2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ PHƯƠNG NHUNG GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP, ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QoS CỦA DIFFSERV VÀ INTSERV LUẬN VĂN THẠC SĨ 3 Hà Nội – 2010 4 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ PHƯƠNG NHUNG GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP, ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QoS CỦA DIFFSERV VÀ INTSERV Ngành: Công Nghệ Thông Tin Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính Mã số: 60.48.15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Hồ Sĩ Đàm Hà Nội – 2010 5 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn này là trung thực. Những tư liệu được sử dụng trong luận văn có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng, đầy đủ. Hà nội, tháng 9 năm 2010 Nguyễn Thị Phương Nhung 6 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Hồ Sĩ Đàm người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Sự giúp đỡ quý báu của thầy giáo đã tạo điều kiện về mặt khoa học và là nguồn động viên tinh thần rất lớn giúp tôi hoàn thành luận văn của mình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ths Lê Đình Thanh, người đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ và đóng góp quý báu cho tôi thực hiện các mô phỏng kiểm chứng. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo đã giảng dạy và truyền thụ kiến thức cho tôi trong quá trình học tập tại trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Cuối cùng, con xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới bậc sinh thành, người đã dưỡng dục và động viên con trong suốt cuộc đời. Tôi cảm ơn chồng và người thân trong gia đình đã là nguồn động viên tinh thần rất lớn đối với tôi. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG NHUNG 7 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 2 LỜI CẢM ƠN 6 MỤC LỤC 7 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 9 DANH MỤC CÁC BẢNG 11 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 12 MỞ ĐẦU 15 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 17 1.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) VÀ CÁC THAM SỐ QoS 17 1.1.1 Giới thiệu chung về QoS 17 1.1.2 Các thành phần thực hiện QoS 21 1.1.3 Các tham số QoS đặc trưng 24 1.2 CÁC YÊU CẦU ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 26 1.3 CÁC VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO QoS 27 1.3.1 Cung cấp QoS 28 1.3.2 Điều khiển QoS 28 1.3.3 Quản lý QoS 29 Chương 2 ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG IP 30 2.1 GIAO THỨC LIÊN MẠNG (IP – INTERNET PROTOCOL) 30 2.1.1 Phần tiêu đề gói IP 31 2.1.2 Địa chỉ IP 32 2.1.3 Các giao thức định tuyến 33 2.1.4 Các cơ chế truyền tải 34 2.2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG IP (QoS IP) 34 2.2.1 Lịch sử phát triển các mô hình QoS IP 34 2.2.2 Các tham số cơ bản ảnh hưởng tới QoS IP thực tế 36 2.3 CÁC CHỨC NĂNG CHUNG CỦA QoS IP 39 2.4 CÁC KỸ THUẬT ĐẢM BẢO QoS IP 42 2.4.1 Kỹ thuật đo lưu lượng và màu hóa lưu lượng 42 2.4.2 Kỹ thuật quản lý hàng đợi tích cực 46 2.4.3 Kỹ thuật lập lịch cho gói tin 47 2.4.4 Kỹ thuật cắt lưu lượng 50 2.5 KẾT LUẬN 52 Chương 3: MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS IP 53 3.1 MÔ HÌNH DỊCH VỤ TÍCH HỢP - INTSERV 53 8 3.1.1 Giới thiệu chung 53 3.1.2 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP 57 3.2 MÔ HÌNH DỊCH VỤ PHÂN BIỆT - DIFFSERV 64 3.2.1 Tổng quan về mô hình DiffServ 64 3.2.2 Miền dịch vụ phân biệt và điểm mã dịch vụ phân biệt 66 3.2.4 Xử lý gói tin trong DiffServ 68 3.3 KHUYẾN NGHỊ TRIỂN KHAI QoS TRÊN MẠNG IP 73 3.4 KẾT LUẬN 73 Chương 4 ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS IP QUA MÔ PHỎNG 74 4.1 ĐÁNH GIÁ CHUNG 74 4.2 MÔ PHỎNG VÀ KIỂM TRA QoS 75 4.2.1 Tổng quan chương trình mô phỏng mạng NS2 75 4.2.2 Mô phỏng mô hình DiffServ 79 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 9 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AF AL AQM ATM ACS AF BA BB BE B-ISDN CBR CBS CIR CoS CR DiffServ DLL DS DSCP ECN EF ER ETSI FIFO FLOWSPEC FQ FSI GoS GS IETF IntServ IPLR IPTD IPER ISO Assured Forwarding Application Layer Active Queue Management Asychronous Transfer Mode Access Control System Assured Forward Behavior Aggressive Bandwith Broker Best-Effort Broadband ISDN Constant Bit Rate Committed Burst Size Committed Information Rate Class of Service Core Router Differentiated Services Data Link Layer Differentiated Server Differentiated Services Code Point Explicit Congestion Notification Expedited Forwarding Edge Router European Telecommunications Standards Institute First In First Out Flow Specification Fair Queueing Flow State Information Grade of Sevice Guaranteed Service Internet Engineering Task Force Intergrated Service IP Loss Rate IP Packet Transfer Delay IP Error Rate International Standard Organization Chuyển tiếp đảm bảo Tầng ứng dụng Quản lý hàng đợi tích cực Chế độ truyền tải không đồng bộ Hệ thống điều khiển truy nhập Chuyển tiếp đảm bảo Kết hợp hành vi Phân bổ băng thông Cố gắng tối đa Mạng tích hợp đa dịch vụ băng rộng Tốc độ bit cố định Kích thước bùng nổ cam kết Tốc độ thông tin cam kết Lớp dịch vụ Bộ định tuyến lõi Dịch vụ phân biệt Tầng liên kết dữ liệu Server phân biệt Điểm mã dịch vụ phân biệt Thông báo tắc nghẽn tường minh Chuyển tiếp nhanh Bộ định tuyến biên Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu Vào trước ra trước Đặc tả luồng Hàng đợi công bằng Thông tin trạng thái luồng Cấp độ dịch vụ Dịch vụ đảm bảo Uỷ ban thực thi kỹ thuật Internet Dịch vụ tích hợp Tỷ lệ mất gói IP Trễ truyền tải gói tin IP Tỷ lệ lỗi gói tin IP Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế 10 IPv4 IPv6 ITU-T MF MPLS NL NNI NP PBS PHB PIR PQ QoS RA RED RFC RSVP SACP SE SLA SNMP srTCM TCA TL ToS trTCM UBR UNI VBR VoIP VPN WF WFQ WRED WRR Internet Protocol version 4 Internet Protocol version 6 International Telecommunication Union Multi Fields MultiProtocol Label Switching Network Layer Network Node Interface Net Performance Packet Burst Size Per-Hop forwarding Behaviour Peak Information Rate Priority Queueing Quality of Service Resource Allocation Random Early Detection and Discard Request For Comments Resource Reservation Protocol Simple Acceptance Control Protocol Shared Explicit Service Level Argreement Simple Network Management Protocol Single rate Three Color Marker Traffic Conditioning Agreement Transmission Layer Type of Service Two rate Three Color Marker Undefined Bit rate User Network Interface Variable Bit Rate Voice over IP Virtual Private Network Wildcard Filter Weighted Fair Queueing Weighted Random Early Discarding Weighted Round Robin Giao thức Internet phiên bản 4 Giao thức Internet phiên bản 6 Hiệp hội viễn thông quốc tế Đa trường Chuyển mạch nhãn đa giao thức Tầng mạng Giao diện nút mạng Hiệu năng mạng Kích thước bùng nổ gói Hành vi chuyển tiếp theo từng chặng Tốc độ thông tin đỉnh Hàng đợi ưu tiên Chất lượng dịch vụ Cấp phát tài nguyên Phát hiện và loại bỏ sớm ngẫu nhiên Các yêu cầu cần trả lời Giao thức dành trước tài nguyên Giao thức điều khiển chấp nhận đơn giản Chia sẻ tường minh Thoả thuận mức dịch vụ Giao thức quản lý mạng đơn giản Bộ đánh dấu 3 màu tốc độ đơn Thoả thuận điều kiện lưu lượng Tầng truyền dẫn Kiểu dịch vụ Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ Tốc độ bit không xác định Giao diện người dùng mạng Tốc độ bit thay đổi Thoại qua IP Mạng riêng ảo Bộ lọc Wildcard Hàng đợi công bằng theo trọng số Loại bỏ sớm ngẫu nhiên theo trọng số Quay vòng theo trọng số 11 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 1.1. Các đặc tính phân lớp QoS cho mạng IP theo ITU-T 26 Bảng 1.2. Phân lớp QoS theo quan điểm của ETSI 26 Bảng 1.3. Các vùng dịch vụ của B-ISDN 27 Bảng 1.4. Phân vùng dịch vụ theo diễn đàn ATM 27 Bảng 3.1: Các kiểu dành trước tài nguyên 58 Bảng 3.2. Các bit sử dụng cho điều khiển chia sẻ 61 Bảng 3.3. Các bít sử dụng cho điều khiển lựa chọn máy gửi 61 Bảng 3.4. Các tham số của các đối tượng CL khác nhau 63 Bảng 3.5. Các tham số của dịch vụ cam kết Rspec 63 Bảng 3.6. Các khối điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP 67 Bảng 3.7. Chi tiết các phân lớp chuyển tiếp đảm bảo AF PHB 70 Bảng 4.1. So sánh mô hình IntServ và DiffServ 75 [...]... về đảm bảo chất lượng dịch vụ trên mạng IP - Phân tích, đánh giá hai mô hình IntServ và Diffserv đối với QoS IP - Sử dụng công cụ NS2 mô phỏng mô hình đảm bảo QoS: IntServ và DiffServ, từ đó đưa ra giải pháp cho việc đảm bảo chất lượng dịch vụ trên nền mạng IP 16 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài tập trung nghiên cứu lý thuyết về đảm bảo chất lượng dịch vụ Các mô hình và cơ chế đảm bảo QoS trên. .. dịch vụ (QoS) trên mạng IP, đánh giá và so sánh hiệu quả đảm bảo QoS của DiffServ và IntServ Luận văn sẽ đi sâu tìm hiểu những kiến thức cơ bản về chất lượng dịch vụ trên nền mạng IP như đặc điểm kỹ thuật, phân tích và đánh giá chất lượng cho mạng IP qua mô hình IntServ và DiffServ; việc triển khai, hỗ trợ chất lượng dịch vụ trên nền mạng IP 2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Luận văn tập trung nghiên cứu những... đợi, lưu lượng, lập lịch cho gói tin Chương 3 MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS IP  Đi sâu nghiên cứu mô hình hỗ trợ chất lượng dịch vụ trong mạng IP, so sánh lợi thế của mỗi mô hình dịch vụ đối với mạng IP  Nghiên cứu và rút ra những giải pháp của hai mô hình IntServ và DiffServ Chương 4 ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS IP QUA MÔ PHỎNG  Đánh giá chung về DiffServ và IntServ, rút ra ưu – nhược điểm của hai... trên nền mạng IP Đánh giá và so sánh hiệu năng của 2 mô hình Intserv và DiffServ qua việc sử dụng công cụ mô phỏng NS2 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thực hiện nghiên cứu lý thuyết về các kiến trúc QoS Phân tích và đánh giá qua mô phỏng 5 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 4 chương: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ Các vấn đề và yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ: a)... thực tế  Luận văn thực hiện mô phỏng bằng NS2 nhằm đánh giá mô hình đảm bảo QoS trên mạng IP 17 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 1.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) VÀ CÁC THAM SỐ QoS 1.1.1 Giới thiệu chung về QoS Chất lượng dịch vụ (Quality of Service – QoS) là một khái niệm rộng và được tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau, QoS liên quan tới khả năng cung cấp các dịch vụ tốt hơn của một mạng đối... về QoS khác nhau đòi hỏi phải có một mô hình đảm bảo QoS cho các dịch vụ này Hướng tiếp cận QoS theo mô hình IntServ và DiffServ rất phù hợp với mạng gói IP [18] Công nghệ IP và các ứng dụng của nó đã và đang tạo ra nhiều cơ hội và thách thức mới cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Từ tính cấp thiết nêu trên, chúng tôi chọn đề tài “Giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trên mạng IP, đánh giá. .. lưu lượng cho dịch vụ [9] Đây là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy nghiên cứu mạnh mẽ về QoS trên nền mạng IP trong những năm gần đây Chất lượng dịch vụ là một thành phần quan trọng của các mạng gói đa dịch vụ Vấn đề chất lượng dịch vụ và đánh giá chất lượng dịch vụ luôn là vấn đề đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các loại hình dịch vụ viễn thông Mỗi loại hình dịch vụ sẽ quan tâm tới QoS ở những khía... Performance) là năng lực và hiệu quả của một mạng cụ thể Nó bao gồm khả năng ứng xử, tính hiệu quả của mạng và chất lượng phục vụ mà mạng cung cấp AP (Access Point) là điểm truy nhập mạng 18 Việc thực hiện đảm bảo chất lượng dịch vụ bao gồm ba thành tố cơ bản sau:  Các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ tại các nút mạng: thuật toán hàng đợi (queuing), cơ chế định hình lưu lượng (traffic shapping),... xử của mạng đối với dữ liệu Thực hiện thông qua các tool QoS là PQ, CQ, WFQ và WRED Dịch vụ được đảm bảo tuyệt đối về tài nguyên mạng dành cho nó, với điều khoản cụ thể như băng thông, trễ, mất gói… 19 Hình 1.3 Các mức của chất lượng dịch vụ đầu cuối-đầu cuối Tính chất chung của chất lượng dịch vụ: Hiệu ứng chung của đặc tính chất lượng dịch vụ là xác định mức độ hài lòng của người sử dụng đối với dịch. .. của người sử dụng đối với dịch vụ Ngoài ra, QoS còn là “khả năng của mạng đảm bảo và duy trì các mức thực hiện nhất định cho mỗi ứng dụng theo như các yêu cầu đã được chỉ rõ của mỗi người sử dụng” Từ đó, chất lượng dịch vụ QoS có thể được đánh giá theo hai cách: đánh giá chủ quan và đánh giá khách quan Đối với người sử dụng dịch vụ, chất lượng dịch vụ phần lớn được đánh giá một cách chủ quan Ví dụ, . cấp dịch vụ viễn thông. Từ tính cấp thiết nêu trên, chúng tôi chọn đề tài “Giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) trên mạng IP, đánh giá và so sánh hiệu quả đảm bảo QoS của DiffServ và IntServ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP, ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QoS CỦA DIFFSERV VÀ INTSERV Ngành: Công Nghệ Thông Tin Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy. PHƯƠNG NHUNG GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG IP, ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QoS CỦA DIFFSERV VÀ INTSERV LUẬN VĂN THẠC SĨ