1. Khái ni mệ
ấ ượ ụ ữ ể ậ ộ ỉ ấ ượ ủ ề ng d ch v (QoS) là m t thu t ng dùng đ ch ch t l ộ ệ ố ng c a m t h th ng truy n ị ộ ế ố ề ễ ạ Ch t l thông hay m t k t n i truy n thông trong m ng vi n thông.
ề ầ 2. Nhu c u v QoS
ố ể ả ề ầ ệ ượ ặ ế ằ ạ ầ ứ i quy t b ng cách tăng băng thông k t n i ho c dùng thi ể ẽ ng ngh n m ng có th x y ra. ế ị t b ph n c ng khác thay ạ ể ư ế ớ ộ ộ ỉ ế ố ứ c đi m cách này là không ch ra cách th c đ u tiên m t lo i traffic này so v i m t ề Theo truy n th ng, khi nhu c u v băng thông tăng lên, hi n t ể ả Ta có th gi ượ th . Nh traffic khác.
ộ ụ ổ ặ ộ ố c dùng đ b o v , u tiên m t s traffic quan tr ng ho c các ể ượ ề ờ ể ả ẽ ệ ư ả ứ ượ ạ cách th c packet đ ọ ể c chuy n m ch ỏ ử ư ế QoS là m t công c t ng th đ traffic đòi h i x lý nhanh v th i gian. QoS s mô t (forward) nh th nào.
ứ ụ ữ ệ ẽ ề ầ ụ ể ặ ệ ộ ừ ế ộ host này đ n host kia, m t gói tin (packet) có th g p các Các ng d ng khác nhau s có các nhu c u khác nhau cho vi c truy n d li u. Ví d web, video, audio… Khi m t packets đi t ề ấ v n đ :
ử ế ề ả ờ ườ ng Delay: do routers x lý tìm ki m trong b ng routing table, th i gian packet truy n trên đ truy n.ề
ẽ ị ả ư ờ ữ ệ ự ị ạ ưở ề ề Jitter: các packets không đ n đúng nh th i gian d đ nh. Các d li u d ng audio s b nh h ế ở ấ ng nhi u b i v n đ này.
ấ Loss: m t packets
ố ệ ạ ượ ố Trong các m ng s li u, QoS đ c đánh giá qua các tham s chính sau:
ộ ẵ ủ ị ụ Đ s n sàng c a d ch v
Đ trộ ễ
ộ ế ộ ễ Đ bi n đ ng tr
Thông l ngượ
ỷ ệ ổ ấ ị ấ ị ủ ị ỗ ạ T l t n th t gói (packet loss rate): t ỷ ệ l các gói b m t, b h y, và b l i khi đi trong m ng.
ụ ữ ệ ừ ệ ặ ị ấ ượ ụ ượ ng d ch v đ ồ c áp d ng cho t ng lu ng d li u riêng bi ứ ớ ể ậ ị ồ t ho c m t nhóm lu ng Lu ng ị ộ ồ ồ ỉ ỉ ị c xác đ nh d a vào 5 thông tin: giao th c l p v n chuy n, đ a ch IP ngu n, đ a ch IP đích, ỉ ố ổ ự ồ Ch t l ượ đ ỉ ố ổ ch s c ng ngu n, ch s c ng đích.
3. Các mô hình QoS
(cid:0) Besteffort delivery ỉ ơ ầ ượ ữ ể ậ ỉ ố ắ c. Switch và router ch c g ng ể ộ ế ứ ộ ư ủ ể ể ậ M t network ch đ n thu n chuy n nh ng gói tin mà nó nh n đ ế h t s c (besteffort) đ chuy n gói tin đi mà không b n tâm đ n ki u c a traffic hay đ u tiên
ụ ị ủ c a d ch v .
(cid:0) ế ắ ườ ồ ữ ệ ượ ư S p x p đ Intergrated services(IntServ) ế ướ ừ c t ng đi tr ngu n đ n đích cho các d li u đ c u tiên.
ườ ể ỗ ợ ầ ả ể ứ ẽ ượ ứ ậ ụ ồ ng đi ph i ki m tra xem nó có th h tr cho yêu c u trên hay không. c thông báo xác nh n. Sau đó, ng ụ ượ ườ ứ ề ế ị ạ ỗ t b m ng trên đ M i thi ể ầ ố Khi yêu c u t i thi u đ ể ử ụ d ng có th s d ng đ c đáp ng, ng d ng ngu n s đ ng truy n.
(cid:0) Differentiated services (DiffServ) ỏ ệ ở ộ ề ả ả i pháp IntServ t ả ra không hi u qu và không có kh năng m r ng khi nhi u source ph i ớ ề ẽ ẻ ẽ ả ả ỗ ỗ i pháp Differentiated, m i router và switch s qu n lý packet riêng l . M i router s có ế ị ẽ ự ứ ể ể ộ quy t đ nh cách th c chuy n gói tin theo cách riêng. ả ể ẽ ẽ ể ả ả ả Gi ạ c nh tranh v i nhau v băng thông. Trong gi m t chính sách riêng đ qu n lý và s t InterServ s qu n lý theo ki u perflow, trong khi DiffServ s qu n lý theo ki u perhop.
ỗ ẽ ể ẽ ể ể ẽ ơ ế ị ầ ư ế ế ố ố ớ ỗ M i router và switch s ki m tra gói tin (packet) đ quy t đ nh s chuy n ti p gói tin (forward packet) đó nh th nào. Đ i v i m i gói tin nó s đ n thu n gán vài thông s vào header.
ể ễ ệ ạ ở Vi c phân lo i có th di n ra ặ Layer 2 ho c Layer 3
ườ ể ạ ộ ng, m t frame s không có tr ườ ề ể ượ ượ ữ Layer 2: thông th khi frame đ ẽ c truy n gi a switch và switch, frame có th đ ng (field) nào đ phân lo i frame. Tuy nhiên, ạ ự c phân lo i d a vào CoS
ườ ỗ ượ ồ ng trunk dot1q, m i frame đ c thêm vào 12 bit vlanid và 1 field g m 3 ộ ư ể ỉ ể Trong ki u đóng gói đ bit đ ch ra đ u tiên.
Layer 3: DCSP
ườ Dùng tr ng (field) ToS trong gói tin IP (IP datagram)
ẽ ẽ ả 4. Qu n lý ngh n và tránh ngh n
ơ ọ ả ẽ ế ỉ ế ứ ế ợ ố ộ ượ ả ộ ữ ệ ẩ ộ ờ ợ ườ ễ ế ờ ể ng di n ra khi ti n trình đ y gói IP đã hoàn t ỉ ượ ườ ng ch đ ợ c xem xét là hàng đ i ra. Các Switch th ượ ườ ể ợ ấ ỗ ợ ả ng h tr c hàng ượ c ậ c dùng đ nh n frame đang đ ng đ ợ ủ ề ơ C ch qu n lý ngh n, còn đ c g i là c ch hàng đ i (queuing), mu n ch đ n cách th c mà ộ m t router hay m t switch qu n lý m t gói tin hay m t frame khi d li u đó đang ch đ đi qua ộ ổ ớ m t c ng. V i router, quá trình ch đ i th t. Vì ườ ợ ế ơ ậ v y, c ch hàng đ i th ợ đ i vào và hàng đ i ra, trong đó hàng đ i vào th truy n ra ngõ ra c a switch.
ụ ượ ậ ố c dùng khi quy t đ nh có hay không và khi ộ ệ ố ợ ị ỉ ế ẽ Công c tránh ngh n mu n ch đ n thu t toán đ ị ạ ỏ nào thì gói tin nên b lo i b khi m t h th ng hàng đ i đã b quá t ế ị ả i.
ệ ợ Các công ngh hàng đ i: FIFO, PQ, CQ, WFQ,…
ợ Hàng đ i FIFO
ệ ả ầ ợ ộ i pháp hàng đ i là m t router c n gi ớ ữ ộ m t gói tin trong ẽ ơ ử ế ả ộ ơ ổ ợ ộ ổ ượ ề ờ ờ ể ờ ộ ộ ị ỏ ủ ỏ ổ ể ế ổ ủ ế Nguyên nhân ch y u cho vi c dùng gi ấ ậ ủ b nh khi c ng ra c a router đang b n g i m t gói tin khác. C ch FIFO đ n gi n s cung c p ể ư ạ m t hàng đ i m m đ l u t m gói tin khi gói tin đang ch đi ra kh i m t c ng. Các gói tin đ c ờ ự đ nh th i đ r i kh i c ng d a trên th i đi m mà nó đ n c ng ra c a router.
ợ ư Hàng đ i u tiên (Priority queuing)
ể ấ ủ ờ ủ ờ ư ượ ầ ị ng sao cho ượ ị ệ ớ t l n nh t c a PQ là trong ph n đ nh th i c a nó. PQ đ nh th i l u l Đi m khác bi ụ ướ ụ ứ ợ c ph c v tr các hàng đ i m c cao luôn luôn đ c.
ơ ư ể ế ị ẽ ể ệ ờ ợ ư ủ ụ ế ể ẽ ợ ờ ủ ậ ứ ộ ễ ấ ệ ượ ộ ư ẽ ế ơ ợ ớ ờ ị ở ng hàng đ i ch t, không có băng thông v i th i gian ượ C ch đ nh th i c a PQ có vài u đi m và nh c đi m rõ ràng. Các gói tin trong hàng đ i u ạ ư ượ ị ng này có th chi m 100% băng thông c a tiên cao s nh n m c d ch v tuy t v i, lo i l u l ợ ị ủ ổ ế ố k t n i và có đ tr thích h p. Tuy nhiên, khi c ng c a router đã tr nên b ngh n, các hàng đ i có đ u tiên th p h n s ch u hi n t delay tăng cao.
ị ầ ầ ặ ấ ủ ế ề ầ ặ ơ ờ ạ ạ ế ạ ọ ơ ơ ợ ợ M c d u ph n đ nh th i là ph n hay nh t c a PQ, c ch PQ cũng còn nhi u đ c tính khác. PQ ỗ ợ phân lo i các gói tin vào 4 hàng đ i thông qua các cách phân lo i khác nhau. Tuy nhiên, PQ h tr các tùy ch n phân lo i ít h n các c ch hàng đ i CBWFQ và LLQ
ế ạ ỏ ố ộ ộ ợ ớ ẽ ị ạ ỏ ớ ế ể ấ ơ ị ầ ủ ứ ề ế ợ ợ ậ PQ dùng c ch lo i b cu i hàng taildrop, vì v y khi m t gói tin m i đ n m t hàng đ i và hàng đ i này b đ y, gói tin m i s b lo i b . Chi u dài c a hàng đ i có th c u hình đ n các m c khác nhau.
Custom Queuing (CQ)
ợ ề ớ ấ ộ ố ấ ủ ượ ế c hi n t ể ể ặ ng khác nhau. Cũng có m t hàng đ i n dành cho các l u l ế ấ ậ ư ượ ợ ệ ố ợ ị ợ ẩ ể ấ ể ằ i i quy t v n đ l n nh t c a PQ b ng cách cung c p m t băng thông t ợ ệ ượ ợ ng hàng đ i b ch t. CQ có 15 hàng đ i, ộ ng ắ t ọ ợ ệ ố ả Ki u hàng đ i CQ gi ế ừ thi u đ n t ng hàng đ i, vì v y CQ tránh đ ư ượ ị m c đ nh cho 16 nhóm l u l ổ ọ quan tr ng g i là hàng đ i h th ng (system queue). Ta không th c u hình đ thay đ i hay t hàng đ i h th ng
ơ ủ ệ ế ớ ộ ự ượ ợ ể ả ộ ư ả ợ ạ ư ượ ờ ủ ộ ị ộ ng nào đó. B ph n đ nh th i c a CQ dành ra ể ủ ị ộ ừ ợ ế ạ Khía c nh tiêu c c c a c ch CQ khi so sánh v i PQ là vi c thi u m t hàng đ i có đ u tiên ụ ướ ụ c các hàng đ i khác. CQ không có cách nào đ đ m b o m t c ph c v tr cao luôn luôn đ ụ ậ ộ ấ ộ ư d ch v có đ u tiên th p cho m t lo i l u l ầ m t ph n đáng k c a băng thông cho t ng hàng đ i.
ế ị ự ệ ỗ ợ ơ ậ ỏ ị ượ ừ ợ ổ ố ờ ủ ế hàng đ i, cho đ n khi nào đ t đ t quá t n s byte ch đ nh cho m t ặ c ho c v ẽ ể C ch đ nh th i c a CQ th c hi n theo ki u xoay vòng roundrobin trên m i hàng đ i. CQ s ộ ạ ượ nh n gói tin t hàng đ iợ
ợ ọ ố Hàng đ i theo tr ng s (Weighted Fair Queuing – WFQ)
ệ ớ ở ườ t l n nh t là WFQ không cho phép ng ị ệ ạ ả i qu n đ ng phân lo i các gói tin d a vào thông ợ ẻ ộ ừ ng, trong đó t ng dòng s đ c đ t trong m t hàng đ i riêng l ự . M t dòng ấ ả ượ ồ ị ự ớ ể vài đi m. s khác bi WFQ khác v i PQ và CQ ạ ư ượ tr can thi p vào quá trình phân lo i l u l tin v dòng l u l ị đ ấ ự ộ ng. WFQ t ộ ặ ẽ ượ ư t c các gói tin có cùng giá tr nh : ề ư ượ c đ nh nghĩa bao g m t
ị ị
ồ ị ị ủ ồ ỉ + Đ a ch IP ngu n ỉ + Đ a ch IP đích ứ ớ + Giao th c l p transport ỉ ổ + Đ a ch c ng ngu n TCP hay UDP ỉ ổ + Đ a ch c ng đích TCP hay UDP ị ộ ư + Giá tr đ u tiên c a gói tin IPP (IP Precedence)
ư ượ ở ư B i vì WFQ phân các gói tin vào các dòng l u l ng khác nhau và sau đó đ a các dòng vào
ợ ề ợ ố ợ ơ ẽ ơ ụ ợ ữ ấ ỳ ớ ở ể ủ ể ậ đi m nó có th qu n lý m t s l ng ậ ả ượ ấ ễ ể ụ ổ ụ ắ ợ ố trong nh ng hàng đ i khác nhau, router s có s hàng đ i khác nhau. S hàng đ i này nhi u ế ị ờ h n b t k các công c hàng đ i khác. C ch đ nh th i WFQ dùng các thu t toán hoàn toàn ợ khác v i các thu t toán c a các công c hàng đ i khác ể ủ ớ l n các hàng đ i. tuy nhiên, m c đích t ng th c a WFQ là r t d hi u và đ ộ ố ượ ư t nh sau: c tóm t
ộ ư ủ ẽ ượ ấ ấ ộ ứ c c p cùng m t m c băng thông b t ư ượ ấ ỗ + Các dòng có cùng đ u tiên IPP c a gói tin IP s đ ch p có bao nhiêu byte trong m i dòng l u l ng
ộ ư ữ ơ ị ữ ộ ượ ượ ơ ẽ + Đ i v i nh ng dòng có nh ng giá tr IPP khác nhau, các dòng có đ u tiên IPP cao h n s đ ố ớ ấ c c p m t l ng băng thông cao h n.
ẽ ư ữ ế ả ượ ộ ư ỏ + K t qu là WFQ s u tiên cho nh ng dòng có dung l ng nh và có đ u tiên cao.
ờ ế ị Ti n trình đ nh th i WFQ
ể ạ ượ ụ ấ ả ờ ơ c m c đích c p phát băng thông, WFQ dùng b đ nh th i khá đ n gi n. B đ nh ầ ỉ ố ầ ự ấ ộ ị ợ ộ ị ể ế ế ế ấ th p nh t khi nó c n chuy n gói tin k ti p đ n hàng đ i + Đ đ t đ ờ ẽ ấ th i s l y gói tin có ch s tu n t ứ ầ ph n c ng.
ơ ế ỉ ố ầ ự ợ ế ờ ủ ế ị (Sequence Number) khi gói tin đi vào hàng cũng là m t ph n quan tr ng trong c ch đ nh th i c a ỉ ố ầ ự ẽ ộ ị ư ọ ề ơ ố ủ d a trên nhi u thông s c a dòng l u ờ ả ộ ư ủ ề ồ ộ ộ ẽ + C ch WFQ s gán m i gói tin m t ch s tu n t ộ đ i WFQ. Ti n trình gán ch s tu n t WFQ. B đ nh th i WFQ s tính toán ch s tu n t ượ l ầ ỉ ố ầ ự ự ng, bao g m c chi u dài và đ u tiên c a gói tin.
ạ ư 5. Giám sát l u thông m ng
ơ ở ạ ầ ư ủ ấ ả ả ề ả ạ ấ ủ ứ ử ụ ả ố ệ ạ ụ ệ ệ ệ ấ ả ạ Giám sát l u thông m ng là n n t ng c a QoS cung c p c s h t ng IP, đ m b o hi u qu cho hi u su t c a ng d ng và đ t hi u qu t t nh t trong vi c s d ng băng thông m ng.
ụ Áp d ng QoS cho IP Telephony:
ộ ứ ữ ư ạ ớ ữ ệ ụ ẻ ữ ể ườ ả ằ ự ử ụ ớ ệ ể ẵ ữ ệ ố ế ố ạ ẵ ơ ở ạ ầ ể ả ạ ệ ể ả ắ ẻ ư M t trong nh ng ng d ng trong m ng IP là cho phép chia s l u thông voice v i nh ng l u ề ữ ng truy n b ng cách giàm thi u nh ng thông d li u. S chia s trên giúp cho gi m chi phí đ ệ ố ạ ế ố k t n i và s d ng nh ng k t n i có s n trong c s h t ng m ng v i vi c tri n khai h th ng ộ ả ấ ượ ả ạ m ng VoIP vào h th ng m ng IP đã có s n. Đ đ m b o ch t l ng voice thì QoS ph i là m t ế ố ầ c n ph i cân nh c trong vi c tri n khai m ng VoIP. y u t
