[네트워크] QoS(Quality of Service)란?

QoS(Quality of Service)란?

QoS(Quality of Service)란?

네트워크 관련 장비에 대해 이야기를 할 때 자주 들려오던 QoS에 대해 정리해보고자 한다.
우리 회사 기준으로 말하자면, QoS 장비를 교체해야 한다는 이야기는 노후화된 네트워크트래픽 품질관리(QoS) 시스템을 교체하고자 한다는 것이다.

 

의미

네트워크 품질을 평가하는 지표를 의미하지만,
한정된 네트워크 자원 내에서 사용자 관점의 네트워크 서비스 품질 향상을 위한 기술이나 개념으로, 사용자 또는 어플리케이션의 우선순위에 따라 트래픽과 대역폭을 정책적으로 관리하는 것을 말한다.

늘어나는 인터넷 사용과 트래픽의 증가로 네트워크 서비스의 품질이 저하되지만, 증설의 한계로 네트워크 자원을 효율적으로 관리하기 위해 등장함

우선순위

PCP	우선순위(Priority)	약어(Acronym)	트래픽 종류
1	0 (가장 낮음)	BK	Background
0	1	BE	Best Effort
2	2	EE	Excellent Effort
3	3	CA	Critical Applications
4	4	VI	Video, < 100 ms latency and jitter
5	5	VO	Voice, < 10 ms latency and jitter
6	6	IC	Internetwork Control
7	7 (가장 높음)	NC	Network Control

중요한 이유

1. 대기시간 감소(Latency Reduction)
   시스템 관리자의 목표는 대기 시간을 최대한 줄이는 것
   예를 들어, 화상회의용 RTP(Real-time Transport Protocol)과 같은 패킷이 QoS 분류 없이 일반 데이터로 취급되면 정체되어 문제가 발생할 수 있으므로, 대기 시간을 줄이는 QoS 분류가 필요함
2. Jitter 감소(Jitter Reduction)
   Jitter는 신호 펄스의 편차로 인해 패킷의 불규칙한 속도를 말함
   신호 혼선 등의 다양한 요인으로 지터가 발생할 수 있는데, 이는 사용자에게 깜박이는 모니터나 오디오, 비디오 등의 형태로 나타나므로 QoS를 통해 Jitter 발생을 최소화함
3. 패킷 손실 방지(Packet Loss Prevention)
   패킷 손실은 네트워크 장치 내에서 발생하는 심한 정체의 결과임
   심한 정체에서는 라우터나 스위치가 많은 공간이 생길 때까지 들어오는 패킷을 무시하여 손상될 수 있음
   QoS는 패킷의 우선순위를 지정하고 잠재적인 트래픽 정체를 방지하여 트래픽 흐름을 관리할 수 있음
4. 보안 향상(Security Enhancements)
   손상된 트래픽이 네트워크 진입시 트래픽을 중지할 수 있음
   또한, IP 헤더에 우선 순위 마커를 배치하여 암호화된 패킷의 우선 순위를 지정할 수 있음

작동 방식

1. Integrative services(InterServ)
   네트워크 대역폭에 위치하여 RSVP(Resource Reservation Protocol)에 의존하여 임무를 수행함
   애플리케이션은 데이터를 보내기 전에 각 데이터 흐름에 대한 리소스 예약을 해야 함
   그 후, 네트워크 장치(QoS)는 네트워크 리소스를 확인한 후 수락을 하여 트래픽이 흐를 수 있음
   ※ 네트워크 리소스를 소비하므로 확장시 부적합
2. Differentiated services(DiffServ)
   일반적인 QoS 모델
   시스템 관리자가  0~63의 DSCP(Differentiated Services Code Point) 값을 각 네트워크 트래픽 유형에 할당하고, 미리 결정된 요구사항과 트래픽으로 그룹화하여 IP(Internet Protocol) 수준에서 분류함
   IPv4 패킷 헤더와 IPv6의 TC 필드에 배치 가능함
   우선 순위가 높은 DSCP 값을 가진 응용 프로그램은 지연없이 네트워크를 이동할 수 있음
   쉽게 확장이 가능하여 많은 네트워크 관리자가 선택하는 방법
3. Best Effort
   QoS 분류 및 우선 순위 지정에 의존하지 않는 방법으로, 가장 단순함
   인터넷의 기본 모델로 사용되거나 네트워크 리소스가 모든 QoS 요구사항을 지원하기에 충분할 때만 사용됨(드물게)

동작 원리(Mechanisms)

1. 분류 및 표시(Classification and Marking)
   네트워크 트래픽 관리 및 우선순위를 지정하기 위해 사용됨
   주로 라우터, 스위치 및 기타 액세스 포인트 관리시 사용
   
   • 분류
     각 패킷 내의 데이터 유형을 검사
     VoIP(Voice over IP) 또는 AoIP(Audio over IP)와 같은 네트워크 유형별 분류
   • 마킹
     분류 결정 후, 패킷 표시를 통해 네트워크 장치가 우선 순위 결정
     우선순위가 높은 분류에 있는 마킹을 받으면, 지연없이 처리됨
     이때, 우선순위가 높은 분류의 마킹을 받으면 congestion management tactics에 의해 삭제되지 않음
2. 혼잡 관리(Congestion Management)
   각 패킷의 표시를 평가한 다음, 알고리즘 기반으로 적절하게 대기열에 넣음
   
   • FIFO(First In, First Out)
   • PQ(Priority Queuing)
   • CQ(Custom Queuing)
   • WFQ(Weighted Fair Queuing)
   • LLQ(Low Latency Queuing)
3. 혼잡 방지(Congestion Avoidance)
   네트워크 트래픽을 모니터링하여 혼잡 감지시, 우선 순위가 낮은 패킷을 삭제하여 우선순위가 높은 데이터를 계속 유지함 -> WRED(Weighted Random Early Detection)
4. 폴리싱 및 셰이핑(Policing and Shaping)
   네트워크에 들어오는 트래픽을 조작/조정하는 데 사용
   • 폴리싱(Policing)
     데이터가 흐르는 속도를 제한하여 트래픽 급증 방지에 도움을 줌
     규정된 대역폭과 같이 합의된 트래픽 매개변수를 준수하는 데이터만 통과 가능
   • 셰이핑(Shaping)
     트래픽을 조작하여 메커니즘을 준수하도록 하는 것
     화상 회의와 같으 실시간으로 발생해야 하는 어플리케이션의 우선순위를 지정하고, 시간에 덜 민감한 어플리케이션을 삭제하는 것을 의미함
5. 링크 효율성(Link Efficiency)
   QoS에 국한되지 않지만, 서비스 최적화에 중요한 부분
   지연, Jitter, IP 오버헤드를 줄이고 대역폭을 최대화하는 데 사용
   예로, 실시간 전송 프로토콜, 전송 제어 프로토콜(TCP)과 같이 헤더 압축을 수행하는 도구를 말할 수 있음

 

출처

https://www.dnsstuff.com/what-is-qos

 

잘못된 내용이나 개선할 사항이 있다면 댓글로 남겨주시면 감사하겠습니다:)