1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
VŨ XUÂN BẢO
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẢM BẢO QoS
CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN CỦA
CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI WRED
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội - 2011
2
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 và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình luận văn nào trước đây.
Học viên
Vũ Xuân Bảo
3
LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới người hướng dẫn tôi, thầy giáo
PGS.TS. Nguyễn Đình Việt – Giảng viên khoa Công nghệ Thông tin trường Đại học
Công nghệ Đại học Quốc gia Hà Nội, người đã định hướng đề tài và tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn cao học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô đã giảng dạy tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu, học tập, các thầy cô trong ban chủ nhiệm lớp K15T1, những người rất
quan tâm tới lớp, giúp tôi và các bạn có được kết quả như ngày hôm nay.
Sau cùng, tôi xin dành tình cảm đặc biệt và biết ơn tới gia đình, người thân của
tôi, những người đã ủng hộ, khuyến khích tôi rất nhiều trong quá trình học tập cũng
như quá trình thực hiện luận văn này.
Do điều kiện nghiên cứu có hạn, nên bản luận văn không tránh khỏi sơ suất, kính
mong nhận được sự góp ý của thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp để bản luận văn được
hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 06 năm 2011
Vũ Xuân Bảo
4
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................3
MỤC LỤC ............................................................................................................................4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..............................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.............................................................................9
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................11
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................................12
1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài ..................................................................................12
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................................13
3.Cấu trúc các chương....................................................................................................13
Chương 1. TỔNG QUAN..................................................................................................14
1.1 Mạng Internet và các dịch vụ...................................................................................14
1.1.1 Mạng Internet ........................................................................................................14
a. Lịch sử phát triển mạng Internet............................................................................14
b. Giao thức tầng giao vận: TCP và UDP .................................................................15
1.1.2 Đặc điểm vận chuyển lưu lượng kiểu “Cố gắng tối đa ” [2] ..............................17
a. Tỉ lệ mất mát gói tin có thể rất lớn khi xảy ra tắc nghẽn..................................17
b. Độ trễ end-to-end có thể vượt quá giới hạn chấp nhận được ...........................18
c. Jitter là không thể tránh khỏi và làm giảm chất lượng âm thanh.....................18
1.2 Truyền thông đa phương tiện và yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) ....................19
1.2.1 Một số thí dụ về truyền thông đa phương tiện ....................................................19
1.2.1.1 Ứng dụng Email, FTP ....................................................................................19
1.2.1.2 Ứng dụng truyền dòng (Streaming) âm thanh, hình ảnh lưu trước.............20
1.2.1.3 Ứng dụng Streaming cho âm thanh, hình ảnh truyền trực tiếp (live) .........21
1.2.1.4 Ứng dụng hình ảnh âm thanh tương tác thời gian thực ...............................21
1.2.1.5 Ví dụ về điện thoại VoIP ...............................................................................22
1.2.2 Khái niệm QoS ......................................................................................................24
1.2.3 Yêu cầu QoS cho truyền thông đa phương tiện ..................................................25
1.3 Các tham số hiệu năng chủ yếu của mạng liên quan đến việc đảm bảo QoS.......26
1.3.1 Băng thông (bandwidth) .......................................................................................26
1.3.2 Độ trễ (delay) và biến thiên độ trễ (jitter)...........................................................26
a. Độ trễ (delay) ..........................................................................................................26
b. Biến thiên độ trễ (Jitter) .........................................................................................26
1.3.3 Tỉ lệ mất mát gói tin..............................................................................................27
1.3.4 Một số tham số khác: ............................................................................................27
a. Tính sẵn sàng – độ tin cậy......................................................................................27
b. Bảo mật ...................................................................................................................28
Kết luận chương..............................................................................................................29
Chương 2. CÁC MÔ HÌNH ĐẢM BẢO QoS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG
TIỆN....................................................................................................................................30
2.1 Mô hình IntServ (Integrated Service) .....................................................................30
2.1.1 Tổng quan ..............................................................................................................30
2.1.2 Kiến trúc IntServ ...................................................................................................31
2.1.2.1 Điều khiển chấp nhận.....................................................................................31
5
2.1.2.2 Nhận dạng luồng ............................................................................................32
2.1.2.3 Lập lịch gói.....................................................................................................32
2.1.2.4 Các dịch vụ của IntServ .................................................................................32
2.1.3 Giao thức dành trước tài nguyên - RSVP ............................................................32
2.1.3.1 Tổng quan .......................................................................................................32
2.1.3.2 Hoạt động của RSVP .....................................................................................33
2.1.3.3 Các kiểu RSVP dành trước tài nguyên .........................................................33
2.2 Mô hình DifServ (Differentiated Service) ..............................................................34
2.2.1 Tổng quan ..............................................................................................................35
2.2.2 Cấu trúc DiffServ ..................................................................................................36
2.2.3 Đánh dấu gói DiffServ..........................................................................................38
2.2.3.1. Đánh dấu gói trong các router thông thường...............................................38
2.2.3.2.Trường DiffServ (DS)....................................................................................39
2.2.4 Hành vi theo từng chặng (PHB) ...........................................................................40
2.2.4 .1 PHB chuyển tiếp nhanh (Expedited Forwarding) .......................................40
2.2.4.2 PHB chuyển tiếp đảm bảo (AF) ....................................................................42
2.2.5.Ví dụ về Differentiated Services ......................................................................43
Kết luận chương..............................................................................................................44
Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO QoS CHO TRUYỀN THÔNG ĐA
PHƯƠNG TIỆN .................................................................................................................45
3.1. Phương pháp bỏ đuôi - DropTail .......................................................................45
3.2. Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên – RED................................................................46
3.2.1 Tổng quan ..............................................................................................................46
3.2.2 Thuật toán ..............................................................................................................48
3.2.3 Thiết lập các tham số ............................................................................................50
a. Trọng số hàng đợi wq.............................................................................................50
b. Thiết lập minth và maxth .......................................................................................51
c. Thiết lập xác suất loại bỏ tối đa maxp...................................................................52
3.2.4 Một số đánh giá về RED.......................................................................................52
3.3 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên theo trọng số - WRED.......................................53
a. Cấu trúc của DiffServ.............................................................................................55
b. Hàng đợi RED trong module DiffServ..................................................................55
c. Router lõi và router biên.........................................................................................56
d. Các chính sách - Policy ..........................................................................................57
3.4 Một số phương pháp khác........................................................................................58
3.4.1. Tốc độ truy cập cam kết (CAR - Committed Access Rate)...............................58
3.4.1.1. Cơ chế hoạt động...........................................................................................58
3.4.1.2. Các chức năng của CAR...............................................................................59
3.4.1.3. Mô hình chiếc thùng và thẻ bài ....................................................................60
3.4.2 Định dạng lưu lượng tổng quát - GTS (Generic Traffic Shaping)....................61
a. Cơ chế hoạt động của GTS.....................................................................................61
b. Kết luận ...................................................................................................................62
Kết luận chương..............................................................................................................63
Chương 4. ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH WRED VỚI DROP-TAIL VÀ RED ...............64
4.1. Giới thiệu bộ mô phỏng mạng NS-2 ......................................................................64
4.2. Thiết lập tô-pô mạng mô phỏng .............................................................................64
4.3. Kịch bản mô phỏng .................................................................................................65
4.4. Đánh giá hiệu năng truyền thông đa phương tiện khi sử dụng DropTail và RED67
