차별화된 서비스

Differentiated services
이 기사는 통신망에 관한 것이다. 비즈니스 애플리케이션의 설계 패턴은 Differentified 서비스(설계 패턴)를 참조하십시오.

DiffServ(DiffServ)는 네트워크 트래픽을 분류 및 관리하고 현대 IP 네트워크에 QoS(서비스 품질)를 제공하기 위한 간단하고 확장 가능한 메커니즘을 지정하는 컴퓨터 네트워킹 아키텍처다. 예를 들어 DiffServ는 웹 트래픽이나 파일 전송과 같은 중요하지 않은 서비스에 간단한 최상의 서비스를 제공하는 동시에 음성 또는 스트리밍 미디어와 같은 중요한 네트워크 트래픽에 낮은 지연 시간을 제공하는 데 사용될 수 있다.

DiffServ는 패킷 분류 목적으로 IP 헤더에 있는 8비트 차별화 서비스 필드(DS 필드)의 6비트 차별화 서비스 코드 포인트(DSCP)를 사용한다. DS 필드가 오래된 IPv4 TOS 필드를 대체한다.[1]

배경

현대의 데이터 네트워크는 음성, 비디오, 스트리밍 음악, 웹 페이지, 이메일을 포함한 많은 다양한 종류의 서비스를 제공한다. 이러한 서비스가 공존할 수 있도록 하는 제안된 QoS 메커니즘 중 많은 것은 복잡하고 공공 인터넷의 요구를 충족시키기 위해 확장되지 못했다. 1998년 12월 IETF는 출판되었다. RFC2474 - IPv4 및 IPv6 헤더에서 IPv4 및 IP 우선 순위 필드를 DS 필드로 대체한 DS 필드 정의. DS 필드에서는 이전 IP 우선 순위 필드와의 역호환성을 위해 8개 값(클래스 선택기)의 범위가 사용된다. 오늘날 DiffServ는 주요 아키텍처 라우터가 QoS를 제공하기 위해 사용함에 따라 TOS와 통합 서비스(IntServ)와 같은 다른 레이어-3 QoS 메커니즘을 대체했다.

트래픽 관리 메커니즘

DiffServ는 트래픽 관리를 위한 거친 색상의 클래스 기반 메커니즘이다. 이와는 대조적으로 IntServ는 미세한 결을 가진 흐름 기반 메커니즘이다. DiffServ는 패킷을 특정 클래스에 속하는 것으로 분류하고 표시하는 메커니즘에 의존한다. DiffServ 인식 라우터는 트래픽 클래스와 관련된 패킷 전달 속성을 정의하는 PHB(홉별 동작)를 구현한다. 예를 들어, 손실률이 낮거나 지연 시간이 짧은 서비스를 제공하도록 서로 다른 PHB를 정의할 수 있다.

DiffServ는 개별 흐름의 요건에 근거하여 네트워크 트래픽을 구분하기보다는 트래픽 분류의 원리로 작용하여 각 데이터 패킷을 제한된 트래픽 클래스 중 하나에 배치한다. 그런 다음 네트워크의 각 라우터는 클래스에 따라 트래픽을 구별하도록 구성된다. 각 트래픽 클래스를 다르게 관리할 수 있어 네트워크의 높은 우선순위 트래픽에 대한 우대 조치가 보장된다. Diffserv의 전제는 패킷 분류, 치안 등의 복잡한 기능을 에지 라우터에 의해 네트워크 가장자리에서 수행할 수 있다는 것이다. 핵심 라우터에는 분류와 보안이 필요하지 않기 때문에, 그곳의 기능성은 단순하게 유지될 수 있다. 핵심 라우터는 단순히 PHB 처리를 패킷 표시에 기초하여 패킷에 적용한다. PHB 처리는 스케줄링 정책과 대기열 관리 정책의 조합을 사용하여 핵심 라우터에 의해 달성된다.

공통적이고 관리적으로 정의된 DiffServ 정책을 구현하는 라우터 그룹을 DiffServ 도메인이라고 한다.[2]

DiffServ는 표준화된 트래픽 클래스 집합을 권장하지만,[3] DiffServ 아키텍처는 어떤 유형의 트래픽에 우선적인 처리를 해야 하는지에 대한 미리 결정된 판단을 포함하지 않는다. DiffServ는 단순히 분류와 차별화된 치료가 가능하도록 프레임워크를 제공한다. 표준 트래픽 클래스(아래 설명)는 서로 다른 네트워크와 다른 벤더의 장비 사이의 상호운용성을 단순화하는 역할을 한다.

분류 및 표시

DiffServ 도메인으로 진입하는 네트워크 트래픽은 분류 및 조절에 따른다. 트래픽 분류기는 수신 패킷의 소스 주소, 대상 주소 또는 트래픽 유형과 같은 많은 다른 매개변수를 검사하고 개별 패킷을 특정 트래픽 클래스에 할당할 수 있다. 트래픽 분류기는 수신 패킷의 DiffServ 표시를 준수하거나 해당 표시를 무시하거나 재정의할 수 있다. 특정 클래스의 볼륨 및 트래픽 유형을 엄격하게 제어하기 위해 네트워크 운영자는 DiffServ 도메인에 대한 수신 시 표시를 준수하지 않도록 선택할 수 있다. 각 클래스의 교통은 교통을 요금 제한자, 교통 경찰 또는 신문사에 맡김으로써 더 많은 조건을 충족할 수 있다.[4]

홉당 동작은 IP 헤더에 있는 DS 필드에 의해 결정된다. DS 필드에는 6비트 DSCP 값이 포함되어 있다.[5] 명시적 정체 알림(ECN)은 IPv4 TOS 필드와 IPv6 트래픽 클래스(TC) 필드의 최하위 2비트를 차지한다.[6][7][8]

이론적으로, 네트워크는 사용 가능한 64개의 DSCP 값을 사용하여 최대 64개의 다른 트래픽 클래스를 가질 수 있다. DiffServ RFCs는 특정 인코딩을 권장하지만 필요하지 않다. 이것은 네트워크 운영자에게 트래픽 클래스를 정의하는 데 있어 큰 유연성을 제공한다. 그러나 실제로 대부분의 네트워크는 다음과 같이 일반적으로 정의된 홉별 동작을 사용한다.

  • 기본 전달(DF) PHB - 일반적으로 트래픽이 최상으로 제공됨
  • 빠른 전송(EF) PHB - 대기 시간이 짧은 저손실 트래픽 전용
  • 보증 전달(AF) PHB — 규정된 조건 하에서 인도 보장
  • 클래스 선택기 PHB - IP 우선 순위 필드와의 역호환성을 유지한다.

기본 전달

기본 전달(DF) PHB만이 필요한 동작이다. 기본적으로 다른 정의된 클래스의 요구 사항을 충족하지 않는 트래픽은 DF를 사용한다. 전형적으로 DF는 최상의 포워딩 특성을 가지고 있다. DF에 대해 권장되는 DSCP는 0이다.[3]

신속한 전달

IETF는 RFC 3246에서 신속 전달(EF) 동작을 정의한다. EF PHB는 저지연, 저손실 및 저지터의 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 음성, 비디오 및 기타 실시간 서비스에 적합하다. EF 트래픽은 종종 다른 모든 트래픽 클래스보다 엄격한 우선 순위 대기열이 주어진다. EF 트래픽의 과부하로 인해 대기 지연이 발생하고 클래스 내 지터와 지연 허용오차에 영향을 미치기 때문에 EF 트래픽에는 승인 제어, 교통 정책 및 기타 메커니즘이 적용될 수 있다. EF에 권장되는 DSCP는 101110B(46 또는 2EH)이다.

음성 인식

IETF는 RFC 5865에서 음성 인정 행동을 정의한다. 음성인식 PHB는 신속한 전달 PHB와 동일한 특성을 가지고 있다. 그러나, 음성 인식 트래픽은 또한 통화 승인 제어(CAC) 절차를 사용하여 네트워크에 의해 인정된다. 음성 인정에 권장되는 DSCP는 101100B(44 또는 2CH)이다.

보증 전달

IETF는 RFC 2597 및 RFC 3260에서 보증 전달(AF) 동작을 정의한다. 보증된 포워딩은 트래픽이 일부 가입률을 초과하지 않는 한 사업자는 배달의 보장을 제공할 수 있다. 청약률을 초과하는 교통량은 혼잡 발생 시 탈락할 확률이 높다.

AF 행동 그룹은 한 클래스 내의 모든 트래픽이 동일한 우선 순위를 갖는 네 개의 개별 AF 클래스를 정의한다. 각 클래스 내에서 패킷에 드롭 우선 순위(높음, 중간 또는 낮음, 높은 우선 순위는 더 많은 드롭을 의미한다)가 부여된다. 클래스와 드롭 우선순위의 조합은 AF11에서 AF43까지 12개의 DSCP 인코딩을 별도로 산출한다(표 참조).

보증 전달 동작 그룹
1급 클래스 2 3급 4급
저낙하 확률 AF11 (DSCP 10) 001010 AF21 (DSCP 18) 010010 AF31 (DSCP 26) 011010 AF41(DSCP 34) 100010
메디드롭 확률 AF12(DSCP 12) 001100 AF22 (DSCP 20) 010100 AF32(DSCP 28) 011100 AF42 (DSCP 36) 100100
높은 낙하 확률 AF13(DSCP 14) 001110 AF23(DSCP 22) 010110 AF33(DSCP 30) 011110 AF43 (DSCP 38) 100110

우선 순위 및 비례적 공정성의 일부 척도는 서로 다른 등급의 트래픽 간에 정의된다. 만약 수업 사이에 혼잡함이 발생하면, 상위 클래스의 트래픽이 우선권이 주어진다. 엄격한 우선 순위 대기열을 사용하기보다는 공정 대기열 또는 가중 공정 대기열과 같은 보다 균형 잡힌 대기열 서비스 알고리즘이 사용될 가능성이 높다. 클래스 내에서 정체가 발생하면 드롭 우선순위가 높은 패킷이 먼저 폐기된다. 꼬리 낙하와 관련된 문제를 방지하기 위해 무작위 조기 검출과 같은 보다 정교한 드롭 선택 알고리즘을 사용하는 경우가 많다.

클래스 선택기

DiffServ 이전에 IPv4 네트워크는 우선 순위 트래픽을 표시하기 위해 IPv4 헤더의 TOS 바이트에 있는 IP 우선 순위 필드를 사용할 수 있었다. TOS 옥텟과 IP 우선 순위는 널리 사용되지 않았다. IETF는 DiffServ 네트워크의 DS 분야로 TOS 옥텟을 재사용하기로 합의했다. DiffServ는 여전히 우선 순위 필드를 사용하는 네트워크 장치와의 역호환성을 유지하기 위해 클래스 선택기 PHB를 정의한다.

클래스 선택기 코드 포인트는 이진 형식 'xxx000'이다. 처음 3비트는 IP 우선 순위 비트다. 각 IP 우선 순위 값은 DiffServ 클래스로 매핑할 수 있다. IP 우선 순위 0은 CS0에, IP 우선 순위 1은 CS1에 매핑하는 등 IP 우선 순위 표시를 사용한 비 DiffServ 인식 라우터로부터 패킷이 수신되는 경우, DiffServ 라우터는 여전히 인코딩을 클래스 선택기 코드 포인트로 이해할 수 있다.

클래스 선택기 코드 포인트 사용에 대한 구체적인 권장사항은 RFC 4594에 제시되어 있다.

구성 지침

RFC 4594는 코드 포인트의 사용과 구성에 대한 상세하고 구체적인 권고안을 제공한다.

IETF RFC 4594 권장 사항
서비스 클래스 DSCP 이름 DSCP 값 DS 엣지에서의 조건화 PHB 큐잉 AQM
네트워크 제어 CS6 48 섹션 3.1 참조 RFC 2474 등급 네
전화 통신 EF 46 sr+b를 사용하는 경찰 RFC 3246 우선 순위 아니요.
신호 CS 5 40 sr+b를 사용하는 경찰 RFC 2474 등급 아니요.
멀티미디어 회의 AF41, AF42, AF43 34, 36, 38 2-레이트, 3-컬러 마커 사용(RFC 2698 등) RFC 2597 등급 DSCP당 예
실시간 인터랙티브 CS4 32 sr+b를 사용하는 경찰 RFC 2474 등급 아니요.
멀티미디어 스트리밍 AF31, AF32, AF33 26, 28, 30 2-레이트, 3-컬러 마커 사용(RFC 2698 등) RFC 2597 등급 DSCP당 예
브로드캐스트 비디오 CS3 24 sr+b를 사용하는 경찰 RFC 2474 등급 아니요.
대기 시간이 짧은 데이터 AF21, AF22, AF23 18, 20, 22 2-레이트, 3-컬러 마커 사용(RFC 2698 등) RFC 2597 등급 DSCP당 예
OAM CS2 16 sr+b를 사용하는 경찰 RFC 2474 등급 네
높은 처리량 데이터 AF11, AF12, AF13 10, 12, 14 2-레이트, 3-컬러 마커 사용(RFC 2698 등) RFC 2597 등급 DSCP당 예
표준 DF 0 해당되지 않음 RFC 2474 등급 네
우선순위가 낮은 데이터 CS1 8 해당되지 않음 RFC 3662 등급 네

설계 고려사항

DiffServ에 따르면 모든 치안유지 및 분류는 DiffServ 도메인 사이의 경계에서 이루어진다. 이것은 인터넷의 핵심에서, 라우터는 지불을 회수하거나 계약을 시행하는 복잡성에 의해 방해받지 않는다는 것을 의미한다. 즉, IntServ와는 대조적으로 DiffServ는 각 흐름에 대해 사전 설정, 예약 및 시간 소모적인 엔드투엔드 협상을 요구하지 않는다.

개별 라우터가 DS 필드를 처리하는 방법에 대한 세부사항은 구성별로 다르기 때문에 엔드투엔드 동작을 예측하기 어렵다. 이는 패킷이 대상에 도달하기 전에 두 개 이상의 DiffServ 도메인을 통과하면 더욱 복잡해진다. 상업적 관점에서, 이것은 한 제공자의 골드 패킷이 다른 제공자의 Bronze일 수 있기 때문에 최종 사용자에게 서로 다른 종류의 엔드투엔드 연결성을 판매하는 것은 불가능하다는 것을 의미한다. DiffServ 또는 다른 IP 기반 QoS 마킹은 서비스의 품질이나 특정 서비스 수준 계약(SLA)을 보장하지 않는다. 패킷을 표시함으로써 송신자는 패킷이 특정 서비스로 취급되기를 원한다고 표시하지만, 이런 일이 발생한다는 보장은 없다. 그들의 정책이 적절한 방식으로 패킷을 처리하도록 보장하는 것은 경로에 있는 모든 서비스 제공자와 그들의 라우터에 달려있다.

대역폭 브로커

DiffServ의 프레임워크에 있는 Bandwidth Broker는 조직의 우선 순위 및 정책에 대한 지식을 어느 정도 갖추고 있으며 이러한 정책과 관련하여 대역폭을 할당하는 에이전트다.[9] 별도의 도메인에 걸친 자원의 엔드투엔드 할당을 달성하기 위해 도메인을 관리하는 대역폭 브로커는 인접한 피어와 통신해야 할 것이며, 이는 순수하게 양자간 합의로 엔드투엔드 서비스를 구성할 수 있게 한다.

DiffServ RFCs

  • RFC 2474 — IPv4 및 IPv6 헤더에서 차별화된 서비스 필드(DS 필드) 정의.
  • RFC 2475 — 차별화된 서비스를 위한 아키텍처.
  • RFC 2597 — PHB 그룹 보증 전달.
  • RFC 2983 — 차별화된 서비스와 터널.
  • RFC 3086 — 도메인별 행동 및 규격을 위한 차별화된 서비스 정의.
  • RFC 3140 - 홉당 동작 식별 코드(Obsoletes RFC 2836).
  • RFC 3246 — 신속한 전달 PHB(Obsoletes RFC 2598).
  • RFC 3247 — EF PHB의 새로운 정의에 대한 보충 정보(홉당 종료된 포워딩 동작)
  • RFC 3260 — Diffserv에 대한 새로운 용어 및 설명. (RFC 2474, RFC 2475 및 RFC 2597 업데이트)
  • RFC 4594 — DiffServ 서비스 클래스를 위한 구성 지침.
  • RFC 5865 — 용량 적용 트래픽을 위한 차별화된 서비스 코드 포인트(DSCP). (RFC 4542 및 RFC 4594 업데이트)
  • RFC 8622 — 차별화된 서비스를 위한 LE PHB(Lower-Effort Per-Hop 동작) (RFC 4594 및 RFC 8325 업데이트, RFC 3662).

DiffServ 관리 RFC

  • RFC 3289 — 차별화된 서비스 아키텍처를 위한 관리 정보 기반.
  • RFC 3290 — 차별화된 서비스 라우터를 위한 비공식적인 관리 모델.
  • RFC 3317 — 서비스 품질의 차별화된 서비스 정책 정보 기반.

참고 항목

참조

  1. ^ RFC 3260
  2. ^ S3700HI Ethernet Switches Configuration Guide - QoS, Huawei, p. 7, retrieved 2016-10-07, A DiffServ domain is composed of a group of interconnected DiffServ nodes that use the same service policy and PHBs.
  3. ^ a b RFC 4594
  4. ^ RFC 2597 섹션 3
  5. ^ RFC 2474
  6. ^ RFC 6088
  7. ^ Worldwide. "Implementing Quality of Service Policies with DSCP". Cisco. Retrieved 2010-10-16.
  8. ^ 웨이백 머신에 2016년 7월 29일 보관된 DSCP 필터링
  9. ^ K. Nichols; V. Jacobson; L. Zhang (July 1999). A Two-bit Differentiated Services Architecture for the Internet. IETF. doi:10.17487/RFC2638. RFC 2638.

추가 읽기

외부 링크