Tốc Độ Truy Cập Cam Kết (Car - Committed Access Rate)

Các packet được đánh dấu bằng class edgeQueue. Mỗi packet với 1 code point xác định thường phải liên quan đến 1 policy đã định nghĩa trước đó. Class edgeQueue có mối liên hệ với class PolicyClassifier – nơi chứa các policy để đánh dấu gói tin.

d. Các chính sách - Policy

Lớp Policy và những lớp con của nó định nghĩa các cách xử lý gói tin bởi router biên trong việc đánh dấu. Một policy được xác định bởi node nguồn và đích. Tất cả những luồng packet mà có chung nguồn và đích thì đều được coi như 1 tập hợp traffic đơn (single traffic aggregate).

Policy cho mỗi tập hợp này được gán bằng 3 thông số: polycier type, meter type và initial code point. Meter type xác định phương thức đo lường các giá trị cần thiết bởi polycier, ví dụ: TSW Tagger là một kiểu meter đo bằng tần suất traffic trung bình.

Khi một gói tin tới 1 router biên, nó sẽ được phân tích để xác định thuộc luồng nào. Tiếp theo Policier sẽ xác định đánh dấu (marking) gói tin ra sao. Dựa vào các thông số: trạng thái của luồng, code point ban đầu, code point bị giảm, sau đó packet sẽ được đưa vào hàng đợi.

Bảng chính sách (Policy Table):

Lớp Policy sử dụng Policy Table để lưu trữ các bộ luật của mỗi luồng traffic. Bảng này là 1 mảng bao gồm nhiều trường, trong đó tùy theo policer type mà có nhiều trường không sử dụng. Các trường của Policy Table là:

- Source node ID: định danh node nguồn

- Destination node ID: định danh node đích

- Policer type : kiểu policer

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 88 trang tài liệu này.

- Meter type : kiểu đo

- Initial code point : code point ban đầu

- CIR (committed information rate) : là tốc độ thông tin cam kết và cũng được gọi là tốc độ cam kết hoặc tốc độ được định dạng.

- CBS (committed burst size) : kích thước burst cam kết

- C bucket (current size of the committed bucket) : Kích thước hiện tại của bucket cam kết

- EBS (excess burst size) : kích thước burst ngưỡng giới hạn

- E bucket (current size of the excess bucket) : kích thước hiện tại của bucket ngưỡng giới hạn

- PIR (peak information rate) : Tốc độ gửi đỉnh

- PBS (peak burst size) : Ngưỡng kích thước burst

- P bucket (current size of the peak bucket) : Kích thước hiện tại của ngưỡng bucket

- Arrival time of last packet : thời gian tới của packet cuối cùng

- Average sending rate: tốc độ gửi trung bình:

- TSW window length : độ dài cửa sổ TSW

Các kiểu thi hành (Policier Types):

Hiện tại lớp Policy hỗ trợ 6 loại Policier:

- Time Sliding Window with 2 Color Marking (TSW2CMPolicer): Cửa sổ trượt theo thời gian với việc đánh dầu 2 màu, sử dụng biến CIR và 2 hàng đợi ảo. Những hàng đợi ảo có số hiệu thấp hơn sẽ drop gói tin khi ngưỡng CIR bị vi phạm.

- Time Sliding Window with 3 Color Marking (TSW3CMPolicer): Cửa sổ trượt theo thời gian với việc đánh dầu 3 màu, sử dụng biến CIR, PIR và 3 hàng đợi ảo. Khi PIR bị vi phạm thì sẽ drop trong hàng đợi thấp nhất, khi CIR bị vi phạm thì sẽ drop trong hàng đợi thấp thứ 2.

- Token Bucket (tokenBucketPolicer): sử dụng CIR, CBS và 2 hàng đợi ảo. Mỗi packet sẽ bị ưu tiên drop bằng cách đặt vào hàng đợi ảo thấp hơn khi kích cỡ của nó lớn hơn CBS và tần suất gửi vi phạm CIR

- Single Rate Three ColorMarker (srTCMPolicer): sử dụng biến CIR, CBS, EBS để ưu tiên packet từ 3 hàng đợi ảo.

- Two Rate Three Color Marker (trTCMPolicer): sử dụng biến CIR, CBS, PIR và PBS để ưu tiên packet từ 3 hàng đợi ảo.

- NullPlocier: không ưu tiên packet nào cả.

Nhưng policy ở trên đều được định nghĩa như là một class con của class dsPolicy.

3.4 Một số phương pháp khác

3.4.1. Tốc độ truy cập cam kết (CAR - Committed Access Rate)

CAR là một cơ chế giám sát tốc độ cho phép người quản trị mạng đưa ra các biện pháp xử lý để kiểm soát lưu lượng. Do CAR là một cơ chế kiểm soát chứ không phải là cơ chế hàng đợi vì vậy nó không có bộ đệm và nó cũng không làm phát sinh trễ có thể cho phép truyền tốc độ cao.

3.4.1.1. Cơ chế hoạt động

Khi dữ liệu được gửi đến một giao tiếp, CAR thực hiện việc kiểm tra lưu lượng sau đó so sánh tốc độ của lưu lượng với thông số “token bucket” (xô chứa thẻ bài) và đưa ra hành động tương ứng dựa trên cơ sở kết quả so sánh đó. Ví dụ CAR sẽ loại gói, sửa lại quyền ưu tiên IP hay khởi tạo lại các bit ToS. Người quản trị mạng cũng có thể cấu

hình CAR để truyền gói, loại bỏ gói hoặc thiết lập quyền ưu tiên (xem hình sơ đồ khối của CAR).

Hình 3. 5 Sơ đồ khối của CAR

Lưu lượng chuyển đến đòi hỏi phải được nhận dạng phù hợp với các đặc tính về tốc độ giới hạn, quyền ưu tiên hoặc cả hai. Cơ sở của việc định nghĩa tốc độ giới hạn dựa trên 3 thông số sau:

− Tốc độ trung bình, được xác định là tốc độ truyền dẫn trong một thời gian dài. Đó là lưu lượng luôn dưới mức tốc độ giới hạn cho phép.

− Cỡ khối trung bình, xác định lưu lượng lớn cỡ nào trước khi một vài phần lưu lượng vượt quá tốc độ giới hạn cho phép.

− Cỡ khối quá mức, xác định lưu lượng lớn cỡ nào trước khi tất cả lưu lượng vượt quá tốc độ giới hạn cho phép (CAR).

3.4.1.2. Các chức năng của CAR

Chức năng giới hạn tốc độ được thể hiện như sau:

− Cho phép điều khiển tốc độ tối đa truyền hay nhận trên một giao diện.

− Thực hiện điều khiển tại lớp 3 để điều khiển lưu lượng cụ thể nào đó khi lưu lượng có thể phù hợp hoặc quá tải.

− Nhà quản trị có thể giới hạn tốc độ dữ liệu dựa trên các đặc tính về quyền ưu tiên, địa chỉ MAC (Medium Access Control) hoặc các thông số khác. CAR thường được thiết lập tại các router biên (edge) trong tổ chức của một mạng để giới hạn tốc độ truyền dữ liệu đi và đến mạng.

Hình 3. 6 Lưu đồ thuật toán CAR được minh họa họa ở hình trên

Khi CAR có hiệu lực, lưu lượng sẽ được đi vào phân lớp đầu tiên rồi đưa vào quá trình xử lý CAR. Sau đó CAR đo lưu lượng và trên kết quả đo của CAR cho biết lưu lượng có thể phù hợp hoặc vượt quá mức chính sách đã cấu hình.

Có 3 hành động cơ bản có thể xẩy ra trên mỗi gói, phụ thuộc vào các gói đó hợp hay vượt quá so với chính sách:

− Truyền (Transmit): gói được gửi đi.

− Rớt (Drop): Gói bị loại bỏ.

− Tiếp (Continue): Gói được đưa tiếp đến chính sách về tốc độ tiếp theo trên dây truyền giới hạn tốc độ. Nếu không còn chính sách nào khác thì gói sẽ được chuyển đi.

Như đã đề cập ở phần trước, CAR cũng có thể được đánh dấu hoặc đánh dấu lại lưu lượng cũng như thực hiện giới hạn tốc độ. Phụ thuộc vào hình dạng lưu lượng các hành động đánh dấu hoặc tái đánh dấu có thể được thực hiện trong xử lý CAR như:

Đặt Precedence hoặc giá trị DSCP và phát đi IP Precedence ToS hoặc bit DSCP trong header của gói được viết lại. Sau đó gói được phát đi. Hành động này có thể đánh dấu hoặc tái đánh dấu các gói.

− Đặt bit MPLS experimental và truyền bit experimental MPLS có thể được thiết lập. Thường sử dụng các tham số QoS báo hiệu trong MPLS.

− Đặt QoS group và phát QoS group có thể được đặt. Nó chỉ được sử dụng trong router nội tại (local router). QoS group có thể được dùng trong cơ chế QoS cuối cùng và thực hiện trên cùng một router, như là CB-WFQ.

3.4.1.3. Mô hình chiếc thùng và thẻ bài

Thưc hiện cơ chế đo lưu lượng bằng mô hình chiếc thùng và thẻ bài được chỉ ra trong hình

Hình 3. 7 Mô hình chiếc thùng và thẻ bài

Mô hình chiếc thùng và thẻ bài (Token Bucket) là một mô hình cho việc điều hoà lưu lượng, để xử lý bất kỳ một gói mới nào đi đến. Mỗi một thẻ (Token) đại diện sự cho phép gửi một số lượng bit cố định vào mạng. Bucket (cái thùng) là khả năng giữ một số lượng thẻ bài nào đó. Nếu bucket được điền đầy, thì các gói mới đến sẽ bị lờ đi, không có thẻ bài cho các gói đến sau, do vậy các gói sẽ bị drop. Ví dụ Token bucket với khả năng có thể là 700 bytes, khi một gói 500 byte đi đến giao diện, kích thước của gói sẽ được so sánh với Bucket và gói 500 byte này được lấy thẻ bài. Khi một gói 300 byte tiếp theo đến ngay sau gói thứ nhất, gói này không được nhận thẻ bài vì trong bucket chỉ còn có 200 thẻ cho gói tiếp theo, nên gói này bị drop. Thực hiện token bucket dựa vào 3 tham số CIR, Bc, Be.

− CIR (Committed Information Rate) là tốc độ thông tin cam kết và cũng được gọi là tốc độ cam kết hoặc tốc độ được định dạng.

− Bc được biết đến như là khả năng bùng nổ nằm trong giới hạn.

− Be là khả năng bùng nổ quá giới hạn.

− Tc là chu kỳ mà số thẻ được thêm vào.

3.4.2 Định dạng lưu lượng tổng quát - GTS (Generic Traffic Shaping)

− GTS cho phép người quản trị điều khiển lưu lượng đầu ra của một giao diện phù hợp với các yêu cầu giữa tốc độ trạm đầu ra và chỉ tiêu của giao diện mà đã được thỏa thuận trước. Từ đó loại trừ hiệu ứng nút cổ chai xảy ra trong mạng.

− GTS cho phép thực hiện điều khiển truy nhập băng thông khả dụng, bên cạnh đó nó cũng có tính năng ngăn cản quá tình làm mất gói.

− GTS cũng có thể sử dụng để giới hạn tốc độ truyền dẫn. Người sử dụng có thể giới hạn tốc độ truyền dẫn theo một trong các đặc tính sau:

 Tốc độ được thiết lập.

 Tốc độ của trạm gửi dựa trên mức tắc nghẽn.

− GTS làm “trơn” lưu lượng bằng cách lưu giữ lưu lượng có tốc độ lớn hơn tốc độ được thiết lập trong một hàng đợi.

a. Cơ chế hoạt động của GTS

GTS bao gồm các khối chức năng (xem Hình 3.8 Sơ đồ các khối chức năng của GTS) như sau:

− Bộ phân lớp lưu lượng: Phân loại các lớp lưu lượng khác nhau để có thể có các chính sách được áp dụng khác nhau.

− Bộ đo (Metering): Dùng cơ chế token-bucket để phân biệt lưu lượng thỏa mãn và lưu lượng quá ngưỡng.

− Định dạng: Dùng buffer để trễ những lưu lượng vượt quá tốc độ, và sửa dạng chúng tới một tốc độ giới hạn đã được cấu hình. GTS được thực hiện như cơ chế hàng đợi, trong đó có các hàng đợi trễ WFQ riêng biệt được thực hiện cho mỗi lớp lưu lượng. Mỗi hàng đợi trễ các gói cho tới khi chúng thỏa mãn tốc độ giới hạn, và cũng sắp xếp chúng theo thuật toán WFQ. Sau đó lưu lượng được thỏa mãn sẽ được gửi tới giao diện vật lý.

Hình 3. 8 Sơ đồ các khối chức năng của GTS

Đầu tiên các gói được đưa tới các bộ phân loại, sự phân lớp có thể được thực hiện bằng access-list. Một gói được phân lớp đi vào một lớp định dạng, kích thước của chúng được so sánh với số lượng thẻ bài có thể trong token bucket của lớp đó. Gói được chuyển tiếp tới hàng đợi giao diện chính nếu đủ thẻ bài. Nếu không đủ thẻ bài cho các gói chuyển tiếp, các gói nằm trong bộ đệm trong hệ thống WFQ được gán cho lớp định dạng này. Sau đó router làm đầy token bucket định kỳ và kiểm tra nếu đủ thẻ bài cấp cho các gói chuyển tiếp. Các gói được xếp ra khỏi hàng đợi định dạng tùy thuộc vào thuật toán sắp xếp WFQ.

b. Kết luận

GTS thực thi trong phiên bản router hỗ trợ đa giao thức và làm việc trên nhiều loại giao diện khác nhau. WFQ được dùng như hàng đợi trễ định dạng, cho phép sự sắp

xếp công bằng trong một lớp lưu lượng. GTS có thể thực hiện kết hợp với các cơ chế hàng đợi khác như: FIFO, PQ, CQ, WFQ. GTS chỉ làm việc ở đầu ra của giao diện. GTS có thể được dùng để định dạng tất cả lưu lượng đầu ra trên giao diện hoặc nó có thể chia thành nhiều lớp định dạng.

Kết luận chương

Chương 3 đã đưa ra các phân tích ưu điểm và hạn chế của các chiến lược quản lý hàng đợi DropTail, RED, WRED.

Ngoài ra còn phương pháp Tốc độ truy cập cam kết – CAR và phương pháp Sửa dạng lưu lượng – GTS.

Trong chương tiếp theo chúng tôi sử dụng NS2 để mô phỏng, so sánh giải thuật WRED với DropTail, RED, đưa ra những nhận xét, đánh giá hiệu năng và khẳng định bằng thực nghiệm mô phỏng về các giải thuật này.

Chương 4: ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH WRED VỚI DROP-TAIL VÀ RED

4.1. Giới thiệu bộ mô phỏng mạng NS-2

NS-2 là phần mềm mô phỏng mạng hướng đối tượng, được viết bằng ngôn ngữ C++ và OTcl. Bằng NS-2, ta có thể tạo ra các nút mạng theo 1 topo xác định, sau đó gắn các nguồn sinh lưu lượng dữ liệu lên các thực thể giao thức để truyền qua mạng, theo các giao thức định tuyến xác định, từ đó quan sát cách thức hoạt động của mạng và phân tích dữ liệu đến và đi qua các node.

Sử dụng NS-2 mang lại 4 lợi ích chính:

− Có khả năng kiểm tra, mô phỏng các giao thức sẵn có theo nhiều kịch bản, topo mạng khác nhau

− Cho khả năng thử nghiệm, đánh giá các giao thức mạng mới trước khi triển khai thực hiện và đưa vào sử dụng trong mạng thực.

− Khả năng thực thi mạnh: có những mô hình mạng lớn mà gần như ta không thể triển khai được trong thực tế nhưng lại dễ dàng xây dựng trên NS-2.

− Có thể mô phỏng nhiều loại mạng khác nhau và rất linh hoạt khi xây dựng kịch bản.

NS-2 là phần mềm mã nguồn mở có sẵn cho cả nền Windows 32 và Linux. Trong hệ thống mạng xây dựng cho luận văn, chúng tôi triển khai trên hệ điều hành Ubuntu

10.04 Lucid Lynx, phiên bản của phần mềm là 2.33. NS-2 được cài đặt chuẩn thông qua tiện ích aptitude, khai báo nguồn trong source.list như sau:

deb http://ppa.launchpad.net/wouterh/ppa/ubuntu lucid main deb-src http://ppa.launchpad.net/wouterh/ppa/ubuntu lucid main

4.2. Thiết lập tô-pô mạng mô phỏng

Trong các thí nghiệm mô phỏng DropTail, RED, WRED, chúng tôi sử dụng chung một tô-pô mạng mô phỏng (node, link...) để so sánh ưu nhược điểm giữa các giao thức. Nhằm mục tiêu kiểm tra hoạt động của hàng đợi nên hệ thống mạng mô phỏng cần phải có 1 đường truyền là nút cổ chai, có băng thông nhỏ hơn tổng thông lượng truyền

qua nó.

Mạng mô phỏng có cấu trúc như trong hình sau: