Đồ án Nghiên cứu kĩ thuật quản lý hàng đợi trong mạng IP

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu kĩ thuật quản lý hàng đợi trong mạng IP

1. 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
2. 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
3. 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
4. Đo đạc QoS Net 1 xử lý gói Net n xử lý gói đầu cuối tin tuỳ theo cấu tin tuỳ theo cấu trúc mạng. Mạng trúc mạng. Mạng 1 có NP1 thứ n có NPn A B CEQ NET NET CEQ NP NP NP QoS Hình 1.1: Mô hình tổng quan QoS
5. Kiến trúc cơ bản của QoS Connected Network Clclientient node 3management. Policy,management,accounting User QoS2 . signalingQoS signaling Connected Network 1.QoS tại một node Queue,(hàng đợi,đ ịnshapingh dạng) hostHost node
6. 5 tham số cơ bản của QoS ◼ Latency (độ trễ) ◼ Loss (độ mất gói) ◼ Jitter ◼ Throughput (Thông lượng) ◼ Availabily (Độ khả dụng)
7. Dịch vụ phân biệt (DiffServ) Diffserv domain B Nhược điểm : +Không có khả năng Diffserv cung cấp băng thông domain C Diffserv domain A và độ trễ đảm bảo +Yêu cầu bộ classìier chất lượng cao tại biên DS-ingress/egress Node DS boundary Node TCB Process PHB Ưu điểm : •Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng WRED,policer,shaper classification,marking •Không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng Drop để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên
8. Ưu điểm : ✓Tối ưu hoá hiệu suất sử dụng tài nguyên Dịch vụ tích hợp✓Cung (Interserv) cấp dịch vụ tốt nhất Nhược điểm : ✓Tăng gánh nặng xử lý cho Router ✓Tăng kích cỡ mạng Các bản tin setup đặt trước Ứng dụng setup setup Routing P/ database Điều khiển Data chấp nhận Lập lịch Phân loại Phân loại Lập lịch IP data
9. 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
10. 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
11. Cấu trúc bộ xử lý gói trong Router Output Forwarding table FIB Policing Queue Marking Sw FIB fabric Sche FIB Input Classification IP header IP payload
12. Kiến trúc CQS trong router Gồm 3 tầng : ◼ Tầng phân loại (Classification) ◼ Hàng đợi (Queue) ◼ Tầng lập lịch (Schedular)
13. Phân loại gói Xử lý gói tin tin dựa trênKiến trúc CQSdựa vào các trường TOS, kĩ thuật Quyết DS, TC trong quản lý định header Queue đưa gói ra từ hàng Queue1 đợi nào Queue2 Queue3
14. Các loại hàng đợi trong Router Xử lý gói đưa 1.Hàng đợi đơn giảnĐợi gói ra giao diện trước được đầu ra xử lý Server Thời gian đợi Thời gian xử lý Thời gian xếp hàng
15. Các loại hàng đợi trong Router(tiếp)Lập lịch Phân theo độ 2. Hàng đợiloại ưu gói tiên (PQ) ưu tiên theo độ của gói ưu tiên high Medium Classf Normal low
16. Các loại hàng đợi trong Router 3. Hàng đợi cân bằng FQ Lựa chọn gói ở hàng đợi tiếp theo Queue 1 Queue 2 Queue 3
17. Kĩ thuật quản lý hàng đợi : Droptail Loại bỏ hoàn toàn P 0 nếu q max 100% Max Chiều dài hàng đợi
18. 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
19. 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)
20. Thuật toán : RED(Random EarlyLoại bỏ Detection) hoàn Loại toàn các bỏ các gói đến Pb gói bị 1 Không đánh loại bỏ dấu maxp gói max minth th avg
21. 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
22. Thuật toán RIO(RED In/Output) 1. Cấu trúc Router đầu vào To core Traffic from Classifier Traffic TC Router end host TC Rate controller QoS control packet From egress Router QoS controller hander
23. Thuật toán RIO (tiếp) 2. Cấu trúc Router đầu ra Traffic from classifier TC Core Router Traffic TC QoS control packet To ingress router QoS controller hander
24. Thuật toán RIO (tiếp) In packet Out packet Pb Pb 1 1 maxp maxp avg avg min maxth minth maxth th
25. 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
26. 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
27. Em xin chân thành cảm ơn!