C1. NHẬP MÔN
ĐÁNH GIÁ HiỆU NĂNG MẠNG
NỘI DUNG
• ĐÁNH GIÁ HiỆU NĂNG LÀ GÌ?
• ĐỘ ĐO HiỆU NĂNG MẠNG MÁY TÍNH
• CÁC MÔ HÌNH & ĐÁNH GIÁ HiỆU NĂNG
• KiẾN TRÚC HỆ SONG SONG
• KiẾN TRÚC HỆ PHÂN TÁN
• KiẾN TRÚC & GIAO THỨC MẠNG
2
ĐÁNH GIÁ HiỆU NĂNG LÀ GÌ?
• Đánh giá hiệu năng:
- là áp dụng phương pháp khoa học vào nghiên cứu các hệ thống
máy tính
- Được xem như tách biệt với thiết kế hệ thống máy tính
- Đích là xác định tính hiệu quả (effectiveness) và tính tốt
(fairness) của một hệ thống máy tính
- Các kỹ thuật đánh giá hiệu năng được phát triển để đo lường
chính xác tính hiệu quả của việc quản trị các tài nguyên của hệ
thống máy tính khi cố gắng cung cấp dịch vụ tốt cho tất cả các
lớp khách hàng

3
ĐỘ ĐO HiỆU NĂNG MẠNG MÁY TÍNH
• Một bộ mô tả được dùng để biểu diễn mặt nào đó về
hiệu năng một mạng máy tính
• Đích là các chỉ tiêu hiệu năng khách quan
• Đối với các mạng máy tính, mỗi tầng có thể sử dụng một
độ đo hiệu năng khác nhau:
- UDP: Năng lục truyền qua (Throughput)
- IP: Thời gian hành trình của gói

- MAC: sự sử dụng kênh
• Độ đo hiệu năng có thể dương hoặc âm
4
MẠNG DiỆN RỘNG
5



12
1
11
8
4
7
2
6
9
10
14
5
13
15
3
Host
B
Host
C
Host
D
Host

E
Host
G
Host
J
Host
A
Host
H
Host
F
Host
N
16
17
routers
Host
L
Host
M
MẠNG KHÔNG DÂY
6
AP
Clients
Server
MẠNG CỤC BỘ
7
A Z X C
Y
B

CÁC MÔ HÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ HiỆU NĂNG
• Mô hình là một sự biểu diễn trừu tượng / lý thuyết của
một hệ thống. Một hệ thống có thể được mô hình hóa
bởi một vài mô hình khác nhau
• Ba phương pháp được áp dụng vào đánh giá hiệu năng
mạng
– Đo (measurement): các thiết bị đo lường được nối với hệ
thống phần cứng, số liệu các thiệt bị đo đem lại được dùng để
đánh giá hiệu năng.
– Mô phỏng (simulation): mô phỏng hệ thống (bởi phần mềm
mô phỏng), chạy hệ thống mô phỏng và đánh giá trên hệ thống
mô phỏng.
– Toán học (mathematical methods): mô hình hóa hệ thống
bằng các hệ phương trình. Hiệu năng hệ thống được rút ra từ
các lời giải của các hệ phương trình này
8
CÁC MÔ HÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ HiỆU NĂNG
• Hiệu năng thường được mô tả thông qua khái niệm:
tiềm ẩn (latency), năng lực truyền qua (throughput) của
mạng hoặc một phần của mạng
– Tiềm ẩn: xác định thời gian từ khi khởi đầu truyền thông điệp
(tại nguồn truyền) đến khi thông điệp nhận được đầy đủ (tại
đích truyền) = tổng phí liên lạc nguồn + thời gian trễ (delay
time) + tỷ suất độ dài thông điệp / băng thông + tổng phí liên
lạc đích
– Năng lực truyền qua: xác định lượng thông tin được chuyển
giao trong một đơn vị thời gian
9
KiẾN TRÚC HỆ SONG SONG (1)
• Một hệ song song là một hệ thống gồm một số thiết bị

được hợp nhất bởi một mạng tốc độ cao, hợp tác chặt
chẽ với nhau để thực hiện một nhiệm vụ.
• Thông thường nhiệm vụ được phân thành các nhiệm vụ
nhỏ hơn thích hợp với mỗi thiết bị, mỗi thiết bị được
giao cho một nhiệm vụ con, các thiết bị hỗ trợ nhau
thông qua trao đổi các kết quả nhận được từ việc thực
hiện nhiệm vụ con của mình.
• Nếu một thiết bị / nối kết bị hỏng hóc nhiệm vụ không
thể hoàn thành
10
KiẾN TRÚC HỆ SONG SONG (2)
• Các vấn đề chính của kiến trúc hệ song song: cấu trúc
hệ thống và cách ứng xử của hệ thống
• Kiến trúc một hệ máy tính song song gồm:
– Các nút (thông thường là bộ xử lý và bộ nhớ cục bộ)
– Mạng liên lạc nối các nút (trên cùng một main board / trên các
boards khác nhau được nối kết trực tiếp)
– Thông thường có một bộ nhớ dùng chung cho tất cả các nút (bộ
nhớ chia sẻ)
• Một hệ song song được thiết lập trong một “diện tích”
giới hạn
11
KiẾN TRÚC HỆ PHÂN TÁN (1)
• Hệ thống phân tán:
– là một hệ thống các thiết bị được hợp nhất bởi một mạng, thời
gian liên lạc chiếm một phần nhỏ thời gian thực hiện nhiệm vụ
– Các thiết bị có thể phân tán trên một vùng rộng
– Mỗi thiết bị thực hiện nhiệm vụ của mình một cách “độc lập” 
Một thiết bị / nối kết bị hỏng hóc không làm ảnh hưởng đến
hoạt động của các thiết bị khác (hợp tác lỏng lẻo)

• Hệ thống máy tính phân tán:
– Một số máy tính có thể chạy độc lập
– Hợp nhất với nhau thông qua các nối kết mạng
– Các máy tính phối hợp hành động thông qua truyền thông điệp

12
KiẾN TRÚC HỆ PHÂN TÁN (2)
13
Ba đặc trưng của một hệ phân tán:
- Sự cạnh tranh của các thành phần
- Thiếu đồng hồ chung
- Sự hỏng hóc của các thành phần là độc lập
KiẾN TRÚC MẠNG (1)
• Kiến trúc mạng mô tả:
– Hình thái (topology) mạng
– Sự thực hiện vật lý (các kiểu tham số của các phần tử mạng)
• Hình thái mạng cho cấu trúc của các nối kết giữa các nút
(lý thuyết đồ thị)
• Các thiết bị của hệ thống phân tán có thể trải rộng. Các
thành phần cục bộ của một mạng như vậy thường được
nối bởi switches. Các switches thường có kiến trúc tương
tự như các mạng của các hệ thống song song
• Các hệ thống phân tán bao gồm các thiết bị di động cần
các mạng giải quyết các vấn đề bổ xung
14
KiẾN TRÚC MẠNG (2)
• Hiệu năng và cách ứng xử động của các liên kết giữa
các thiết bị không dây và các thiết bị có dây là tiêu điểm
nghiên cứu
• Các hệ thống máy tính phân tán với thiết bị di động cho

phép tính toán di động (mobile computing), cũng được
gọi là du cư (nomadic computing).
• Tính toán dàn trải (ubiquitous computing) gối đầu với
tính toán di động, nó giả thiết nhiều thiết bị tính toán
trong môi trường người dùng cho phép máy tính
ubiquitous truy xuất. Các thiết bị tính toán như thế có
thể bao hàm các thiết bị di động. Tính toán Ubiquitous
cũng được gọi là tính toán pervasive

15
16
CHƢƠNG 2
CÁC ĐẶC TRƯNG KIẾN TRÚC MẠNG
1
NỘI DUNG
• KỸ THUẬT HOÁN CHUYỂN
(Switching Techniques)
• MẪU LƯU THÔNG
(Traffic Patterns)
• KiẾN TRÚC MẠNG HỮU TUYẾN
(Wired Network Architectures)
• KiẾN TRÚC MẠNG VÔ TUYẾN
(Wireless Network Architectures)
2
KỸ THUẬT HOÁN CHUYỂN (1)
• Hoán chuyển mạch (circuit switching)
– Dành riêng một liên kết vật lý giữa bên gửi và bên nhận trong
suốt thời gian truyền (đƣợc thiết lập bởi thông tin điều khiển -
probe)
– Ƣu điểm: sau khi liên kết đƣợc thiết lập, không thông tin nào

cần phải thêm vào trong suốt quá trình truyền, ngoai trừ thông
tin giải phóng liên kết
– Khuyết, nhƣợc điểm: Lãng phí tài nguyên mạng - Chỉ cho phép
một cặp liên lạc
– Ở mức phần cứng, thông điệp thƣờng đƣợc chia thành các phits
(physical units). Một phit biểu diễn đơn vị nhỏ nhất có thể đƣợc
truyền trong một chu kỳ đồng hồ (1 – 64 bits)
3
KỸ THUẬT HOÁN CHUYỂN (2)
• Hoán chuyển gói (packet switching)
– Thông điệp đƣợc chia thành các gói, mỗi gói gồm hai trƣờng:
header và payload
• Header chứa thông tin đích (có thể chứa thêm một số thông tin: độ dài gói,
thông tin ngƣời gửi, thông tin hoán chuyển …)
• Payload chứa dữ liệu truyền
– Ƣu điểm:
• các gói có thể đƣợc lƣu trữ tại các nút trung gian trên đƣờng đi qua của gói.
• Liên kết logic mô tả đƣờng đi qua mạng của thông điệp. Lƣu trữ gói cho
phép nhiều liên kết logic sử dụng trên cùng liên kết vật lý
– Có ba kiểu hoán chuyển gói: store-and-forward switching, cut-
through switching và wormhole switching

4
KỸ THUẬT HOÁN CHUYỂN (3)
–
Store-and-forward switching
:
• các gói đƣợc gửi chuyển tiếp (forward) từ node nguồn đến node đích và
đƣợc lƣu trữ tại mỗi nút trung gian.
• Một node gửi chuyển tiếp gói cho node tiếp theo khi node này sẵn có (gọi là

một hop)
–
Cut-through switching
:
• các gói đƣợc gửi chuyển tiếp từ node nguồn đến node đích, nhƣng gói chỉ
đƣợc lƣu trữ ở node mà node kế tiếp là không sẵn có (bị kẹt - blocked).
• Nếu bị kẹt xảy ra, gói đƣợc lƣu trữ đến tận khi bị kẹt đƣợc giải phóng
– Cut-through switching ảo làm nghẽn gói đến tận khi phit cuối cùng đến buffer (của node).
– Cut-through switching bộ phận, các phits sãn sàng đƣợc tiếp chuyển ngay cả khi các phits
chƣa đến buffer đầy đủ.
5
KỸ THUẬT HOÁN CHUYỂN (4)
–
Wormhole switching
:
• Các gói đƣợc chia nhỏ thành các đơn vị logic đƣợc gọi là flits (flow control
units). Tất cả các flits cùng khích thƣớc (1-8 bytes) .
• Flit đầu tiên chứa thông tin header và dành trƣớc một liên kết qua mạng,
nó đƣợc gửi chuyển tiếp theo kiểu cut-through switching.

• Các flits tiếp theo chứa payload
• Flit sau cùng (flit đuôi) giải phóng liên kết
• Nếu flit header bị kẹt ở một node trung gian, nó đƣợc lƣu trữ lại ở node đó
và các flit tiếp theo cũng đƣợc lƣu lại tại node này.
• Chia gói thành các flit cùng kích thƣớc làm giảm chi phí buffer ở các node
trung gian.
• Nếu các flits bị kẹt, gói bị trải ra trên một phần của mạng.
6
MẪU LƢU THÔNG (1)
• Mẫu lƣu thông mạng là kết quả của yêu cầu liên lạc giữa

các nodes mạng
• Thời gian thông điệp đƣợc truyền và đích của thông điệp
xác định sự lƣu thông tại một node
• Chồng các sự lƣu thông của tất cả các nodes cho ra
mẫu lƣu thông của mạng
• Mẫu lƣu thông của mạng đƣợc xác định bởi sự phân
phối các thông điệp theo không gian và thời gian
7
MẪU LƢU THÔNG (2)
• Phân phối theo không gian – distribution in space
Phản ánh “độ trù mật” các thông điệp trong các vùng mạng
Mô tả con số biến thiên các nodes đích của một thông điệp
– Tính đều và điểm nóng (Hot Spot):
• Trƣờng hợp lý tƣởng, độ trù mật thông điệp đƣợc phân phối đều trên mạng.
Nhƣ vậy mẫu lƣu thông đảm bảo “tải trọng” đều trên tất cả các liên kết
• Một liên kết chịu một tải trọng cao gọi là “điểm nóng”
– Multicast:
• Gửi một thông điệp cho nhiều nodes đích đƣợc gọi là multicast
• Multicast bao gồm hai trƣờng hợp đặc biệt: unicast và broadcast
– Unicast: gửi một thông điệp cho một node duy nhất
– Broadcast: gửi một thông điệp cho tất cả các nodes trên mạng
• Multicast có thể đƣợc thực hiện bởi
– Nhân bội thông điệp trƣớc khi vạch đƣờng (MRBR)
– Hoặc nhân bội thông điệp trong khi vạch đƣờng (MRWR)
8
MẪU LƢU THÔNG (3)
• Phân phối theo thời gian – distribution in time
Độ trù mật lƣu thông biến đổi theo thời gian
–
Initial Transient phase

:
• Độ trù mật lƣu thông thay đổi trong một khoảng thời gian sau đó trở lại
trạng thái ổn định
–
Các hàm thời gian cơ sở
:
• Lƣu thông phụ thuộc thời gian có thể đƣợc biểu diễn bởi hàm thời gian
• Hàm thời gian biểu diễn một thông điệp đƣợc gọi là tín hiệu (trong viễn
thông)
• Tín hiệu bày tỏ dạng đơn giản đƣợc gọi là tín hiệu cơ sở
• Lƣu thông phụ thuộc thời gian là một sự chồng chéo nhiều tín hiệu đƣợc gửi
từ nhiều nguồn
• Dạng của sự chồng chéo mô tả sự phân phối các thông điệp theo thời gian
• Hai dạng độ trù mật lƣu thƣờng gặp là: lƣu thông bùng nổ (bursty traffic)
và lƣu thông multifractal
9