글 싣는 순서
1. QoS 개요
2. QoS Classification & Marking
3. Queuing
4. 혼잡관리 매커니즘
QoS에 대해 정리할려고 몇 번이나 다음 먹다가 못했습니다. 너무 방대하여 연재로 써야되는 부담이 있으며, 지금까지 벌려놓은 연재가 많아서 계속 포기했었습니다만, 주위에 계신분들이 QoS에 대해 어렵다고만 생각하고, 쉽게 접근하질 못하는 것을 보고, 이번 주말에 정리하였습니다. 내용은 전체적인 QoS의 개념과 실제 망에 적용하기 위한 방안을 위주로 작성하였습니다. 시스코 라우터 밀 스위치를 통한 QoS 설정은 아마도 허클베리핀 님이나 민형애비님 등이 시간 나실 때 정리하실 것입니다. 이글을 이해하기 위해서는 패킷 구조에 대한 이해와 음성 및 영상 트래픽 특성에 대한 이해를 하시고 계셔야 하며, 없을 경우 블로그에 업데이트 되어 있는 "음성 품질" 및 "영상 품질"이라는 글을 먼저 읽을 것을 권고드립니다. 또한, 이글은 시스코의 QoS Design Guide 및 기타 시스코 QoS 자료를 바탕으로 만들어 졌으며, 자세한 사항은 시스코 사이트 (www.cisco.com)에서 확인하시기 바랍니다.
그럼 QoS (Quality of Service)는 왜 필요할까요? 음성이나 영상 전송에 문제가 생기면 항상 QoS 때문이라고 전문가들이 의견을 제시합니다. QoS를 적용하면 정말 품질이 보장되는 것인지도 알게되지 않을 까 싶습니다. QoS는 BcN(Broadband Conbergence Network)에서 매우 핵심이 되는 개념으로 향후 미래 네트워크에서는 필수적인 요소가 될 것입니다.
QoS는 왜 필요한가?
최초에 QoS의 개념이 등장할 때는 인터넷이 아직 성숙단계가 아니였으며, VoIP 상에 음질도 좋지를 않았습니다. 따라서, 좋은 음질을 보장하기 위한 방안으로 나온 것이 QoS입니다. 현재 인터넷은 Best Effort 망이라고 하여, 최단 경로를 기반으로 라우팅이 되는 구조입니다. 이를 어플리케이션에 따른 차등화된 서비스를 제공할 수 있도록 하는 서비스를 QoS라고 하며, QoS가 전개된 망을 QBone (Qos Backbone)이라고 말합니다.
QoS가 왜 필요한지 살펴보겠습니다.
- 대역폭의 부족
일반 LAN 환경은 100Mbps이상의 네트워크로 구성되어 있습니다. 따라서, QoS에 대한 요구가 적습니다. 그러나 WAN 구간은 256Kbps 나 512Kbps등 낮은 대역폭을 쓰는 전용선에서 부터, 매트로 이더넷을 이용한 수십 Mbps 등의 대역폭을 보장 받는 등 다양합니다. 일반적으로 기업마다 WAN 구간 대역폭의 차이는 있으나, 공통적으로 필요한 대역폭에 비해 사용되는 WAN 대역폭이 비용 이슈에 의해 적다는 것입니다. 따라서, 한정된 대역폭 자원을 효율적으로 사용하기 위해 QoS의 전개가 필요합니다.
- 양단간 지연 (End-to-end Delay)
패킷이 송신 단말에서 부터 수신 단말까지 전송되는 데 걸리는 지연으로, 라우터 및 스위치가 많을 수록 또한 거리가 멀수록 증가되는 특성이 있습니다. 따라서, 이 부분의 지연을 최소화할 필요가 있습니다.
- 지연 편차 (Jitter)
패킷이 송신 단말에서 부터 수신 단말까지 전송될 때 패킷이 항상 일정한 간격으로 도착하는 것이 가장 이상적입니다. 예를 들면, 음성 전달 시 한 패킷은 20ms 단위로 패킷이 생성되어 전달됩니다. 따라서, 20ms 마다 하나의 패킷이 도착해야 하는 데 현실의 네트워크는 20ms ~ 수백 ms까지 다양한 지연간에 편차가 발생합니다. 지연 편차가 크면, 패킷이 수신 단말에 도착하더라도 이미 재생할 시간이 지나버림으로써 장비의 입장에서는 패킷이 손실된 것과 마찬가지 효과를 얻기 때문에 음질이나 화질이 떨어지게 됩니다. 이러한 지연 편차는 병목구간의한 경우가 많습니다.
- 패킷 손실
패킷의 전송과정에서 손실되는 것을 말하며, 과거의 품질이 좋지 않은 망에서 발생하거나, Half duplex 로 되어 있는 곳에서 자주 발생하게 됩니다. 또한, 라우터의 내의 Queue가 꽉차서 패킷을 쌓지 못해 발생하기도 합니다. 패킷 손실의 경우 다양한 보상 매커니즘이 있어서 어느정도 보상이 가능하지만, 손실이 클수록 서비스 품질이 저하됩니다. 음성 및 영상의 특성상 손실에 대해 인지하고 재전송에 의해 복구될 수 있는 시간적인 여유가 많지 않습니다. 따라서, 일반적으로 패킷 손실시에도 재전송을 요구하지 않는 UDP를 사용합니다.
추가 : 2016년 7월 20일
오리뎅이님의 의견을 반영하여 잘못된 부분을 수정하였습니다. QoS는 쓰다가 말아서 늘 찝찝합니다. 시간나는 대로 대하연재로 정리하겠습니다.
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