1

QoS QoS 보장형 네트워킹 기술보장형 네트워킹 기술

1999. 2. 5.1999. 2. 5.

한국전자통신연구원 인터넷기술연구부한국전자통신연구원 인터넷기술연구부

손 승 원손 승 원

2

연구 배경연구 배경

인터넷 서비스 제공 환경 Global 화 양방향 화 멀티미디어 화 즉시성 요구 요구 순응형 서비스

QoS QoS 제공형제공형광역 통신망광역 통신망

정보사회 하부구조정보사회 하부구조

인터넷의 새로운 자리매김 인터넷 사용자의 폭발적인 수요 증가 서브네트 외부 트래픽의 증가 ( 내부 : 외부 = 2:8) 고속 , 광대역 서비스 QoS 요구형 서비스

3

인터넷의 문제점인터넷의 문제점 네트워크 측면

가입자의 저속 접속 : 아날로그 모뎀 , 전용선 인터넷의 급속한 성장으로 인한 전화 트래픽의 급증 네트워크의 bottleneck : 호 접속 완료율 저조 초고속 인터넷 백본망의 부재 : 망간 접속체계 미정비

이용 측면 접속요금 및 전용회선 사용료 ISP 간의 지나친 경쟁으로 인한 비용손실

가입자 전화국(단국 ~집중국 )

데이터망

01410

01420

014XY

기타 VAN

ŒŽ Ž

ŽŽ

4

인터넷 서비스 특성인터넷 서비스 특성 (‘2002)(‘2002)

서비스 종류 사용빈도 트래픽 특성

전자도서관 58.4 % 100K ~ 1Mbyte 8Mbps

검색형서비스

고속 PC 통신 55.9 % ~ 1.5 Kbyte ~ 120Kbps

홈뱅킹 46.3 % 100K ~ 1Mbyte 8Mbps

재택근무 40.6 % ~ 1.5 Kbyte ~ 120Kbps

원격교육 34.8 % -

전자민원 43.3 % 100K ~ 1Mbyte 8Mbps

영상전화 22.5 % 50 ~ 200 Kbyte 64K ~ 2Mbps

원격진료 27.6 % - -

게임 23.6 % 500 Kbyte 80 Kbps

AOD 58.4 % - 256 Kbyte

양방향교신성서비스

온라인쇼핑 23.9 % ~ 1.5 Kbyte ~ 120Kbps

단방향교신성서비스

단방향메세지형서비스

VOD 58.4 %

MM Mail 39.7 % 100K ~ 1Mbyte 1.3 Mbps

인터넷 팩스 29.7 % 80 Mbyte 1.3 Mbps

인터넷 방송 45.3 % -

MPEG2(28 ~ 43G)MPEG1(7 ~ 14G)

MPEG2(4~6M), MPEG1(1~2M) G.722(48~64Kbps)

MPEG2(4 ~ 6M)MPEG1(1 ~ 2M)

MPEG2(4~6M), MPEG1(1~2M) G.722(48~64Kbps)

5

문제 제기문제 제기

통신망 제공 능력 비연결형 , 저속 전달 능력 망 자원 예약 방식의 결여 광역망 연결성 부족

QoS 제공 능력 사용자의 요구에 따른 QoS 제공 능력 부족

응용 서비스 특성에 따른 분류 미흡 협상할 파라미터 선정의 부정확

QoS 기반 네트워킹 능력의 부족 경로 계산 속도 지연 및 라우터의 병목 현상 QoS 보장형 경로 설정 메커니즘 미비

현재 인터넷 구조 간단한 도구 , 용이한 연결성 , 광역 접속성 , 최선형 (best-effort) 패킷 전달 방식 , 단일 QoS 액세스점의 병목현상 , 응답 속도의 불균일 , 패킷 비순서성

6

문제 정리문제 정리 통신망 제공 능력 ---------------------------------------------------------------- 초고속 통신

능력 ATM 통신망의 초고속 전달 능력 => IP over ATM(IPOA) 구조 광역 공중망 중심의 하부구조 정립 => 광역망 적용 능력

QoS 제공 능력 -------------------------------------------------------------------------------- QoS 보장 능력

사용자 요구에 따른 서비스 제공 품질 (QoS) 보장 ATM 서비스와 IP 서비스 간 매핑 ATM 파라미터와 IP 파라미터 간 변환

QoS 보장형 네트워킹 기술 QoS 별 경로 보장 사용자간 직접 접속 경로 (IP cut through & ATM shortcut) QoS 등급에 따른 차별화된 서비스 사용자 /ISP 간 공평한 네트워크 서비스 이용 기회

7

구조측면의 발전구조측면의 발전 인터넷 기본 구조

8

vBNS

Abilene

ISP

NSP

End Users

End Users

초고속 인터넷 백본망 등장

04/21/23

기술측면의 발전기술측면의 발전 새로운 인터넷으로 변화

범세계적인 통신망 및 서비스 통합망QoS 처리 능력 보유 현재 인터넷과의 역호환성 제공 공중망 기반 통합 인터넷 서비스 제공

현재 보다 100 - 1000 배의 전송 속도 제공하는 IP 기반 통신망

ATM 망 or SDH(SONET) 망을 기반한 IPOA, IPOS 구조 사용 차세대 인터넷 기술 수용

IPOA, LE, MPOA, NHRP 등 IPOA 구조 수용 실시간 인터넷 서비스 수용 기술 ( 통합 / 차등 서비스 ,.) 통신망 연동 기술 ( 통합 라우팅 , 어드레스 변환 , ..) 서비스 연동 기술 ( 매체 변환 , 통합 네비게이션 , …)

10

네트워크 계층

미들웨어 계층

응용 서비스 계층

정보사회 계층

인터넷 기술 NGI 기술

정보통신사회 지식정보사회

검색형 서비스 멀티미디어 교신성 서비스

서비스 단순 전달 QoS 보장형 전달

회선 및 패킷통신망 중심 초고속통신망 중심

• IP 패킷 처리 기술• 최선형 경로 제어 기술• Winsock API 기술• WWW 검색 기술• 패킷 포워딩 기술• 네비게이션 기술• 패킷 스트림 제어 기술• POP 구성 기술• 반화벽 처리 기술• 인트라넷 기술

• 초고속 IP 패킷 처리 기술• QoS 보장형 경로 제어 기술• 공통 통신 API 기술• 객체 지향 검색 기술• 통합 스위칭 기술• 통합 네비게이션 기술• 인터넷 세션 제어 기술• Giga-POP 구성 기술• 인터넷 보안 기술• 가상망 구성 기술

IPv4 IPv6

TCP TCP-NGUDPRSVP

HIP

OSPF

BGP-4

QOSPF

PIM

DHCP

E-mail

Telnet

ftp

SMTP

RLOGINICMP

New-ICMP

DS

MPLS

MPOA

NHRPRISP

ARP CTI

ITI

GigaPoP

PoP

PSTNPSDN WDMB-

ISDN

ISDNEthernet Giga-Ethernet

SDH/SONETFLC

Frame Relay

IMT-2000

PCS

CATV

VOD

VOIPE-Market

Routing Arbiter

ANS/DNS

DNS

11

ㅇ 단순한 ATM 물리망 구축ㅇ 기본적인 신호 기능ㅇ 취약한 망관리 기능

ㅇ Configuration 의 자유로운 변경 이 보장되는 Flexible 한 망ㅇ 새로운 응용서비스 및 망 기능의 수용이 용이한 scalability 가 보장 되는 망ㅇ 고도 응용서비스 수용이 가능하 고 QoS 가 보장 되어 , 응용 서비 스 이용이 활성화 되는 망

고성능네트워킹 기술의 개발

다양한 고도의 응용서비스 개발

04/21/23

차세대 인터넷 등장차세대 인터넷 등장 차세대 인터넷 초고속 정보통신망을 기반으로 다양한 이질 통신망들이 상호

접속되어 , 일반 검색 서비스로부터 멀티미디어 서비스에 이르는 여러 서비스들이 QoS 를 보장 받으면서 통합적으로 제공되는 , 정보화 사회 구축의 밑거름이 되는 미래형 IP 기반 인터넷 통신망을 지칭 . Advanced Internet Ultra-speed Internet Next Generation Internet Internet 2 초고속 인터넷 ATM 망 기반 인터넷 (?)

04/21/23

Internet 2

ISP 2

1472

ISP 1

ISP 3

1472

1472

Internet

OfficeContentsFactory

ATM 단말

xDSL 기반액세스망

ATM Switch

NAP

IP Overlay Network

GigaPOPGigaPOP

GigaPOP

CA-net* II

차세대 백본망

GigaPOP

차세대 인터넷

GigaPOP

PON 기반액세스망

Abilene

무선기반 액세스망

Designed by swsohn

GigaPOP

04/21/23

차세대 인터넷 구조차세대 인터넷 구조 차세대 인터넷 구조

ATM 망 기반 인터넷 = New IPOA Model SONET(SDH) 망 기반 인터넷 = New IPOSONET Model

IP Overlay Model ITU-T/ISO/IEC : GII 구축 미국 : 차세대 인터넷 서비스 구축 과제 추진

NGI(Next generation Internet Initiative) Internet 2vBNS, Abilene

캐나다 : 세계최초로 차세대 인터넷인 CA*net II 구축 유럽 : ATM 망 응용 서비스 관련한 ACTS 과제 (TEN-34) 일본 : OCN(Open Computer Network), GMN-CL(Global Meg

a-media Network - Connectionless)

NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN항목

비교 분석비교 분석

적용국가 미국 미국 미국 캐나다 일본

사업주체

배경

미국정부(NCO NGII 팀 )

미국정부(UCAID)

미국정부(HPCC)

캐나다정부( 컨소시움 )

망사업자(NTT)

주관기관NSF

DARPA, NIHNIST, NASA

Internet 2 NSF NCRI Canarie NTT

연방기관 활동을 지원하는 21 세기 형 새로운 네트워크 구축

차세대인터넷 구축기술 확보 및 응용 / 기술개발 플랫폼 제공

연구 및 교육사회를 위한 고속 네트워크 서비스 제공

CA*net 의 상용망 전개에 따른 차세대 인터넷 연구개발 플랫폼 제공

Full Scale Multimedia 망 및 Electrum Cyber Society 구축

•연구 / 산업 / 교육 발전을 위한 고속 캐나다 네트워크 구축 •응용기술 개발을 위한 시험망 운용•차세대인터넷기술의 시험 및 설치

목적

•차세대 인터넷 주도권 유지•차세대인터넷 망구조 개발•차세대 네트워킹 및 응용서비스 개발

•연구 / 교육분야 주도권 제고를 위한 고도 응용 서비스 개발 , 도입 , 운용 추진•새로운 서비스 도입 촉진

•기존 NSFnet 를 대신할 새로운 네트워크 구축 및 운용•상용 ISP 역할 촉진 및 미국 내 견고한 인터넷 모델 제시

•NTT 의 ATM 기반 Global Networking Service 기술 확보 및 제시•차세대 인터넷용 기술 / 장치 개발

NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN항목

개발내용

추진계획

•‘98: 27 개 제안 발표•고속 (100 배 ), 초고속 (1000 배 ) Testbed 운용

고성능 망 구축• 2 단계 테스트베드 운용•공통시스템기술 시험차세대 네트워킹 기술 개발• 실시간 네트워킹• QoS 처리 기술•고도 네트워킹기술국가목표 / 임무에 적합한 서비스 개발• NGI 통합 서비스• Collaboration

•‘97: 사업 착수•‘98: GigaPoP 및 기존 응용 초기 도입•‘99: 모든 UCAID 멤버 연결•‘00: 과제 분석 및 중간 검토

•‘93: Solicitation•‘98. QoS 제공 서비스 시험

•‘93: 콘소시움 결성•3 단계로 개발 추진•‘93-’94: CA*net I •‘95-’98: CA*net II•‘99: CA*net III

•3 단계로 개발 추진•‘98-’99: GMN-1 •‘00-’04: GMN-2 •‘05- : GMN-3

응용 측면• 교육 / 연구 /개인정보의 컨텐츠 중심 개발• 차세대 응용 서비스 개발네트워크 측면• 새로운 미들웨어 기술• QoS 보장 기술• 인터넷 기반 방송 지원• 대용량 정보 전달 지원

vBNS 구축 / 운용• NAP 구축 / 운용• Routing Arbiter 개발• vBNS 구축vBNS 진화 연구• 대역폭 예약형 서비스• IP over SONET•차세대 스위치

네트워크 기술 개발• 차세대 인터넷 연구 개발• GigaPoP 설치 /운용• ARDNOC 운영응용 서비스 개발• TAP, HEN, ANA, ONPS 과제• 건강 / 교육용 응용 서비스 개발

사업 홍보• 국제망 연계 추진• IWAY 상

고성능 서비스 기술•ATM QoS이용기술• 미들웨어 기술 개발• 다중계층 라우팅 지원하는 망 구조대규모 네트워킹 기술• 기업 네트워킹• Address-free 망• Cut-Through 구조진보된 망 운용• 개방형 망관리기술

NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN항목

구조

백본망

•백배 : vBNS, NREN, DREN, Esnet•천배 : ATDnet, AAI

vBNSAbilene

MCI상용 ATM 망

CA*net ICA*net II

OCNGMN-1, 2, 3

액세스점 NGIX GigaPOP GigaPOPNAP

GigaPOPGiga Router

Default Forwarder

제공서비스

•교신성 연구 협력 및 지시형 서비스•과학기기간 원격 실시간 액세스 •다중 사이트간 대규모 계산 /데이터베이스 처리 서비스•공유가상 현실 등

•정부 , 의료 , 국방 , 환경 , 방재 , 교육 , 과학 연구 , 산업 분야 응용 서비스•분산 컴퓨팅•실시간 , 멀티미디어, 광대역 , 멀티캐스팅 응용 서비스

•vBNS 응용 , IWAY응용•가상 몰입 환경•우주 형성 분석•기상 예측 서비스•Computer Science

•건강 및 교육용 응용에 우선권 부여•JPEG Video 처리•3D 영상 서비스•원격교육•인터넷 텔리포니 서비스•Multicast Mbone

•ECS 를 위한 멀티캐스트 응용•인트라넷 ,전자상거래 , VPN 등•Seamless 응용 실행•네트워크 미들웨어/ 단말 미들웨어간 상호 협력

NGIX

NGIXvBNS

GigaPOP

캠퍼스망

vBNS/Abilene

GigaPOP

STARTAP

BAC Net

NGI/Internet 2

GigaPOP

NAP

vBNS

GigaRouter

GigaRouter

ATM Net

DefaultForwarder

NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN항목

참여기업

개발기금

•1998 : $85 million 사업비 투자•1999 : $110 million 사업비 투자•각 과제별 개발비 $0.2 ~ 5 million 지원

•멤버쉽 요금 : $25000/ 년 부가

•NSF 에서 5 개의 SCC, vBNS 및 NAP 구축 , Routing Arbiter 과제에 기금 지원•vBNS 2 년 사용료 : $350,000

•총 $400 million 이상 사업비 소요•정부투자분 : $104.5 million •기금의 30%이상을 응용 개발에 투자•2 만 명 / 년 고용효과

•NTT 자체 재원 투입

•주관기관별 과제 선정시 세부 기술 및 응용 개발자 수준에서 참여

정부역할

•국가 차원 정보화 목표 제시 / 기금 지원•실제 사업의 내용 및 추진계획 / 운영은 주관기관에 위임

•차세대 인터넷 필요성 제시•UCAID 와 Internet 2 과제 및 Abilene과제에 모든 역할을 위임

•Gigabit 네트워크 필요성만 제시•사업의 관리는 NSF NCRI 에서 수행• 구축 / 운용은 사업자에게 위임

•국가 차원 정보화 목표 제시 / 기금 지원•Canarie 와 사업자에게 구축 /운용 / 관리 / 개발 역할을 위임•응용 개발은 산업체에 일임

•국가차원의 NGI 목표만 제시•모든 사업 추진 방향/ 계획은 NTT가동자적으로 추진

•NTT 독자 추진•캠퍼스망 , 백본망 및 GigaPoP 설치에 다수 장비 업체 참여•Qwest, Nortel, Cisco

•NAP 구축 / 운용 : Sprint, PacBell, AADS, MFS•망구축 / 운용 : MCI•RA 과제 :Merit,Cisco

•백본망 구축 : BAC, AT&T•응용 개발 : 응모 및 계약에 따라 다양함

NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN개발 기능

인터넷 망 구조 기술

인터넷 망 구축 기술

망간 연동 기술

네트워킹 기술

서비스 관리 기술

망 운용관리 기술

• 2 단계 테스트베드 운용• vBNS 활용

•실시간 네트워킹• QoS 처리 기술• 고도네트워킹 기술

• vBNS 활용• Abilene 사업 추진

• NGIX• Terabit Burst Switching

• GigaPOP• Inter-GigaPOP 접속 기술•미들웨어 기술

• GigaPOP• NAP• 차세대 스위치

• GigaPOP• 국제망 연계 추진

• ARDNOC

• Giga Router• Default 포워더•미들웨어 기술

• 인트라넷 , VPN• 전자상거래

• 개방형 망관리

• High Performance Network Fabric

• Collaboration• NGI 통합 서비스

• 네트워크 관리

• QoS 보장 기술• 인터넷 기반 방송 지원• 대용량 정보 전달• 교육 / 연구정보 컨텐츠 개발• 차세대 응용 서비스 개발

• NAP 구축 /운용• vBNS 구축

• Routing Arbiter 개발• 대역폭 예약형 서비스

• vBNS 진화 연구 • IP over SONET

• Routing & Peering Policy• 6Bone, Mbone

• 건강 / 교육용 응용 서비스 개발

• 차세대 인터넷 구조 연구 개발

• NTN 설치 / 운용• CA*net II 설치/ 운용

• OCN, GMN-1 구축

• ATM QoS 이용 기술• 다중계층라우팅 지원하는 망 구조

• GMN-1,2,3 구조 연구•Address-free 구조

• Internet 2 구조 연구

• Security • vBNS 운용

20

차세대 인터넷의 해결 방안차세대 인터넷의 해결 방안 인터넷의 취약점은 해결 가능 ?

주소 문제 : CIDR 등의 기술로 단기적 극복 , IPv6는 장기적 해결책

QoS 문제 : Differentiated Services 에서 어느 정도 해결 폭주 : 라우터의 고속화로 속도문제 단기적으로 극복

자원 예약이 아닌 설비 투자 확대로 폭주 해결 가능그러나 , 오디오 및 비디오가 점차 증가할 것이므로 효과가 미흡

보안 , 사생활보호 문제 : Overlay 방식으로 해결 시작

그러나 , 차세대 인터넷 서비스에서 요구하는 근본적인 QoS 보장은 불가능

21

QoS, Quality of Service ITU-T Rec. E.800

“The collective effect of service performance which determines the degree of satisfaction of a user of the service”

서비스를 사용하는 형태 , 특성 그리고 요구 수준에 따라 사용자의 요구에 즉응하여 제공할 수 있는 네트워크 서비스의 성능지표

QoS 파라미터 , QoS 협상자 , QoS 성능 목표 등으로 표현 제공되는 서비스의 종류 , 트래픽의 유형에 따라 구분 네트워크 관점에서 사용자와 서비스에 제공 가능한 네트워크

서비스의 단계로 표현 현실적으로 1~4 단계 수준에서 정리

서비스품질이란 서비스품질이란 ??

22

QoS 제공 메카니즘 지연 및 처리용량을 기준으로 메커니즘 선정

용량 향상 (Plentiful capacity) 트래픽 처리 (Traffic engineering)

용량 향상 고속 , 고대역 링크 고속 프로세서 버퍼용량 증대

트래픽 처리 차등 레벨 서비스 처리 예약형 트래픽 처리 : dynamic resource reservation protocol 비예약형 트래픽 처리 : 노드별 차등 처리 능력

23

QoS, Quality of Service vBNS

vBNS 서비스 및 구조 개발의 일환 Differential Service 및 COS 를 포함한 개발 Reserved Bandwidth Service 개념 도입 vBNS QoS 개념 (Best Effort, RBS) 서비스 측정 , 개선 , 제어 , 영역 등에 대한 집중 연구

Internet 2 QoS 기반 라우팅 GigaPoP 내부에서 일정 정도의 QoS 보장 ] 제한된 QoS 지원 QoS 관리 기능

QoS QoS 과제과제

24

QoS 적용 모델 고려사항 Differentiated Service Quality

서비스등급에 따른 네트워크 서비스 차별화 서비스 비용을 고려한 트래픽 처리 우선순위 부여 망에서 지원할 수 있는 능력에 따른 차등 서비스 서비스 요구 품질과 망 지원 능력과의 협상

Fairness ISP 간 동등 액세스 권한 제공 서비스사용자 / 서비스제공자에 무관한 동등 접속 공정 라우팅 정책 인증 , 보안의 차별성

제안된 모델 Integrated Service Differentiated Service

인터넷에서의 인터넷에서의 QoSQoS

25

IP Overlay Model IP Overlay Model 측면의 측면의 QoSQoSIP over ATM IP over SONET 비고

초고속망과연동성

자유로운 연동 가능 신규 장치 도입 요구

하부망 B-ISDN, SMDS,ADSL, Wireless ATM

등

SONET/SDH

전송효율 20% 오버헤드 5% 오버헤드

대역폭관리 사용자에 따라 자유롭게 이용 가능

일정 단계별로 할당

IPOA는 통계적 다중화로자원의 효율적 이용이가능

접속 속도 제한이 없음

(1.5M – 2.5G)

SDH 단위로만 국한(52M – 2.5G)

전달 속도 측면에서는IPOS 가 우위.

QoS - 서비스 클래스별로 할당 가능

- 품질 보장형 서비스 수용

- 별도의 기능 없음

어드레싱 /라우팅

모든 기능 지원 가능 지원 불가능

신뢰성 동적으로 우회 선로선택 가능

우회경로의 선택 불가

멀티캐스팅 자유로운 제공 가능 제공 불가능

적용성 사설망/공중망 모두적용 가능

ISP 백본망 적용 가능

확장성 자유로운 망 구성 및확장 가능

백본 측면에서만 확장가능

적용 예 미국 vBNS, 캐나다CA-net*2, 일본 GMN-CL, 유럽 TEN-34, 한국 초고속정보통신망

미국 Abilene

26

QoS Hard QoS

흐름별 독자적인 QoS 유지 RSVP 및 ATM 은 흐름 설정시 QoS 요구 QoS 를 보장하는 Shortcut 의 동적인 설정 ATM 의 경우 , 해당 연결을 통한 서비스품질 제공

종단간의 동작하는 네트워크 프로토콜 및 알고리즘으로 실현

CoS Soft QoS, Banded QoS

실질적인 서비스 품질 제공방안 흐름이 주소별 , 서비스 유형별로 그룹화 각 CoS 별 별도의 다중연결 트리를 설정 차등서비스에서 이용

각 홉별로 동작하는 메카니즘

QoSQoS 와 와 CoSCoS

27

QoS 파라미터 정의

네트워크을 이용하는 응용 서비스에서 요구하는 서비스 품질 특성 응용 서비스에서 요구하는 서비스 품질의 정량적 표시자 네트워크에서 사용하는 서비스 품질과 네트워크 성능간 협상자 연결 설정시 , 자원 예약시 혹은 네트워킹 알고리즘 동작시 사용

파라미터 대역폭 지연 , 지연 변이 에러 처리량 비용

QoS QoS 파라미터파라미터

28

서비스의 특성과 망의 제공 능력을 고려한 적용 서비스 즉시성 차별 서비스 제공 능력 광역망 적용 가능성 망 자원 효율적 이용 망 안정성

망의 실시간적인 상황을 반영할 수 있는 방안 응용 서비스 트래픽의 변화 통신망의 체증 , 변화에 즉시 대응

다양한 서비스 , 다중 연결 형태에 독립적인 방안

QoSQoS 의 적용성의 적용성

29

통신망 제공 능력 ---------------------------------------------------------------- 초고속 통신 능력

ATM 통신망의 초고속 전달 능력 => IP over ATM(IPOA) 구조 광역 공중망 중심의 하부구조 정립 => 광역망 적용 능력

QoS 제공 능력 -------------------------------------------------------------------------------- QoS 보장 능력

사용자 요구에 따른 서비스 제공 품질 (QoS) 보장 ATM 서비스와 IP 서비스 간 매핑 ATM 파라미터와 IP 파라미터 간 변환

QoS 보장형 네트워킹 기술 사전 경로 계산 방법 도입 => 라우팅 프로토콜 QoS 별 경로 보장 => QoS 기반

라우팅 사용자간 직접 접속 경로 (IP cut through & ATM shortcut) => Short

cut 경로 설정 QoS 등급에 따른 차별 서비스 능력 => DS ISP 간 , 응용 서비스 유형간 공정 액세스 제공 능력 => Routing A

rbiter

QoS QoS 보장보장

30

IPOA IPOA 구조 모델구조 모델

IP 기반 Overlay Network

ATMNetwork 1

ATMNetwork 2 ATM

Network 3가입자 망 1

가입자 망 2

가입자 망 3

IP 기반 오버레이 망

IPOALANEMPOA

...

예

31

ATMATM 과 과 IP IP 서비스간 매핑서비스간 매핑

ATM 서비스

최선형서비스

부하제어형서비스

보장형서비스

ABRCBR NRT-VBRRT-VBR UBR

인터넷 서비스

32

개념 동일한 네트워크 자원 상에서 데이터의 손실을 감소시키고 가용율을 높임으로써 네트워크의 효율적인 활용과 서비스의 질적 수준 및 안정성을 향상시키는 기술

현재 인터넷의 기술적인 문제점을 해경하기 위해 각국에서 추진 중인 차세대 인터넷 관련 기술 개발 분야 중 하나

정보통신에 대한 이용자 요구사항의 고도화에 따라 현재의 인터넷 문제점 해결을 통해 국민들에게 다양한 고품질의 실시간 인터넷 서비스에 대한 소비자 선택을 보장하고 이를 저렴한 비용함으로써 인터넷 이용 확대를 촉진하는 기술

망 관리 및 연동 기술망 관리 및 연동 기술 , , 상호 접속기술상호 접속기술 , , 서비스품질 서비스품질 보장 기술보장 기술

QoS 보장형 네트워킹 기술 : 통합 서비스 제공 기술 , 통합 라우팅 기술 , 트래픽 관리 기술 , QoS 보장형 라우팅 제어 기술 , 다중 서비스 세션 제어 기술

QoS QoS 보장형 네트워킹 기술이란 보장형 네트워킹 기술이란 ??

33

Key Word QoS, COS

QoS-based Routing Service Session Controller(Service Gateway) DS, IS, Broadband Broker

Fairness Routing Arbiter

ANS/DNS Multicasting VPN

QoS QoS 보장형 기술보장형 기술

34

Key Systems QoS, COS 보장형 라우팅 제어 기술

Routing Advisor 광역 대역폭 관리 기술

Service Session Controller Broadband Broker

공정성 보장형 정책기반 라우팅 기술 Routing Arbiter

ATM/IP 주소이름 변환 기술 ANS/DNS 통합 서버

Multicasting VPN

QoS QoS 보장형 기술보장형 기술

35

네트워킹 서버 시스템 Address Resolution

ARP Server NHRP Server MARS DNS ANS

Bandwidth & Resource Manager Session & Resource Manager Broadband Broker Policy Server

네트워킹 서버네트워킹 서버 (1)(1)

36

네트워킹 서버 시스템 Security

Firewall Server Security Server

Routing Server Routing Arbiter

네트워킹 서버네트워킹 서버 (2)(2)

37

Shortcut, Cut Through 홉 수 감소 , 지연 및 지연 변이 감소 라우터 처리 부하 경감

QoS-based Routing QoS 요구사항을 만족하는 경로 선택 QoS 별 차등 경로 배정

Bandwidth Management & Traffic Control 망 자원의 효율적 관리

Resource Reservation 패킷 순서성 보장 실시간 서비스 보장

High-Speed Switching 계층 2 레벨에서 IP 패킷 처리 Throughput 증대

QoS QoS 확보 방안확보 방안

38

Shortcut Shortcut 라우팅 기법라우팅 기법

IP 라우터

A

ATM Shortcut 경로

IP 라우터

IP 라우터

ATM Switch

ATM Switch

B

C

IP Cut through 경로

IP Default 경로

ATM 링크

ATM 링크

ATM 링크

가입자간을 직접 접속하는 경로 설정 ATM shortcut 경로 IP cut through 경로

39

라우팅 알고리즘의 변천라우팅 알고리즘의 변천

기존 IP 라우팅OSPF, RIP, BGP, ..

기존 ATM 라우팅P-NNI, ..

QoS 라우팅QOSPF,RSVP,..

통합 라우팅PAR,IPNNI,..

서버형 라우팅NHRP, RISP, MPOA,..

비서버형 라우팅MPLS, TAG-SW,,..

인터넷 그룹인터넷 그룹

ATM ATM 그룹그룹

IPOA IPOA 그룹그룹

경로별자원 할당

고속 라우팅IP+ATM 경로 매핑라우터 부하 경감

고속 라우팅IP+ATM 경로 통합

서비스 대기시간 단축 ,

IP+ATM 경로 매핑

차등적 QoS 보장광역망 적용성

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라우팅 제어 모델라우팅 제어 모델 IP 라우팅 알고리즘

서버형 알고리즘 ATM Shortcut 방식 채용 광역망 적용성 및 라우터 병목현상 제거에 초점 Easy Migration : OSPF & BGP 이용 IP Default Path 선정 별도의 주소해석 서버 필요 , QoS 보장 가능 NHRP, MPOA, RISP

비서버형 알고리즘 IP cut through 방식 채용 백본망 다양성 및 Scalability 확보에 초점 별도의 신호 ( 라벨 프로토콜 ) 필요 MPLS, TAG Switching, IP switching

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기법간 비교 분석기법간 비교 분석

IP 경로 기법 비서버형 기법

입출력라우터간 호스트간

라벨 분배 주소번역 서버

100K ~ 1Mbyte 8Mbps

ATM 계층 -

다소 많음

많은 고려 필요 용이

많은 고려 필요 용이

Cut Through ATM Shortcut

MPLS, ... NHRP, RISP, ...

서브네트 단위

주소번역 서버

홈뱅킹

-

매우 많음

난이

난이

-

OSPF, BGP, ..

동적 라우팅 동적 라우팅 재경로설정

적음

서버형 기법

회선 설정

주소 번역

경로 제어

체증 제어

홉 수

광역망 적용성

QoS 보장성

Shortcut 기법

예

라우터 고장시

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QoS QoS 제공형 라우팅제공형 라우팅 라우팅 모델 설계시 고려사항

광역망 적용성 및 QoS 보장성에 초점 지연 및 지터 개선 : QoS 민감형 트래픽에 대한 독립 sh

ortcut 설정 서비스 대기시간 개선 : 초기 패킷과 제어 메시지 동시

송신 장애 발생시 IP 기본 경로 이용하여 우회 확장성 (Scalability )개선 :

버스트 트래픽을 위한 입력 라우터와 출력 라우터간 공통채널 Shortcut 설정하여 VP/VC Merging

용이한 진화 : OSPF & BGP 이용 IP 최적 경로 선정 광역망 적용을 위한 라우터의 shortcut 설정 권한 부여

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트래픽 제어트래픽 제어

트래픽 특성에 따른 서비스 제어 실시간 트래픽 서비스 (real-time traffic)

시간 민감형 서비스 RTP/UDP 에서 입력 트래픽 VTOA, MPEG Video, 등

장수 트래픽 서비스 (long-lived traffic) 대규모 , 버스트한 서비스 TCP 에서 입력 트래픽 항공예약 , 전자민원 , 등

단명 최선형 서비스 (short-lived best-effort traffic) 소규모 검색 서비스 TCP 에서 입력 트래픽 전자도서관 , LAN 응용 , 등

비디오 서버

단말

주기적인Path 메시지

Resv 메시지

통합 서비스통합 서비스

DS 에지 노드

입력 노드

출력 노드

내부 노드

DS 도메인

비 DS 도메인

DS 도메인

흐름

DS 영역

차등 서비스차등 서비스

Precedence Type of Service 미사용

Precedence111 망 제어110 연동 제어101 엄격100 중첩플래시 011 플래시010 즉시001 우선순위000 루틴

TOS1000 최소 지연0100 최대 처리율0010 최대 신뢰성0001 최소 비용0000 보통 서비스

TOS(8 비트 )

전체 길이(16 비트 )

버젼(4 비트 )

헤더길이(4 비트 )

IP 헤더 ( 첫번째 32 비트 )

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기존 Node(Hub, Switch, Modem, ..) 와 차세대 라우터 및 인터넷 장치 (MPLS SW, MM Terminal, ..) 를 이용하여 QoS가 보장되는 차세대 인터넷 (DS, VPN 등 인터넷 기반의 네트워크 서비스 제공 가능 ) 을 구성할 수 있도록 지원하는 고성능 네트워킹 기술 개발 사용자 요구에 따른 서비스 제공 품질 (QoS) 보장 MPLS SW 와 접속하여 QoS 보장형 인터넷 구성 VPN, DS 제공을 위한 네트워킹 서버 개발

주소이름 변환기술 QoS 보장형 라우팅 기술 광역 대역폭 관리 및 서비스 세션 제어 기술

고성능 네트워킹 기술 개발 목표고성능 네트워킹 기술 개발 목표

응용 1응용 1

초고속 정보통신망 - ATM 망 (IPOA) - SDH 망 (IPOSDH) - WDM 망 (IPOWDM), ….

인터넷 노드 1 인터넷 노드 2 인터넷 노드 n

응용 2응용 2

응용 n응용 n 응용 1응용 1

응용 2응용 2

응용 n응용 n

분산구조의 개방형 QoS 기반 네트워킹 통합 서버 플랫폼

라우팅Advisor

차등서비스처리모듈

멀미세션제어

모듈

One-Hop라우팅장치

주소이름변환

모듈

고성능 네트워킹 제공 개념고성능 네트워킹 제공 개념

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ISP 3

ATM Switch

ATM NetworkISP1

ISP 4

송신측호스트

수신측호스트

라우터

라우터

인터넷 경로차세대 인터넷 경로

ARP 서버

ARP 서버

ARP 서버

ARP 서버

ISP1

QoS 보장형 통합 시스템(RA, ANS/DNS, MSC)

망 구성도 망 구성도

04/21/23

QoS QoS 처리 시스템 모델처리 시스템 모델

트래픽제어

경로제어

운용관리

운용관리

트래픽제어

경로제어

QoS 처리시스템

NOC

QoS 처리시스템

경로 # 1

경로 # n

QoS 제공 모델 및 구조

QoS 제공 시나리오

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이름 /주소변환서비스

이름 /주소변환서비스

주소해석서비스

주소해석서비스

라우팅서비스라우팅서비스

자원관리서비스

자원관리서비스

인증 /보안서비스

인증 /보안서비스

게이트웨이서비스

게이트웨이서비스

다중세션서비스

다중세션서비스

QoS 기반 네트워킹 통합 서버 ( 네트워킹 서비스 )

QoS제어

서비스

QoS제어

서비스

QoS 기반네트워킹통합 서버

QoS 기반네트워킹통합 서버

ISP A 망 ISP B 망

QoS 기반네트워킹통합 서버

네트워킹 서비스요청 /응답 네트워킹 서비스

요청 /응답

상위 /하위 서버간정보 요청 /응답

상위 /하위 서버간정보 요청 /응답

라우터

라우터라우터

단말

서버

시스템 구성 개념시스템 구성 개념

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고성능 네트워킹 기술개발 협의회

주관연구기관

고성능 네트워킹 기술개발 협의회

공동연구기관

한국통신

공동연구기관

한국정보통신대학원대학교

위탁연구기관

관련 대학

사업 목표 제시

정보통신부

사업 관리

정보통신연구관리단

기술 개발 추진 체계기술 개발 추진 체계

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마침글마침글

차세대 인터넷을 위한 QoS 보장형 네트워킹 기술 동향 분석 현재 인터넷 문제점 차세대 인터넷 동향 QoS 개념 및 보장 방안 기술 개발 내용