Đồ án Cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet

Giải pháp CUNG Cấp chất lượng dịch vụ trên INTERNET Tác giả Nguyễn Tài Hưng Lớp: CH DTVT 99 Kính gửi Bộ môn Kỹ Thuật Thông Tin Khoa Điện Tử Viễn Thông Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp cao học Tháng 9, năm 2001. Tóm tắt Cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet tác giả Nguyễn Tài Hưng Đồ án này trình bày các cơ chế nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ trên mạng Internet. Các cơ chế đó bao gồm: định hướng lưu lượng và cân bằng tải ở lớp ứng dụng, phân loại dịch vụ (Diffserv) ở lớp vận chuyển, kỹ thuật lưu lượng và định tuyến lại ở lớp mạng. Định hướng lưu lượng là nhằm tận dụng các phần mạng hiệu suất cao và tránh sử dụng các phần mạng hiệu suất thấp. Cân bằng tải là phép phân phối các yêu cầu từ máy trạm đến nhiều máy chủ khác nhau nhằm tăng tính sẵn sàng của dịch vụ và giảm thời gian đáp ứng. Đồ án mô tả tóm tắt một số phương pháp tiếp cận nhằm định hướng lưu lượng và cân bằng tải. Diffserv là mô hình cho phép phân chia lưu lượng trong mạng thành các loại khác nhau và có các xử lý khác nhau đối với chúng, đặc biệt trong trường hợp tài nguyên của mạng hạn chế. Đồ án cũng trình bày các cơ chế thực hiện mô hình Diffserv này ở 2 phần, phần ngoài (edge) và phần chính (core) của mạng. Mục đích của các cơ chế này là để đạt được các phép xử lý khác nhau đối với từng chặng (PHBs) trên dọc tuyến đường đi của lưu lượng. Bằng cách kết hợp tất cả các PHBs đó với nhau, có thể cung cấp được một mức chất lượng dịch vụ (QoS) nào đó trên phạm vi từ thiết bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuối. Ngoài ra đồ án cũng mô tả các xung đột xảy ra giữa mô hình Diffserv và giao thức TCP và đưa ra các giải pháp giải quyết các xung đột đó. Kỹ thuật lưu lượng là thuật ngữ mô tả quá trình lặp đi lặp lại công việc lập kế hoạch và tối ưu hoá mạng. Lập kế hoạch mạng là nhằm cải tiến kiến trúc (cấu hình và dung lượng kết nối) của mạng về mặt hệ thống để dễ dàng vận hành mạng và làm cho mạng trở nên đơn giản và có thể hiệu chỉnh. Tối ưu hoá mạng là nhằm điều khiển việc ánh xạ và phân phối lưu lượng trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có để tránh hoặc giảm bớt hiện tượng tắc nghẽn và do đó tối ưu hoá hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng. Đồ án này mô tả tóm tắt các hệ thống kỹ thuật lưu lượng đang được nghiên cứu và áp dụng hiện nay sau đó trình bày chi tiết hệ thống kỹ thuật lưu lượng sử dụng giao thức chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) và đánh giá hiệu suất của nó. Dựa trên các kết quả nghiên cứu và thực hiện hệ thống này, đồ án sau đó đưa ra một thủ tục chung cho các hệ thống kỹ thuật lưu lượng ở mức mạng lớn (phạm vi quốc gia, quốc tế). Sau đó đồ án mô tả việc thực hiện kỹ thuật lưu lượng giữa các miền (domain) với nhau dưới dạng định lượng. Trong đồ án tôi cũng đưa ra một thuật toán định tuyến cưỡng bức (constraint-based routing) để tính toán các đường LSPs cho hệ thống MPLS, và mô tả phương pháp thực hiện mô hình Diffserv trong môi trường MPLS. Cuối cùng đồ án trình bày 2 công nghệ nổi bật liên quan đến kỹ thuật lưu lượng là, giao thức định tuyến lambda đa giao thức (MPLmS) và giao thức định tuyến lại nhanh (fast reroute). Định tuyến cưỡng bức là một trong các công cụ quan trong nhất đối với kỹ thuật lưu lượng. Do đó đồ án trình bày một cách chi tiết các vấn đề liên quan đến định tuyến cưỡng bức bao gồm các phép toán lặp để tính toán các tuyến đường đi với một độ trễ cho trước và để thực hiện định tuyến chất lượng dịch vụ trên các mạng ảo được xây dựng trong quá trình kỹ thuật lưu lượng. Để giảm độ phức tạp tính toán trong phép định tuyến cưỡng bức, đồ án đưa ra một thuật toán nhằm giảm "chi phí" tính toán bảng định tuyến cho thuật toán OSPF. Tóm lại, đồ án này không chỉ thảo luận tất cả các vấn đề liên quan đến chất lượng dịch vụ mà còn trình bày một cách tiếp cận có hệ thống nhằm cung cấp chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ trên Internet. Tháng 9, 2001 Tác giả Nguyễn Tài Hưng Lời Tựa Trong qúa trình thực hiện luận văn này tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và hổ trợ từ rất nhiều người. Đầu tiên, tôi xin trân trọng nói lời cảm ơn tới người hướng dẫn đồ án của tôi, PGS. TS. Phạm Minh Hà, người luôn luôn chú ý, hướng dẫn và đưa ra những lời khuyên bất cứ khi nào tôi cần. Cô Hà là người đã giúp đỡ và dẫn dắt tôi khi tôi mới bắt đầu tham gia vào lĩnh vực nghiên cứu các kỹ thuật và công nghệ truyền thông với dự án "Nghiên cứu thiết kế phần mềm lập kế hoạch và tối ưu hoá mạng đường trục ATM". Không có sự hướng dẫn và dìu dắt của cô tôi không thể nào hoàn thành được dự án nghiên cứu nêu trên và càng không thể trưởng thành trong công tác nghiên cứu khoa học như ngày hôm nay. Khi tôi đã có được những kỹ năng cơ bản trong việc nghiên cứu, Tiến sĩ Hà đã để tôi tự do làm việc trong môi trường thực tế tại các công ty sản xuất thiết bị viễn thông và các nhà khai thác mạng trong quá trình hoàn thành luận văn cao học này. Trong môi trường thực tế của nghành công nghiệp thông tin và viễn thông, tôi đã cố gắng nghiên cứu và triển khai các cơ chế cung cấp chất lượng dịch vụ, và thử nghiệm một hệ thống MPLS cở nhỏ trong phòng thí nghiệm. Với những kinh nghiệm thực tế này, luận văn cao học của tôi sẽ mang tính chuyên sâu và thuyết phục hơn. Tôi cũng bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các nghiên cứu sinh: Nguyễn Hữu Thanh (nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Đức), Nguyễn Chấn Hùng (nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Tây Ban Nha), các khoa viện và các giảng viên, cán bộ của trường ĐHBK-HN đã có những lời khuyên, giúp đỡ hết sức quý báu cũng như cung cấp cho tôi rất nhiều các tài liệu tham khảo quan trọng giúp tôi phát triển kiến thức và kỹ năng nghiên cứu của mình. Ngoài ra tôi cũng xin chân thành cảm ơn anh Vũ Thanh Hải (văn phòng đại diện Siemens tại Việt nam), kỹ sư Nguyễn Xuân Phương (công ty Điện Toán và Truyền Số Liệu), ông SHMUEL WIDER (công ty ECI Telecom/Israel) và anh Anuchit Vasinonta (Tom) (văn phòng châu á thái bình dương của Redback Networks tại Thái lan). Họ đã cố vấn, tin tưởng cho phép tôi thực hiện các thử nghiệm một hệ thống MPLS nhỏ trên các thiết bị của ECI Telecom và Redback Networks. Họ cũng đã hướng dẫn và giúp sữa bản thảo luận văn trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, tôi muốn nói lời cảm ơn chân thành tới tất cả bạn bè, đồng nghiệp của tôi, đặc biệt anh Phạm Văn Tiến (người bạn tốt và cũng là đồng nghiệp của tôi tại bộ môn kỹ thuật thông tin, khoa điện tử viễn thông, trường ĐHBK-HN) đã giúp đỡ và hổ trợ tôi rất nhiều với tinh thần bạn bè trong sáng và vô tư. Xin chân thành cảm ơn tất cả! Chương 1 Giới thiệu: Những xu hướng phát triển và vấn đề tồn tại của mạng Internet. Không có gì làm thay đổi thế giới này nhanh như Internet [1]. Ngày nay Internet đã trở thành một trong các công cụ vẩn chuyển thông tin quan trọng nhất. Con người bắt đầu sử dụng Internet để học tập, nghiên cứu, mua bán hàng hoá và thực hiện các giao dịch ngân hàng và thị trường chứng khoán. Vì Internet ngày càng trở nên quan trọng nên các yêu cầu đối với nó cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn. Bị thúc ép bởi các yêu cầu về băng thông, chất lượng dịch vụ (QoS) và tính bảo mật, mạng Internet ngày càng được nghiên cứu phát triển để trở nên tinh vi hơn, thông minh hơn và an toàn hơn [2][3]. Chương này sẽ trình bày tóm tắt một số xu hướng phát triển và các vấn đề liên quan của mạng Internet. Internet, nhìn toàn cảnh Mạng Internet bao gồm các mạng LAN (Local Area Networks) và mạng MAN (Metropolitan Area Networks) được liên kết với nhau bởi một mạng đường trục tốc độ cao. Các mạng LANs và MANs ở đây có thể mạng của các trường đại học, các công ty, tổ chức, hoặc các nhà cung cấp dịch vụ khu vực, quốc gia, vv... . Mạng Internet đường trục bao gồm một số mạng của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISPs) quốc gia và quốc tế như AT&T WorldNet, Global Crossing, Sprint, UUNET (Mỹ), SingTel (Singapore), Dustch Telecom (Đức), VDC (Việt nam). Các mạng này chúng thường chống lấn nhau về mặt địa lý. Các mạng ISPs được liên kết với nhau qua các điểm chuyển mạch công cộng gọi là NAPs (Network Access Points). Để tránh tắc nghẽn xảy ra ở các NAPs, các mạng ISP cũng thường được kết nối bằng các kết nối thuê riêng khác. Một mạng ISP bao gồm nhiều điểm cung cấp dịch vụ POPs (Point of Presence) và các kết nối liên kết các POP với nhau. Hình 1-1 trình bày ví dụ về một mạng ISP điển hình. Nói một cách đơn giản, một POP bao gồm sự kết hợp của một hay nhiều bộ định tuyến truy nhập ARs (Access Router) kết nối tới các khách hàng ở xa, các bộ định tuyến biên BRs (Border Router) kết nối tới mạng của các ISP khác, các bộ định tuyến chủ HRs (Hosting Router) kết nối tới các máy chủ phục vụ Web của các ICP (Internet Content Provider) như Yahoo, Vnn, Fpt, và các bộ định tuyến chính CRs (Core Router) kết nối tới các POP khác. Lưu lượng từ các ARs, BRs và HRs trước hết phải được gửi tới CR. CR sau đó sẽ chuyển tiếp lưu lượng tới các CR khác, cho đến khi tới POP cuối cùng (điểm đích). Kiến trúc của các POP thường là đối xứng (như trong hình 1-1). Các POP khác nhau thường được kết nôi theo cấu hình vòng để tăng độ tin cậy. Một mạng ISP lớn có thể có trên 50 POPs (mạng của VDC hiện có khoảng 28-30 POPs tại Hà nội, TP HCM và các tỉnh). Hình 1-1. Ví dụ về một mạng ISP Các xu hướng và tồn tại trong mạng Internet đường trục Phần này sẽ thảo luận các xu hướng và vấn đề tồn tại trong các mạng Internet đường trục. Kết nối tốc độ cao Trong vài năm trở lại đây, các liên kết đường trục đã được nâng cấp từ các đường DS-3 (45Mbps) lên OC-12c (622Mbps) trên thế giới, còn ở Việt nam hiện các kết nối đường trục của VDC chủ yếu là các đường E1 (2,048Mbps) hoặc thấp hơn, 521kbps, 256kbps, 128kbps hoặc thậm chí 64kbps. Tuy nhiên xu hướng chung là các kết nối đường trục phải được nâng cấp tốc độ cao hơn nữa. Trên thế giới, các ISPs lớn như Global Crossing, Qwest, MCI WorldCom (Mỹ), SingTel (Singapore) đang phát triển các kết nối OC-48c (2.5Gbps) và thậm chí OC-192c (10Gbps). Có 2 yếu tốc dẫn đến việc phát triển các kết nối tốc độ cao trong mạng Internet đường trục. Thứ nhất là sự gia tăng đến chóng mặt lưu lượng trên mạng Internet, mà theo các số liệu thông kế thì tỉ lệ tăng là gấp đôi mỗi sáu tháng. Với xu thế áp dụng các công nghệ đường thuê bao băng rộng như xDSL, cáp đồng trục kết nối thuê bao với nhà cung cấp dịch vụ và ngày càng xuất hiện nhiều các ứng dụng đa phương tiện (multi-media) trên Web, thì lưu lượng trên Internet được dự báo là sẽ còn gia tăng mạnh trong tương lai. Do đó, các ISP phải cung cấp đủ băng thông để đáp ứng các yêu cầu gia tăng về lưu lượng đó. Yếu tố thứ 2 dẫn đến việc phát triển các liên kết cao tốc liên quan đến chi phí và tính hiệu quả. Ví dụ, chi phí cho một kết nối OC-12c (622Mbps) sẽ không lớn gấp 4 lần chi phí cho một kết nối OC-3c (155Mbps). Nói cách chi phí trên một đơn vị băng thông của các kết nối tốc độ cao thấp hơn của các kết nối tốc độ thấp. Ngoài ra, xét về mặt vận hành và bảo dưỡng mạng thì việc quản lý một đường OC-12c sẽ đơn giản hơn quản lý 4 đường OC-3c. Các vấn đề liên quan đến các kết nối tốc độ cao bao gồm: Trễ truyền lan trở nên một vấn đề trọng yếu: Trễ truyền lan là thời gian cần thiết để tín hiệu di chuyển từ nguồn tới đích, thường là với tốc độ ánh sáng. Tuỳ thuộc vào phương tiện truyền dẫn, tuy nhiên nói chung ánh sáng cần khoảng 8ms để truyền trên một khoảng cách 1000 dặm (1852km). Điều này có nghĩa là trễ truyền lan một chiều giữa Hà nội và TP HCM (2000 km) khoảng 11ms. Với các bộ chuyển mạch / bộ định tuyến và các kết nối tốc độ cao, trễ hàng đợi trong các bộ chuyển mạch / bộ định tuyến trong trường hợp bình thường thường dưới 1ms. Giả sử lưu lượng phải được chuyển qua 10 bộ định tuyến / bộ chuyển mạch, thì trễ truyền lan xấp xĩ 2/3 lượng trễ tổng cộng. Điều này có ảnh hưởng trực tiếp đến phương pháp cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet. Điều này có nghĩa là khi đó các cơ chế phức tạp để giảm trễ hàng đợi không còn quan trọng lắm, trừ khi mạng có tắc nghẽn xảy ra làm cho trễ hàng đợi trở nên rất lớn. Mà khi đó việc điều khiển phân chia lưu lượng để tránh tắc nghẽn xảy ra trở nên hiệu quả hơn. Vì trễ truyền lan đối với một kết nối là không đổi nên các kết nối có tốc độ cao hơn thì có lượng dữ liệu đang trên đường truyền (data on-the-fly) lớn hơn. Ví dụ, lượng dữ liệu đang trên đường truyền của một kết nối OC-3c từ Hà nội vào TP HCM là 155Mbps x 11ms = 0,213 MB. Còn với kết nối OC-192c thì lượng dữ liệu trên đường truyền là 13,75MB. Điều này tự bản thân nó thì không có vấn đề gì, nhưng nếu trường hợp có sự cố xảy ra đối với kết nối thì lượng dữ liệu cần phải nhớ đệm sẽ nhiều hơn, nếu không sẽ mất dữ liệu. Điều này cần được xem xét khi thiết kế các hệ thống nhớ đệm trong các bộ chuyển mạch và định tuyến tốc độ cao. Tính sẵn sàng của mạng trở nên rất quan trọng: Độ sẵn sàng là khả năng của mạng để tiếp tục hoạt động với một mức chất lượng nhất định khi đường truyền hoặc các bộ định tuyến có sự cố xảy ra. Với trường hợp tốc độ cao điều này càng quan trọng. Phương pháp truyền thống đảm bảo tính sẵn sàng cao là cung cấp các bộ định tuyến và kết nối dự phòng, ví dụ phương thức APS (automatic protection switching) trong thông tin quang (SONET/SDH) và trong các mạng ATM [4]. Trong đó nếu một bộ định tuyến hoặc kết nối xảy ra sự cố thì lưu lượng sẽ được chuyển sang bộ định tuyến hoặc kết nối dự phòng trong vòng 50ms. ở đây APS là phương thức cung cấp độ sẵn sàng cao cho mạng ở lớp vật lý (lớp 1). Độ sẵn sàng cũng có thể được cung cấp ở lớp mạng. Vì các bộ định tuyến được kết nối theo cấu hình vòng nên sẽ có nhiều đường đi giữa mỗi cặp nguồn và đích. Do đó, nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra đối với bộ định tuyến / kết nối trên tuyến đường đang hoạt động thì lưu lượng có thể được chuyển sang các đường đi khác. Tuy nhiên phương pháp tiếp cận cung cấp độ sẵn sàng cao cho mạng theo kiểu này có một vấn đề là khi có sự cố xảy ra các giao thức định tuyến IGPs (Interior Gateway Protocols) như OSPF hay IS-IS để truyền thông tin về sự cố cho các bộ định tuyến khác để tính toán lại các tuyến đường của chúng. Tuỳ thuộc vào kích thước của mạng mà việc định tuyến lại này sẽ cần từ vài giây đến vài phút. Trong khoảng thời gian này, lưu lượng gửi qua tuyến đường bị ảnh hưởng này có thể bị mất do các bộ định tuyến trung gian không thể nhớ đệm một số lượng lớn số liệu như vậy. Để giải quyết vấn đề này, cần phải có một cơ chế định tuyến lại mới để giảm bớt thời gian tính toán lại các bảng định tuyến khi có sự cố xảy ra, một trong các cơ chế được đưa ra đó là cơ chế định tuyến lại nhanh (Fast Reroute). Cơ chế này sẽ thực hiện việc khắc phục tạm thời tuyến đường bị ảnh hưởng bởi sự cố để nó có thể tiếp tục vận chuyển dữ liệu, và đồng thời thông báo cho các nguồn bị ảnh hưởng để tính toán lại các tuyến đường mới để chuyển tiếp lưu lượng của chúng. Cơ chế định tuyến lại nhanh sẽ được thảo luận chi tiết ở chương 4. Chất lượng dịch vụ - QoS Từ trước tới nay, mạng Internet chỉ có thể cung cấp các dịch vụ dạng “best-effort”. Trong đó, lưu lượng được xử lý (chuyển tiếp) với tốc độ nhanh có thể nhưng không có bất kỳ sự đảm bảo nào về thưòi gian xử lý cũng như độ tin cậy của việc vận chuyển lưu lượng đến đích. Tuy nhiên, ngày nay với sự phát triển ồ ạt các dịch vụ thương mại điện tử (e-commerce), vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng Internet trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Nhìn chung có 2 nhân tố cơ bản dẫn đến yêu cầu về chất lượng dịch vụ. Thứ nhất, với các công ty thực hiện việc kinh doanh trên Web, họ cần chất lượng dịch vụ để cải thiện và nâng cao chất lượng vận chuyển các thông tin và dịch vụ của họ đến khánh hàng như một yếu tố để thu hút ngày càng nhiều khách hàng. Thứ 2 các nhà cung cấp dịch vụ Internet - ISPs cần thêm nhiều các dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng của họ để tăng lợi nhuận. Hiện nay có hai mô hình cho phép cung cấp chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng Internet là Mô hình tích hợp dịch vụ – Intserv (Integrated services) và Mô hình phân chia dịch vụ – Diffserv (Differentiated services). Thực chất của mô hình Intserv là nó thực hiện việc dành trước các tài nguyên (băng thông đường truyền và không gian bộ đệm) cho mỗi phiên làm việc để có thể đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ khi cần thiết. Còn đối với Diffserv thì nó thực hiện việc phân chia lưu lượng thành các loại khác nhau cung cấp cho chúng các xử lý khác nhau [2]. Để cung cấp chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên Internet, cần phải sử dụng một số cơ chế có thể ở lớp vận chuyển (lớp 4) hoặc lớp mạng (lớp 3). Phương pháp và cách thức cung cấp chất lượng dịch vụ trên Internet là chủ đề của luận văn này. Gần đây có một số viện nghiên cứu, trường đại học và các công ty công nghệ đưa ra một số cơ chế cung cấp QoS ở lớp ứng dụng, do đó luận văn dành một phần nhỏ để trình bày vắn tắt các cơ chế đó. Bên cạnh các cơ chế (thuật toán) cung cấp QoS thì việc điều khiển (monitoring), quản lý và tính cước (accounting & billing) cũng là các vấn đề quan trọng liên quan đến QoS. Cả khắch hàng lẫn nhà cung cấp chất lượng đều cần phải biết được liệu chất lượng dịch vụ đã thoả thuận giữa họ có được đảm bảo hay không, và đồng thời các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISPs) cũng cần có phương pháp để tính toán hoá đơn mới cho khách hàng. Để thực hiện thêm các chức năng này, các thiết bị biên (edge devices) sau này cần phải có các tính năng phần mềm phong phú và tiên tiến và khả năng đo lường lưu lượng để cho phép các ứng dụng tính cước tạo các báo cáo dựa trên các số liệu thu thập được bởi các thiết bị biên đó [23]. Kỹ thuật lưu lượng với các mạng IP Ban đầu và suốt một thời gian dài mạng Internet đường trục chỉ bao gồm các bộ định tuyến chạy giao thức IP. Tuy nhiên, vài năm gần đây, một số nhà cung cấp dịch vụ (ISPs) trên thế giới đã đưa các bộ chuyển mạch ATM vào phần mạng đường trục của họ. Theo cách đó các bộ định tuyến IP được sử dụng ở biên của mạng và được kết nối tới các chuyển mạch ATM (được nối từng đôi một) ở phần trung tâm của mạng. Thông qua các ATM PVCs (Permanent virtual circuits), các bộ định tuyến có thể được coi là được kết nối một cách đầy đủ từng đôi một [6][7]. Sau đây là những lý do mà người ta đã sử dụng các bộ chuyển mạch ATM trong phần chính của mạng: Tại thời điểm đó các bộ chuyển mạch ATM có tốc độ nhanh hơn nhiều các bộ định tuyến IP Hai là các mạng ATM tự nó đã có khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ và kỹ thuật lưu lượng. Tuy nhiên ATM cũng tồn tại một số các nhược điểm như: Chức năng SAR (Segmentation and reassembly) rất khó thực hiện ở tốc cao; Do đơn vị truyền dẫn trong mạng ATM là các tế bào có kích thước 53 bytes, nên các gói IP phải được chia nhỏ thành các tế bảo ở đầu vào của mạng ATM. Và tất nhiên ở đầu ra của mạng ATM, các tế bảo lại phải được ghép lại thành các gói IP ban đầu. Vì các tế bào được ghép một cách luân phiên nên SAR phải thực hiện nhớ đệm (queuing) và lập lịch (scheduling) cho một số lượng lớn các VCs. Do đó rất khó thực hiện SAR ở tốc độ OC-48 hoặc cao hơn. Thứ 2 là công nghệ ATM có phần thông tin tiêu đề (vô ích) khá cao; Trong tổng số 53 bytes của một tế bào ATM có 5 bytes được sử dụng cho phần tiêu đề. Điều này làm cho phần trăm thông tin tiêu đề của mạng ATM tương đối cao. Vì hai nhược điểm trên và cũng vì các bộ định tuyến IP ngày nay đã có thể đạt được tốc độ của các bộ chuyển mạch ATM và thậm chí còn cao hơn, nên các ISPs có xu hướng chuyển các mạng của họ từ ATM trở lại thành IP. Tuy nhiên, bất kể là trong mạng ATM hay mạng IP, các kỹ thuật lưu lượng vẫn rất hữu ích. Trong các mạng IP thông thường, lưu lượng luôn luôn được chuyển đi trên các tuyến đường ngắn nhất. Điều này có thể gây ra tắc nghẽn trên một số kết nối trong khi một số kết nối khác lại có lượng tải qúa thấp. Kỹ thuật lưu lượng là việc thực hiện một cách lặp đi lặp lại quá trình lập kế hoạch và tối ưu hoá mạng. Mục đích của kỹ thuật lưu lượng là nhằm tối ưu hoá hiệu quả sử dụng tài nguyên và hiệu suất mạng [8][9][10]. Để có thể thực hiện kỹ thuật lưu lượng một cách hiệu quả trong các mạng IP, người quản trị mạng phải có thể điều khiển được đường đi của các gói. Điều này làm nảy sinh một cái gì đó tương tự một kết nối trong các mạng IP hoạt động theo phương thức không kết nối (phát quảng bá).Giao thức chuyển mạch