Xem mẫu
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Hồng Đoàn
THUẬT TOÁN
ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN WLDA+
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Mạng và truyền thông
Mã số: 1.01.10
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS, TS. Nguyễn Đình Việt
Hà nội – 2007
Lời cảm ơn
Trang 1
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
Mục lục
Bảng thuật ngữ viết tắt .................... Error! Bookmark not defined.
Danh mục các hình vẽ ...................... Error! Bookmark not defined.
Mở đầu ............................................................................................ 4
Chương 1 Giới thiệu ...................................................................... 7
I. Internet và các mô hình tham chiếu ............................................................................. 7
1. Lịch sử phát triển mạng Internet và bộ giao thức TCP/IP ................................. 7
2. Các mô hình tham chiếu .................................................................................... 8
II. Một số giao thức phổ biến .........................................Error! Bookmark not defined.
1. Giao thức TCP ................................................. Error! Bookmark not defined.
2. Giao thức UDP:................................................ Error! Bookmark not defined.
3. Giao thức RTP ................................................. Error! Bookmark not defined.
Chương 2 Cơ chế điều khiển lưu lượngError! Bookmark not defined.
I. Phát hiện lỗi và điều khiển khắc phục lỗi ...................Error! Bookmark not defined.
1.Tổng quan ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2. Cơ chế bảo vệ, phát hiện và khắc phục lỗi....... Error! Bookmark not defined.
II. Điều khiển lưu lượng, tránh tắc nghẽn ......................Error! Bookmark not defined.
1. Cơ chế điều khiển lưu lượng ............................ Error! Bookmark not defined.
2. Thuật toán điều khiển lưu lượng ...................... Error! Bookmark not defined.
3. Điều khiển tắc nghẽn trong mạng hỗn hợp có dây và không dây .............Error!
Bookmark not defined.
4. Kỹ thuật TCP-friendly ..................................... Error! Bookmark not defined.
5. Lược đồ WLDA+ ............................................. Error! Bookmark not defined.
Chương 3 Đánh giá hiệu suất giao thức và việc đảm bảo QoS
cho truyền thông đa phương tiện ... Error! Bookmark not defined.
I. Các phương pháp đánh giá hiệu suất giao thức ..........Error! Bookmark not defined.
1. Giới thiệu chung............................................... Error! Bookmark not defined.
2. Đánh giá hiệu suất bằng mô hình toán học ...... Error! Bookmark not defined.
3. Đánh giá hiệu suất bằng đo thực tế .................. Error! Bookmark not defined.
4. Đánh giá hiệu suất bằng mô phỏng .................. Error! Bookmark not defined.
II. Truyền thông Multimedia và vấn đề đảm bảo QoS ..Error! Bookmark not defined.
1.Truyền thông đa phương tiện ............................ Error! Bookmark not defined.
2. Một số mô hình QoS: ....................................... Error! Bookmark not defined.
III. Một số kỹ thuật xử lý hàng đợi ................................Error! Bookmark not defined.
Chương 4: Đánh giá hiệu suất WLDA+ bằng mô phỏngError! Bookmark no
I. Cơ bản về NS ..............................................................Error! Bookmark not defined.
II. Mô phỏng thuật toán WLDA+ bằng NS ...................Error! Bookmark not defined.
1. Cấu hình mô phỏng WLDA+........................... Error! Bookmark not defined.
2. Đánh giá độ chính xác của các lược đồ lỗi. ..... Error! Bookmark not defined.
3. Đánh giá hiệu suất của các kỹ thuật. ................ Error! Bookmark not defined.
Trang 2
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
4. Đánh giá ảnh hưởng của những tỷ lệ lỗi khác nhau trong mạng không dây:
.............................................................................. Error! Bookmark not defined.
5. Tính khả triển của WLDA+ ............................. Error! Bookmark not defined.
Kết luận và phương hướng nghiên cứuError! Bookmark not defined.
Kết luận ..........................................................................Error! Bookmark not defined.
Phương hướng nghiên cứu .............................................Error! Bookmark not defined.
Tài liệu tham khảo ....................................................................... 11
Trang 3
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
Mở đầu
Các giao thức truyền thông chủ yếu trên Internet được áp dụng ngày
nay vẫn là các giao thức truyền thống như TCP, UDP, IP…Những giao
thức này vẫn đang đáp ứng được yêu cầu thực tế ở một mức độ nhất
định. Ứng dụng phổ biến chạy trên giao thức TCP là File Tranfer
Protocol, World Wide Web, Telnet, HyperText Tranfer Protocol, Simple
Mail Tranfer Protocol v.v. Một số ứng dụng đặc biệt như truyền thông
Multimedia, hội thảo truyền hình trực tuyến, Telephony, xem phim qua
mạng thì triển khai trên giao thức UDP. Tuy nhiên, hiệu suất các ứng
dụng này cũng chưa có được kết quả như mong đợi, nhất là trong môi
trường mạng hỗn hợp giữa mạng có dây và mạng không dây đang dần trở
nên phổ biến. Trong môi trường hỗn hợp, cơ chế điều khiển luồng, điều
khiển tắc nghẽn truyền thống của TCP khó phát huy hết tác dụng do tình
trạng mất dữ liệu, độ trễ các gói tin tăng đột biến không hẳn là dấu hiệu
của tình trạng tắc nghẽn mạng mà còn có thể là do nguyên nhân đường
truyền không dây có tỷ lệ lỗi bit cao, việc triển khai QoS vẫn chưa rộng
rãi. Ngoài ra, với TCP là một giao thức không hỗ trợ truyền Multicast nên
khi truyền tin theo nhóm hay Multicast thì vấn đề quản lý các phiên làm
việc đan xen sẽ rất phức tạp. Giao thức UDP trong các ứng dụng
multimedia thì không có cơ chế phát lại các gói tin dẫn đến không đảm
bảo toàn vẹn dữ liệu, không đảm bảo tính công bằng về đường truyền cho
các giao thức khác khi cùng tham gia truyền tin trên một tuyến đường
mạng, có thể dẫn đến tình trạng các luồng thông tin chạy trên các giao
thức khác mất dần cơ hội truyền cho đến lúc thông lượng trở về 0. Vậy
nên giải pháp cho mạng Internet ngày nay có xu hướng là: một mặt vẫn
tiếp tục nghiên cứu chính sách ưu tiên dịch vụ, đảm bảo chất lượng và
Trang 4
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
triển khai các chính sách này trên các thiết bị mạng mới. Những thiết bị
mạng mới đó vẫn tương thích với các giao thức, thiết bị cũ đang còn tồn
tại. Sau đó, sẽ thay thế dần các thiết bị cũ trên đường truyền Internet bằng
các thiết bị mới hơn, có các kỹ thuật quản lý QoS tốt hơn và tính mở rộng
cao hơn để có được một mạng Internet chất lượng cao. Mặt khác, cải tiến
giao thức với kỹ thuật điều khiển luồng, tránh tắc nghẽn tốt hơn để phục
vụ các ứng dụng multimedia trong môi trường mạng hỗn hợp được hiệu
quả hơn. Một ví dụ: với kỹ thuật WLDA+ được giới thiệu bởi
V.Dorgham Sisalem vào tháng 2 năm 2004 [4] là một thuật toán kiểu
TCP-friendly chạy trong môi trường mạng hỗn hợp. Kỹ thuật này dựa
trên cơ chế điều khiển luồng của giao thức RTP [13] để phân tích các
thông tin về độ trễ, sự mất dữ liệu, băng thông nơi cổ chai của đường
truyền phục vụ cho việc điều khiển tắc nghẽn, đồng thời sử dụng thêm
một số kỹ thuật khác để bóc tách nguyên nhân mất dữ liệu là do đường
truyền hay do tắc nghẽn và có cách xử lý thích hợp nhằm tăng hiệu suất
sử dụng băng thông đồng thời đảm bảo tính công bằng cho các giao thức
khác trên cùng một đường truyền. Việc nghiên cứu tìm hiểu rõ kỹ thuật
này chính là mục tiêu của luận văn. Ngoài ra, để làm sáng tỏ vấn đề luận
văn cũng tìm hiểu, trình bày một số nội dung liên quan như các cơ chế áp
dụng cho việc truyền tải dữ liệu trong mạng hỗn hợp I-TCP, SnoopTCP…, giới thiệu giao thức RTP cùng các khái niệm cơ bản khác như cơ
chế điều khiển tắc nghẽn của TCP, đảm bảo chất lượng dịch vụ trong ứng
dụng multimedia và các phương pháp đánh giá hiệu suất mạng, mô phỏng
mạng dựa trên bộ mô phỏng mạng (Network Simulator) NS-2.
Việc nghiên cứu giao thức WLDA+ nhằm khẳng định tính công bằng
đối với việc chia sẻ đường truyền, tính chính xác của dữ liệu được truyền
đi khi áp dụng cơ chế này và đặc biệt là tính ưu việt khi tách bạch được
hai nguyên nhân gây mất gói tin là do tắc nghẽn hay do đường truyền lỗi
Trang 5
nguon tai.lieu . vn
2007
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Hồng Đoàn
THUẬT TOÁN
ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN WLDA+
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Mạng và truyền thông
Mã số: 1.01.10
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS, TS. Nguyễn Đình Việt
Hà nội – 2007
Lời cảm ơn
Trang 1
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
Mục lục
Bảng thuật ngữ viết tắt .................... Error! Bookmark not defined.
Danh mục các hình vẽ ...................... Error! Bookmark not defined.
Mở đầu ............................................................................................ 4
Chương 1 Giới thiệu ...................................................................... 7
I. Internet và các mô hình tham chiếu ............................................................................. 7
1. Lịch sử phát triển mạng Internet và bộ giao thức TCP/IP ................................. 7
2. Các mô hình tham chiếu .................................................................................... 8
II. Một số giao thức phổ biến .........................................Error! Bookmark not defined.
1. Giao thức TCP ................................................. Error! Bookmark not defined.
2. Giao thức UDP:................................................ Error! Bookmark not defined.
3. Giao thức RTP ................................................. Error! Bookmark not defined.
Chương 2 Cơ chế điều khiển lưu lượngError! Bookmark not defined.
I. Phát hiện lỗi và điều khiển khắc phục lỗi ...................Error! Bookmark not defined.
1.Tổng quan ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2. Cơ chế bảo vệ, phát hiện và khắc phục lỗi....... Error! Bookmark not defined.
II. Điều khiển lưu lượng, tránh tắc nghẽn ......................Error! Bookmark not defined.
1. Cơ chế điều khiển lưu lượng ............................ Error! Bookmark not defined.
2. Thuật toán điều khiển lưu lượng ...................... Error! Bookmark not defined.
3. Điều khiển tắc nghẽn trong mạng hỗn hợp có dây và không dây .............Error!
Bookmark not defined.
4. Kỹ thuật TCP-friendly ..................................... Error! Bookmark not defined.
5. Lược đồ WLDA+ ............................................. Error! Bookmark not defined.
Chương 3 Đánh giá hiệu suất giao thức và việc đảm bảo QoS
cho truyền thông đa phương tiện ... Error! Bookmark not defined.
I. Các phương pháp đánh giá hiệu suất giao thức ..........Error! Bookmark not defined.
1. Giới thiệu chung............................................... Error! Bookmark not defined.
2. Đánh giá hiệu suất bằng mô hình toán học ...... Error! Bookmark not defined.
3. Đánh giá hiệu suất bằng đo thực tế .................. Error! Bookmark not defined.
4. Đánh giá hiệu suất bằng mô phỏng .................. Error! Bookmark not defined.
II. Truyền thông Multimedia và vấn đề đảm bảo QoS ..Error! Bookmark not defined.
1.Truyền thông đa phương tiện ............................ Error! Bookmark not defined.
2. Một số mô hình QoS: ....................................... Error! Bookmark not defined.
III. Một số kỹ thuật xử lý hàng đợi ................................Error! Bookmark not defined.
Chương 4: Đánh giá hiệu suất WLDA+ bằng mô phỏngError! Bookmark no
I. Cơ bản về NS ..............................................................Error! Bookmark not defined.
II. Mô phỏng thuật toán WLDA+ bằng NS ...................Error! Bookmark not defined.
1. Cấu hình mô phỏng WLDA+........................... Error! Bookmark not defined.
2. Đánh giá độ chính xác của các lược đồ lỗi. ..... Error! Bookmark not defined.
3. Đánh giá hiệu suất của các kỹ thuật. ................ Error! Bookmark not defined.
Trang 2
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
4. Đánh giá ảnh hưởng của những tỷ lệ lỗi khác nhau trong mạng không dây:
.............................................................................. Error! Bookmark not defined.
5. Tính khả triển của WLDA+ ............................. Error! Bookmark not defined.
Kết luận và phương hướng nghiên cứuError! Bookmark not defined.
Kết luận ..........................................................................Error! Bookmark not defined.
Phương hướng nghiên cứu .............................................Error! Bookmark not defined.
Tài liệu tham khảo ....................................................................... 11
Trang 3
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
Mở đầu
Các giao thức truyền thông chủ yếu trên Internet được áp dụng ngày
nay vẫn là các giao thức truyền thống như TCP, UDP, IP…Những giao
thức này vẫn đang đáp ứng được yêu cầu thực tế ở một mức độ nhất
định. Ứng dụng phổ biến chạy trên giao thức TCP là File Tranfer
Protocol, World Wide Web, Telnet, HyperText Tranfer Protocol, Simple
Mail Tranfer Protocol v.v. Một số ứng dụng đặc biệt như truyền thông
Multimedia, hội thảo truyền hình trực tuyến, Telephony, xem phim qua
mạng thì triển khai trên giao thức UDP. Tuy nhiên, hiệu suất các ứng
dụng này cũng chưa có được kết quả như mong đợi, nhất là trong môi
trường mạng hỗn hợp giữa mạng có dây và mạng không dây đang dần trở
nên phổ biến. Trong môi trường hỗn hợp, cơ chế điều khiển luồng, điều
khiển tắc nghẽn truyền thống của TCP khó phát huy hết tác dụng do tình
trạng mất dữ liệu, độ trễ các gói tin tăng đột biến không hẳn là dấu hiệu
của tình trạng tắc nghẽn mạng mà còn có thể là do nguyên nhân đường
truyền không dây có tỷ lệ lỗi bit cao, việc triển khai QoS vẫn chưa rộng
rãi. Ngoài ra, với TCP là một giao thức không hỗ trợ truyền Multicast nên
khi truyền tin theo nhóm hay Multicast thì vấn đề quản lý các phiên làm
việc đan xen sẽ rất phức tạp. Giao thức UDP trong các ứng dụng
multimedia thì không có cơ chế phát lại các gói tin dẫn đến không đảm
bảo toàn vẹn dữ liệu, không đảm bảo tính công bằng về đường truyền cho
các giao thức khác khi cùng tham gia truyền tin trên một tuyến đường
mạng, có thể dẫn đến tình trạng các luồng thông tin chạy trên các giao
thức khác mất dần cơ hội truyền cho đến lúc thông lượng trở về 0. Vậy
nên giải pháp cho mạng Internet ngày nay có xu hướng là: một mặt vẫn
tiếp tục nghiên cứu chính sách ưu tiên dịch vụ, đảm bảo chất lượng và
Trang 4
Luận văn cao học – Nghiên cứu thuật toán WLDA+
2007
triển khai các chính sách này trên các thiết bị mạng mới. Những thiết bị
mạng mới đó vẫn tương thích với các giao thức, thiết bị cũ đang còn tồn
tại. Sau đó, sẽ thay thế dần các thiết bị cũ trên đường truyền Internet bằng
các thiết bị mới hơn, có các kỹ thuật quản lý QoS tốt hơn và tính mở rộng
cao hơn để có được một mạng Internet chất lượng cao. Mặt khác, cải tiến
giao thức với kỹ thuật điều khiển luồng, tránh tắc nghẽn tốt hơn để phục
vụ các ứng dụng multimedia trong môi trường mạng hỗn hợp được hiệu
quả hơn. Một ví dụ: với kỹ thuật WLDA+ được giới thiệu bởi
V.Dorgham Sisalem vào tháng 2 năm 2004 [4] là một thuật toán kiểu
TCP-friendly chạy trong môi trường mạng hỗn hợp. Kỹ thuật này dựa
trên cơ chế điều khiển luồng của giao thức RTP [13] để phân tích các
thông tin về độ trễ, sự mất dữ liệu, băng thông nơi cổ chai của đường
truyền phục vụ cho việc điều khiển tắc nghẽn, đồng thời sử dụng thêm
một số kỹ thuật khác để bóc tách nguyên nhân mất dữ liệu là do đường
truyền hay do tắc nghẽn và có cách xử lý thích hợp nhằm tăng hiệu suất
sử dụng băng thông đồng thời đảm bảo tính công bằng cho các giao thức
khác trên cùng một đường truyền. Việc nghiên cứu tìm hiểu rõ kỹ thuật
này chính là mục tiêu của luận văn. Ngoài ra, để làm sáng tỏ vấn đề luận
văn cũng tìm hiểu, trình bày một số nội dung liên quan như các cơ chế áp
dụng cho việc truyền tải dữ liệu trong mạng hỗn hợp I-TCP, SnoopTCP…, giới thiệu giao thức RTP cùng các khái niệm cơ bản khác như cơ
chế điều khiển tắc nghẽn của TCP, đảm bảo chất lượng dịch vụ trong ứng
dụng multimedia và các phương pháp đánh giá hiệu suất mạng, mô phỏng
mạng dựa trên bộ mô phỏng mạng (Network Simulator) NS-2.
Việc nghiên cứu giao thức WLDA+ nhằm khẳng định tính công bằng
đối với việc chia sẻ đường truyền, tính chính xác của dữ liệu được truyền
đi khi áp dụng cơ chế này và đặc biệt là tính ưu việt khi tách bạch được
hai nguyên nhân gây mất gói tin là do tắc nghẽn hay do đường truyền lỗi
Trang 5