Xem mẫu
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ
PHẦN MỀM “KĨ THUẬT LƯU LƯƠNG
IP/WDM”
CHƯƠNG II KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG IP/WDM
2.5.2 Kĩ thuật lưu lượng tích hợp
Nguyên lí của kĩ thuật lưu lượng tích hợp là sự tối ưu hoá được thực hiện tại
cả hai mạng WDM và IP đồng thời. Điều này có nghĩa là đã tìm kiếm được kết quả
tối ưu hoá toàn cục trong một không gian nhiều chiều. Kĩ thuật lưu lượng tích hợp
có thể ứng dụng cho các mạng trong đó chức năng của cả IP và WDM được tích
hợp tại mỗi NE. Khi chức năng IP và WDM được tích hợp, một mặt phẳng điều
khiển tích hợp cho cả hai mạng là khả thi. Điều này lại cung cấp sự phù hợp tự
nhiên cho một mô hình kĩ thuật lưu lượng tích hợp. Quản lí lưu lượng IP và quản lí
và điều khiển tài nguyên WDM được xem xét cùng nhau. Hình 2.4 chỉ ra kĩ thuật
lưu lượng tích hợp
- Hình 2.4 Kĩ thuật lưu lượng tích hợp
2.5.3 Nhận xét
Sự khác biệt giữa hai xu hướng chồng lấn và tích hợp thể hiện ở mối quan hệ
giữa tối ưu hoá hiệu năng và ấn định tài nguyên. Với kĩ thuật lưu lượng chồng lấn,
tối ưu hoá hiệu năng, ví dụ như cân bằng tải và định tuyến lưu lượng, có thể được
thực hiện ở tầng IP và hoàn toàn tách biệt khỏi ấn định tài nguyên vật lí WDM,
được thực hiện ở tầng WDM. Do vậy, tối ưu hoá hiệu năng ở tầng IP có thể sử
dụng tái cấu hình và các cơ chế truyền thống không hề liên quan tới tái cấu hình.
Khi không sử dụng tái cấu hình thì điều đó có nghĩa là tối ưu hoá hiệu năng đạt
được với một tập các tài nguyên cố định (cho một mô hình IP cố định). Khi sử
dụng tái cấu hình, nghĩa là đã sử dụng ấn định tài nguyên động cho một mô hình
ảo. Sau đó tối ưu hoá hiệu năng tại tầng IP sẽ lựa chọn dựa trên lượng tài nguyên
mà nó muốn để xem xét trạng thái tài nguyên của tầng WDM. Chính tầng WDM là
nơi xảy ra ấn định tài nguyên vật lí trong thực tế. Mặt khác, tối ưu hoá hiệu năng
- và ấn định tài nguyên mạng được kết hợp trong mô hình kĩ thuật lưu lượng tích
hợp. Nếu như tối ưu hoá hiệu năng có liên quan tới một tập các tài nguyên mạng
biến đổi thì ấn định tài nguyên sẽ tự động điều chỉnh trong quá trình tối ưu hoá.
Các mô hình kĩ thuật lưu lượng có thể được triển khai dưới dạng tập trung hay
phân tán. Bảng 2.1 thể hiện bốn lựa chọn cho triển khai các mô hình kĩ thuật lưu
lượng. Theo trực giác thì xu hướng chồng lấn sẽ thích hợp với dạng tập trung hoặc
phân cấp, trong đó có một TE tầng IP và một TE tầng WDM và hai TE này sẽ giao
tiếp thông qua UNI ở biên giới WDM hoặc các giao diện giữa IP NMS và WDM
NMS. Trong mô hình chồng lấn tập trung, khối quản lí NC&M tầng IP trung tâm
và khối quản lí NC&M tầng WDM trung tâm sẽ chia sẻ thông tin trạng thái về tầng
của nó. Tuy nhiên xu hướng này không có tính mềm dẻo vì rõ ràng là sẽ xuất hiện
các thắt cổ chai ở các bộ quản lí NC&M tại cả tầng IP lẫn tầng WDM. Xu hướng
tích hợp phù hợp một cách tự nhiên với mô hình phân tán cho kĩ thuật lưu lượng.
Nghĩa là mỗi điểm đều có khả năng khai thác điều khiển tắc nghẽn và thực hiện ấn
định tài nguyên dựa trên thông tin trạng thái mạng IP/WDM được lưu trữ cục bộ.
Mô hình phân tán c ủa kĩ thuật lưu lượng nâng cao tính sẵn sàng và tính mềm dẻo
nhưng lại phải đối mặt với khó khăn là đồng bộ hoá phức tạp gây ra bởi bản chất
của quyết định song song được thực hiện tại các địa điểm phân tán.
Mô hình chồng lấn Mô hình tích hợp
TE chồng lấn tập trung TE tích hợp tập trung
Triển khai tập trung
TE chồng lấn phân tán TE tích hợp phân tán
Triển khai phân tán
Bảng 2.1 Các mô hình triển khai TE
Tóm lại, xu hướng chồng lấn sẽ không thể thực hiện một cách hiệu quả khi
kích cỡ của mạng tăng vì các máy chủ IP và WDM NMS đều trở thành các thắt cổ
- chai tiềm tàng. Xu hướng tích hợp sẽ gặp phải vấn đề lớn về độ phức tạp của triển
khai. Đồng bộ hoá giữa một lượng lớn các node IP/WDM về trạng thái mạng và
thông tin cấu hình đòi hỏi một khoảng thời gian dài để hội tụ. Lựa chọn kĩ thuật
lưu lượng chồng lấn hay tích hợp và mô hình triển khai tương ứng phụ thuộc vào
lưu lượng ứng dụng và mạng vận hành. Mô hình khối chức năng kĩ thuật lưu lượng
được trình bày trong đồ án sẽ bao quát cả hai mô hình của hai dạng thức triển khai.
Các thành phần trong mô hình khối là chung cho các ứng dụng kĩ thuật lưu lượng
trong mạng IP/WDM.
2.6 Mô hình chức năng của kĩ thuật lưu lượng IP/WDM
Cơ chế cho phép cơ bản trong mô hình khối kĩ thuật lưu lượng là đường đi
ngắn nhất và giám sát đường đi ảo theo nhu cầu. Một đặc tính độc nhất vô nhị
trong một mạng WDM là khả năng tái cấu hình đường đi ngắn nhất và mô hình ảo.
Điều đó có nghĩa là đối với một mô hình sợi quang vật lí, mạng WDM vật lí có thể
hỗ trợ một số mô hình ảo được hình thành từ các đường đi ngắn nhất. Hình 2.5 chỉ
ra các thành phần chức năng chính của một mô hình khối kĩ thuật lưu lượng có khả
năng tái cấu hình và nó bao gồm các thành phần sau:
Khối giám sát lưu lượng: thành phần này có nhiệm vụ thu thập các số liệu
thống kê lưu lượng (ở đây là lưu lượng IP) từ các bộ chuyển mạch và định tuyến
hay trên các tuyến truyền dẫn. Để hỗ trợ tính năng này, các mạng IP/WDM sẽ giám
sát lưu lượng IP.
Khối phân tích lưu lượng: thành phần này sẽ đưa ra các quyết định dựa trên
các số liệu thống kê thu thập được. Mỗi khi có cập nhật, bộ phận này cũng đưa ra
các báo cáo phân tích.
Khối dự đoán băng thông : thành phần này được sử dụng để dự đoán nhu cầu
băng thông trong tương lai gần dựa trên các đặc tính lưu lượng và các kết quả đo
kiểm hiện tại và trong quá khứ.
- Khối giám sát hiệu năng tín hiệu: thành phần này có nhiệm vụ giám sát QoS
tín hiệu quang ứng với mỗi kênh bước sóng. QoS tín hiệu là một tập hợp phức tạp
của các yếu tố động liên quan tới định tuyến bước sóng và quản lí lỗi. Quản lí lỗi
WDM không phải là nhiệm vụ chính của TE nên QoS tín hiệu chỉ được sử dụng
bởi tái cấu hình đường đi ngắn nhất.
Khối khởi tạo tái cấu hình kĩ thuật lưu lượng: thành phần này bao gồm một
tập hợp các quy định. Các quy định này sẽ quyết định khi nào sự tái cấu hình ở
mức mạng nên được thực hiện. Quyết định này có thể dựa trên các điều kiện lưu
lượng, các dự đoán về băng thông và các yếu tố vận hành khác như là giảm thiểu
ảnh hưởng của các thông số chuyển tiếp và đảm bảo thời gian hội tụ mạng phù
hợp.
Hình 2.5 Mô hình khối chức năng kĩ thuật lưu lượng IP/WDM
- Khối thiết kế mô hình đường đi ngắn nhất: thành phần này sẽ tính toán một
mô hình mạng dựa trên các dự đoán và kết quả đo kiểm lưu lượng. Việc này có thể
được coi như việc tối ưu hoá một sơ đồ (các bộ định tuyến IP được kết nối bởi các
đường đi ngắn nhất trong tầng WDM) cho những mục tiêu nhất định (ví dụ như là
cực đại hoá thông lượng), tuỳ theo các điều kiện ràng buộc cụ thể (ví dụ như cấp
độ node, dung lượng giao diện), đối với một ma trận nhu cầu cho trước (nghĩa là
tải lưu lượng trên mạng). Tìm kiếm một sơ đồ tối ưu yêu cầu lượng tính toán rất
lớn. Do việc thay đổi kiểu lưu lượng sẽ khởi tạo tái cấu hình nên một sơ đồ tối ưu
hoá có thể sẽ không còn là tối ưu hoá nữa khi sự tái cấu hình của nó hoàn thành
trong thực tế. Một xu hướng thực tế hơn là sử dụng các thuật toán kinh nghiệm.
Chúng chỉ tập trung vào các mục tiêu cụ thể chẳng hạn như hiệu quả về mặt chi
phí, tốc độ hội tụ và/hoặc giảm thiểu ảnh hưởng lên lưu lượng đang truyền thay vì
tìm kiếm tối ưu hoá toàn cục.
Khối dịch chuyển cấu hình: thành phần này bao gồm các thuật toán để lập thời
gian biểu cho việc chuyển đổi cấu hình mạng từ cấu hình cũ sang cấu hình mới.
Ngay cả khi các tài nguyên tầng WDM là đủ để hỗ trợ bất cứ dịch chuyển nào kế
tiếp (tất cả các kết nối mới đều có thể thêm vào trước khi loại bỏ các kết nối không
cần thiết) thì vẫn còn các vấn đề khác liên quan tới sự dịch chuyển. Ví dụ như khi
tái cấu hình WDM đối với các kênh có dung lượng lớn (ví dụ như lên tới OC-192
trên một bước sóng) thì việc thay đổi ấn định các tài nguyên đối với các lượng lớn
như thế sẽ có ảnh hưởng đáng kể lên một số lượng lớn lưu lượng người sử dụng.
Một thủ tục dịch chuyển bao gồm một chuỗi các thiết lập và loại bỏ từng đường đi
ngắn nhất WDM riêng rẽ. Các dòng lưu lượng phải thích nghi với các thay đổi về
đường đi ngắn nhất trong suốt cũng như sau khi diễn ra mỗi bước dịch chuyển.
Khối tái cấu hình đường đi ngắn nhất: thành phần này được sử dụng để tái
cấu hình các đường đi ngắn nhất riêng lẻ, nghĩa là thiết lập và huỷ bỏ đường. Nó
lại đòi hỏi các khối sau đây:
- Thuật toán định tuyến đường đi ngắn nhất: dùng để tính toán đường đi
ngắn nhất. Khi tuyến đường đi ngắn nhất là chưa xác định, thành phần
này sẽ tính toán đường đi định tuyến hiện. Nếu đã có sẵn một giao thức
định tuyến (ví dụ như giao thức OSPF với các mở rộng cho quang),
đường đi định tuyến có thể lấy ra từ bảng định tuyến cục bộ đó.
Cơ chế huỷ bỏ/thiết lập đường: dùng để thiết lập hoặc huỷ bỏ một tuyến
và nó có thể là một giáo thức báo hiệu.
Quản lí giao diện: có nhiệ m vụ giao diện và cập nhật các thông tin liên
quan tới nó. Sự tái cấu hình đường đi ngắn nhất có thể gán lại các giao
diện khách WDM cho một đường đi ngắn nhất khác. Điều đó sẽ ảnh
hưởng tới giao diện giữa WDM và mạng IP. Định tuyến IP đòi hỏi các
địa chỉ IP và chỉ cho phép gói tin được chuyển tiếp trong một mạng con
IP. Vì thế một mô hình IP mới có thể đòi hỏi các thay đổi địa chỉ giao
diện IP.
2.6.1 Cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng IP/WDM
Một cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng là cần thiết để điều khiển và quản
lí mạng IP/WDM. Dựa trên mô hình kĩ thuật lưu lượng và xu hướng triển khai nó
mà cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng (bao gồm cả TE) sẽ đ ược xây dựng và
duy trì tương ứng. Ví dụ như, trong xu hướng tích hợp thì một cơ sở dữ liệu
IP/WDM tích hợp toàn bộ sẽ phải được lưu trữ ở tất cả các điểm và sự đồng bộ
giữa các cơ sở dữ liệu đó sẽ do một giao thức phân tán đảm nhiệm; còn trong xu
hướng chồng lấn cơ sở dữ liệu IP được lưu trữ riêng rẽ với cơ sở dữ liệu WDM.
Thông tin trạng thái mạng mà kĩ thuật lưu lượng quan tâm bao gồm hai mặt:
các tài nguyên và cách sử dụng chúng. Cách biểu diễn truyền thống các tài nguyên
mạng dùng cho mục đích định tuyến gói tin chỉ đơn giản là thông tin mô hình. Tuy
- nhiên, kĩ thuật lưu lượng đòi hỏi nhiều thông tin hơn thế, ví dụ như băng thông
tổng cộng và sự sử dụng của mỗi kết nối hiện thời. Tồn tại hai tầng định tuyến
trong mạng IP/WDM chồng lấn. Một thực hiện định tuyến các đường đi ngắn nhất
qua mạng vật lí, trong khi tầng còn lại thực hiện định tuyến dữ liệu trên các đường
đi ngắn nhất ấy. Có thể thực hiện kĩ thuật lưu lượng trên cả hai tầng đó. Kĩ thuật
lưu lượng WDM không chỉ quan tâm tới sự tận dụng các tài nguyên mạng mà còn
cả tới các đặc tính quang của các kết nối quang WDM và chất lượng của tín hiệu.
Khi sử dụng kĩ thuật lưu lượng chồng lấn, các chức năng mục tiêu ở các tầng khác
nhau có thể khác nhau. Còn trong trường hợp của kĩ thuật lưu lượng tích hợp, điều
khiển lưu lượng và ấn định tài nguyên được xem xét đồng thời do đó các mục tiêu
tối ưu hoá mang tính kết hợp.
Mặc dù các mô hình kĩ thuật lưu lượng khác nhau đòi hỏi thiết kế và triển
khai cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng khác nhau, nhưng có một số thuộc tính
chung cho cả hai trường hợp. Trong xu hướng chồng lấn, cơ sở dữ liệu thông tin
trạng thái mạng của tầng IP bao gồm các thông tin sau:
Mô hình ảo IP: là một sơ đồ có hướng trong đó các đỉnh biểu diễn các bộ định
tuyến IP và các cạnh biểu diễn đường đi ngắn nhất. Nó giống với các đòi hỏi của
một giao thức định tuyến trạng thái tuyến nối tiêu chuẩn. Trong đó cũng bao gồm
tốc độ dữ liệu và các khuôn dạng tín hiệu mà mỗi giao diện IP có thể hỗ trợ. Mô
hình này rất hữu ích cho việc thực hiện cấu hình động.
Trạng thái tuyến nối IP: bao gồm dung lượng tuyến nối và sự tận dụng nó
(tính theo phần trăm). Nó cũng có thể bao gồm một số kết quả đo khác (ví dụ như
số lượng gói tin bị mất tại giao diện bộ định tuyến) cần thiết cho các thuật toán kĩ
thuật lưu lượng.
Tại tầng WDM, thực thể được quản lí là mạng vật lí, trong đó tải được thể
hiện bởi các vết đường đi ngắn nhất. Tại tầng này hoạt động của kĩ thuật lưu lượng
được thực hiện thông qua việc gắn mô hình ảo IP vào mạng vật lí. Các hoạt động
- quản lí mạng là gán bước sóng và định tuyến. Nếu tính liên tục bước sóng là cần
thiết dọc theo một vết thì chỉ được gán một bước sóng duy nhất; nếu một WDM
NE có khả năng chuyển đổi bước sóng, các hop khác nhau sẽ có thể sử dụng các
bước sóng khác nhau. Do vậy, một cơ sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng tại tầng
WDM sẽ bao gồm các thành phần sau:
Mô hình vật lí: là một sơ đồ có hướng trong đó các đỉnh biểu thị các WDM
NE và các cạnh biểu thị các sợi quang.
Các đặc tính NE: biểu thị khả năng chuyển mạch và độ sẵn sàng của cổng.
Một NE có thể thực hiện chuyển mạch sợi (nghĩa là kết nối tất cả các bước sóng
trong một sợi đầu vào tới một sợi đầu ra sử dụng cùng bước sóng) hoặc chuyển
mạch bước sóng (nghĩa là kết nối một bước sóng cụ thể trong sợi quang đến tới
cùng một bước sóng trong một hoặc nhiều sợi ra). Hơn thế, một tín hiệu có thể
được chuyển đổi thành một bước sóng khác thông qua chuyển đổi bước sóng. Một
NE có số lượng cổng xen/tách hữu hạn do đó có thể có sự tranh chấp giữa các tín
hiệu xen/tách tại ma trận chuyển mạch.
Trạng thái sợi: bao gồm số lượng bước sóng, hướng, loại bảo vệ tuyến và chất
lượng tín hiệu quang ví dụ như tổng công suất bước sóng của sợi đó, đăng kí bước
sóng, công suất mỗi bước sóng riêng rẽ, SNR quang của mỗi bước sóng.
Trạng thái đường đi ngắn nhất: bao gồm NE ID nguồn, ID cổng xen, NE ID
trong tuyến, ID cổng tách, ID bước sóng (cho mỗi hop sợi) và hướng của nó, tốc
độ bit, SNR quang từ đầu cuối tới đầu cuối, các ID SRLG (nhóm tuyến nối chia sẻ
nguy hiểm). Ngoài ra còn có thể tuỳ chọn độ ưu tiên đường đi ngắn nhất hay mức
độ làm rỗng đường đi ngắn nhất.
Trong kĩ thuật lưu lượng tích hợp, mô hình bước sóng và mô hình sợi được
kết hợp làm một. Tối ưu hoá được thực hiện dựa trên định tuyến bước sóng theo
các điều kiện ràng buộc sợi quang. Do vậy, nội dung của cơ sở dữ liệu tầng IP và
- cơ sở dữ liệu tầng WDM trong mô hình chồng lấn ở trên sẽ được ghép làm một cơ
sở dữ liệu thông tin trạng thái mạng IP/WDM duy nhất.
2.6.2 Quản lí giao diện IP với WDM
Điều khiển một cách hiệu quả các giao diện giữa IP và WDM là vấn đề thiết
yếu để thực hiện kĩ thuật lưu lượng phù hợp trên các mạng IP/WDM. Xu hướng là
phải lợi dụng các đặc tính phần cứng mà vẫn duy trì được tính mềm dẻo và khả
năng mở rộng vì hiện nay phần cứng mạng đang xuất hiện mới rất nhiều. Hiện tại,
một giao diện IP duy nhất chỉ có thể kết hợp với một đường đi ngắn nhất. Điều này
làm cho một mạng IP/WDM không có gì đặc biệt hơn một mạng IP trên nền bất cứ
một mạng truyền dẫn kênh ảo nào. Kĩ thuật lưu lượng nói riêng hay quản lí và điều
khiển mạng nói chung, đối với các mạng IP/WDM kiểu này, là mở đối với tất cả
các kĩ thuật hiện đang tồn tại, phát triển.
Trong miền phần mềm, IP/WDM đòi hỏi phần mềm tương ứng để quản lí
giao diện phần cứng giữa IP với WDM và chuyển đổi giữa lược đồ địa chỉ IP và
địa chỉ WDM (khi cần thiết). Trong xu hướng chồng lấn cần có một lược đồ
chuyển đổi địa chỉ để duy trì ánh xạ giữa hai tầng. Chú ý rằng tầng WDM cũng có
thể sử dụng các địa chỉ IP thay vì các địa chỉ vật lí nhưng vẫn cần lược đồ chuyển
đổi địa chỉ vì tầng IP và tầng WDM sử dụng hai không gian địa chỉ khác nhau và
các ví dụ định tuyến khác nhau. Một lợi ích của xu hướng chồng lấn là việc lợi
dụng các cơ chế điều khiển sẵn có cho mạng IP và mạng WDM. Trong xu hướng
tích hợp, mỗi giao diện IP/WDM NE được đánh địa chỉ IP. Do đó, chỉ có một lược
đồ địa chỉ được sử dụng mà ở đây là địa chỉ IP, và chỉ có một khả năng định tuyến
mà thôi. Tuy nhiên, các giao thức IP truyền thống như là OSPF cần phải được mở
rộng để bao gồm các vấn đề về kết mạng IP/WDM.
- 2.6.3 Khởi tạo tái cấu hình
Như được chỉ ra trong hình 2.6 thì tái cấu hình có thể được khởi tạo bởi nhiều
yếu tố khác nhau, ví dụ như:
Kĩ thuật lưu lượng
Lỗi
Bảo vệ/tái lập
Bảo trì mạng
Bộ khởi tạo lỗi bao gồm khối phát hiện lỗi, khối phân tích nguyên nhân và
khối quản lí lỗi. Mỗi khi một lỗi bị phát hiện và nguyên nhân gây ra nó được xác
định, khối quản lí lỗi sẽ quyết định việc cần làm. Phần mạng bị lỗi có thể bị cách ly
và các kết nối bị ảnh hưởng sẽ được định tuyến lại. Bộ khởi tạo bảo vệ/tái lập có
thể được sử dụng để hỗ trợ tái cấu hình động. Mỗi khi đường đi chính bị hỏng,
thuật toán tái lập sẽ tính toán (hoặc tính toán trước) một đường dự phòng. Khối kết
hợp có nhiệm vụ chuyển mạch đường từ đường chính sang đường dự phòng. Các
cơ chế tái cấu hình cung cấp các tiện ích cho việc thiết lập và huỷ bỏ đường, nghĩa
là một giao thức báo hiệu. Giao thức báo hiệu phân tán đóng một vai trò quan trọng
trong bảo vệ/tái lập. Khối bảo trì mạng liên quan tới việc lập thời gian biểu cho các
hoạt động vận hành và thay thế và có thể thực hiện dễ dàng hơn nhờ sử dụng tái
cấu hình.
- Hình 2.6 Tái cấu hình trong mạng IP/WDM
Có ba thành phần chính trong cơ chế tái cấu hình: thiết kế mô hình, dịch
chuyển mô hình và tái cấu hình đường đi ngắn nhất. Bộ phận tái cấu hình đường đi
ngắn nhất lại bao gồm ba khối nhỏ là quản lí giao diện, thuật toán định tuyến
đường đi ngắn nhất và giao thức báo hiệu. Khối cơ chế tái cấu hình sẽ được khởi
động khi đạt được các điều kiện khởi tạo nhất định.
2.6.4 Đo kiểm và giám sát lưu lượng
Các mạng IP/WDM được dùng để phân phát lưu lượng IP. Đo kiểm lưu lượng
mạng đạt được thông qua việc giám sát IP và các cơ chế thu thập là thiết yếu cho
công việc của kĩ thuật lưu lượng. Độ chính xác của các phép đo ảnh hưởng trực
tiếp lên hiệu năng công việc vì các kết quả đo đó cung cấp thông tin đầu vào mô tả
các điều kiện mạng động. Trong một vòng kín đóng, liên tục, các phép đo lưu
- lượng mạng có thể khởi tạo thuật toán tái cấu hình cũng như đánh giá tác động của
sự tái cấu hình.
Các số liệu thống kê cần phải thu thập phụ thuộc vào các mục tiêu tối ưu hoá
và thuật toán tìm kiếm thông tin được sử dụng. Ví dụ như, số lượng lưu lượng là
rất quan trọng khi mục tiêu tối ưu hoá là thông lượng toàn cục; trễ một hướng giữa
một cặp node cho trước là quan trọng khi trễ giữa cặp node đó là mục tiêu tối thiểu
hoá.
Tuỳ thuộc vào các mục tiêu kĩ thuật lưu lượng, đo đạc lưu lượng và thống kê
tải sẽ phải có khả năng lựa chọn mềm dẻo các phân mảnh trong một tổng thể, lấy
mẫu và đo đạc. Phân mảnh tổng thể liên quan tới phần các đầu cuối trong dòng lưu
lượng được giám sát. Lấy mẫu hạt yêu cầu một lưu lượng lớn cần phải giám sát và
việc xử lí công suất các thiết bị. Đo kiểm hạt xác định khoảng thời gian mà trong
đó lưu lượng dữ liệu được tính trung bình. Lựa chọn hợp lí trong số các hạt trên
cho phép điều khiển chi phí vận hành kĩ thuật lưu lượng. Cùng với các thống kê có
sẵn trong các SNMP MIB, tập hợp thời gian dài của các kết quả thống kê và phân
tích chúng cũng rất quan trọng trong việc xác định một mô hình mới. Các yếu tố
quyết định trong các phân tích trên là dữ liệu lưu lượng tổng tại tầng IP đi vào ma
trận và việc dự đoán nhu cầu lưu lượng trong tương lai gần.
Giám sát lưu lượng và thu thập các kết quả thống kê không phải là một công
việc đơn giản vì lưu lượng là cực lớn và dung lượng của các đường trung kế
Internet hiện đại là rất lớn. Nếu không được quan tâm một cách cẩn thận, nó có thể
làm giảm đáng kể hiệu năng mạng. Hơn nữa, các ước lượng ma trận lưu lượng có
thể không có sẵn đối với hầu hết các thiết bị định tuyến hiện có trên thị trường;
trong khi các tải tuyến nối là có sẵn nhưng nó lại không chứa đủ thông tin để ước
lượng một ma trận chấp nhận được.
Giám sát lưu lượng bao gồm các nguyên tắc sau:
- Sử dụng các ma trận tiêu chuẩn
Đánh giá các đặc tính đơn hướng
Sử dụng các thiết bị chuyên dụng cho các phép đo chính xác cao
Đo liên tục
Cung cấp dữ liệu hiệu năng dài hạn
Cung cấp truy nhập thời gian thực tới dữ liệu hiệu năng
Cung cấp các phép đo từ đầu cuối tới đầu cuối
Các phương pháp và công cụ giám sát lưu lượng
Khả năng giám sát lưu lượng có thể được triển khai tại mức gói hoặc mức
mạng. Dưới đây là một số các công cụ phần mềm đã có trên thị trường cho phép
giám sát lưu lượng.
Giám sát mức gói tin: phương pháp này đòi hòi phải giám sát tất cả các gói
tin, ví dụ như là tại nguồn gói tin. Đặc biệt, mào đầu gói tin có thể được kiểm tra
và các thông tin liên quan có thể được trích ra từ mào đầu. Hai công cụ phần mềm
phổ biến cho việc giám sát ở mức gói tin là:
‘tcpdump’
Công cụ này sẽ in ra tất cả các mào đầu của các gói tin trong giao diện
mạng thoả mãn biểu thức boolean. Nó cũng có thể chạy trong chế độ cờ
‘w’, khi đó nó sẽ lưu dữ liệu gói tin vào một tập tin để có thể phân tích sau
này và/hoặc chạy với cờ ‘b’, khi đó nó sẽ đọc nội dung từ một tập tin đã
- được lưu thay vì đọc các gói tin trong giao diện mạng. Trong tất cả các
trường hợp, chỉ có các gói tin thoả mãn biểu thức mới được xử lí.
‘tcpdump’ cũng có cờ ‘c’. Nếu không có cờ này, nó sẽ tiếp tục bắt giữ các
gói tin cho tới khi nó bị ngắt bởi tín hiệu SIGINT hoặc SIGTERM. Khi có
cờ ‘c’, nó sẽ bắt giữ các gói tin cho tới khi nó bị ngắt bởi tín hiệu SIGINT
hoặc SIGTERM hoặc một số lượng gói tin nhất định đã được xử lí. Cuối
cùng, nó sẽ báo cáo số lượng gói tin đã qua bộ đệm và số lượng các gói tin
phù hợp với bộ lọc nghĩa là các gói tin phù hợp với biểu thức lựa chọn.
‘libcap’
Đây là thư viện mà có thể được sử dụng để bắt giữ các gói tin xuất phát từ
card mạng một cách trực tiếp. Nó cung cấp các truy nhập không phụ thuộc
vào hình thức triển khai tới các tiện ích bắt giữ gói tin cơ sở và tiện ích này
được cung cấp bởi các hệ điều hành. Ứng dụng của ‘libcap’ có các định
dạng cơ bản sau:
Chỉ định giao diện cần đo đạc.
Khởi tạo ‘libcap’. Libcap có thể hoạt động như một đa thiết bị. Mỗi
phép đo được nhận dạng bởi một bộ miêu tả lọc (hay còn gọi là
nhận dạng phiên).
Xác định tập các quy tắc để chỉ rõ loại lưu lượng nào muốn tìm
kiếm, liên kết các quy tắc này lại và áp dụng chúng cho phiên.
Thực hiện lặp sơ cấp để tiến hành đo.
Đóng phiên hay bộ miêu tả lọc.
- Giám sát mức mạng: phương pháp này giám sát các hoạt động ở mức mạng
ví dụ như tắc nghẽn mạng và các thắt cổ chai hiệu năng. Giám sát mức mạng có
thể được thực hiện theo ba cách: đo tích cực, đo thụ động và giám sát điều khiển.
Phương pháp đo tích cực sẽ thực hiện gửi dữ liệu qua mạng và quan sát kết quả.
Trong khi đó phương pháp đo thụ động sẽ chèn một máy dò vào tuyến nối giữa các
node trong mạng và sẽ tổng kết và ghi lại các thông tin về dòng lưu lượng trên
tuyến nối đó. Phương pháp giám sát điều khiển sẽ bắt giữ và phân tích thông tin
điều khiển mạng chẳng hạn như thông tin định tuyến và quản lí mạng.
Đặc biệt, giám sát mức mạng có thể thực hiện nhờ việc sử dụng các công cụ
dựa trên Ping, dò đường, SNMP, và các thiết bị giám sát mạng. Ví dụ như, có thể
sử dụng Ping để đo thời gian phản hồi tiến trình, tỉ lệ tổn thất gói, sự biến thiên của
thời gian phản hồi và sự thiếu khả năng phản ứng (nghĩa là không có phản ứng cho
một loạt các lệnh Ping):
Các công cụ dựa trên Ping: các công cụ này sử dụng các phép đo và
phân tích liên quan tới lệnh Ping được gọi là PingER. Các công c ụ này
có thể thu thập các kết quả đo tích cực nhờ các bản tin ICMP (tiếng
vọng yêu cầu/phản hồi). Các công cụ này gồm có ba phần:
Khối giám sát vị trí: Khối này được cài đặt và cấu hình ở tại vị trí
cần giám sát. Dữ liệu Ping thu thập được sẽ luôn sẵn sàng cho các
máy chủ nhờ HTTP. Cũng có các công cụ PingER có khả năng
giám sát vị trí mà cung cấp các phân tích trong thời gian gần và báo
cáo các dữ liệu mà nó có trong các bộ nhớ cache cục bộ.
Khối giám sát vị trí ở xa: Khối này được cài đặt tại máy chủ ở xa
thụ động. Nó gắn với ít nhất một vị trí giám sát cụ thể.
- Khối nhận và phân tích vị trí: Khối này có thể được đặt ở một vị trí
duy nhất hoặc thậm chí một máy chủ dành riêng hoặc cũng có thể
được đặt tách riêng nhau. Vị trí lưu trữ sẽ thu thập thông tin nhờ sử
dụng HTTP từ các vị trí giám sát theo chu kì thời gian nhất định.
Nó cung cấp các dữ liệu thu thập được cho các vị trí phân tích, và
sau đó cung cấp các bản báo cáo đang có thông qua Web.
Dò đường: công cụ này in ra tất cả các hop trung gian giữa một cặp
node nguồn và node đích và đo thời gian hành trình giữa node
nguồn đó và mỗi hop. Dò đường sử dụng trường IPv4 TTL hoặc
trường IPv6 hop limit và hai bản tin ICMP (nghĩa là ‘thời gian trội
khi truyền dẫn’ và ‘cổng không thể tiếp cận’). Nó bắt đầu gửi một
bản tin UDP tới đích với một TTL (hay là hop limit) bằng 1. Điều
này sẽ bắt bộ định tuyến ở hop đầu tiên sẽ trả lại một ICMP có ‘thời
gian trội trong truyền dẫn’ mang giá trị lỗi. Nó tiếp tục gửi một bản
tin UDP tới node đích nhưng có giá trị TTL tăng dần 1 đơn vị. Cuối
cùng, node đích sẽ nhận được bản tin UDP thăm dò và trả lại một
ICMP ‘cổng không tiếp cận được’ khi bản tin UDP đó được đánh
địa chỉ tới một cổng không sử dụng. Trong thiết lập mặc định, nó sẽ
gửi ba bản tin UDP thăm dò cho mỗt thiết lập TTL. Do đó thời gian
hành trình cho mỗi hop có thể được ước lượng bằng trung bình
cộng của ba khoảng thời gian được đo đó.
SNMP: có thể sử dụng SNMP để thu thập các phép đo cục bộ từ các
bộ định tuyến IP.
Các phép đo tuyến nối thụ động: Xu hướng này đòi hỏi các thiết bị
mạng đặc biệt như là các bộ phân tích giao thức hay OCX-mon.
- Một giám sát OXC-mon là một PC bảng rãnh chạy trên hệ điều
hành Linux hoặc FreeBSD. Cùng với các linh kiện cho PC (400
MHz PII, 128 Mbytes RAM, 6-Gbyte SCSI disk), nó còn được cài
đặt hai card đo và một bộ chia quang được sử dụng để kết nối bộ
giám sát tới một tuyến nối quang OC-3 (155 Mb/s) hoặc OC-12
(622 Mb/s).
Định nghĩa dòng lưu lượng
Thuật ngữ “dòng” đã được sử dụng rất rộng rãi nhưng với rất nhiều định
nghĩa khác nhau chẳng hạn như trong giám sát QoS, định tuyến QoS, chuyển tiếp
gói. Một định nghĩa chung cho một ‘dòng lưu lượng’ trong kĩ thuật lưu lượng là rất
quan trọng đối với tập hợp dữ liệu và đối với việc sử dụng các kết quả thống kê lưu
lượng được thu thập bởi các lược đồ thu thập lưu lượng của các nhà sử dụng dịch
vụ khác nhau. Sau đây là định nghĩa ‘dòng’ cho đo lưu lượng:
Tính hướng: Dòng có thể là đơn hướng hoặc song hướng. Với các dòng
đơn hướng, lưu lượng từ A tới B và từ B tới A được coi là các dòng lưu
lượng khác nhau trong khi thu thập và phân tích. Dữ liệu song hướng
cung cấp các đặc điểm bên trong của các giao thức bao gồm cả các vấn
đề có thể rất rõ ràng trong các mạng đường trục nhưng lại khó nhận ra
hơn tại các đầu cuối. Rõ ràng là dữ liệu song hướng là phức tạp và làm
tăng độ phức tạp đối với các thuật toán kĩ thuật lưu lượng. Để cho đơn
giản, giả thiết rằng các dòng song hướng không có sự khác biệt so với
trường hợp hai dòng đơn hướng của cùng một cặp node. Ví dụ như, độ
lớn lưu lượng hay độ tận dụng của một dòng song hướng là lớn hơn độ
lớn lưu lượng hay độ tận dụng lớn hơn hai dòng đơn hướng. Hay, dòng
song hướng có thể coi là bằng với một trong hai dòng đơn hướng đó.
- Nếu như thế thì một dòng song hướng giữa hai cặp node được giả định
là luôn luôn đối xứng.
Các điểm cuối dòng: Điểm mấu chốt cho các chỉ định dòng là các điểm
cuối của dòng. Chúng mô tả các thực thể truyền thông. Các dòng có thể
được coi là lưu lượng giữa:
Các ứng dụng: được nhận dạng bởi .
Các máy chủ: được nhận dạng bởi .
Các mạng: được nhận dạng bởi .
Lưu lượng chia sẻ một đường chung trên mạng: được nhận dạng bởi
.
Tính phân mảnh dòng: Mỗi dòng gắn với một độ phân mảnh mà cơ sở
của nó là kích thước của dòng.
nguon tai.lieu . vn
