IntServ 및 DiffServ

• 개요
  • 인터넷에서는 QoS 보장을 요구하는 새로운 응용 서비스들의 등장과 함께, IP QoS는 차세대 인터넷에서 가장 중요한 과제의 하나로 등장
  • 현재의 인터넷은 Best effort 서비스만을 제공하고 있기 때문에, 서비스에 따른 패킷의 손실 또는 지연 등의 QoS에 대한 요구 사항을 보장해 주지 못하고 있음
  • QoS를 지원하기 위해 IETF에서 제안한 방식 중 대표적인 것이 IntServ(Integrated Service)와 DiffServ(Differentiated Service)임

       

• QoS 레벨

  패킷의 성능은 대역폭, 지연, 지터, 패킷 손실 등의 항목으로 평가되는데, 이러한 다양한 요구 조건들에 의해 서비스들을 크게 다음과 같이 분류됨

  • Best-effort 서비스
    • 기본적으로 패킷을 목적지까지 전달하거나 언제 전달할지에 대한(Whether and When) 보장을 할 수 없음
    • 라우터에서 패킷이 제거될 수도 있는 서비스로, 오늘날 인터넷상의 서비스를 의미하며, 가능한 최고의 속도로만 전송
  • Differentiated 서비스
    • 각각의 패킷별 또는 흐름(Flow)별 요구되는 QoS를 보장하지 못함
    • 다른 트래픽과 비교해 단지 차등화된 서비스를 보장하도록 하는 메커니즘
  • Guaranteed 서비스
    • 트래픽 각각의 흐름별로 처리하므로 가장 완벽한 QoS 보장 모델
    • 백본망에서는 수천 이상의 흐름들이 존재하므로 확장성의 문제가 발생할 수 있음

         

• IntServ
  • IntServ에서는 Best Effort 서비스, 고정된 최대 지연을 요구하는 응용들을 위한 Guaranteed 서비스,Best Effort 서비스보다 향상된 성능과 신뢰성을 요구하는 Controlled Load 서비스를 제안
  • 이러한 서비스 추가를 위해, 라우터에서는 특정한 패킷 스트림(Stream) 또는 흐름에 대해 요구되는 서비스 품질을 보장하는 데 필요한 자원을 확보하여야 함
  • 하나의 스트림 또는 흐름을 설정하기 전에 경유된 라우터들에게서 사용자가 요구한 자원을 확보해야 하며, 확보된 자원은 대역폭, 메모리 등이 포함되어 있음
  • 라우터들 간의 자원을 확보하기 위한 신호 프로토콜로, RSVP를 사용함
  • 자원 예약을 위한 신호 처리 과정
    • Sender는 트래픽 특성을 명시한 Path 메시지를 receiver에게 전송
    • 경로상의 모든 라우터들은 라우팅 프로토콜에 의해 결정된 후 홉에 PATH 메시지를 전송
    • Path 메시지를 수신한 receiver는 해당 흐름의 자원 요청을 위해 RESV 메시지를 전송하는데, 경로상의중간 라우터들은 RESV 메시지를 수락할 수도 있고, 거절할 수도 있음
    • 만일 RESV 요청이 거절되면 요청을 거절한 라우터는 오류 메시지를 receiver에게 전송하고 신호 처리 과정은 종료되고, 요청이 수락되면 해당 흐름을 위한 링크 대역폭과 버퍼 공간이 할당되며, 관련 흐름 상태 정보가 라우터에 저장됨
    • 각각의 중간 라우터에서 흐름의 연결 상태에 관련된 정보를 저장해야 하기 때문에, 라우터의 메모리 공간이 커야 함
    • IntServ 모델을 지원하기 위해 모든 중간 라우터에서 IntServ 모델을 지원해야 하므로, 모든 라우터가 IntServ를 지원하는 망에서만 사용할 수 있음

         

• DiffServ
  • IPv4 헤더에는 ToS(Type of Service) 필드가 정의되어 있으며 적은 지연, 높은 수율, 낮은 손실률 등을 나타내기 위해 ToS필드를 사용
  • ToS 필드에는 DS 바이트가 있고 DS 바이트에 표시되는 값을 CODEPOINT라 하며, RFC 2474에서 정의하고 있음
  • 6 비트의 DS 코드 값은 패킷이 경유하는 라우터에서 패킷이 전달되는 순서(즉, 패킷 스케줄링)와 버퍼 할당고 같은 패킷 전달 방식을 결정
  • DiffServ 망의 기본 구조
    • DiffServ 제공 능력을 갖는 DS 망(혹은 DS 도메인)은 여러 ISP망으로 구성될 수 있음
    • ISP를 연결하는 링크 사이의 경계에 경계 라우터(Edge router)가 존재하며, DS 망과 Non-DS망이 연결되는 위치에도 경계 라우터가 존재함
    • DiffServ 구조는 여러 ISP에 걸친 양종단간(End-to-End) 서비스(Inter-domain Service)와 하나의 ISP망에서 시작되고 끝나는 Intra-domain 서비스의 두 형태를 지원
  • DiffServ 망 구성 요소
    • DS 바이트와 패킷 전달 기능(Per-Hop Behavior)
    • 트래픽 조절 기능(Traffic conditioning)
    • 서비스 수준 협약(SLA; Service Level Agreement)
      • DS 망의 사용자(Customer)는 먼저 DS 망의 관리자와 서비스 사용을 위한 협약이 이루어짐
      • DS 망의 사용자는 이러한 SLA에 의해 DS 망을 통해 전달하고자 하는 패킷 흐름의 집합체를 정의
      • DS 망 경계의 입구 라우터는 이와 같이 정의된 패킷 흐름의 집합체에 트래픽 분류와 조절(Conditioning) 기능을 수행