NGUYÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH LẬP LỊCH TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 1_1

Chia sẻ: Tran Le Kim Yen Tran Le Kim Yen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

QoS là chất lượng truyền tải các thông tin trên mạng theo đúng thời gian, kiểm soát băng thông, đặt quyền ưu tiên cho các lưu thông, cung cấp mức độ an toàn cao.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: NGUYÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH LẬP LỊCH TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 1_1

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG MẠNG Đề tài: NGUYÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH LẬP LỊCH TRONG MẠNG IP CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QoS 1. 1. Giới thiệu chung QoS là chất lượng truyền tải các thông tin trên mạng theo đúng thời gian, kiểm soát băng thông, đặt quyền ưu tiên cho các lưu thông, cung cấp mức độ an toàn cao. QoS còn được kết hợp với khả năng chuyển tải các thông tin phụ thuộc vào trễ (delay sensitive) như video trực tiếp hay âm thanh mà vẫn có đủ băng thông cho các lưu thông khác dù ở tốc độ thấp hơn. Quyền ưu tiên liên quan đến việc đánh dấu một số thông tin để có thể đi qua những mạng đông đúc trước khi những những thông tin khác có độ ưu tiên thấp hơn đi qua. Quyền ưu tiên được gọi là cấp dịch vụ (class of service) hay còn gọi la CoS. Cung cấp QoS đòi hỏi cải tiến cơ sở hạ tầng của mạng. Một kỹ thuật để mở rộng băng thông là tạo các trục chính trên mạng bằng các bộ chuyển mạch ATM
hoặc Gigabit Ethernet. Điều này cũng có nghĩa là nâng cấp một mạng cục bộ dùng chung thành một mạng cục bộ chuyển mạch. Hơn nữa, các giao thức mới yêu cầu phải quản trị các quyền ưu tiên lưu thông và băng thông trên mạng. Ví dụ sau đây sẽ mô tả cách thức QoS áp dụng vào thực tế. Giả sử bạn có cơ hội để thiết kế lại hệ thống đường sá trong trung tâm. Hệ thống đường sá hiện thời không bảo đảm bạn có thể đi đến đích đúng giờ, cũng không cung cấp được những mức độ ưu tiên cho các lưu thông đặc biệt, như các xe cấp cứu hoặc có những người sẵn sàng trả tiền để được đi trên các tuyến không tắc nghẽn. Tình huống này cũng tương tự như mô hình truyền dữ liệu “nỗ lực cao nhất” (best-effort) trên Internet, mà các gói được ưu tiên như nhau và phải truyền qua các băng thông có sẵn. Việc đầu tiên là phải xác định cách thức cải tiến chất lượng dịch vụ được cung cấp bởi hệ thống đường sá. Điều này có nghĩa là phải làm giảm hay tránh các chậm trễ, dự báo các loại hình lưu thông, và tạo các thứ tự ưu tiên sao cho một số các lưu thông có thể truyền tải gấp. Một giải pháp hiển nhiên là tăng thêm các tuyến, tương đương việc nâng cao băng thông bằng cách nâng cấp thành mạng ATM hay mạng Gigabit Ethernet. Một giải pháp khác là tạo ra thêm các bộ định tuyến trực tiếp tới nơi đến quan trọng, tương đương việc tạo ra một môi trường mạng chuyển mạch mà các mạch chuyên biệt có thể được thiết lập để nối kết giữa hai hệ thống. Những quy luật không thể tránh khỏi của hệ thống đường sá cũng như các mạng là các đường truyền mới hoặc việc gia tăng băng thông sẽ nhanh chóng được dùng hết. Trong môi trường mạng, các ứng dụng multimedia sẽ dùng hết băng thông được cung cấp thêm. Nếu mở rộng băng thông, bạn cũng cần phải có các dịch vụ quản lý nó. Đây là lúc các giao thức mạng QoS đóng vai trò của nó.
Cũng tương tự như trong hệ thống đường sá, khi bạ n đặt một làn xe chuyên dụng chẳng hạn cho những xe cần đi gấp và cho xe buýt. Một làn xe khác được đặt riêng cho người được quyền sử dụng nó chẳng hạn như những làn xe có hình thoi (diamond lanes) có thể được sử dụng bởi những xe với hai hoặc nhiều hành khách hơn. Trên mạng, ta có thể dành riêng một băng thông và chỉ cho phép những người sử dụng được cấp quyền như những người quản lý hoặc như những ứng dụng đặc biệt như hội thảo qua video hoặc như những nghi thức đặc biệt như SNA (System Network Architecture) là những nghi thức mà phải được phân phối trong một khoảng thời gian nhất định để ngăn chặn việc quá thời hạn. Sự cấp quyền nầy giả định là có một người nào đó đang quản lý quyền ưu tiên. Nếu có nhiều người hơn được quyền đi thì kể cả những làn xe hình thoi cũng bị tắt nghẽn. Vì vậy có lẽ bạn muốn thiết lập một vài hình thức điều khiển truy cập khác chẳng hạn như trả tiền sử dụng khi qua cửa thu thuế. Do đó bất cứ ai sẳn sàng trả tiền để được đi trên những làn xe không bị tắc nghẽn sẽ được đi qua những làn xe đó. Nếu việc sử dụng tăng lên thì phí sẽ tăng lên theo. Cuối cùng, hệ thống sẽ cân bằng ít nhất cũng trên lý thuyết. Một vài người có thể truy nhập đến những làn đặc biệt do những mối quan hệ chính trị, việc phục vụ chính phủ hoặc do những uy tín có được qua việc phục vụ cộng đồng. Những người này được xác định và được cấp quyền qua một hệ thống máy tính hóa để điều khiển những chế độ ưu tiên như vậy. Trong môi trường mạng nội bộ, quyền ưu tiên của người sử dụng được thiết lập bởi những nhà quản trị mạng trên máy chủ dựa trên các policy server. Trên Internet, quyền ưu tiên và băng thông được cung cấp trên nền tảng trả tiền để sử dụng. Điều này ngăn cản những ai sử dụng quá nhiều băng thông, nhưng nó đòi hỏi những nhà cung cấp dịch vụ Internet phải đồng ý với những nhà cung cấp dịch vụ
Internet khác cùng thiết lập một chất lượng dịch vụ (QoS) qua Internet và đòi hỏi họ có những hệ thống thanh toán để tính tiền khách hàng 1. 1. 1 Chất lượng dịch vụ của ATM Cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng ATM thì tương đối dễ dàng do nhiều nguyên nhân. Đầu tiên, ATM sử dụng các cell có kích thước cố định để phân phối dữ liệu, trái ngược với những khung có kích thước biến đổi được sử dụng trong môi trường mạng cục bộ. Kích thước cố định sẽ tiện lợi hóa việc đoán trước lưu lượng và những đòi hỏi về băng thông. Giả sử bạn tìm cách xác định có bao nhiêu xe cộ đi qua một đường hầm trong một giờ. Sẽ dễ dàng nếu tất cả các xe điều có cùng kích thước, nhưng nếu chúng là xe con, xe buýt và xe tải trung… kích thước khác nhau sẽ gây khó khăn cho việc xác định trước lưu lượng. Thuận lợi của những cell có kích thước của mạng ATM là ở chổ những nhà cung cấp dịch vụ có thể chỉ định trước băng thông và làm hợp đồng với khách hàng mà đảm bảo được chất lượng dịch vụ. Mạng ATM cũng có tính hướng kết nối. Những cell được phân phối qua những mạch ảo theo thứ tự, một yêu cầu quan trọng đối với hình ảnh và âm thanh theo thời gian thực. Trước khi gửi dữ liệu, một mạch ảo phải được thiết lập. Mạch ảo này có thể được thiết lập trước hoặc cài đặt theo yêu cầu (bằng cách chuyển mạch). Trong trường hợp sau, mạng sẽ cung cấp mạch nếu nó có thể đáp ứng đòi hỏi của người sử dụng. Chất lượng dịch vụ QoS cho những mạng trong văn phòng được thiết lập dựa trên giải pháp thuộc về quản trị hoặc các giải pháp khác. Nếu mạng được nối với mạng ATM của nhà truyền thông thì những thông số của chất lượng dịch vụ QoS cũng có thể được chuyển cho mạng đó. Những ứng dụng vừa mới hình thành có thể đòi hỏi chất lượng dịch vụ (QoS) của mạng ATM cho những dịch vụ như những mạch mô phỏng tạo với một băng thông cụ thể. Những thông số của chất lượng dịch vụ mạng ATM thường gặp
bao gồm peak cell rate - tốc độ truyền cell cao nhất (tốc độ truyền cell cao nhất trong mỗi giây để phân phối dữ liệu tới người sử dụng), minimum cell rate - tốc độ truyền cell thấp nhất (tốc độ truyền cell thấp nhất có thể chấp nhận được mà mạng ATM phải cung cấp; nếu mạng không thể cung cấp đến mức độ nầy, đòi hỏi về mạch sẽ bị từ chối), cell loss ratio - tỉ lệ mất cell (cell mất có thể chấp nhận được), cell transfer delay - sự chậm trễ trong việc chuyển tải các cell (sự trì hoãn có thể chấp nhận được), cell error ratio - tỉ lệ lỗi của truyền cell (mức độ lỗi có thể chấp nhận được). Trong suốt giai đoạn cài đặt, ATM chỉ thi hành một tập các thủ tục gọi là CAC (connection admission control - điều khiển thu nhận kết nối) để xác định xem nó có thể cung cấp sự kết nối ATM hay không. Quá trình thu nhận được xác định bằng cách tính toán các yêu cầu về băng thông cần để thỏa mãn những đòi hỏi của người sử dụng về dịch vụ. Nếu mạch được thừa nhận thì mạng sẽ giám sát mạch để bảo đảm rằng những thông số được yêu cầu không được vượt quá mức cho phép. Nếu lưu lượng vượt quá qua cấp độ đã giao ước cho mạch, thì mạng có thể sẽ bỏ những gói tin trong mạch đó ra thay vì trong những mạch khác. Băng thông và chất lượng dịch vụ QoS trong mạng chuyển tải Việc có đủ băng thông luôn là một vấn đề trong môi trường dạng diệ n rộng (WAN). Trên những đường truyền thuê bao với mức cố định, những gói tin bị bỏ bớt khi lưu lượng vượt quá mức đo có thể. Những kỹ thuật dùng cho việc cung cấp băng thông theo yêu cầu đã phần nào giải quyết được những vấn đề này. Nhờ cảm ứng với việc quá tải, bộ định tuyến sẽ quay số để thêm một hoặc nhiều đường truyền khác để xử lý việc quá tải. Mạng chuyển gói dựa trên vật mang như frame relay và ATM được thiết kế để xử lý những cao điểm tạm thời trong lưu thông. Khách hàng sẽ ký hợp đồng để nhận một tốc độ thông tin được giao ước CIR (commited information rate) cụ thể
và tỉ lệ đó có thể được vượt qua nếu có đủ băng thông và lúc đó khách hàng sẽ phải trả thêm tiền. Một điểm nữa, mạng chuyển gói bảo đảm rằng lưu thông được ưu tiên có thể đi qua trước, lưu thông không ưu tiên và do đó lưu thông theo thời gian thực có thể truyền tải qua mạng kịp lúc. Mạng chuyển gói X. 25 hỗ trợ nhiều loại đặc điểm chất lượng dịch vụ QoS cần cho việc đảm bảo sự phân phối. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu trên mạng X. 25 còn thấp. Ngược lại, mạng frame relay không có nhiều đặc tính về chất lượng dịch vụ QoS bởi vì những người thiết kế chỉ nhắm vào tốc độ. Ngược lại, mạng ATM được thiết kế rất cặn kẽ cho cả tốc độ và chất lượng dịch vụ, như đã mô tả ở phần trước. 1. 1. 2 Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco Các dịch vụ của hệ điều hành liên mạng của Cisco là nền để chuyển giao và quản lý các dịch vụ mạng. Cisco IOS QoS là tập các mở rộng cung cấp chất lượng dịch vụ đầu cuối qua các mạng không đồng nhất. Các ISP có thể cung cấp chất lượng dịch vụ qua mạng của họ và tính cước khách hàng theo mức sử dụng. Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco có thể xử lý tắc nghẽn; ưu tiên cho lưu thông có độ ưu tiên cao hơn; sắp xếp và phân loại các gói theo các mức dịch vụ hay lớp lưu thông; có khả năng qui định độ rộng của băng thông và tuân thủ các qui định đó; đo lưu thông trên mạng để thu cước phí và giám sát năng suất hoạt động trên mạng; cấp phát tài nguyên dựa trên cổng vật lý, địa chỉ, hoặc những ứng dụng. Một đặc điểm quan trọng khác của những dịch vụ nầy là chúng hỗ trợ cho những mạng được xây dựng với những đồ hình khác nhau (như bộ định tuyến, frame relay, ATM và chuyển thẻ (tag switching)) nhằm phối hợp trong việc cung cấp QoS cho tất cả người dùng. Các dịch vụ này có những đặc điểm sau:
Quyền ưu tiên IP (IP Precedence) dùng để chia lưu thông thành sáu lớp dịch vụ. Vì vậy việc xử lý tắc nghẽn và cấp phát băng thông được điều khiển ở mỗi lớp dựa trên các danh sách điều khiển truy nhập mở rộng ACL (extended access control list). Quyền ưu tiên này có thể được thiết lập bởi khách hàng hoặc bởi các chính sách đã được xác định. Những ứng dụng của khách hàng thiết lập loại dịch vụ trong các gói bằng cách thay đổi các bit trong trường loại dịch vụ (Type of Service field) của tiêu đề IP. Trong các môi trường không thuần nhất nơi mà mạng có các kỹ thuật khác nhau (frame relay, ATM, chuyển thẻ), quyền ưu tiên có thể được chuyển vào khung hoặc vào đơn vị truyền (cell) để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS. Vì vậy, quyền ưu tiên có thể được thiết lập không cần có tín hiệu từ bên ngoài hoặc không cần những thay đổi quan trọng đối với các ứng dụng. Mức độ truy nhập được qui định CAR (Committed Access Rate). Những người quản trị mạng sử dụng CAR để xác lập những qui định và giới hạn về băng thông và để xử lý lưu thông vượt quá độ rộng của đường truyền đã xác lập. Giới hạn của CAR được áp dụng dựa trên địa chỉ IP, cổng hoặc các luồng ứng dụng. Sự chuyển đổi luồng mạng (Netflow Switching) làm tăng hiệu quả của các hoạt động trên mạng bằng cách dò tìm gói đầu tiên trong một “luồng” và bắt lấy thông tin cần thiết cho việc gởi gói này qua mạng. Những gói gửi sau dựa vào những thông tin trên vùng đệm (cache) sẽ làm giảm quá trình xử lý các gói. Luồng mạng cũng thu thập dữ liệu về các luồng để thanh toán cước phí và cung cấp bảo mật. Sự phát hiện trước ngẫu nhiên RED (Random Early Detection) cho phép những người điều khiển mạng quản lý lưu thông trong suốt những khoảng thời gian tắc nghẽn dựa trên các chính sách. RED sử dụng giao thức TCP để làm giảm lưu lượng trên mạng sao cho thích hợp với băng thông đang được sử dụng. WRED
(RED có độ đo) đi với quyền ưu tiên IP để xử lý lưu thông ưu tiên cho những gói có độ ưu tiên cao hơn. Việc xếp hàng theo trọng số WFQ (Weighted Fair Queueing) sẽ cung cấp một phương pháp để xử lý việc ảnh hưởng bởi sự chậm trễ (delay sensitive), xử lý lưu thông có độ ưu tiên cao trong một lối đi nhanh trong khi chia sẻ một cách công bằng phần băng thông còn lại giữa những lưu thông có độ ưu tiên thấp hơn. Ứng dụng có thể yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS xác định thông qua giao thức dành riêng tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol). Sau đó những dịch vụ QoS của Cisco tiếp nhận những yêu cầu đó và chuyển chúng vào những gói có độ ưu tiên cao (những gói được đưa qua trục chính của nhà cung cấp dịch vụ Internet đến bộ định tuyến ở đầu xa). Ở đó, chúng được chuyển trở lại thành những tín hiệu RSVP. Theo Cisco, phương pháp nầy giữ được lợi ích của RSVP và tránh được sự lạm dụng nó trên các mạng chính. Nói chung, dịch vụ QoS của Cisco cung cấp cho những nhà cung cấp dịch vụ Internet một phương pháp để “sinh lợi bằng cách xác định, đáp ứng khách hàng, phân phối và thanh toán cho những dịch vụ mạng-trị giá gia tăng, những dịch vụ mạng được phân biệt”. Nó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ Internet cung cấp nhiều mức dịch vụ với những chính sách giá khác nhau dựa trên mục đích, thời gian sử dụng, và loại lưu thông. 1. 1. 3 Chất lượng dịch vụ (QoS) trên Internet và Intranet Có những xu hướng đang cung cấp cơ sở hạ tầng mạng cho việc phân phối truyền thông đa phương tiện theo thời gian thực qua những mạng nội bộ. Đây là sự phát triển bùng nổ của những nghi thức Web, của việc sử dụng các mạng chuyển đổi là những mạng góp phần tạo ra mạng Ethernet, và của việc sử dụng những trục
mạng chính tốc độ cao (ATM hoặc Gigabit Ethernet). Ngoài ra cũng phải kể đến sự bùng nổ của những giao thức quản lý băng thông. Cộng đồng Internet đã sử dụng RSVP như một phương tiện để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS trên Internet và trên những mạng intranet. RSVP là một giao thức đi từ bộ định tuyến nầy sang bộ định tuyến khác trong đó một bộ định tuyến yêu cầu bộ định tuyến khác dành riêng một băng thông xác định cho một sự truyền tải nào đó. Mỗi bộ định tuyến dọc theo lộ trình từ nguồn tới đích bị đòi hỏi phải dành riêng băng thông. RSVP sẽ được bàn kỹ trong phần “RSVP (Resource Reservation Protocol)” Một vài nhóm IETF (Internet Engineering Task Force) đang làm việc trên những giao thức mạng có liên quan đến chất lượng dịch vụ QoS, như được trình bày dưới đây: Nhóm làm việc IETF về định tuyến QoS (The IETF QoS Routing (qosr) Working Group) đang định nghĩa những kỹ thuật định tuyến chất lượng dịch vụ cho Internet. Việc định tuyến QoS liên quan đến việc tìm những con đường chuyển các gói tin mà cung cấp các dịch vụ được yêu cầu. Những con đường nầy có thể không phải là những con đường ngắn nhất theo cách nghĩ thông thường mà là những con đường mà đáp ứng được loại và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu của người dùng. Những kỹ thuật xử lý gói mới thì rất cần thiết cho việc tìm ra những con đường cung cấp các dịch vụ này. Nhóm làm việc IETF về chuyển tải hình ảnh hay âm thanh (the IETF Audio/Video Transport (avt) Working Group) đang phát triển những giao thức mới nhằm cung cấp hình ảnh và âm thanh qua mạng sử dụng giao thức gói dữ liệu người dùng UDP (User Datagram Protocol) và IP multicast. Nhóm nầy chịu trách nhiệm đối với các giao thức vận chuyển theo thời gian thực RTP (Real-time Transport Protocol) và đối với những RFC (requests for comment) (là những đòi
hỏi mà xác định định dạng sức tải đối với JPEG, MPEG và những chuẩn của videoconferencing). Nhóm làm việc IETF về các dịch vụ tích hợp (The IETF Integrated Services (intserv) Working Group) liên quan tới việc vận chuyển hình ảnh, âm thanh và những dữ liệu khác qua mạng Intenet. Nhóm này đang định nghĩa và cung cấp tư liệu cho những dịch vụ sẽ được cung cấp bởi mô hình dịch vụ mạng Internet nâng cao. Nó cũng định nghĩa giao diện ứng dụng và tập những yêu cầu định tuyến mới là những yêu cầu sẽ bảo đảm rằng mạng Internet có thể hỗ trợ mô hình dịch vụ mới. Nhóm làm việc IETF về những dịch vụ tích hợp qua những lớp liên kết cụ thể (the Integrated Services over Specific Link Layers (issll) Working Group) đang phát triển các mở rộng cho cấu trúc IP là cấu trúc cho phép những ứng dụng yêu cầu và thu nhận một cấp độ dịch vụ cụ thể trong liên mạng để chuyển âm thanh, hình ảnh và dữ liệu trên đó. Những kỹ thuật đã được phát triển bao gồm những dịch vụ tích hợp qua những kỹ thuật chia xẻ và chuyển đổi của mạng LAN, mạng ATM. 1. 1. 4 Chất lượng dịch vụ trong viễn cảnh ứng dụng Phần lớn những công việc vẫn đang được thực hiện để cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) trên những mạng intranet và Internet. Tuy nhiên, những ứng dụng như Microsoft NetMeeting sẽ cung cấp sự hiểu biết thấu đáo về cách một ứng d ụng có thể tự tối ưu hoá việc sử dụng băng thông. NetMeeting về căn bản là một giải pháp hội thảo video hoạt động qua những mạng cộng tác và qua Internet. Nó cho phép người dùng chuyển các tập tin và giữ chỗ trong những c uộc hội thảo “whiteboard” (hiển thị và soạn thảo đồ họa) trong suốt cuộc hội thảo qua video.
Microsoft gọi NetMeeting là một ứng dụng “thông minh về băng thông” bởi vì nó có những kỹ thuật tạo sẵn cho vùng đệm, nén và tối ưu hóa quá trình truyền thông. Có thể đưa ra nhiều giải pháp để giới hạn băng thông của những ứng dụng sử dụng hình ảnh và âm thanh để những người quản trị mạng có thể ngăn cản những ứng dụng sử dụng nhiều băng thông. Trong suốt quá trình hoạt động của một NetMeeting thông thường, những dòng âm thanh, hình ảnh và dữ liệu riêng biệt được truyền qua mạng. Những dòng dữ liệu nầy cấu thành những hội thảo whiteboard và thông tin điều khiển. NetMeeting xử lý những dòng âm thanh với độ ưu tiên cao nhất theo sau đó là dòng dữ liệu rồi tới dòng hình ảnh. Bốn chế độ truyền được chọn 14. 4 Kbits/sec, 28. 8 Kbits/sec, ISDN (Integrated Services Digital Network) và tốc độ của mạng LAN. Sau đó NetMeeting sẽ tự động cân bằng 3 dòng tách biệt theo độ ưu tiên của chúng và theo băng thông có được. Trong cấu hình có băng thông thấp nhất, hình ảnh video có thể xuất hiện chủ yếu như một hình ảnh tĩnh chỉ thỉnh thoảng mới thay đổi. NetMeeting truyền một khung video đầy đủ trong 15 giây, sau đó làm tươi hình ảnh với những thay đổi khi chúng xảy ra. Nó cũng làm giảm lượng dữ liệu đi qua đường truyền. Chẳng hạn, thông tin đồ họa có thể lưu trú trong một hàng đợi tạm thời trước khi được truyền đi. Nếu những phần của bức ảnh đang chờ đợi thay đổi trong khi nó vẫn còn trong hàng đợi thì chỉ có những thông tin mới được gởi và thông tin cũ bị loại bỏ mà không được gởi đi. Sau đó nó lại được chồng lên bởi hình ảnh mới. 1. 2. Khái niệm Khuyến nghị của CCITT, E800 đưa ra một tính chất chung của QoS:”Hiệu ứng chung của đặc tính chất lượng dịch vụ là xác định mức độ hài lòng của người sử dụng đối với chất lượng dịch vụ”.
Khuyến nghị ETR300003 của ETSI chia và cải tiến định nghĩa của ITU thành các định nghĩa nhỏ hơn, nó phù hợp với các yêu cầu và quan điểm của các nhóm khác nhau trong viễn thông. Đó là:  Yêu cầu QoS của người sử dụng  Đề nghị QoS của nhà cung cấp dịch vụ  Sự cảm nhận QoS từ phía khách hang  Việc thực hiện QoS của nhà cung cấp dịch vụ  Yêu cầu QoS của nhà cung cấp dịch vụ Như vậy một cách tổng quan QoS mang ý nghĩa 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 chỉ rõ của mỗi người sử dụng”. Một ý trong định nghĩa này chính là chìa khoá để hiểu được QoS là gì từ góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ mạng. Nhà cung cấp dịch vụ mạng đảm bảo QoS cung cấp cho người sử dụng và thực hiện các biện pháp duy trì mức QoS khi điều kiện mạng bị thay đổi vì các nguyên nhân như nghẽn, hỏng hóc thiết bị hay lỗi đường truyền v. v…QoS cần được cung cấp cho mỗi ứng dụng để người sử dụng có thể chạy ứng dụng đó . Tuy nhiên người sử dụng cũng cần phải tìm hiểu các thông tin từ người quản trị để hiểu mạng phải cung cấp những gì cần thiết cho mỗi ứng dụng. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng đưa ra thông tin đặc tả về giá trị thực tế của thông số QoS theo hai cách sau:  Với môi trường kênh ảo cố định(PVC : Permanent Virtual Circuit), các giá trị của các tham số QoS có thể chỉ đơn giản được ghi bằng văn bản và trao lại cho đại diện của nhà cung cấp dịch vụ mạng và khách hàng với nhà cung cấp dịch vụ thoả thuận với nhau về cách thức sử dụng. QoS có hiệu lực trên PVC khi PVC sẵn sàng.
 Với môi trường kênh ảo chuyển mạch(SVC: Switched Virtual Circuit), các giá trị của thông số QoS được gửi cho nhà cung cấp dịch vụ trong bản tin báo hiệu thiết lập cuộc gọi, nó là một phần của phương thức báo hiệu được sử dụng để cung cấp dịch vụ chuyển mạch trên mạng. Cả hai phương pháp đều được sử dụng trong mạng. Phương pháp PVC cho phép QoS được cung cấp trong một miền lớn hơn trong khi phương pháp SVC đòi hỏi QoS trên một kết nối cho trước và được thiết lập liên tục. Nếu một mạng được tối ưu hoàn toàn cho một loại dịch vụ thì người sử dụng ít phải xác định chi tiết các thông số QoS. Ví dụ, với mạng PSTN được tối ưu cho thoại, không cần xác định băng thông hay trễ cần cho một cuộc gọi. Tất cả các cuộc gọi đều được đảm bảo QoS như đã qui định trong các chuẩn liên quan cho điện thoại . B A NET NET CE CE Q Q NP NP NP QoS Hình 1. 1: Mô hình QoS tổng quan Trong mô hình có cả chất lượng của từng mạng (NP-Net perfomane) trên đường truyền từ đầu cuối này tới đầu cuối kia. Ta không nên nhầm lẫn hai khái niệm chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng. QoS giúp cho các dịch vụ viễn thông và nhà cung cấp mạng đáp ứng được các nhu cầu dịch vụ của khách hàng. Còn NP được đo trực tiếp hiệu năng trên mạng không chịu ảnh hưởng của khách hàng và các thiết bị đầu cuối. Thêm nữa các giá trị của QoS đo được rất khác so với các giá trị NP đo được do một kết nối
từ đầu cuối A đến đầu cuối B có thể phải chuyển qua nhiều kết nối trong mạng, hay phải qua rất nhiều mạng và các thiết bị đầu cuối. Do đó để đo được QoS là rất khó. Việc đo đạc NP đơn giản hơn nhiều. Ta có thể so sánh QoS và NP như sau: Theo khuyến nghị E800 của ITU QoS còn được xem như : “chất lượng dịch vụ viễn thông là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lòng của đối tượng sử dụng dịch vụ đó ”. Dịch vụ viễn thông là các hoạt động trực tiếp hoặc gián tiếp của các doanh nghiệp c ung cấp cho khác hàng khả năng truyền, đưa và nhận các loại các thông tin thông qua mạng lưới viễn thông công cộng. QoS dược xác định bằng các chỉ tiêu định tính và định lượng. Chỉ tiêu định tính thể hiện sự cảm nhận của khách hàng còn chỉ tiêu định lượng được thực hiện bằng các số liệu đo cụ thể. Theo khuyến nghị E800 của ITU : NP 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. Mạng viễn thông bao gồm các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn, mạng cáp ngoại vi, được kéo dài từ điểm truy nhập tới thiết bị đầu cuối của khách hàng. Do đó đánh giá chất lượng của mạng chính là đánh giá các chỉ tiêu, các thông số kĩ thuật có liên quan tới khả năng truyền thông tin của mạng c ùng các chủng loại thiết bị bên trong mạng đó. Theo quan điểm của khách hàng thì họ mong muốn được cung cấp các dịch vụ đảm bảo chất lượng, còn trên quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ thì khái niệm chất lượng mạng là một chuỗi các tham số mạng có thể được xác định, được đo đạc và điều chỉnh để có thể đạt được mức độ hài lòng của khách hàng về dịch vụ. Nhà cung cấp dịch vụ có trách nhiệm phải tổ hợp các tham số chất lượng mạng khác nhau thành tập hợp các tiêu chuẩn để có thể vừa đảm bảo lợi
ích kinh tế của mình vừa thoả mãn tốt nhất yêu cầu của người sử dụng. Khi sử dụng dịch vụ, khách hàng chỉ biết đến nhà cung cấp dịch vụ chứ không quan tâm tới các thành phần của mạng. NP yêu cầu phải được hỗ trợ các khả năng:  Khả năng truy nhập dịch vụ  Khả năng khai thác  Khả năng duy trì  Khả năng tích hợp dịch vụ Mô hình tham khảo cho QoS end to end thường có một hoặc vài mạng tham gia, mỗi mạng lại có nhiều node. Mỗi mạng tham gia có thể đưa vào trễ, tổn thất hoặc lỗi do việc ghép kênh, chuyển mạch hoặc truyền dẫn, nên nó ảnh hưởng tới truyền dẫn. Do đó QoS trong mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:các thành phần mạng, cơ chế xử lý tại đầu cuối, cơ chế điều khiển trong mạng. 1. 2. 1 Phân cấp QoS Một cách tự nhiên, có nhiều mức QoS khác nhau cũng giống như là có nhiều ứng dụng vậy. Các ứng dụng lại thay đổi rất lớn thậm chí cả với những yêu cầu đơn giản về băng thông. Tín hiệu thoại có thể yêu cầu bất kì số liệu nào trong khoảng từ 8 đến 64 Mb/s. Truy nhập Web và truyền tập tin sử dụng băng thông càng nhiều càng tốt trong phạm vi có thể, nhưng lại không cần liên tục…Tuy nhiên, băng thông trên PSTN và c ủa mạng dữ liệu nhận được từ các đường thuê riêng dựa trên PSTN lại chỉ phục vụ giới hạn tại tốc độ 64 kb/s hoặc là bỏ phí 28 kb/s trong 128 kb/s. Đây là mặt hạn chế của các mạng chuyển mạch kênh. Một mạng chuyển mạch gói có thể chia băng thông thành nhiều thành phần thích hợp cho các ứng dụng dữ liệu bùng nổ, nhưng đó không phải là tất cả. Một mạng cần phải có khả năng cung cấp QoS yêu cầu cho mỗi ứng dụng, không cần biết băng thông cần thiết có cố định hay không. Khả năng về phía mạng cấp cho các ứng
dụng các bảo đảm về QoS ví dụ như là bảo đảm về băng thông, được xem như là phân cấp QoS của mạng. Phân cấp là một khía cạnh quan trọng khác của QoS. Phân cấp xác định các thông số QoS tốt đến mức nào mà người sử dụng có thể định rõ cho các ứng dụng cụ thể. Nếu mạng cung cấp QoS không đủ tiêu chuẩn thì nó có thể giới hạn người sử dụng truy nhập vào mạng. Ví dụ đơn giản, xét một nhà cung cấp dịch vụ mạng thiết lập nhiều loại lớp dịch vụ cho các ứng dụng của người sử dụng . Có nhiều lúc lớp dịch vụ được dùng với đầy đủ các tham số của QoS, nhà cung cấp có thể đưa ra một lớp dịch vụ thoại trên một mạng gói mà nó đảm bảo băng thông 64kb/s ử dụng giữa các đầu cuối và trễ 100ms với jitter nhỏ hơn 10 ms. Điều này tốt miễn là tất cả người sử dụng thoại đều cần 64kb/s. Nhưng nếu một ứng dụng thoại chỉ yêu cầu 8kb/s thôi thì sao?Hay thậm chí là chỉ 4kb/s. Bởi vì người sử dụng được đảm bảo ở 64kb/sử dụng nên lượng băng thông này nói chung là phải được chia ra từ toàn bộ băng thông trên mạng. Tuy nhiên mạng có thể sẽ không bao giờ chỉ ra được khi nào 64kb/s có thể được yêu cầu. Theo đó người sử dụng không sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ dự trữ băng thông có thể cung cấp nó cho những người sử dụng khác. Phân cấp tôt QoS sẽ cho phép người sử dụng thậm chí trong cùng một lớp dịch vụ xác định băng thông họ yêu cầu chính xác hơn. Sự chính xác này muốn đạt được thì phải trả giá bằng độ phức tạp của mạng, đây là lý do chính trong việc giới hạn các tham số QoS và đặt ra các lớp dịch vụ trong giai đoạn đầu. 1. 2. 2 Bảo đảm QoS Thực hiện 3 vấn đề sau:  Các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ tại các nút mạng: Các thuật toán xếp hàng (queueing), cơ chế định hình lưu lượng (traffic shapping), các cơ chế tối ưu hoá đường truyền, các thuật toán dự đoán và tránh tắc nghẽn….
 Phương thức báo hiệu QoS giữa các nút mạng để phối hợp hoạt động đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối.  Chính sách QoS và các chức năng tính cước, quản lý để điều khiển và phân phát QoS cho các lưu lượng đi qua toàn mạng. Điều gì sẽ xảy ra nếu mạng không thành công trong việc bảo đảm và duy trì QoS chính xác cho một ứng dụng cho trước? Điều này tuỳ thuộc vào sự thoả thuận giữa người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ trong trường hợp dịch vụ được quản lí bởi hợp đồng hay là giữa nhà cung cấp dịch vụ và bộ phận điều chỉnh trong trường hợp dịch vụ bảng giá. Đảm bảo QoS cũng là phần quan trọng của hợp đồng cho các dịch vụ mạng giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ . Thông thường thì hàng tháng khách hàng phải trả tiền cho nhà cung cấp dịch vụ . Đảm bảo QoS có thể thiết lập một hệ thống phạt dưới hình thức giảm bớt giá tiền dịch vụ hàng tháng nếu nhà cung cấp không cung cấp đúng chất lượng yêu cầu của tháng đó. Trong những trường hợp nghiêm trọng, nếu vấn đề về mạng xảy ra trong toàn bộ tháng đó thì khách hàng có thể nhận được dịch vụ miễn phí. Đảm bảo chất lượng mạng trong một môi trường dịch vụ hợp đồng thường được biểu hiện theo hình thức thoả thuận mức dịch vụ (SLA: Service Level Agreement) được thiết lập giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ. SLA có thể là một phần của hợp đồng dịch vụ hay là một tài liệu độc lập hoàn toàn . SLA đưa ra các yêu cầu của khách hàng và các hình phạt đối với nhà cung cấp khi gặp phải sự cố. SLA cũng cung cấp một phương tiện thuận tiện cho khách hàng để so sánh các dịch vụ do các nhà cung cấp khác nhau đưa ra. Vậy trong phân cấp dịch vụ, đảm bảo chất lượng và SLA, điều nào phải được thực hiện các dịch vụ thời gian thực trên môi trường IP?. Tuy rằng bảo đảm và điều chỉnh QoS trở thành một lĩnh vực khảo sát tích cực giữa các nhà cung cấp dịch vụ mạng công cộng nhưng Internet nhìn chung vẫn tương đối không bị ảnh hưởng bởi QoS bởi bản chất định hướng IP
là một mạng nỗ lực tối đa, do đó “không tin cậy” khi yêu cầu nó đảm bảo về QoS, thậm chí nếu tất cả các ISP (Internet Service Provider) đột ngột quan tâ m tới QoS thì cũng không dễ gì thêm QoS vào một mạng IP tại một mức IP. Cách tiếp cận gần nhất để các nhà cung cấp dịch vụ IP có thể đảm bảo QoS hay SLA giữa khách hàng và ISP là mạng IP được quản lý. Thuật ngữ quản lý ở đây là bất cứ cái gì mà nhà cung cấp dịch vụ quản ký thay mặt cho khách hàng . Vậy cái gì đang thực sự được quản lý trên mạng IP? Đó là QoS mà mạng cung cấp . Điều này được thực hiện bằng cách cách ly các bộ định tuyến, các liên kết …. sử dụng để cung cấp dịch vụ IP cho một khách hàng cụ thể và sử dụng các tài nguyên này trên một nền tảng dành riêng một phần phục vụ cho mình khách hàng đó. Trong vài trường hợp các bộ định tuyến và các liên kết cần được chia sẻ nhưng chỉ giữa những khách hàng chung vốn có hợp đồng cho quản lý dịch vụ IP. Hấu hết các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) lớn đưa ra cả kết nối Internet công cộng dùng chung và dịch vụ IP được quản lý. Phần IP được quản lý của các ISP thường sử dụng để kết nối địa chỉ với các vị trí được điều khiển bởi khách hàng . Không ai có thể dễ dàng đảm bảo băng thông hay bất kỳ một thông số QoS nào khác trên mạng Internet công cộng, nó cơ bản bao gồm các “đám mây” ISP liên kết của băng thông và tài nguyên biến đổi trong phạm vi lớn. Chỉ có thể giới hạn các kết nối đến một ISP thì ISP mới có thể đưa ra thực tế một dịch vụ IP được quản lý. Các liên kết đến một mạng Internet toàn cầu có thể được cung cấp như một phần của dịch vụ IP được quản lý, nhưng tất nhiên là đảm QoS không xuất hiện trong phần này của mạng. Tuy nhiên, liên kết giới hạn đặc trưng bởi các dịch vụ IP được quản lý này vẫn có thể được sử dụng đem lại lợi ích cho khách hàng . Ví dụ mạng riêng ảo (VPN:Virtual Private Network) thực sự được lợi từ việc bảo đảm QoS và hạn chế các kết nối và đây chính là dấu hiệu xác nhận chất lượng của các dịch vụ mạng IP được quản lý .
Vấn đề ở đây là ngày càng có nhiều ứng dụng như thoại và video hoạt động trên Internet và Web toàn cầu, do đó các đảm bảo QoS thực sự là cần thiết. Mặc dù vậy, Internet ngày nay lại có rất ít các đảm bảo QoS có chăng chỉ là các ngoại lệ của các dịch vụ mạng IP được quản lý . 1. 2. 3 Các tham số QoS Q oS có Thông số QoS Các giá trị ví dụ 6 tham Băng thông (nhỏ nhất) 64kb/s, 1. 5Mb/s, 45Mb/s số cơ bản Trễ(Lớn nhất) 50ms trễ vòng, 150ms trễ vòng sau: Jitter (Biến động trễ) 10%của trễ lớn nhất, 5ms biến động Bảng Loss (Mất thông tin)-các ảnh 1. 1 1 trong 1000 gói chưa chuyển giao hưởng của lỗi Các tham Tính sẵn sàng (tin cậy) 99. 99% số Mã hoá và nhận thực trên tất cả các luồng Bảo mật QoS lưu lượng 1 . 2. 3. 1 Băng thông (nhỏ nhất) Băng thông chỉ đơn giản là thước đo số lượng bít trên giây mà mạng sẵn sàng cung cấp cho các ứng dụng . Các ứng dụng b ùng nổ trên mạng chuyển mạch gói có thể chiếm tất cả băng thông của mạng nếu không có ứng dụng nào khác bùng nổ cùng với nó. Khi điều này xảy ra, các “bùng nổ” phải được đệm lại và xếp hàng chờ truyền đi độ trễ đó tạo ra trễ trên mạng. Khi được sử dụng như là một
tham số QoS băng thông là yếu tố tối thiểu mà một ứng dụng cần để hoạt động. Ví dụ, thoại PCM cần băng thông là 64kb/s . Điều này không tạo ra khác biệt khi mạng xương sống có kết nối 45Mb/s giữa các nút mạng lớn. Băng thông cần thiết được xác định bởi băng thông nhỏ nhất sẵn có trên mạng. Nếu truy nhập mạng thông qua một MODEM V. 34 hỗ trợ chỉ 33, 6 kb/s thì mạng xương sống 45mb/s sẽ làm cho ứng dụng thoại 64kb/s hoạt động đ ược. Băng thông nhỏ nhất phải sẵn sàng tại tất cả các điểm giữa các người sử dụng . Các ứng dụng dữ liệu được lợi nhất từ việc đạt được băng thông cao hơn. Điều này được gọi là các ứng dụng giới hạn băng thông, bởi vì hiệu quả của ứng dụng dữ liệu trực tiếp liên quan tới lượng nhỏ nhất của băng thông sẵn sàng trên mạng. Mặt khác, các ứng dụng thoại như thoại PCM 64kb/s được gọi là các ứng dụng giới hạn trễ . Thoại PCM 64kb/s này sẽ không hoạt động tốt hơn nếu có băng thông 128kb/s. Loại thoại này phụ thuộc hoàn toàn vào thông số trễ QoS để mạng có thể hoạt động hiệu quả. 1. 2. 3. 2. Trễ Trễ liên quan chặt chẽ với băng thông . Với các ứng dụng giới hạn băng thông thì băng thông càng lớn trễ sẽ càng nhỏ. Đối với các ứng dụng giới hạn trễ như là tín hiệu thoại 64kb/s, tham số QoS trễ lớn nhất các bit gặp phải khi truyền qua mạng. Tất nhiên là các bit có thể đến với độ trễ nhỏ hơn. . Mối quan hệ giữa băng thông và trễ trong mạng được chỉ ra trong hình vẽ sau: