các class map và policy map này lên interface.
Hình 1 mô tả quá trình cấu hình AutoQoS – Enterprise, đường chấm chấm là các tùy chọn.
Đầu tiên, khởi động Auto – Discovery bằng lệnh auto discovery qos [trust].
Chú ý:
Nếu muốn dừng quá trình này thì dùng lệnh no auto discovery qos. Lệnh này sẽ dừng thu thập dữ liệu và hủy các báo cáo đã tạo ra.
Nếu muốn quan sát quá trình thu thập dữ liệu, sử dụng lệnh show auto discovery qos, cho phép xem kết quả thu thập đã tiến hành.
Tiếp theo, cho khởi động giai đoạn tạo và áp dụng mẫu lên interface bằng lệnh auto qos. Router sẽ tạo mẫu, sau đó dựa trên mẫu này để sinh ra các class map và policy map rồi áp dụng lên interface. Sau khi lệnh auto qos đã thực hiện xong, có thể dùng lệnh show auto qos để xem các class map và policy map.
Chi tiết về các giai đoạn Auto – Discovery và tạo mẫu như sau:
Auto – Discovery:
Trong untrust mode, Auto – Discovery sử dụng NBAR để phát hiện các ứng dụng chạy trên mạng khi chúng đi qua interface, thu thập và phân tích thống kê.
Trong trust mode, Auto – Discovery sử dụng giá trị DSCP trong IP header để phân loại gói tin và thống kê để tính băng thông cũng như các tốc độ đỉnh và trung bình của kết nối, sau đó chuyển thông tin này cho giai đoạn kế tiếp.
Dữ liệu thu thập nên là những mẫu traffic voice, video, và data trên mạng. Do vậy, thời gian dành cho việc lấy mẫu những traffic cũng khác nhau đối với từng mạng cụ thể. Tuy nhiên khuyến nghị nên dành thời gian đủ để lấy mẫu chính xác, nghĩa là chạy giai đoạn Auto – Discovery đến lúc thỏa yêu cầu.
Tạo biểu mẫu và cài đặt:
Class-map template:
AutoQoS – Enterprise tạo ra nhiều class-map template cho 2 mục đích chính: phân loại ứng dụng và ánh xạ chúng vào các class để thực hiện mapping DiffServ per-hop behavior (PHB); định nghĩa các template QoS policy dựa vào class.
AutoQoS classes
AutoQoS – Enterprise đưa ra tối đa 10 loại AutoQoS class, chúng được thiết kế để đáp ứng cho các mạng khác nhau. Bảng 1 liệt kê các AutoQoS class.
Bảng 1. Định nghĩa class trong AutoQoS – Enterprise
AutoQoS – Enterprise dùng DSCP
Trong trust mode, giá trị DSCP được tính năng AutoQoS – Enterprise sử dụng để phân loại ứng dụng. Giá trị này nằm trong IP header của gói tin, AutoQoS – Enterprise dùng nó để tính toán băng thông cũng như các tốc độ đỉnh và trung bình của kết nối.
AutoQoS – Enterprise dùng NBAR
Trong untrust mode, AutoQoS – Enterprise dùng giao thức NBAR để phân loại traffic. NBAR là giao thức của Cisco đưa ra, nhằm phân loại traffic dựa vào thông tin về ứng dụng như loại giao thức, URL, và port. Tính năng AutoQoS đưa ra các luật ánh xạ tĩnh (static default mapping rule) để xây dựng các biểu mẫu class-map. Bảng 2 liệt kê AutoQoS class, các ứng dụng tương ứng, và lệnh match protocol của Cisco IOS trong policy map để thiết lập ánh xạ.
Bảng 2. AutoQoS classes, Applications and match protocol command.
Bảng 3 liệt kê các class best-effort AutoQoS, ứng dụng trong class này và các giao thức NBAR tương ứng.
Bảng 3. Best Effort Class, loại ứng dụng và giao thức NBAR tương ứng
Chú ý: NBAR cho phép các ứng dụng mới được định nghĩa và thêm vào mạng bằng cách dùng các công cụ khác như khối ngôn ngữ mô tả gói (Packet Description Language Module – PDLM). Việc ánh xạ class trong AutoQoS không thể định nghĩa trước những ứng dụng loại này. Do vậy, các ứng dụng mới được xem như là unknown và đặt trong class default của AutoQoS.
Bảng 4 liệt kê class IP routing, các ứng dụng và giao thức NBAR tương ứng.
Bảng 4. IP Routing Class, Application Categories, and Associated NBAR Protocols
Bảng 5 liệt kê các class quản lý trong AutoQoS, ứng dụng và lệnh match protocol tương ứng.
Bảng 5. Network Management Class, Application Categories, and match protocol Command
Trên đây là các class và kiểu ánh xạ trong AutoQoS, nếu những cái này không phù hợp hoàn toàn đối với mạng đang xét thì có thể dùng lệnh của Cisco IOS để cấu hình thêm.
Trusted Boundary
Trusted boundary là nơi bắt đầu đánh dấu QoS cho traffic. AutoQoS có thể được bật lên với từ khóa trust trong câu lệnh auto discovery qos khi khởi động quá trình thu thập dữ liệu.
Bảng 6 liệt kê các loại traffic và phát biểu match tương ứng.
Bảng 6. DSCP Values in Match Statements for Trusted Boundaries
Policy-map Template:
Các biểu mẫu policy-map do AutoQoS – Enterprise tạo ra được dùng để định nghĩa 3 thành phần sau:
Queues scheduling
Băng thông đảm bảo thấp nhất
Default WRED đối với các class có thể áp dụng
- 3 thành phần này được thiết kế phù hợp với khuyến nghị “tốt nhất” (về mặt thực tế) và bao gồm cả tính năng QoS cho những kết nối cụ thể, như Frame Relay DLCI tốc độ nhanh và chậm.
Cisco AutoQoS đưa ra một mô hình mới để tự động hóa quá trình phân phối QoS trong mạng. Nó cung cấp một giải pháp thông minh và làm ngắn gọn chu trình triển khai QoS so với trước đây.
Khách hàng có thể sử dụng AutoQoS để:
Có một bước khởi đầu nhanh chóng trong việc triển khai QoS
Tự động triển khai các tình huống thường gặp nhất
Nhận diện và phân loại các ứng dụng
Thiết lập các điều kiện để cảnh báo
Cisco AutoQoS chỉ ra các yếu tố chính của mô hình end-to-end QoS, sử dụng kinh nghiệm nhiều năm của các chuyên gia, sử dụng các kết quả thử nghiệm trong nhiều năm liên tục và dữ liệu đưa vào từ một nguồn rộng lớn của mạng AVVID của khách hàng để xác định cấu hình QoS tối ưu trong triển khai QoS cho VoIP (hình 1).
Cisco AutoQoS – Đơn giản hóa triển khai QoS
Cisco AutoQoS chỉ ra 5 yếu tố quan trọng khi triển khai QoS.
Phân loại ứng dụng
Cisco AutoQoS sử dụng một kiểu phân loại thông minh trên router bằng cách dùng NBAR để cung cấp việc kiểm tra gói chi tiết và theo trạng thái (deep and stateful packet inspection). Cisco AutoQoS dùng CDP cho các gói tin voice, đảm bảo là thiết bị đang gắn trong mạng thực sự là một IP phone.
Đưa ra chính sách
Cisco AutoQoS tính toán môi trường mạng và đưa ra một chính sách QoS ban đầu. Nó tự động xác định các thiết lập trên kết nối WAN như phân mảnh (fragmentation), nén (compression), đóng gói (encapsulation) và các thiết lập trong môi trường Frame-Relay. Nó loại bỏ hoàn toàn việc cần thiết phải hiểu lý thuyết về QoS cũng như việc cần thiết phải trải qua thực tế thiết kế QoS. Khách hàng có thể hiệu chỉnh các chính sách ban đầu để đạt được yêu cầu của họ.
Phiên bản đầu tiên của Cisco AutoQoS cung cấp tính năng AutoQoS-VoIP để tự động thiết lập QoS cho VoIP. Tính năng này tự động cấu hình interface, policy map, class map và ACL. AutoQoS sẽ tự động sử dụng Cisco NBAR để phân loại traffic voice và đánh dấu nó bằng giá trị DSCP tương ứng. AutoQoS-VoIP có thể lập trình để tin tưởng (trust) vào giá trị DSCP đã đánh dấu.
Cấu hình
Chỉ bằng 1 lệnh, Cisco AutoQoS tự động cấu hình port dành riêng cho traffic voice mà không ảnh hưởng đến các traffic khác, đồng thời vẫn cho phép linh hoạt hiệu chỉnh QoS cho mạng cụ thể.
Cisco AutoQoS không chỉ tự động phát hiện IP phone và cấu hình QoS mà còn tự động tắt QoS đi khi thiết bị dời đi nơi khác, tránh các hoạt động có mục đích xấu.
Giám sát và báo cáo
Cisco AutoQoS cho phép nhìn thấy bên trong các lớp dịch vụ bằng cách sử dụng các bẫy (trap) của SNMP và system logging, thông báo về những sự kiện bất thường (ví dụ như drop gói tin voice).
Cisco QPM dùng mạng IP thông minh để cho phép nhìn thấy sự hoạt động bên trong của mạng. User có thể đo đạc thông lượng cho các ứng dụng bên trên và cho cả các lớp dịch vụ bên dưới, đồng thời có thể xử lý các sự cố thời gian thực và các hồi đáp (feedback) của QoS. Các thống kê về traffic và QoS có thể biểu diễn theo biểu đồ dạng đường cong hoặc biểu đồ cột, tính theo bps hay packet/sec, trên từng interface hoặc từng chính sách cụ thể. Cisco QPM cho phép user xem các đồ thị trước và sau khi QoS được triển khai, kết hợp với các bộ lọc traffic và các chính sách, cũng như kết quả hoạt động của từng chính sách QoS.
Nhất quán
Các chính sách của Cisco AutoQoS được thiết kế để hoạt động trên các thiết bị Cisco sao cho có hiệu quả và nhất quán từ đầu đến cuối.
Cisco QPM cho phép user thấy được:
Các thống kê khớp với chính sách và bộ lọc cụ thể, bao gồm cả bộ lọc NBAR.
Tốc độ traffic trước khi áp dụng các chính sách QoS, traffic được truyền sau khi áp dụng chính sách và traffic bị drop.
Thống kê các hoạt động của QoS: WRED, policing, traffic shaping, queuing.
isco AutoQoS đơn giản hóa việc triển khai và tăng tốc việc cung cấp QoS cho hạ tầng mạng Cisco. Nó giảm thiểu sai sót do con người tạo ra đồng thời giảm chi phí đào tạo cho nhân viên. Với Cisco AutoQoS-VoIP, chỉ cần 1 câu lệnh để bật tính năng QoS cho VoIP trên mọi router và switch. User cũng có thể hiệu chỉnh lại các thông số trong chính sách của mình để phù hợp với yêu cầu QoS cho mạng cụ thể.
Bảng 1 và 2 trình bày chi tiết các tính năng và lợi ích của Cisco AutoQoS
Bảng 1. Cisco AutoQoS cho VoIP trong mạng WAN
Bảng 2. Cisco AutoQoS cho VoIP trong mạng LAN
CiscoWorks QoS Policy Manager
Mặc dù Cisco AutoQoS cho phép user cấu hình QoS ở mức thiết bị, các doanh nghiệp lại thường sử dụng Cisco QPM để quản lý QoS trong mạng IP của họ nhằm tiết kiệm chi phí hơn. QPM cho phép phân tích sâu, thiết kế QoS thông minh, và triển khai mở rộng.
Bảng 3. Tính năng và lợi ích của CiscoWorks QPM
Bảng 4. Các thiết bị hỗ trợ AutoQoS
CASE STUDY TRIỂN KHAI AUTOQoS VoIP
Những đặc điểm của một giải pháp QoS xuyên suốt (end-to-end) mạnh mẽ cho lưu thông VoIP:
Sự áp đặt chính sách xuyên suốt (End-to-End Policy Enforcement): QoS phải được áp dụng xuyên suốt. Vì vậy, chính sách này phải độc lập với platform, thiết bị và môi trường truyền thông khi hoạt động ở Layer 3 và những layer bên trên để đảm bảo tính năng hoạt động xuyên suốt trên những thiết bị mạng khác nhau như: routers, switches, firewalls, access servers, gateways và trên những loại đường truyền khác nhau như: ATM, FR, Ethernet.
Đa thông số (Multiple Parameters): Các chính sách QoS phải dựa trên cách thức được sử dụng của mạng. Những thiết bị phải có được khả năng linh hoạt để sử dụng và áp đặt QoS dựa trên những thông số tương ứng với những thông số của chính sách QoS mà nhà quản trị mạng đề ra nhằm phân loại các luồng lưu thông dựa vào: địa chỉ IP hay MAC, loại ứng dụng, thời gian trong ngày, vị trí bên trong mạng hoặc có thể sử dụng kết hợp những thông số trên.
Điều khiển tập trung (Centralized Control): Chính sách áp đặt QoS dựa theo mạng thường mang đến sự triển khai và áp đặt chính sách một cách đồng nhất.
Những công cụ QoS tinh vi (Sophisticated QoS Tools): Có rất nhiều các thành phần mạng và các thông số khác nhau được yêu cầu để có thể triển khai và áp dụng chính sách policy xuyên suốt. Đó là một tập hợp những công cụ liên quan đến cấu hình QoS bao gồm: Cisco AutoQoS, QoS Policy Manager, và Cisco Class-Based QoS MIB có đầy đủ các tính năng để một nhà quản trị mạng có thể xây dựng hệ thống mạng một cách hiệu quả như mong muốn.
CASE STUDY
NHỮNG YÊU CẦU QOS GIÀNH CHO LAN:
1. Nhận biết ranh giới tin cậy và ranh giới tin cậy mở rộng.
2. Đánh dấu lưu thông dựa trên sự phân loại.
3. Định nghĩa ra những ánh xạ của CoS sang DSCP và IP precedence sang DSCP.
4. Ánh xạ những giá trị CoS thành những hàng đợi đi ra khác nhau.
5. Cấu hình kích thước hàng đợi và những trọng số Weighted Round Robin (WRR).
6. Định nghĩa ra CoS để ánh xạ hàng đợi đi ra.
7. Cấu hình QoS trên mỗi port.
NHỮNG YÊU CẦU QoS DÀNH CHO WAN:
1. Nhận biết những ứang dụng và giao thức quan tâm (tin cậy hoặc không tin cậy)
2. Đánh dấu lại lưu thông dựa trên phân loại của MQC QoS.
3. Định nghĩa ra số lượng class.
4. Định nghĩa ra phương pháp xếp hàng cần kích hoạt.
5. Những yêu cầu băng thông của mỗi class để QoS thỏa mãn những nhu cầu của voice và băng thông đảm bảo cho các lưu thông khác.
6. Vận chuyển những tính năng QoS chuyên biệt:
Traffic shaping
MLPPP
TX-ring settings
7. Những tính năng QoS chuyên biệt trên những đường truyền băng thông thấp (< 768 kbps):
Cơ chế nén RTP header (RTP header compression)
Cài đặt cơ chế Fragmentation (MLP/LFI hay FRF.12)
8. Cài đặt alarm và event dùng cho mục đích giám sát.
TRIỂN KHAI QOS CHO LƯU THÔNG VOIP SỬ DỤNG AUTOQOS
Việc triển khai QoS tối ưu và xuyên suốt giành cho lưu thông VoIP có thể dễ dàng thực hiện bằng Cisco AutoQoS như Figure 5.
[IMG]file:///C:/Users/PHAMKH~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.png[/IMG]
Cisco AutoQoS thực hiện việc triển khai QoS theo yêu cầu chỉ qua 3 bước:
Cấu hình Trust / Untrust
Cấu hình Interface / Sub-interface bandwidth
Đặt địa chỉ IP
NHỮNG YÊU CẦU QoS GIÀNH CHO LAN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT BỞI AUTOQoS:
Một câu lệnh kích hoạt Cisco AutoQoS giành cho VoIP trong LAN (cung cấp hỗ trợ Cisco IP phone và Cisco softphone)
Những thông số QoS cấu hình tự động và hiệu suất tối ưu giành cho voice dựa trên những đề cử thực tiễn nhất của Cisco, những thực nghiệm lab mở rộng và những thông tin phản hồi từ những khách hàng cài đặt AVVID.
Định nghĩa ra những thiết lập ranh giới tin cậy và ranh giới tin cậy mở rộng một cách tự động
Sự tin cậy bị mất đi khi IP phone bị tháo ra
Cấu hình ánh xạ từ CoS sang DSCP và hàng đợi.
Định nghĩa ra những cấu hình PQ và WRR tối ưu cho static, dynamic-access, voice VLAN và trunk ports
NHỮNG YÊU CẦU QoS DÀNH CHO WAN ĐƯỢC GIẢI QUYẾT BỞI AUTOQoS:
Đơn giản hóa việc cấu hình QoS cho VoIP (chỉ một câu lệnh để kích hoạt Cisco QoS giành cho VoIP)
Sự đơn giản hóa, sự tự động hoá và sự phân loại thông minh, sự phát sinh và phân phối chính sách, giám sát được thực hiện xuyên suốt.
Phân loại lưu thông mang VoIP lưu thông tín hiệu (H.323, Skinny, SIP và MGCP)
Sụ phân phối dựa trên những đề cử thực tiễn nhất của Cisco.
Sự phát sinh chính sách thông minh
– Dụa trên băng thông có sẵn và cơ sở công nghệ Layer 2 bên dưới.
– Kích hoạt cơ chế nén IP RTP header khi cần thiết.
– Kích hoạt FRTS khi cần thiết.
– Quyết định cơ chế phân mảnh (fragmentation) (FRF.12, MLP/LFI) khi cần thiết.
– Hỗ trợ trên những đường truyền FR, ATM, HDLC, PPP và FR-ATM.
Cung cấp những báo động RMON nếu gói tin VoIP bị rớt.
VẤN ĐỀ QUẢN LÝ MẠNG
Cisco AutoQoS cung cấp những chính sách QoS đến từng routers và switches. CiscoWorks QoS Policy Manager (QPM) có thể được sử dụng để thiết kế QoS, quản trị và giám sát lưu thông một cách tập trung đối với những triển khai QoS giành cho voice, video và dữ liệu rộng lớn.
Kết hợp với tính năng thông minh của hệ thống mạng Cisco, công cụ quản lý QPM chứa công cụ hướng dẫn từng bước quá trình cài đặt QoS cho mạng voice, công cụ giám sát lưu thông voice, những bảng báo cáo các thiết bị sử dụng voice trong mạng (bao gồm các thiết bị có yêu cầu phần mềm hay phần cứng cần hỗ trợ QoS cho voice), và công cụ kiểm toán. Công cụ IP telephony wizard có thể nhận biết những điểm tiềm năng trong mạng (interface của thiết bị) cần triển khai QoS và lựa chọn những chính sách QoS phù hợp để gán cho từng interface trên đường đi của voice. QPM chứa một thư viện bảng mẫu những chính sách QoS và những đặc tính giành cho voice được định nghĩa dựa trên những đề nghị của việc thiết kế Cisco IP telephony. Người dùng có thể dễ dàng hiệu chỉnh những bảng mẫu được định trước hay gán lại chính sách mặc định khi cần thiết để phù hợp với hệ thống của tổ chức.
QPM hỗ trợ class-based QoS MIB cung cấp khả năng quan sát thấy được những hoạt động mạng. Người dùng có thể đo được thông lượng của lưu thông của những ứng dụng hàng đầu và những service classes. Người dùng còn có thể theo dõi và khắc phục sự cố bằng những thông tin tức thời hay những thông tin QoS phản hồi. Lưu thông và những trạng thái QoS được biểu diễn dưới dạng biểu đồ cột hay biểu đồ vạch trình bày rõ số lượng bit / gói tin trên mỗi giây, mỗi interface hay mỗi chính sách. QPM cho phép người dùng xem biểu đồ trước và sau khi triển khai QoS, xem những chính sách hay những bộ lọc lưu thông và kết quả của mỗi chính sách QoS.
QPM cho phép người dùng xem được:
Những trạng thái tương ứng với những chónh sách hay bộ lọc lưu thông, bao gồm luôn cả bộ lọc Cisco IOS NBAR.
Tốc độ lưu thông trước và sau những hành động của chính sách QoS, lưu thông truyền đi sau những hành động của chính sách QoS và những lưu thông bị rớt bởi chính sách QoS loại bỏ lưu thông đó.
Những trạng thái hành động của QoS: WRED, policing, traffic shaping, queuing
CISCO AUTOQoS DATA SHEET
Cisco AutoQoS là một cuộc cách mạng công nghệ làm đơn giản những thử thách đối với người quản trị bằng cách giảm đi sự phức tạp, thời gian, cũng như chi phí triển khai QoS trong mạng doanh nghiệp. Cisco AutoQoS kết hợp sự thông minh (value-added intelligence) trong IOS và Catalyst OS để cung cấp và quản lý các triển khai QoS ở mức độ lớn.
Giai đoạn đầu tiên của Cisco AutoQoS cung cấp khả năng thực hiện tự động các triển khai QoS cho VoIP đối với các khách hàng muốn sử dụng IP Telephony nhưng thiếu chuyên gia và/hoặc đội ngũ để thiết kế và triển khai IP QoS và IP services.
Khách hàng có thể cung cấp dễ dàng và quản trị thành công một dự án triển khai QoS bằng cách kết hợp Cisco AutoQoS với CiscoWorks QoS Policy Manager (QPM). AutoQoS cung cấp QoS cho từng router và switch, làm đơn giản việc thực hiện và giảm thiểu những sai sót so với khi QoS được thực hiện bởi người quản trị. QPM cho phép thiết kế, quản trị và giám sát traffic một cách tập trung, đồng thời cho phép mở rộng triển khai QoS cho mạng lớn hơn.
Tổng quan về triển khai QoS
Cisco AutoQoS làm đơn giản và ngắn gọn quy trình triển khai QoS. Có 5 công đoạn chính để thực hiện thành công một quy trình triển khai QoS:
Phân loại ứng dụng (Application classification)
Đưa ra chính sách (Policy generation)
Cấu hình (Configuration)
Giám sát và báo cáo (Monitoring & reporting)
Nhất quán (Consistency)
Mỗi công đoạn đều là một thử thách đối với quản trị viên.
Phân loại ứng dụng
Bước đầu tiên trong triển khai QoS là nhận diện và phân loại traffic trên mạng do các ứng dụng tạo ra. Thông thường, người ta dùng ACLs để nhận diện các loại traffic. ACLs sử dụng các thông tin lớp 3 (IP address) và lớp 4 (TCP/UDP port) để thực hiện công việc này. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng ACLs để triển khai QoS thì sẽ nhanh chóng làm tăng số lượng và kích thước ACLs cần thiết cho toàn mạng. Hơn nữa, ACLs không thể dễ dàng nhận diện tất cả các ứng dụng được (ví dụ có nhiều loại HTTP traffic).
Đưa ra chính sách
Phát triển các chính sách QoS ban đầu luôn là thử thách đối với khách hàng do họ phải cân đối các tham số trong chính sách QoS (băng thông, trễ, jitter và mất gói) để đạt được hiệu suất của các ứng dụng chạy trong mạng. Cisco QoS cấp quyền cho quản trị viên được đặt ra các chính sách để phân phối hiệu suất cho các ứng dụng trong mạng theo yêu cầu có trước, tuy vậy, nhiều khách hàng vẫn thiếu kinh nghiệm ngay tại điểm bắt đầu đặt ra chính sách cho QoS.
Cấu hình
Các thiết bị mạng cần được lập trình chính xác với các tính năng và thông số để thực thi chính sách. Mặc dù QoS có nhiều tính năng, thế nhưng việc xử lý các thực thi hiệu quả thì lại tốn nhiều thời gian. Nếu không có sự tự động, việc cấu hình QoS sẽ trở thành thách thức lớn.
Giám sát và báo cáo
Khách hàng thường bị “ngập đầu” bởi một số lượng dữ liệu khổng lồ nhưng lại chứa rất ít thông tin liên quan để nhận biết nguyên nhân của một vấn đề cụ thể hay một xu hướng quan trọng nào đó (ví dụ, mẫu traffic hay một số ngoại lệ). Lấy được thông tin chính xác có thể gây ra tốn kém rất lớn và thường kết quả lấy được lại quá chậm trễ so với yêu cầu. Một ví dụ điển hình là tìm một ai đó trên mạng (xác định địa chỉ IP hay user nào đó) sẽ gây nghẽn hoặc tạo ra một tải bất thường trên link. Nếu không có sự tự động, việc thiết lập một quá trình giám sát hiệu quả thường phải trải qua nhiều tháng.
Nhất quán
Khách hàng phải đối mặt với việc đồng bộ hay nhất quán các chính sách QoS trên nhiều loại thiết bị trong mạng như IP phone, switch, router. Các thiết bị và các hãng khác nhau thường có những triển khai QoS riêng, điều này thực sự gây khó khăn cho quản trị viên.
AUTOQoS for ENTERPRISE
Tính năng AutoQoS for Enterprise tự động tạo ra các chính sách QoS dành cho môi trường doanh nghiệp nói chung, đặc biệt đối với các doanh nghiệp cỡ vừa và chi nhánh của các công ty lớn.
Tính năng này bao gồm 2 giai đoạn: Auto Discovery và AutoQoS – generated policy. Giai đoạn đầu cho phép sự hiện diện của các chính sách QoS trên interface, tuy nhiên, giai đoạn sau buộc người dùng phải gỡ bỏ toàn bộ các chính sách đã tồn tại trước đó. Tính năng AutoQoS – Enterprise sẽ cấu hình lại toàn bộ QoS cho interface đang xét.
1. Những yêu cầu khi triển khai AutoQoS – Enterprise
Đảm bảo rằng không có chính sách QoS nào đang được áp dụng trên interface đang đề cập. Tính năng này sẽ không có hiệu lực nếu như có một chính sách QoS đang áp dụng lên interface đó.
Để các bẫy SNMP hoạt động (dùng để giám sát), phải bật tính năng SNMP server.
2. Hạn chế đối với AutoQoS – Enterprise
a. Hạn chế chung
Tính năng AutoQoS – Enterprise chỉ được hỗ trợ trên các interface, DLCI và PVC sau:
Serial interface với kiểu encapsulation PPP hoặc HDLC
Frame Relay DLCI point-to-point cho subinterface
ATM PVCs
AutoQoS – Enterprise hỗ trợ ATM PVC point-to-point subinterface ở cả tốc độ thấp và tốc độ cao.
Chú ý: ATM PVC được xem là tốc độ thấp khi băng thông bằng hoặc nhỏ hơn 768 kbps, nếu lớn hơn thì được xếp loại tốc độ cao.
Frame Relay – to – ATM interworking link
b. Hạn chế về serial interface
Đối với serial interface tốc độ thấp, Multilink PPP (MLP) sẽ được tự động cấu hình. Cổng serial phải có một địa chỉ IP. Khi MLP được cấu hình xong, địa chỉ IP này sẽ được gỡ bỏ khỏi cổng serial và được gán cho toàn bộ bó MLP. Để đảm bảo cho traffic đi qua đường tốc độ thấp, phải thỏa mãn các điều kiện sau:
AutoQoS – Enterprise phải được cấu hình ở cả 2 đầu của kết nối
Băng thông ở cả 2 đầu kết nối phải giống nhau hoàn toàn.
c. Hạn chế trên Frame Relay DLCI
- AutoQoS – Enterprise không thể cấu hình trên một DLCI nếu DLCI này đã áp dụng một class map trước đó
- Khi AutoQoS – Enterprise đã được cấu hình trên một subinterface thì các subinterface khác không thể cấu hình AutoQoS – Enterprise nữa
- Trong trường hợp Frame Relay DLCI tốc độ thấp được sử dụng để tạo kết nối Frame Relay – to – ATM, MLP over Frame Relay (MLPoFR) phải được tự động thiết lập. Subinterface phải có địa chỉ IP. Sau khi MLPoFR đã được thiết lập thì địa chỉ IP này sẽ được gán lại cho bó MLP mới. AutoQoS – Enterprise phải được cấu hình trên cả 2 đầu kết nối.
- Cũng trong trường hợp Frame Relay DLCI tốc độ thấp được sử dụng để tạo kết nối Frame Relay – to – ATM, nếu DLCI đã cấu hình một virtual template thì AutoQoS – Enterprise không thể cấu hình trên đó nữa.
d. Hạn chế trên ATM PVC
- Đối với ATM PVC tốc độ thấp, AutoQoS – Enterprise không thể cấu hình nếu một virtual template đã được cấu hình trước đó.
- Đối với ATM PVC tốc độ thấp, MLPoATM được cấu hình tự động. Subinterface cũng phải có địa chỉ IP. Khi MLPoATM cấu hình xong, địa chỉ này sẽ được gán lại cho bó MLP. AutoQoS – Enterprise phải được cấu hình trên cả 2 đầu kết nối.
3. Đặc điểm của AutoQoS – Enterprise
a. Lợi ích của AutoQoS – Enterprise
AutoQoS – Enterprise có những lợi ích chủ yếu sau:
Khách hàng có thể sử dụng tính năng AutoQoS – Enterprise mà không cần hiểu sâu về công nghệ bên dưới như PPP, Frame Relay, ATM, services policy, kỹ thuật nâng cao hiệu quả kết nối (Link Efficiency Mechanism – LEM, ví dụ như Link Fragmentation và Interleaving - LFI)
AutoQoS – Enterprise đơn giản việc thực hiện QoS và đẩy nhanh tốc độ phân phối QoS trên toàn mạng Cisco. Nó giảm sai sót so với kiểu cấu hình trước đây và giảm luôn chi phí đào tạo cho nhân viên.
Tính năng này tạo ra các class map và policy map dựa trên kinh nghiệm và thực tiễn “tốt nhất” của Cisco.
Khách hàng có thể dùng câu lệnh ở mode command line để chỉnh sửa cấu hình đã được tạo sẵn của AutoQoS cho phù hợp với yêu cầu của mình.
b. Các yếu tố cần xét khi thiết kế
Các yêu cầu QoS chung
- Sử dụng các phương pháp và các giá trị được khuyến nghị để cấu hình cho voice traffic
- Xem xét đến kiểu interface và băng thông của chúng khi cấu hình các thông số cho QoS:
Phân loại. Phân biệt gói voice và gói dữ liệu bình thường để kiểm soát gói voice cho hợp lý
Low latency queueing (LLQ) – Priority Queueing (PQ). Sử dụng kỹ thuật LLQ hoặc PQ để ưu tiên cho gói voice.
Compressed Real-Time Protocol (cRTP). Sử dụng cRTP để giảm header của gói voice (40 byte) xuống từ 2 đến 4 byte, làm giảm băng thông cần thiết dành cho voice. Phải sử dụng cRTP ở cả 2 đầu kết nối.
LFI (Link Fragmentation and Interleaving). LFI dùng để giảm độ jitter của các gói voice, tránh việc các gói voice bị cách nhau giữa quá nhiều gói dữ liệu khác, gây ra chậm trễ. LFI cũng phải được cấu hình ở cả 2 đầu kết nối.
Băng thông
Băng thông của cổng serial xác định tốc độ của kết nối. Tốc độ của kết nối, đến lượt nó lại xác định cấu hình được tạo ra bởi tính năng AutoQoS – Enterprise.
Chú ý: Dừng và khởi động lại Auto – Discovery nếu băng thông bị thay đổi.
Tính năng AutoQoS – Enterprise sử dụng băng thông của cổng giao tiếp ngay khi lệnh auto qos được dùng. AutoQoS – Enterprise sẽ không đáp ứng đối với những thay đổi về băng thông sau câu lệnh trên.
Ví dụ, nếu lệnh auto qos voip được dùng để cấu hình AutoQoS – Enterprise cho một interface có băng thông là 1000 kbps, tính năng AutoQoS – Enterprise sẽ tạo ra các chính sách cần thiết cho một kết nối tốc độ cao. Sau đó, ta thay đổi băng thông của interface đó chỉ còn 500 kbps thì cấu hình do AutoQoS – Enterprise đưa ra ban đầu vẫn không thay đổi.
Để ép buộc tính năng AutoQoS – Enterprise sử dụng băng thông thấp (mới được cấu hình thêm), phải thực hiện tuần tự các bước sau:
Dùng lệnh no auto qos để gỡ bỏ tính năng AutoQoS – Enterprise
Dùng lệnh no auto discovery qos để dừng việc thu thập dữ liệu (data collection) của giai đoạn đầu (Auto – Discovery).
Kích hoạt lại việc thu thập dữ liệu bằng lệnh auto discovery qos
Cho thiết bị sử dụng lại tính năng AutoQoS – Enterprise bằng lệnh auto qos
Phân mảnh trên mạng Frame Relay
Đối với mạng Frame Relay, sự phân mảnh (fragmentation) mặc định có thông số delay là 10ms và kích cỡ phân mảnh nhỏ nhất là 60 byte. Điều này đảm bảo rằng gói tin voice không bị phân mảnh khi đi qua môi trường Frame Relay. Tuy nhiên, khi bộ codec G.711 được sử dụng trên kết nối tốc độ thấp thì kích cỡ phân mảnh do tính năng AutoQoS đưa ra có thể nhỏ hơn kích cỡ của G.711 quy định.
Để giải quyết vấn đề này ta có thể dùng một trong 2 cách sau:
Thay đổi kích thước phân mảnh cho phù hợp
Đưa kích cỡ gói tin VoIP của G.711 về giá trị nhỏ hơn
Ví dụ, nếu AutoQoS – VoIP được cấu hình trên một Frame Relay DLCI 128 kbps, kích cỡ phân mảnh do tính năng AutoQoS – VoIP sẽ có giá trị là 160 byte. Gói tin VoIP G.711 sẽ là 160 byte, trừ đi phần header của các layer. Giải pháp đặt ra có thể là thay đổi kích cỡ phân mảnh từ 160 byte thành 220 byte, hoặc thay đổi kích cỡ gói tin VoIP của G.711 từ 160 byte thành 80 byte.
c. Các giai đoạn cấu hình
AutoQoS – Enterprise bao gồm 2 giai đoạn cấu hình theo thứ tự sau:
1. Auto – Discovery (thu thập dữ liệu)
Trong untrust mode, Auto – Discovery sử dụng giao thức NBAR (network-based application recognition) để phát hiện các ứng dụng và tiến hành phân tích thống kê traffic trên mạng.
Trong trust mode, Auto – Discovery sử dụng giá trị DSCP để phân loại gói tin, sau đó cũng thống kê và tính toán băng thông cũng như tốc độ trung bình, tốc độ đỉnh, cuối cùng chuyển những thông tin này cho giai đoạn tạo biểu mẫu (template generation).
2. Tạo biểu mẫu và cài đặt
Sau khi lấy dữ liệu từ giai đoạn đầu, đến lúc này tính năng AutoQoS mới tạo ra biểu mẫu và áp dụng lên interface. Những biểu mẫu này sẽ được sử dụng để tạo class map và policy map cho mạng. Cuối cùng là áp dụng các class map và policy map này lên interface.
Hình 1 mô tả quá trình cấu hình AutoQoS – Enterprise, đường chấm chấm là các tùy chọn.
Đầu tiên, khởi động Auto – Discovery bằng lệnh auto discovery qos [trust].
Chú ý:
Nếu muốn dừng quá trình này thì dùng lệnh no auto discovery qos. Lệnh này sẽ dừng thu thập dữ liệu và hủy các báo cáo đã tạo ra.
Nếu muốn quan sát quá trình thu thập dữ liệu, sử dụng lệnh show auto discovery qos, cho phép xem kết quả thu thập đã tiến hành.
Tiếp theo, cho khởi động giai đoạn tạo và áp dụng mẫu lên interface bằng lệnh auto qos. Router sẽ tạo mẫu, sau đó dựa trên mẫu này để sinh ra các class map và policy map rồi áp dụng lên interface. Sau khi lệnh auto qos đã thực hiện xong, có thể dùng lệnh show auto qos để xem các class map và policy map.
Chi tiết về các giai đoạn Auto – Discovery và tạo mẫu như sau:
Auto – Discovery:
Trong untrust mode, Auto – Discovery sử dụng NBAR để phát hiện các ứng dụng chạy trên mạng khi chúng đi qua interface, thu thập và phân tích thống kê.
Trong trust mode, Auto – Discovery sử dụng giá trị DSCP trong IP header để phân loại gói tin và thống kê để tính băng thông cũng như các tốc độ đỉnh và trung bình của kết nối, sau đó chuyển thông tin này cho giai đoạn kế tiếp.
Dữ liệu thu thập nên là những mẫu traffic voice, video, và data trên mạng. Do vậy, thời gian dành cho việc lấy mẫu những traffic cũng khác nhau đối với từng mạng cụ thể. Tuy nhiên khuyến nghị nên dành thời gian đủ để lấy mẫu chính xác, nghĩa là chạy giai đoạn Auto – Discovery đến lúc thỏa yêu cầu.
Tạo biểu mẫu và cài đặt:
Class-map template:
AutoQoS – Enterprise tạo ra nhiều class-map template cho 2 mục đích chính: phân loại ứng dụng và ánh xạ chúng vào các class để thực hiện mapping DiffServ per-hop behavior (PHB); định nghĩa các template QoS policy dựa vào class.
AutoQoS classes
AutoQoS – Enterprise đưa ra tối đa 10 loại AutoQoS class, chúng được thiết kế để đáp ứng cho các mạng khác nhau. Bảng 1 liệt kê các AutoQoS class.
Bảng 1. Định nghĩa class trong AutoQoS – Enterprise
AutoQoS – Enterprise dùng DSCP
Trong trust mode, giá trị DSCP được tính năng AutoQoS – Enterprise sử dụng để phân loại ứng dụng. Giá trị này nằm trong IP header của gói tin, AutoQoS – Enterprise dùng nó để tính toán băng thông cũng như các tốc độ đỉnh và trung bình của kết nối.
AutoQoS – Enterprise dùng NBAR
Trong untrust mode, AutoQoS – Enterprise dùng giao thức NBAR để phân loại traffic. NBAR là giao thức của Cisco đưa ra, nhằm phân loại traffic dựa vào thông tin về ứng dụng như loại giao thức, URL, và port. Tính năng AutoQoS đưa ra các luật ánh xạ tĩnh (static default mapping rule) để xây dựng các biểu mẫu class-map. Bảng 2 liệt kê AutoQoS class, các ứng dụng tương ứng, và lệnh match protocol của Cisco IOS trong policy map để thiết lập ánh xạ.
Bảng 2. AutoQoS classes, Applications and match protocol command.
Bảng 3 liệt kê các class best-effort AutoQoS, ứng dụng trong class này và các giao thức NBAR tương ứng.
Bảng 3. Best Effort Class, loại ứng dụng và giao thức NBAR tương ứng
Chú ý: NBAR cho phép các ứng dụng mới được định nghĩa và thêm vào mạng bằng cách dùng các công cụ khác như khối ngôn ngữ mô tả gói (Packet Description Language Module – PDLM). Việc ánh xạ class trong AutoQoS không thể định nghĩa trước những ứng dụng loại này. Do vậy, các ứng dụng mới được xem như là unknown và đặt trong class default của AutoQoS.
Bảng 4 liệt kê class IP routing, các ứng dụng và giao thức NBAR tương ứng.
Bảng 4. IP Routing Class, Application Categories, and Associated NBAR Protocols
Bảng 5 liệt kê các class quản lý trong AutoQoS, ứng dụng và lệnh match protocol tương ứng.
Bảng 5. Network Management Class, Application Categories, and match protocol Command
Trên đây là các class và kiểu ánh xạ trong AutoQoS, nếu những cái này không phù hợp hoàn toàn đối với mạng đang xét thì có thể dùng lệnh của Cisco IOS để cấu hình thêm.
Trusted Boundary
Trusted boundary là nơi bắt đầu đánh dấu QoS cho traffic. AutoQoS có thể được bật lên với từ khóa trust trong câu lệnh auto discovery qos khi khởi động quá trình thu thập dữ liệu.
Bảng 6 liệt kê các loại traffic và phát biểu match tương ứng.
Bảng 6. DSCP Values in Match Statements for Trusted Boundaries
Policy-map Template:
Các biểu mẫu policy-map do AutoQoS – Enterprise tạo ra được dùng để định nghĩa 3 thành phần sau:
Queues scheduling
Băng thông đảm bảo thấp nhất
Default WRED đối với các class có thể áp dụng
- 3 thành phần này được thiết kế phù hợp với khuyến nghị “tốt nhất” (về mặt thực tế) và bao gồm cả tính năng QoS cho những kết nối cụ thể, như Frame Relay DLCI tốc độ nhanh và chậm.