HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : Nghiên cứu kĩ thuật quản lý hàng đợi trong mạng IP Giáo viên hướng dẫn : Ths Nguyễn Văn Đát Sinh viên thực hiện : Đỗ Thị Thanh Huyền Lớp : D2001VT

2. Nội dung đề tài • Chất lượng dịch vụ(QoS) trong mạng gói và các kiểu mạng hỗ trợ QoS • Kiến trúc CQS trong router • Hàng đợi và các phương pháp quản lý hàng đợi trong việc điều khiển tắc nghẽn, nâng cao QoS

3. Khái niệm QoS • Theo khuyến nghị E800 của ITU QoS : “kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng của khách hàng sử dụng dịch vụ đó”. • QoS cho phép khách hàng được sử dụng dịch vụ có chất lượng tốt hơn. • NP(network performance) : là năng lực của mạng(hoặc một phần của mạng) cung cấp các chức năng liên quan tới truyền thông tin giữa những người sử dụng

4. B A NP QoS NET NET CEQ CEQ NP NP Hình 1.1: Mô hình tổng quan QoS Đo đạc QoS đầu cuối Net n xử lý gói tin tuỳ theo cấu trúc mạng. Mạng thứ n có NPn Net 1 xử lý gói tin tuỳ theo cấu trúc mạng. Mạng 1 có NP1

5. Kiến trúc cơ bản của QoS client management QoS signaling Queue, shaping host

6. 5 tham số cơ bản của QoS • Latency (độ trễ) • Loss (độ mất gói) • Jitter • Throughput (Thông lượng) • Availabily (Độ khả dụng)

7. Dịch vụ phân biệt (DiffServ) Nhược điểm : +Không có khả năng cung cấp băng thông và độ trễ đảm bảo +Yêu cầu bộ classìier chất lượng cao tại biên • Ưu điểm : • Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng • Không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên

8. Ưu điểm : • Tối ưu hoá hiệu suất sử dụng tài nguyên • Cung cấp dịch vụ tốt nhất Nhược điểm : • Tăng gánh nặng xử lý cho Router • Tăng kích cỡ mạng Dịch vụ tích hợp (Interserv) Các bản tin setup đặt trước Routing P/ database setup setup Ứng dụng Data Điều khiển chấp nhận Lập lịch Lập lịch Phân loại Phân loại IP data

9. Đánh giá về DS và IS • IntServ : • Đảm bảo QoS từ đầu cuối đến đầu cuối • Các router phải duy trì trạng thái cho mỗi luồng thông tin • Tối ưu về sử dụng tài nguyên mạng • Sử dụng cho mạng truy nhập • Diffserv : • Đảm bảo QoS từng chặng • Gánh nặng xử lý router nhẹ hơn, đơn giản • Sử dụng trong mạng lõi

10. Cấu trúc Router • Router là thiết bị hoạt động tại lớp 3 (mô hình OSI) có chức năng định tuyến và chuyển mạch gói tin tới giao diện đầu ra. • Cấu trúc gồm 3 phần: +Giao diện vào/ra +Bộ chuyển gói +Bộ quản lý

11. Cấu trúc bộ xử lý gói trong Router Output Forwarding table Sw fabric Policing Marking Queue Sche FIB FIB FIB Classification Input IP header IP payload

12. Kiến trúc CQS trong router Gồm 3 tầng : • Tầng phân loại (Classification) • Hàng đợi (Queue) • Tầng lập lịch (Schedular)

13. Kiến trúc CQS Xử lý gói tin dựa vào các kĩ thuật quản lý Queue Phân loại gói tin dựa trên trường TOS, DS, TC trong header Quyết định đưa gói ra từ hàng đợi nào

14. Các loại hàng đợi trong Router Xử lý gói đưa ra giao diện đầu ra 1.Hàng đợi đơn giản Đợi gói trước được xử lý Server Thời gian đợi Thời gian xử lý Thời gian xếp hàng

15. Các loại hàng đợi trong Router(tiếp) Lập lịch theo độ ưu tiên của gói Phân loại gói theo độ ưu tiên 2. Hàng đợi ưu tiên (PQ) high Medium Normal low Classf

16. Các loại hàng đợi trong Router 3. Hàng đợi cân bằng FQ Lựa chọn gói ở hàng đợi tiếp theo Queue 1 Queue 2 Queue 3

17. Kĩ thuật quản lý hàng đợi : Droptail Loại bỏ hoàn toàn các gói đến 0 nếu q<max P(q)= 1 nếu q>max P 100% Chiều dài hàng đợi Max

18. Kĩ thuật quản lý hàng đợi : Droptail 1. Ưu điểm : • Đơn giản, dễ quản lý • Phù hợp với loại lưu lượng không yêu cầu độ ưu tiên 2. Nhược điểm : • Dễ gây ra loại bỏ đa gói trong một luồng • Gây ra hiện tượng độc quyền của một kết nối • Không sử dụng với lưu lượng có độ ưu tiên

19. Thuật toán RED (Random Early Detection) • Phát hiện tắc nghẽn trước khi xảy ra • Tránh đồng bộ trên toàn thể luồng TCP • Tránh tắc nghẽn bằng cách điều khiển kích thước hàng đợi trung bình • Kích thước hàng đợi trung bình(avg) avgi = avg(i-1) + w(q-avg)(1) • Xác suất loại bỏ gói (Pb) Pb = maxp(avg-minth)/(maxth-minth) (2)

20. Thuật toán : RED(Random Early Detection) Loại bỏ hoàn toàn các gói đến Loại bỏ các gói bị đánh dấu Pb 1 Không loại bỏ gói maxp minth maxth avg

21. Thuật toán RED(Random Early Detection) Các tham số của RED : • Xác suất loại bỏ gói (Pb) • Kích thước hàng đợi trung bình (avg) • Trọng số của hàng đợi (w) • Giá trị ngưỡng minth, maxth • Xác suất loại bỏ gói lớn nhất maxp

22. Thuật toán RIO(RED In/Output) 1. Cấu trúc Router đầu vào To core Router Traffic from end host TC Traffic Classifier TC Rate controller QoS control packet From egress Router QoS controller hander

23. Thuật toán RIO (tiếp) 2. Cấu trúc Router đầu ra Traffic from Core Router TC Traffic classifier TC QoS control packet To ingress router QoS controller hander

24. Thuật toán RIO (tiếp) In packet Out packet Pb Pb 1 1 maxp maxp avg avg minth maxth minth maxth

25. Thuật toán RIO(tiếp) • RIO hoạt động theo 3 pha : • Pha 1: khoảng hoạt động bình thường [0,minin) • Pha 2 : tránh tắc nghẽn [minin,maxin) • Pha 3 : điều khiển tắc nghẽn [maxin, ∞) • RIO loại bỏ gói Out đầu tiên khi có dấu hiệu tắc nghẽn • Loại bỏ toàn bộ gói Out khi tắc nghẽn xảy ra • Kích thước hàng đợi bé độ thông qua cao

26. Kết luận • Đồ án đã tìm hiểu tổng quan về QoS và các kiến trúc mạng hỗ trợ QoS • Cấu trúc Router và cấu trúc CQS trong Router • Tổng quan về các loại hàng đợi và kĩ thuật quản lý hàng đợi trong điều khiển tắc nghẽn • Hướng phát triển : đi sâu tìm hiểu về hoạt động của kĩ thuật quản lý hàng đợi trên toàn mạng, có thể bỗ sung thêm phần mềm mô phỏng để so sánh ưu nhược điểm của các thuật toán trên • Các kĩ thuật quản lý hàng đợi này đã được áp dụng nhiều trong mạng để điều khiển tắc nghẽn

27. Em xin chân thành cảm ơn!