QoS 보장형 네트워킹 기술

1. QoS 보장형 네트워킹 기술 1999. 2. 5.한국전자통신연구원 인터넷기술연구부손 승 원

2. 연구 배경 • 인터넷의 새로운 자리매김 • 인터넷 사용자의 폭발적인 수요 증가 • 서브네트 외부 트래픽의 증가(내부:외부 = 2:8) • 고속, 광대역 서비스 • QoS 요구형 서비스 정보사회 하부구조 • 인터넷 서비스 제공 환경 • Global 화 • 양방향 화 • 멀티미디어 화 • 즉시성 요구 • 요구 순응형 서비스 QoS 제공형 광역 통신망

3. 인터넷의 문제점 가입자 01410 Ž Ž Œ  01420 데이터망 Ž 전화국 (단국~집중국) Ž 014XY 기타VAN • 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 • ISP간의 지나친 경쟁으로 인한 비용손실

4. 인터넷 서비스 특성(‘2002) 서비스 종류 사용빈도 트래픽 특성 검색형 서비스 전자도서관 58.4 % 100K ~ 1Mbyte 8Mbps 영상전화 인터넷 방송 인터넷 팩스 홈뱅킹 MM Mail 고속 PC 통신 온라인쇼핑 원격교육 AOD 게임 원격진료 재택근무 34.8 % 40.6 % 55.9 % 46.3 % 27.6 % 39.7 % 45.3 % 29.7 % 58.4 % 22.5 % 23.9 % 23.6 % - 500 Kbyte - 50 ~ 200 Kbyte ~ 1.5 Kbyte - - 100K ~ 1Mbyte ~ 1.5 Kbyte ~ 1.5 Kbyte 80 Mbyte 100K ~ 1Mbyte ~ 120Kbps ~ 120Kbps 256 Kbyte - 1.3 Mbps 64K ~ 2Mbps ~ 120Kbps 1.3 Mbps 8Mbps 80 Kbps 양방향 교신성 서비스 MPEG2(4~6M), MPEG1(1~2M) G.722(48~64Kbps) 전자민원 43.3 % 100K ~ 1Mbyte 8Mbps 단방향 교신성 서비스 MPEG2(4 ~ 6M) MPEG1(1 ~ 2M) MPEG2(28 ~ 43G) MPEG1(7 ~ 14G) VOD 58.4 % MPEG2(4~6M), MPEG1(1~2M) G.722(48~64Kbps) 단방향 메세지형 서비스

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

6. 문제 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/ISP간 공평한 네트워크 서비스 이용 기회

7. 구조측면의 발전 • 인터넷 기본 구조

8. vBNS Abilene End Users NSP ISP End Users • 초고속 인터넷 백본망 등장

9. 기술측면의 발전 • 새로운 인터넷으로 변화 • 범세계적인 통신망 및 서비스 통합망 • QoS 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 구조사용 • 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. NGI 기술 인터넷 기술 정보사회 계층 정보통신사회 지식정보사회 응용 서비스 계층 멀티미디어 교신성 서비스 검색형 서비스 미들웨어 계층 서비스 단순 전달 QoS 보장형 전달 네트워크 계층 회선 및 패킷통신망 중심 초고속통신망 중심 CATV Giga-Ethernet Ethernet ISDN B-ISDN PSTN IMT-2000 WDM FLC PSDN SDH/SONET PCS Frame Relay • 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 • 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 VOD ftp VOIP E-Market Telnet GigaPoP E-mail MPLS ANS/DNS HIP DS BGP-4 DNS ITI RLOGIN PIM Routing Arbiter MPOA OSPF IPv6 IPv4 ICMP ARP RSVP PoP CTI New-ICMP TCP-NG TCP UDP SMTP DHCP NHRP RISP QOSPF

11. ㅇ Configuration의 자유로운 변경 이 보장되는 Flexible한 망 ㅇ 새로운 응용서비스 및 망 기능의 수용이 용이한 scalability 가 보장 되는 망 ㅇ 고도 응용서비스 수용이 가능하 고 QoS가 보장 되어, 응용 서비 스 이용이 활성화 되는 망 고성능네트워킹 기술의 개발 다양한 고도의 응용서비스 개발 ㅇ 단순한 ATM 물리망 구축 ㅇ 기본적인 신호 기능 ㅇ 취약한 망관리 기능

12. 차세대 인터넷 등장 • 차세대 인터넷 초고속 정보통신망을 기반으로 다양한 이질 통신망들이 상호 접속되어, 일반 검색 서비스로부터 멀티미디어 서비스에 이르는 여러 서비스들이 QoS를 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 (?)

13. Internet 2 Switch Switch CA-net* II 1472 1472 1472 Switch 차세대 인터넷 NAP GigaPOP IP Overlay Network GigaPOP GigaPOP GigaPOP ATM Switch Abilene 차세대 백본망 GigaPOP GigaPOP ISP 1 ATM 단말 Internet ISP 2 ISP 3 무선기반 액세스망 xDSL 기반 액세스망 Office Contents Factory PON 기반 액세스망 Designed by swsohn

14. 차세대 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 : GII구축 • 미국: 차세대 인터넷 서비스 구축 과제 추진 • NGI(Next generation Internet Initiative) • Internet 2 • vBNS, Abilene • 캐나다: 세계최초로 차세대 인터넷인 CA*net II구축 • 유럽: ATM 망 응용 서비스 관련한 ACTS 과제 (TEN-34) • 일본:OCN(Open Computer Network), GMN-CL(Global Mega-media Network - Connectionless)

15. 비교 분석 항목 NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN 적용국가 미국 미국 미국 캐나다 일본 미국정부 (NCO NGII 팀) 미국정부 (UCAID) 미국정부 (HPCC) 캐나다정부 (컨소시움) 망사업자 (NTT) 사업주체 NSF DARPA, NIH NIST, NASA 주관기관 Internet 2 NSF NCRI Canarie NTT 연방기관 활동을 지원하는 21세기 형 새로운 네트워크 구축 차세대인터넷 구축기술 확보 및 응용/기술개발 플랫폼 제공 연구 및 교육사회를 위한 고속 네트워크 서비스 제공 CA*net의 상용망 전개에 따른 차세대 인터넷 연구개발 플랫폼 제공 Full Scale Multimedia 망 및 Electrum Cyber Society 구축 배경 • 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 NSFnet를 대신할 새로운 네트워크 구축 및 운용 • 상용 ISP 역할 촉진 및 미국 내 견고한 인터넷 모델 제시 • 연구/산업/교육 발전을 위한 고속 캐나다 네트워크 구축 • 응용기술 개발을 위한 시험망 운용 • 차세대인터넷기술의 시험 및 설치 • NTT의 ATM 기반 Global Networking Service 기술 확보 및 제시 • 차세대 인터넷용 기술/장치 개발 목적

16. 항목 NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN • 고성능 망 구축 • 2 단계 테스트베드 운용 • 공통시스템기술 시험 • 차세대 네트워킹 기술 개발 • 실시간 네트워킹 • QoS 처리 기술 • 고도 네트워킹기술 • 국가목표/임무에 적합한 서비스 개발 • NGI 통합 서비스 • Collaboration • 응용 측면 • 교육/연구/개인정보의 컨텐츠 중심 개발 • 차세대 응용 서비스 개발 • 네트워크 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 구축 • vBNS 진화 연구 • 대역폭 예약형 서비스 • IP over SONET • 차세대 스위치 • 네트워크 기술 개발 • 차세대 인터넷 연구 개발 • GigaPoP 설치/운용 • ARDNOC 운영 • 응용 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 구조 • 대규모 네트워킹 기술 • 기업 네트워킹 • Address-free 망 • Cut-Through 구조 • 진보된 망 운용 • 개방형 망관리기술 개발내용 • ‘98: 27개 제안 발표 • 고속(100배), 초고속(1000배) Testbed 운용 • ‘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 • 3단계로 개발 추진 • ‘93-’94: CA*net I • ‘95-’98: CA*net II • ‘99: CA*net III • 3단계로 개발 추진 • ‘98-’99: GMN-1 • ‘00-’04: GMN-2 • ‘05- : GMN-3 추진계획

17. NAP NGIX vBNS GigaPOP vBNS NGIX vBNS/ Abilene GigaPOP Default Forwarder NGI/ Internet 2 Giga Router STARTAP ATM Net BAC Net 캠퍼스망 Giga Router GigaPOP 제공 서비스 항목 NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN 구조 • 백배: vBNS, NREN, DREN, Esnet • 천배: ATDnet, AAI vBNS Abilene MCI 상용 ATM 망 CA*net I CA*net II OCN GMN-1, 2, 3 백본망 Giga Router Default Forwarder GigaPOP NAP NGIX GigaPOP GigaPOP 액세스점 • 정부, 의료, 국방, 환경, 방재, 교육, 과학 연구, 산업 분야 응용 서비스 • 분산 컴퓨팅 • 실시간, 멀티미디어, 광대역, 멀티캐스팅 응용 서비스 • 교신성 연구 협력 및 지시형 서비스 • 과학기기간 원격 실시간 액세스 • 다중 사이트간 대규모 계산 /데이터베이스 처리 서비스 • 공유가상 현실 등 • vBNS응용, IWAY응용 • 가상 몰입 환경 • 우주 형성 분석 • 기상 예측 서비스 • Computer Science • 건강 및 교육용 응용에 우선권 부여 • JPEG Video처리 • 3D 영상 서비스 • 원격교육 • 인터넷 텔리포니 서비스 • Multicast Mbone • ECS를 위한 멀티캐스트 응용 • 인트라넷,전자상거래, VPN 등 • Seamless 응용 실행 • 네트워크 미들웨어/단말 미들웨어간 상호 협력

18. 1998 : $85 million 사업비 투자 • 1999 : $110 million 사업비 투자 • 각 과제별 개발비 $0.2 ~ 5 million 지원 • 멤버쉽 요금 : $25000/년 부가 • NSF에서 5개의 SCC, vBNS 및 NAP 구축, Routing Arbiter과제에 기금 지원 • vBNS 2년 사용료 : $350,000 • 총 $400 million 이상 사업비 소요 • 정부투자분 : $104.5 million • 기금의 30%이상을 응용 개발에 투자 • 2만 명/년 고용효과 • NTT 자체 재원 투입 개발기금 항목 NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN • 주관기관별 과제 선정시 세부 기술 및 응용 개발자 수준에서 참여 • 캠퍼스망, 백본망 및 GigaPoP 설치에 다수 장비 업체 참여 • Qwest, Nortel, Cisco • NAP 구축/운용 : Sprint, PacBell, AADS, MFS • 망구축/운용: MCI • RA과제:Merit,Cisco • 백본망 구축 : BAC, AT&T • 응용 개발 : 응모 및 계약에 따라 다양함 • NTT 독자 추진 참여기업 • 국가 차원 정보화 목표 제시/기금 지원 • 실제 사업의 내용 및 추진계획/운영은 주관기관에 위임 • 차세대 인터넷 필요성 제시 • UCAID와 Internet 2 과제 및 Abilene과제에 모든 역할을 위임 • Gigabit 네트워크 필요성만 제시 • 사업의 관리는 NSF NCRI에서 수행 • 구축/운용은 사업자에게 위임 • 국가 차원 정보화 목표 제시/기금 지원 • Canarie와 사업자에게 구축/운용/관리/개발 역할을 위임 • 응용 개발은 산업체에 일임 • 국가차원의 NGI 목표만 제시 • 모든 사업 추진 방향/계획은 NTT가동자적으로 추진 정부역할

19. NGI Internet 2 vBNS CA*net-II GMN 개발 기능 • High Performance Network Fabric • Internet 2 구조 연구 • vBNS 진화 연구 • IP over SONET • 차세대 인터넷 구조 연구 개발 • GMN-1,2,3 구조 연구 • Address-free 구조 인터넷 망 구조 기술 • NTN 설치/운용 • CA*net II 설치 • /운용 • 2 단계 테스트베드 운용 • vBNS 활용 • vBNS 활용 • Abilene 사업 추진 • NAP 구축/운용 • vBNS 구축 • OCN, GMN-1 구축 인터넷 망 구축 기술 • GigaPOP • Inter-GigaPOP 접속 기술 • 미들웨어 기술 • NGIX • Terabit Burst Switching • GigaPOP • NAP • 차세대 스위치 • GigaPOP • 국제망 연계 추진 • Giga Router • Default 포워더 • 미들웨어 기술 망간 연동 기술 • 실시간 네트워킹 • QoS 처리 기술 • 고도네트워킹 기술 • QoS 보장 기술 • 인터넷 기반 방송 지원 • 대용량 정보 전달 • Routing Arbiter 개발 • 대역폭 예약형 서비스 • Routing & Peering Policy • 6Bone, Mbone • ATM QoS 이용 기술 • 다중계층라우팅 지원하는 망 구조 네트워킹 기술 • 교육/연구정보 컨텐츠 개발 • 차세대 응용 서비스 개발 • 건강/교육용 응용 서비스 개발 • 인트라넷, VPN • 전자상거래 • Collaboration • NGI 통합 서비스 서비스 관리 기술 망 운용관리 기술 • 네트워크 관리 • Security • vBNS 운용 • ARDNOC • 개방형 망관리

20. 차세대 인터넷의 해결 방안 • 인터넷의 취약점은 해결 가능 ? • 주소 문제 : CIDR 등의 기술로 단기적 극복, IPv6는 장기적 해결책 • QoS 문제: Differentiated Services에서 어느 정도 해결 • 폭주: 라우터의 고속화로 속도문제 단기적으로 극복 • 자원 예약이 아닌 설비 투자 확대로 폭주 해결 가능 • 그러나, 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. 서비스품질이란 ? • 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

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 과제 • QoS, Quality of Service • vBNS • vBNS 서비스 및 구조 개발의 일환 • Differential Service 및 COS 를 포함한 개발 • Reserved Bandwidth Service개념 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

24. 인터넷에서의 QoS • 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

25. IP Overlay Model 측면의 QoS

26. QoS와 CoS • QoS • Hard QoS • 흐름별 독자적인 QoS 유지 • RSVP 및 ATM은 흐름 설정시 QoS 요구 • QoS를 보장하는 Shortcut의 동적인 설정 • ATM의 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 CoS별 별도의 다중연결 트리를 설정 • 차등서비스에서 이용 • 각 홉별로 동작하는 메카니즘

27. QoS 파라미터 • 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

28. QoS의 적용성 • 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

29. QoS 보장 • 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) => Shortcut 경로 설정 • QoS 등급에 따른 차별 서비스 능력=> DS • ISP간, 응용 서비스 유형간 공정 액세스 제공 능력=> Routing Arbiter

30. IPOA 구조 모델 예 IPOA LANE MPOA ... IP 기반 오버레이 망

31. ATM과 IP 서비스간 매핑 인터넷 서비스 최선형 서비스 부하제어형 서비스 보장형 서비스 CBR RT-VBR NRT-VBR UBR ABR ATM 서비스

32. QoS 보장형 네트워킹 기술이란 ? • 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 기술, 상호 접속기술, 서비스품질 보장 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

33. QoS 보장형 기술 • Key Word • QoS, COS • QoS-based Routing • Service Session Controller(Service Gateway) • DS, IS, Broadband Broker • Fairness • Routing Arbiter • ANS/DNS • Multicasting • VPN

34. QoS 보장형 기술 • 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

35. 네트워킹 서버(1) • 네트워킹 서버 시스템 • Address Resolution • ARP Server • NHRP Server • MARS • DNS • ANS • Bandwidth & Resource Manager • Session & Resource Manager • Broadband Broker • Policy Server

36. 네트워킹 서버(2) • 네트워킹 서버 시스템 • Security • Firewall Server • Security Server • Routing Server • Routing Arbiter

37. QoS 확보 방안 • 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

38. Shortcut 라우팅 기법 B IP Default 경로 IP 라우터 ATM 링크 IP Cut through 경로 ATM 링크 C A IP 라우터 ATM 링크 IP 라우터 ATM Switch ATM Switch ATM Shortcut 경로 • 가입자간을 직접 접속하는 경로 설정 • ATM shortcut 경로 • IP cut through 경로

39. 라우팅 알고리즘의 변천 인터넷 그룹 기존 IP 라우팅 OSPF, RIP, BGP, .. IPOA 그룹 고속 라우팅 IP+ATM 경로 매핑 라우터 부하 경감 경로별 자원 할당 QoS 라우팅 QOSPF,RSVP,.. 서버형 라우팅 NHRP, RISP, MPOA,.. New 차등적 QoS 보장 광역망 적용성 ATM 그룹 비서버형 라우팅 MPLS, TAG-SW,,.. 통합 라우팅 PAR,IPNNI,.. 고속 라우팅 IP+ATM 경로 통합 서비스 대기시간 단축, 기존 ATM 라우팅 P-NNI, .. IP+ATM 경로 매핑

40. 라우팅 제어 모델 • IP 라우팅 알고리즘 • 서버형 알고리즘 • ATM Shortcut방식 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 through방식 채용 • 백본망 다양성 및 Scalability 확보에 초점 • 별도의 신호(라벨 프로토콜) 필요 • MPLS, TAG Switching, IP switching

41. 기법간 비교 분석 IP 경로 기법 비서버형 기법 서버형 기법 회선 설정 서브네트 단위 입출력라우터간 호스트간 주소 번역 주소번역 서버 라벨 분배 주소번역 서버 경로 제어 홈뱅킹 100K ~ 1Mbyte 8Mbps 라우터 고장시 동적 라우팅 동적 라우팅 재경로설정 체증 제어 - ATM 계층 - 홉 수 매우 많음 다소 많음 적음 광역망 적용성 난이 많은 고려 필요 용이 QoS 보장성 난이 많은 고려 필요 용이 Shortcut 기법 - Cut Through ATM Shortcut 예 OSPF, BGP, .. MPLS, ... NHRP, RISP, ...

42. QoS 제공형 라우팅 • 라우팅 모델 설계시 고려사항 • 광역망 적용성 및 QoS 보장성에 초점 • 지연 및 지터 개선 : QoS 민감형 트래픽에 대한 독립 shortcut 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

43. 트래픽 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

44. 비디오 서버 Resv메시지 단말 주기적인 Path메시지 통합 서비스

45. 차등 서비스 DS 도메인 DS 에지 노드 내부 노드 출력 노드 비 DS 도메인 흐름 입력 노드 DS 도메인 DS 영역

46. IP 헤더(첫번째 32 비트) 버젼 (4 비트) 헤더길이 (4 비트) TOS (8 비트) 전체 길이 (16 비트) 미사용 Precedence Type of Service Precedence 111 망 제어 110 연동 제어101 엄격 100 중첩플래시 011 플래시 010 즉시 001 우선순위000 루틴 TOS 1000 최소 지연0100 최대 처리율0010 최대 신뢰성0001 최소 비용0000 보통 서비스

47. 고성능 네트워킹 기술 개발 목표 • 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 SW와 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

48. 응용 2 응용 2 응용 n 응용 n 응용 1 응용 1 인터넷 노드 1 인터넷 노드 2 인터넷 노드 n 멀미 세션제어 모듈 주소 이름변환 모듈 라우팅 Advisor 차등서비스 처리모듈 One-Hop 라우팅장치 분산구조의 개방형 QoS 기반 네트워킹 통합 서버 플랫폼 초고속 정보통신망 - ATM 망(IPOA) - SDH 망(IPOSDH) - WDM 망(IPOWDM), …. 고성능 네트워킹 제공 개념

49. 망 구성도 인터넷 경로 차세대 인터넷 경로 ISP 3 ARP 서버 ATM Switch ISP1 라우터 ARP 서버 ISP 4 라우터 ARP 서버 ISP1 ATM Network ARP 서버 QoS 보장형 통합 시스템 (RA, ANS/DNS, MSC) 수신측 호스트 송신측 호스트

50. QoS 처리 시스템 모델 경로 # 1 운용 관리 운용 관리 경로 제어 경로 제어 경로 # n 트래픽 제어 트래픽 제어 QoS 제공 모델 및 구조 QoS 제공 시나리오 NOC QoS 처리 시스템 QoS 처리 시스템