4.7 Explain the forwarding per-hop bahavior(PHB) for QoS such as classification, marking, queuing, congestion, policing, shaping

4.7 Explain the forwarding per-hop behavior(PHB) for QoS such as classification, marking, queuing, congestion, policing, shaping

 

QOS(Quality of Service)

- 통신 서비스 품질 / 다른 응용 프로그램, 사용자, 데이터 흐름 등에 우선순위를 정하여 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하기 위한 능력

- 패킷 기반 네트워크에서 트래픽을 관리하기 위함

 

1. QOS가 제공하는 기능

- 프로토콜, 주소 및 포트 번호를 기준으로 트래픽 간의 우선 순위를 정합니다. 

- 수신 또는 송신 시 트래픽을 필터링합니다.

- 디바이스에서 전송 또는 수신이 허용되는 대역폭을 제어합니다.

- 패킷 헤더에서 QoS 동작 요구 사항을 읽고 씁니다.

- 디바이스가 스케줄러 우선 순위를 기준으로 가장 높은 우선 순위의 트래픽을 보내도록 정체를 제어합니다.

- 디바이스가 어떤 패킷을 삭제하거나 처리해야 하는지를 알 수 있도록 RED(Random Early Detection) 알고리즘을 사용하여 패킷 손실을 제어합니다.

▷ RED(Random Early Detection)

- 큐를 관리하는 알고리즘

- 큐의 평균 크기를 비교하면서 통계적 확률에 의거해 패킷을 탈락시킨다. 버퍼가 거의 비어있는 경우에는 모든 패킷을 받아들이지만, 큐가 점점 차게 되면 들어오는 패킷이 탈락할 확률도 함께 증가한다.

 

2. QOS 작동 방식

- Classification

▷ 수신 인터페이스에서 패킷을 수신하고, 패킷을 검색하고 CoS(Classes of Service)라는 그룹으로 트래픽을 분류한다,

- Marking

▷  설명이 구성된 경우, 패킷을 수신할 다음 디바이스가 분류 방법을 알 수 있도록 디바이스가 IP 헤더의 DS 필드(DSCP값)의 값을 설명합니다.

 

▷ DSCP(Differentiated Services Code Point) : DiffServ(Differentiated Services)의 6개의 최상위 비트 / 패킷에 대한 PHB에 대한 동작을 선택하고, 적절한 QoS 처리를 제공한다.

- Policing

▷ 대역폭을 제한하는 기능

▷ 정해진 대역폭 이상 트래픽이 발생하면 drop 시키는 방식

▷ 별도의 패킷 버퍼가 필요하지 않다.

 

- Shaping

▷ 대역폭을 제한하는 기능

▷ 정해진 대역폭 이상 트래픽이 발생하였다고 무조건 drop 시키지 않고

버퍼(메모리)에 패킷을 잠시 저장하여 대역폭 이하로 트래픽이 발생하는 시점에 버퍼링하였던 패킷을 보내는 방식

 

- Queuing & Congestion

▷ queuing : 네트워크 장비가 처리할 수 있는 능력 이상으로 트래픽이 발생할 때 패킷들을 큐에 저장해 두었다가 나중에 서비스를 해주는 것

▷ congestion(혼잡) : 큐 도구는 혼잡할 때만 활성화된다. 혼잡하지 않도록 패킷은 도착하자마자 전송된다. 혼잡하지 않으면 패킷 손실을 완화하기 위해 패킷을 버퍼링하거나 큐에 넣는다.

 

- Scheduling

▷ 패킷을 대기열에서 꺼내 스케줄러에 구성된 전송한다.

 

3. QoS를 통해 관리자는 LAN(Local Area Network)에서 트래픽 흐름을 조정할 수 있을 뿐만 아니라 ISP 또는 다른 WAN 연결로 들어오고 나가는 트래픽도 조정할 수 있다.

4. QoS는 라우터 펌웨어에 내장 된 기능을 사용하거나 QoS 명령을 네트워크 장치로 보내는 서버에서 관리할 수 있다.

 

PHB(Per-Hop Behavior)

 

Diffserv이 구현된 라우터에서 다양한 등급으로 마킹되어짅 일련의 들어오는 패킷들에 대해 어떤 일관된 행위를 다음 hop으로 전달하는 방식

 

1. EF(Expedited Forwarding)

- 지연에 민감한 실시간 대화형 트래픽에 리소스를 제공하는 데 사용된다.

- DSCP 46 사용

- VolP(Voice over IP)에 사용된다.

2. AF(Assured Forwarding)

- 다양한 데이터 응용 프로그램에 우선 순위 값을 제공하는데 사용된다.

3. BEF(Best Effort Forwarding)

 

출처

https://www.juniper.net/kr/kr/products-services/what-is/qos/ 

https://www.pcwdld.com/what-is-qos 

https://www.ipbalance.com/qos/easy-qos-101-what-is-qosqaulity-of-service/  

https://www.netmanias.com/ko/post/blog/5379/network-protocol/policing-vs-shaping 

https://www.networkworld.com/article/2234016/the-qos-expedited-forwarding-ef-model.html