Bài giảng Mạng máy tính: Trễ và mất gói

Trễ và mất gói

Thời gian trễ & mất gói tin trong mạng chuyển gói

Tại sao có trễ và mất gói tin?

Các gói tin xếp hàng trong bộ đệm của bộ định tuyến

• Tần xuất gói tin đến vượt quá công năng của đường truyền

• Các gói tin xếp hàng, chờ đến lượt

packet being transmitted (delay)

A

B

packets queueing (delay)

free (available) buffers: arriving packets

dropped (loss) if no free buffers

Bốn nguyên nhân của trễ

• 1. Xử lý tại nốt:

• 2. Xếp hàng

– kiểm tra lỗi bit

– thời gian chờ tại đường

truyền để được truyền

đi

– xác định đường ra

– phụ thuộc vào mức độ

tắc nghẽn tại bộ định

tuyến

transmission

A

propagation

B

nodal

processing

queueing

Trễ trong mạng chuyển gói

4. Trễ lan truyền:

3. Trễ truyền:

• d = chiều dài của đường truyền

• R=băng thông của đường

truyền (bps)

• s = tốc độ lan truyền trong

phương tiện truyền dẫn (~2x10⁸

m/sec)

• L=chiều dài của gói tin

(bit)

• trễ lan truyền = d/s

• thời gian gửi các bit vào

đường truyền = L/R

Chú ý: s và R là các đại

lượng khác nhau!

transmission

A

propagation

B

nodal

processing

queueing

So sánh với đoàn xe

100 km

ten-car

caravan

toll

booth

toll

booth

• Thời gian để “đẩy” toàn bộ

đoàn xe qua trạm thu phí vào

đường cao tốc = 12*10 = 120

giây

• Thời gian để xe cuối cùng lan

truyền từ trạm thu phí thứ

nhất đến trạm thứ hai:

• Xe “lan truyền” với tốc độ

100 km/h

• Trạm thu phí phục vụ một xe

trong 12 giây (thời gian

truyền)

• xe~bit; đoàn xe ~ gói tin

100km/(100km/h)= 1 h

• A: 62 phút

• Sau bao lâu thì đoàn xe xếp

hàng ở trạm thu phí tiếp theo?

So sánh với đoàn xe

100 km

ten-car

caravan

toll

booth

toll

booth

• Có thể! Sau 7 phút, xe thứ nhất

ở trạm thu phí thứ hai và vẫn

còn 3 xe đang ở trạm thu phí

thứ nhất.

• Xe bây giờ “lan truyền” với

tốc độ 1000 km/h

• Trạm thu phí phục vụ một

xe trong 1 phút

• Bit đầu của gói tin có thể đến

bộ định tuyến thứ hai trước khi

toàn bộ gói tin được truyền đi

tại bộ định tuyến thứ nhất!

• Có thể xảy ra hiện tượng xe

đến trạm thu phí thứ hai

trước khi tất cả các xe được

phục vụ tại trạm thu phí thứ

nhất?

Nodal delay (trễ tại nốt)

d_nodal= d_proc+ d_queue+ d_trans+ d_prop

• d_proc= processing delay (trễ xử lý)

– thường khoảng vài micro giây hoặc nhỏ hơn

• d_queue= queuing delay (trễ xếp hàng)

– phụ thuộc vào sự tắc nghẽn

• d_trans= transmission delay (trễ truyền)

– = L/R, đáng kể khi đường truyền có tốc độ thấp

• d_prop= propagation delay (trễ lan truyền)

– khoảng vài micro giây đến hàng trăm mili giây

Trễ xếp hàng

• R=băng thông của đường truyền

(bps)

• L=chiều dài của gói tin (bits)

• a=tần xuất gói tin đến trung bình

Cường độ của lưu lượng = La/R

• La/R ~ 0: trễ xếp hàng trung bình nhỏ

• La/R -> 1: trễ trở nên lớn

• La/R > 1: nhiều “công việc” đến hơn là được giải

quyết, trễ trung bình vô hạn!

Ví dụ

Cho một ứng dụng mạng sử dụng toàn bộ chồng giao thức theo đúng

mô hình quy chiếu ISO/OSI :

• sử dụng cả 6 lớp dưới ứng dụng (từ 6 đến 1),

• lớp biểu diễn (presentation layer) có thời gian đi qua tỷ lệ với kích

thước thông điệp là a giây cho một ký tự (s/B),

• các lớp từ 5 đến 2 có thời gian đi qua không đổi là b (s),

• độ dài đường truyền vật lý là L (m). Vận tốc truyền thông trên mạng

là V (m/s). Băng thông của mạng vật lý là D (b/s),

• một lớp i thêm vào dữ liệu nhận được một “tiêu đề” (header - PCI) có

độ dài Pi (B).

Hãy cho biết :

a) Độ trễ (delay) truyền một thông điệp có độ dài T bytes giữa hai

ứng dụng ?

b) Băng thông hữu dụng (effective bandwidth) ứng dụng có thể

đạt được nếu người ta truyền liên tục chỉ các thông điệp có độ dài T

?

Trễ và tuyến “thực tế” trong Internet

• Trễ và mất gói tin “thực tế” trong Internet như thế nào?

• Chương trình Traceroute: giúp đo trễ từ nguồn đến các bộ

định tuyến dọc theo đường đi đến đích. Với mọi i:

– Gửi ba gói tin đến bộ định tuyến i trên đường đến đích

– Bộ định tuyến i sẽ trả lời bằng các gói tin cho nơi gửi

– Nơi gửi ghi lại khoảng thời gian giữa thời điểm gửi và thời

điểm nhận trả lời.

3 probes

Trễ và tuyến “thực tế” trong Internet

traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr

Three delay measements from

gaia.cs.umass.edu to cs-gw.cs.umass.edu

1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms

2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms

3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms

4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms

5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms

6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms

7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms

trans-oceanic

link

8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms

9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms

10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms

11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms

12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms

13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms

14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms

15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms

16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms

17 * * *

* means no reponse (probe lost, router not replying)

18 * * *

19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms

Mất gói tin

• Hàng đợi (hay bộ đệm) có sức chứa hữu hạn

• Khi gói tin đến hàng đợi đã đầy, gói tin bị loại bỏ (mất)

• Gói tin bị mất có thể được truyền lại bởi nốt trước, hoặc bởi hệ

thống cuối ở nguồn, hoặc hoàn toàn không được truyền lại