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    2. 네트워크 기출문제

QoS

개념
QoS(Quality of Service) - 사용자 관점의 네트워크 망 서비스의 품질 - 한정된 네트워크 자원 내에서 사용자 관점의 네트워크 서비스 품질 향상을 위한 기술이나 개념으로 사용자 또는 어플리케이션의 우선순위에 따라 트래픽과 대역폭을 정책적으로 관리함 - 중앙집중방식으로 네트워크에서 고객이 사용하는 어플리케이션을 모니터링 및 분석하고 고객의 체감품질을 보장하도록 제어하는 솔루션 - 사용자 또는 어플리케이션에 대해 중요도에 따라 서비스 수준을 차등화 하여 한정된 WAN(Wide Area Network) 대역폭에서 트래픽과 대역폭을 정책적으로 관리하는 제반 기술 및 개념을 말함

I. 네트워크에서의 품질보장을 의미하는 QoS의 개요

 가. QoS(Quality of Service) 의 정의

  •  사용자 관점의 네트워크 망 서비스의 품질
  •  한정된 네트워크 자원 내에서 사용자 관점의 네트워크 서비스 품질 향상을 위한 기술이나 개념으로 사용자 또는 어플리케이션의 우선순위에 따라 트래픽과 대역폭을 정책적으로 관리함
  •  중앙집중방식으로 네트워크에서 고객이 사용하는 어플리케이션을 모니터링 및 분석하고 고객의 체감품질을 보장하도록 제어하는 솔루션
  •  사용자 또는 어플리케이션에 대해 중요도에 따라 서비스 수준을 차등화 하여 한정된 WAN(Wide Area Network) 대역폭에서 트래픽과 대역폭을 정책적으로 관리하는 제반 기술 및 개념을 말함

 

 나. QoS의 등장배경

  •  늘어나는 인터넷 사용과 트래픽의 증가로 인한 네트워크 서비스의 품질 저하 문제의 심각성 대두
  •  네트워크 망의 증설의 한계로 네트워크 자원의 효율적 관리 필요
  •  네트워크 서비스 비용 절감의 효과
  •  전화망 같은 서비스 품질에 의해 어플리케이션의 기능상 문제가 심각한 경우 특정한 어플리케이션의 보장 요구

 

 다. QoS의 제어요소

제어요소

설명

제어기법

대역폭

(Bandwidth)

 특정 어플리케이션에 할당된 네트워크 자원의 양을 의미함.

 일정시간에 처리한 데이터의 총량을 가리키는 지표

 해결: 대역폭이 부족한 경우 데이터를 압축하여 전송

K-7

 Queuing Shapping, Policing

지연

(Delay)

 서비스 또는 특정 처리를 위해 기다림으로 발생하는 지연.

 발송지에서 목적지까지 가는 경로에서 발생 되는 지연

 많은 장비를 통과하게 되면 지연이 발생함

K-8

 Queuing

패킷 손실

(Packet Loss)

 네트워크에서 데이터를 전송하는 과정에서 패킷의 손실정도.

 주된 원인은 네트워크 혼잡으로 인한 버퍼 오버플로우, 흐름 제어

 알고리즘의 임의적으로 패킷을 폐기하는 것임.

 해결: 혼잡이 발생하면, 중요도에 따라 임의로 패킷을 Drop 시켜, 중요 어플리케이션의 보장을 확보

K-10

 Queuing, RED, WRED

지터

(Jitter)

 신호가 네트워크를 통해서 전달되는 과정에서 원래 신호로부터 왜곡되는 정도.

 멀티미디어 트래픽에 있어서 지터는 치명적인 영향이 존재함.

 연속지연(Serialization Delay), 전달지연(Prop agation Delay), 큐잉지연(Queuing Delay)

 각 단계별 프로세싱과 딜레이가 발생

K-9

 Queuing

 

 

 

 

 라. Qos 특성을 나타내는 QoS

제어요소

관련 Qos 파라메터

설명

Bandwidth

MinDR

 최소보장속도

MaxDR

 최고보장속도

PDR

 Peak Data Rate, 최대 허용가능 속도

SDR

 Sustained data Rate, 평균데이터 전송율

Delay

Serialization delay

 패킷을 링크 상에 시리얼화하는데 걸리는시간

Propagation delay

 특정한 매체로 된 링크를 통해 한 비트를 전달하는데 걸리는 시간

Switching delay

 패킷이 스위치나 라우터 같은 장비에 입력되었다가 출력되는데 걸리는 시간

Jitter

Delay variation

 전송될 때의 패킷들 사이의 시간적 간격에 대한 수신되는 패킷들 사이의 시간적 간격

 

  마. QoS의 보장 기준 (Traffic Classification)

항목

내용

우선순위

보이스

(Voice)

 지연에 민감한 어플리케이션

 (Low latency)

 

 

 

 

 

 

중요업무

(Mission critical)

 전자상거래, 웹 어플리케이션(ERP, CRM)

트랙잭션

(application traffic)

 실시간 전달 확인 필요한 경우

 (Guaranteed Delivery)

이메일

(Best effort)

 실시간 전달 확인이 필요없는 경우

 (No Delivery Guarantee)

 

II. QoS 의 개념 및 기능

 가. QoS의 개념도

K-4

- 선택된 네트워크 트래픽 또는 어플리케이션에 대해 차별화된 서비스를 제공하기 위한 네트워크 기술

 

 나. QoS의 기능 (특징)

항목

내용

품질 향상

 각 지사에서 올라오는 Business Application 에 대한 적절한 트래픽 분산과 처리가 되고 있는지에 대한 분석

비용절감

 악성 트래픽(P2P, Nimda, Codred 등) 유형 분석 및 트래픽 차단 및 웜 바이러스, Dos 공격 보안 기능

네트워크 정책 수립

 트래픽 모니터링과 분석을 통해 사용 경향의 인지를 하고 이에 따른 예측 가능

네트워크 진단과 운용

 효율적인 대역폭 사용과 SLA 보장에 을 통한 서비스 품질의 확보

 

III. QoS 의 IniServ 프레임워크

 가. IntServ(Integrated Service) 개념도

  1) 실시간 트래픽의 QoS요구를 만족시키기 위해 기존의 IP계층에 새로운 기능들을 추가함.

  2) 트래픽 Flow에 대한 QoS지원을 제공하기 위해서 라우터에서는 Flow마다 자원예약을 위해서 시그널링을 수행해야하고 관련된 상태 정보를 유지해야 함.

  3) IntServ 서비스의 종류

보장형

(guaranted) 서비스

 최대 큐잉 지연을 보장해 주며 큐잉 소실이 전혀 발생하지 않도록 대역폭을 flow에 할당해 주는 방식의 QoS요구가 반드시 지켜져야만 하는 서비스들이 이에 해당함

제어 부하형

(controlled-load)

서비스

 임의의 네트워크 상황에서도 과부하 상태가 아닌 때의 최선형 서비스와 유사한 서비스를 뜻하며, QoS 요구 정도가 보장형 서비스와 최선형 서비스의 중간 정도

 

 나. IntServ의 구성요소

구성요소

설명

Service class

 어플리케이션이 받고자 하는 서비스 클래스를 선택

Traffic descriptor

 어플리케이션 자신의 트래픽 특성과 QoS요구사항 기술

Reservation

(RSVP)

 호스트가 라우터에 또는 라우터가 인접한 다른 라우터에

 게 어플리케이션이 선택한 서비스 클래스와 트래픽 특성, QoS 요구사항을 전달.

Admission control

 라우터 내의 가용 자원을 고려하여 어플리케이션이 요청 한 서비스를 수락할지 여부를 결정.

Classfier

 입력된 패킷이 어느 Flow에 해당하는 지를 판별함.

Traffic control

 트래픽 계약을 기준으로 Policing, Dropping, Shapping을 수행.

Scheduler

 패킷을 요청한 서비스와 QoS에 기준하여 전달 순서결정

 

IV. QoS 의 DiffServ 프레임워크

 가. DiffServ(Differentiated Service) 개념도

- PHB(Per-Hop-Behavior)와 Traffic conditioning을 조합하여 다양한 서비스 수준의 실현이 가능함

 

 나. PHB(Per-Hop Behavior)

- 입구 라우터(IR)에서 동일한 태크(DS byte)를 부착한 모든 IP패킷은 이후 경유하는 모든 라우터에서 동일한 패킷 전달 서비스(Per-Hop Behavior)을 적용 받음

- 6비트의 DSCP(DS Code Point)는 총 64가지의 서비스 수준을 차등으로 적용 가능함

 

 다. Traffic conditioning

구성요소

설명

Classfier

 입력된 패킷이 어느 Flow에 해당하는지를 판별함.

Meter

 트래픽 프로파일을 기준으로 트래픽을 측정함.

Marker

 DB byte 를 표시함.

Shaper/Dropper

 트래픽 계약을 기준으로 Policing, Dropping, Shapping을 수행

 

V. QoS 의 요소기술 및 DiffServ와 IntServ의 비교

 가. QoS 요소 기술

분류

요소기술

설명

큐잉

(Queueing)

FIFO

Queueing

 하나의 큐에 모든 클래스의 트래픽을 저장

 패킷의 클래스와 우선순위에 상관없이 먼저 입력된 패킷을 먼저 서비스하게 됨.

Priority

Queueing

 여러 개의 FIFO큐를 사용하는 방식으로 각각의 큐가 서로 다른 트래픽 클래스에 매핑됨.

WRR(Weighted

Round Robin)

 Priority큐 방식의 변형으로 여러 개의 큐를 두고 각 큐마다 다른 가중치를 부여하여 각 큐별로 서비스 되는 트래픽 량을 조절.

WFQ(Weighted

Fair Queueing)

 가중치가 부여된 라운드로빈 스케줄링 방식을 사용.

 가중치는 예약된 대역폭에 의해서 결정됨.

DRR(Deficit

Round Robin)

 bit-by-bit라운드 로빈의 복잡성을 줄일 수 있는 방식.

 deficit counter,quantum, deficit counter를 이용.

Buffer관리

RED(Random

Early Detection)

 혼잡이 발생하기 전 미리 랜덤한 방식으로 패킷을 폐기함으로써 혼잡상항을 제어.

WRED

(Weighted

Random Early Detection)

 여러 개의 다른 클래스 트래픽에 서로 다른 가중치를 부여하여 RED함수를 적용하여 혼잡 제어.

 RED의 단점을 보완, 서비스 차별성을 유지하면서 혼잡 제어

 

 나. DiffServ와 IntServ의 비교

항목

IntServ

DiffServ

특성

 인터넷 주변의 작은 망에서 절 대적보장을 지원하는 QoS방식

 Backbone망에서도 확장성을 지원하는 QoS방식으로 고안

QoS보장

 흐름(flow)별 보장

 절대적 서비스 품질제공

 그룹별 보장, COS(Class of Service)제공, 상대적 서비스 품질 제공

보장범위

 단대단

 도메인(Edge-to-Edge)

장점

 엄격한 QoS보장이 가능

 실시간 어플리케이션 지원가능

 구축을 위한 투자비용이 낮음

 구성의 복잡도가 낮음. 높은 확장성

단점

 경로상의 모든 라우터가 Flow 상태 관리

 트래픽이 집중하는 Core망 에서 부적절함.

 종단간에 서비스 품질을 보장할 수 없음.

 실시간 어플리케이션 지원이 어려움.

 

VI. IntServ와 DiffServ 연동 방안 및 표준화 현황

 가. IntServ 와 DiffServ 연동 방안

  •  DiffServ는 트래픽이 집중되는 백본(Backbone)망에 위치시키고, IntServ는 그 주변 소규모 망에 위치하여 상호 연동하는 구조임.
  •  RSVP신호는 End-to-End로 전달되는 구조이며, DiffServ망에서는 전달은 되지만 무시됨.
  •  ER라우터는 IntServ기능과 DiffServ기능을 모두 수행할 수 있도록 구성됨

 

 나. IntServ와 DiffServ 표준화 현황

  1) IntServ IETF 표준화 현황

  •   자원 예약 프로토콜(RSVP, Resource Reservation Protocol)은 전송 계층 프로토콜로써 네트워크 상에서 자원을 예약하는 프로토콜로써 RFC 2205에 등록됨.
  •   Guaranteed Service는 엄격한 QoS를 보장하는 서비스로써 RFC2212, Controlled Load Services는 부하가 적을 때의 Best effort 서비스와 근사한 서비스로써 RFC2211에 채택됨.

 

  2) DiffServ IETF 표준화 현황

  •   차별화 서비스를 위해 차별화 서비스 필드(DS byte)로 호칭되는 IP헤더 필드에 대해서 RFC2474에서 정의됨.
  •   트래픽 특성에 따라 여러 등급으로 나눠 차등화된 폐기 우선순위를 제공하는 Assured Forwarding PHB는 RFC 2597, 임대회선 수준의 프리미 엄 서비스를 제공하는 Expedited Forwarding PHB는 RFC 2598에서 정의됨

 

다. Qos 의 기대효과

항목

내용

트래픽 분산 처리 및 제어

 각 지사에서 올라오는 Business Application 에 대한 적절한 트래픽 분산과 처리가 되고 있는지에 대한 분석

트래픽 차단 및 보안 기능

 악성 트래픽(P2P, Nimda, Codred 등) 유형 분석 및 트래픽 차단 및 웜 바이러스, Dos 공격 보안 기능

트래픽 분석, 모니터링

 쉽고 편한 네트워크 분석과 정책설정, 네트워크를 지나는 모든 트래픽의 모니터링 가능은 물론 특정 서비스별 감시, 조정이 가능

레포팅

 Long Term Traffic 레포팅을 통한 LAN/WAN 서비스의 업그레이드 시기 예측 및 Control 시기에 대한 분석 및 진단이 가능, Billing, SLA 보장에 대한 자료 제공

 

트래픽 대역폭 제어기술

 

구 분

내 용

트래픽 성형 (Traffic Shaping)

버퍼를 사용하여 목표속도 이상으로 들어오는 트래픽을 잠시 저장했다가 서비스하는 트래픽 대역폭 제어기술

트래픽 감시 (Traffic Policing)

미리 정해진 기준 이상을 초과하는 트래픽을 버림으로써 트래픽 대역폭을 제어하는 기술. Meter와 Marker를 사용하여 입력 트래픽 프로파일 분류

 

Traffic shaping

Traffic Policing

 

I. 네트워크 서비스의 품질 요소 QoE, QoS, NP의 개념 및 관계

 가. QoE, QoS, NP의 개념

QOE

- Quality of Experience

- 고객이 서비스에 대해 총체적으로 경험하고 인지하는 품질

QOS

- Quality of Service

- 서비스 제공자가 제공하는 서비스 품질

NP

- Network Performance

- 통신망 제공자가 관리하는 통신망 성능

 

 나. 서비스 품질을 나타내는 QoS, QoE, NP의 개념도QoS와 QoE, NP의 개념도

- QoS 는 한정된 네트워크 망의 대역폭을 효율적으로 사용하게 하고, 네트워크 트래픽을 정책별로 제어하여 인터넷 종단간 서비스 품질을 향상 시키는 기술

- 서비스 품질은 사업자 중심(NP, QoS)에서 사용자 중심(QoE)으로 관점 이동하고 있지만 QoS 보장없이 사용자 서비스 품질이 향상 될 수 없음.

 

II. QoS와 QoE, NP의 비교 및 주요 지표

 가. QoS와 QoE, NP의 비교

구분

QoS(Quality of Service)

QoE(Quality of Experience)

NP(Network Performance)

개념

서비스 제공자가 제공하는 서비스의 품질

사용자가 경험하고 인지하는 품질

통신망 제공자가 관리하는 통신망 성능

항목

구성

- 서비스의 성능평가 항목

- 고객 단말기에 제공되는 packet 수준의 항목

- 고객 관점의 VoC, Engineer 관점 항목

- Overall/본원적/indicator 구분

- 통신망 요소의 성능을 제공하는 항목으로 구성

측정

- 단말기에서 직접

측정

- 고객 유형에 따라 기타 통신망 위치에서 측정 가능

- 고객이 직접평가

- 간접 indicator 지수로 제공

- QoE의 평가 함수 제공

- 통신망 요소에서 직접 측정

주요

지표

- Packet Jitter, Packet Loss

- RTP Delay RTP Jitter

- 선명한 화질, 끊김 없음

- 빠른 반응 속도

- 이상 트래픽 건수

- 시스템 재가동

건수, CPU 사용율

특징

- 사용자가 받게 될 서비스의 품질과 성능을 기본 전제

- 사용자와의 이용계약에 대한 근거자료로 사용

- 서비스를 받는 개개의 사용자의 서비스 만족도와는 직접적 관계 없음

- 품질이 낮더라도 요금이 싼 서비스가 최고 품질의 서비스보다 QOE가 높을 수 있음

- 시스템의 설계/

구성/운영/유지보수에 대한 파라미터로 사용

- ITU-T 권고안 I 350 에 정의

 

 나. QoS 확보 위한 주요 품질지표

측정요소

설명

제어기법

대역폭

- 특정 APP 에 할당된 N/W 자원량, 데이터 특정 APP에 할당된 N/W 자원량, 데이터전달 Link의 최소대역폭으로 품질 결정

- 대역폭확장

- DWDM

- MPEG4

지연

(Delay)

- End-to-End 간 패킷 전달 소요시간

- 처리지연(라우팅/망변화), 전달지연(물리적 거리)등

- 라우팅 고속화

- MPLS, CDN

Jitter

- 최초 신호의 왜곡정도

- 멀티미디어등, 불규칙 지연의 왜곡현상

- DOS, DDOS 대응

- 신뢰경로

- 전용선

패킷손실

- 전달과정 중 패킷 유실, 간섭

- 혼잡으로 인하여 폐기된 패킷에 의한 품질손실

- 혼잡회피

- IPv6

- RED, WRED

  - Qos 주요지표를 확보하기 위하여 적절한 제어기술, 프로토콜 적용 필요

 

 다. QoE를 위한 주요 품질지표

측정요소

설명

비고

Audio

- 음성품질에 대한 품질 지표

Drop Out

(볼륨이 작아지는 현상)

Video

- 영상 품질에 대한 품질 지표

선명도, 색상왜곡, 형태왜곡

잔상, 끊김

Multimedia

- 영상,음성, 문자 등의 합성 매체에 대한 품질 지표

부조화, 동시성

Service

- 부가적 기능 또는 응답시간 등에 대한 품질 지표

반응성(채널전환 또는

Zapping Time), 신뢰성,

보안성

 

 

III. 통신서비스품질(QoS)의 구조, 보장기술 및 NP와의 관계

 가. QoS의 구조

 

 나. QOS 보장기술 모델

 

 

나. ITU-T의 QoS/NP 모델

 

 

IV. 서비스품질(QoS) 및 망성능(NP)와의 차이점

구 분

QoS

NP (Network Performance)

서비스 주체

사용자 중심

공급자 중심

서비스 목표

사용자가 지각할 수 있는 효과에 초점

망의 효율화에 초점(망계획, 설계, 운용, 유지)

측정지점

서비스 접점 사이에서 측정

단대단 또는 망접속 요소의 수용력 측정

 

V. 네트워크 서비스 품질 개선을 위한 방안

- QoE, QoS, NP간의 상관관계 및 인과관계를 분석하여 빠른 대응 및 품질 장애의 원인 파악에 활용함. 나. 서비스 제공자와 통신망 제공자간의 상호 연계를 통한 고객 체감 품질 만족도 향상에 기여함.

 

 

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