Ki thuật nghiên cúu quản lí hàng dọi trong mang IP

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
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
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
Net 1 xử lý gói tin tuỳ theo cấu trúc mạng. Mạng 1 có NP1
Net n xử lý gói tin tuỳ theo cấu trúc mạng. Mạng thứ n có NPn
Đo đạc QoS đầu cuối
Kiến trúc cơ bản của QoS
Queue, shaping
management
QoS signaling
client
host
5 tham số cơ bản của QoS
Latency (độ trễ)
Loss (độ mất gói)
Jitter
Throughput (Thông lượng)
Availabily (Độ khả dụng)

Dịch vụ phân biệt (DiffServ)
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

Nhược điểm :
+Không có khả năng
cung cấp băng thông
và độ trễ đảm bảo
+Yêu cầu bộ classìier
chất lượng cao tại biên

Dịch vụ tích hợp (Interserv)
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
Ứng dụng
setup
Phân loại
Lập lịch
setup
Routing P/
database
Phân loại
Lập lịch
Điều khiển
chấp nhận
Các bản tin setup đặt trước
Data
IP data
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
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
Cấu trúc bộ xử lý gói trong Router
Forwarding table
Policing
Marking
Queue
Sche
Sw
fabric
Classification
FIB
FIB
FIB
IP header
IP payload
Input
Output
Kiến trúc CQS trong router
Gồm 3 tầng :
Tầng phân loại (Classification)
Hàng đợi (Queue)
Tầng lập lịch (Schedular)
Kiến trúc CQS
Phân loại gói tin dựa trên trường TOS, DS, TC trong header
Xử lý gói tin dựa vào các kĩ thuật quản lý Queue
Quyết định đưa gói ra từ hàng đợi nào
Các loại hàng đợi trong Router
1.Hàng đợi đơn giản
Server
Thời gian xếp hàng
Thời gian đợi
Thời gian xử lý
Đợi gói trước được xử lý
Xử lý gói đưa ra giao diện đầu ra
Các loại hàng đợi trong Router(tiếp)
2. Hàng đợi ưu tiên (PQ)
high

Medium

Normal


low
Classf
Phân loại gói theo độ ưu tiên
Lập lịch theo độ ưu tiên của gói
Các loại hàng đợi trong Router
3. Hàng đợi cân bằng FQ

Queue 1
Queue 2
Queue 3
Lựa chọn gói ở hàng đợi tiếp theo
Kĩ thuật quản lý hàng đợi : Droptail
Chiều dài hàng đợi
Max
P
100%
0 nếu qP(q)=
1 nếu q>max
Loại bỏ hoàn toàn các gói đến
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
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)
Thuật toán : RED(Random Early Detection)
Pb
avg
1
maxp
minth
maxth
Không loại bỏ gói
Loại bỏ các gói bị đánh dấu
Loại bỏ hoàn toàn các gói đến
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
Thuật toán RIO(RED In/Output)
1. Cấu trúc Router đầu vào

TC
TC
Rate
controller
QoS controller hander
Traffic
Classifier
To core
Router
QoS control packet
From egress Router
Traffic from
end host
Thuật toán RIO (tiếp)
2. Cấu trúc Router đầu ra

Traffic
classifier
TC
TC
QoS controller hander
Traffic from
Core Router
QoS control packet
To ingress router
Thuật toán RIO (tiếp)
maxth
Pb
1
maxp
minth
avg
maxp
1
maxth
minth
avg
Pb
In packet
Out packet
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


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
Em xin chân thành cảm ơn!