0927_QoS

Quality Issues

• Lack of bandwidth

• End to End Delay(fixed and variable)

• Variation of delay(jiter)

용어 Jiter (편차)

• Packet loss

Types Of Delay

• Processing Delay : 최근에는 Data plane에서 처리하기 때문에 고려하지 않는다.
• Queuing Delay
  -> 우선 순위가 낮은 Packet에서 생기는 Delay
• Serializaion Delay
  -> Bandwidth가 기본적으로 높아진 후 크게 고려하진 않는다.
  -> Frame Delay
• Propagation Delay
  -> Cable의 종류에 따라 목적지까지 도달하는 경우의 Delay

용어 Tail Drop

용어 WRED(Weighted Random Early Detection)는 네트워크에서 혼잡을 관리하기 위한 큐 관리 기법

QOS 기술은 Hardware Queue(하드웨어 큐)는 네트워크 장치에서 패킷을 처리하기 위해 물리적으로 존재하는 큐가 가득 찼을때 적용된다. -> Software Queue가 가득 차지 않도록 하는 기술.

QoS

Traffic Classification

port 와 interface의 차이

MQC(Modular QoS CLI, 모듈식 QoS 명령어 인터페이스)는 Cisco 장비에서 QoS(Quality of Service)를 설정하고 관리하기 위한 모듈형 인터페이스입니다. 네트워크 관리자에게 복잡한 QoS 기능을 쉽게 설정할 수 있는 일관된 명령어 집합을 제공합니다. MQC는 정책 기반으로 트래픽을 분류하고, 각 트래픽 클래스에 대해 다양한 QoS 동작을 지정할 수 있도록 설계되었습니다.

AutoQos 는 삭제시 수정사항은 삭제되지 않는다.

용어POC / BMT

MIB : Management Information Base -> SNMP

MRTG / monitering Program

Classfication 할때 Marking 한 후 적용한다.

Congestion Management(혼잡 관리)는 네트워크 장치에서 트래픽 혼잡을 관리하고 제어하는 기술을 말합니다. 네트워크에서 트래픽이 너무 많이 발생하면 장치의 큐가 가득 차게 되어 패킷 손실, 지연 증가, 대역폭 사용 비효율 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 혼잡 관리는 이러한 문제를 해결하기 위해 큐에서 트래픽을 효율적으로 처리하는 기법으로, 주요 목적은 트래픽의 우선순위를 설정하고 효율적으로 대역폭을 분배하는 것입니다.

Congestion Avoidance(혼잡 회피)는 네트워크에서 트래픽 혼잡이 발생하기 전에 이를 예방하거나 완화하는 기술입니다. 네트워크 트래픽이 과도하게 몰리게 되면, 큐가 가득 차거나 패킷 손실, 높은 지연 등이 발생할 수 있습니다. Congestion Avoidance는 이러한 상황을 방지하여 네트워크 성능을 유지하고, 트래픽 흐름을 원활하게 하기 위한 다양한 기법을 사용합니다.

Policing(폴리싱)과 Shaping(쉐이핑)은 네트워크 트래픽의 속도 제한 및 관리를 위한 기술입니다. 이 두 가지는 네트워크 대역폭을 효과적으로 제어하고 관리하기 위해 사용되며, 과도한 트래픽을 제어하여 네트워크 성능을 유지하고 혼잡을 방지하는 역할을 합니다.

• FTP 21(control Port) port Open -> 20 Port Open -> Server에서 Client로 Packet 전송

QoS Models

• Best-Effort

IntServ

• 예약 후 사용 RSVP를 먼저 보낸 후 사용
• CAC Packet을 전달
• PATH(경로의 유무, 리소스가 충분한지)
• Teardown Messege 를 보내 반납 하도록 한다.
• Configuration
  ip rsvp bandwidth

DiffServ Terminology

• BA : Behavior Aggregate

• DSCP

• PHB : per-hop behavior
  -ToS Byte
  IP Precedence (7~5)어떤 것을 먼저 QoS 할것인가의 값

• (IPv4)Type of Service : (IPv6)Traffic Class

PHB

per-hop behaviors

• ToS Byte 중 7,6 의 정의가 없다
• ToS Byte 0 =Default PHB :(FIFO, tail drop)
• ToS Byte 1~4 =AF
• ToS byte 5 = EF
• 제한된 Bandwidth를 할당받아 사용함.
  ->제한을 초과하면 통신 할 수 없다.

AF PHP

• 같은 AF는 같은 Queue에 넣는다.

QoS Mechanisms

Classification

• 들어오고 나갈때 종류별로 구분하여 전송하는 기술

Marking

일반적으로 들어올때 Marking을 한다.

Congestion Management (Hardware Queue)

Weight 값의 %를 할당한다.
H.Q가 Full 되지 않도록 하는것

Congestion Avoidance (Software Queue)

S.Q가 Full 되지 않도록 하는것

Policing

Policing(폴리싱)과 Shaping(쉐이핑)은 네트워크 트래픽의 속도 제한 및 관리를 위한 기술입니다. 이 두 가지는 네트워크 대역폭을 효과적으로 제어하고 관리하기 위해 사용되며, 과도한 트래픽을 제어하여 네트워크 성능을 유지하고 혼잡을 방지하는 역할을 합니다.

두 기법은 트래픽을 제한하는 방식에 차이가 있으며, 네트워크에서 특정한 상황에 따라 선택적으로 사용됩니다.

1. Policing (폴리싱)

폴리싱은 네트워크에서 트래픽의 전송 속도를 제한하는 엄격한 방식입니다. 트래픽이 설정된 속도를 초과하면 초과하는 트래픽을 드롭하거나 마킹하는 방식으로 동작합니다.

특징:

• 버퍼링 없이 트래픽을 즉시 처리합니다.
• 초과 트래픽을 드롭하거나 마킹합니다.
• 일반적으로 엣지 네트워크에서 사용되어 서비스 제공자가 특정 사용자에게 대역폭 제한을 적용할 때 유용합니다.

동작 방식:

• 설정된 대역폭(예: 1Mbps)을 넘는 트래픽이 발생할 경우, 넘는 트래픽은 즉시 드롭됩니다.
• 트래픽이 초과된다는 의미에서 초과한 패킷은 네트워크 내 다른 장비에 도달하지 못합니다.

Policing의 동작 예시:

policy-map POLICING-POLICY
  class class-default
    police 1000000 8000 conform-action transmit exceed-action drop

• 위 예시에서 1Mbps의 트래픽 한도를 설정하고, 초과하는 트래픽은 드롭(drop)하도록 설정되어 있습니다.
• conform-action transmit: 트래픽이 허용 범위 내일 때 전송.
• exceed-action drop: 트래픽이 설정된 한도를 초과하면 드롭.

장점:

• 트래픽 제어가 즉각적으로 이루어지므로, 네트워크 자원을 보다 엄격하게 관리할 수 있습니다.
• 대역폭을 정밀하게 통제할 수 있어, 네트워크 자원을 과도하게 사용하는 사용자나 장비를 억제할 수 있습니다.

단점:

• 트래픽이 초과하면 바로 드롭되기 때문에, 지연에 민감한 트래픽(예: VoIP, 비디오)에는 부적합할 수 있습니다.
• 트래픽 드롭이 빈번하게 발생하면 서비스 품질이 저하될 수 있습니다.

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2. Shaping (쉐이핑)

쉐이핑은 트래픽이 설정된 대역폭을 초과할 경우 버퍼링을 통해 트래픽의 전송 속도를 조절하는 방식입니다. 즉, 과도한 트래픽을 지연시키고 버퍼에 저장하여 네트워크 혼잡을 예방하는 방식으로 동작합니다.

특징:

• 버퍼링을 통해 트래픽이 초과할 경우, 그 트래픽을 지연시켜 설정된 대역폭에 맞게 전송합니다.
• 네트워크 혼잡을 예방하고, 트래픽의 전송을 부드럽게 조절합니다.
• 주로 코어 네트워크에서 사용되며, QoS를 유지하는 데 유리합니다.

동작 방식:

• 설정된 대역폭을 초과하는 트래픽이 발생하면 해당 트래픽을 드롭하지 않고 일시적으로 버퍼에 저장합니다.
• 트래픽은 설정된 속도에 맞게 지속적으로 전송됩니다. 이 과정에서 지연이 발생할 수 있지만, 트래픽 손실은 발생하지 않습니다.

Shaping의 동작 예시:

policy-map SHAPING-POLICY
  class class-default
    shape average 1000000

• 위 예시에서 1Mbps로 트래픽 전송 속도를 제한하고, 초과하는 트래픽은 버퍼링을 통해 제한된 대역폭에 맞춰 전송됩니다.

장점:

• 트래픽을 드롭하지 않기 때문에 서비스 품질을 더 잘 유지할 수 있습니다.
• 지연에 민감한 트래픽(예: VoIP, 비디오)에서도 서비스 품질을 보장할 수 있습니다.

단점:

• 트래픽을 버퍼링하는 동안 지연(latency)이 발생할 수 있습니다.
• 버퍼가 꽉 차면 여전히 트래픽 손실이 발생할 수 있습니다.

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Policing과 Shaping의 차이점

특징	Policing	Shaping
기본 동작	초과 트래픽을 즉시 드롭 또는 마킹	초과 트래픽을 버퍼링하여 지연시킨 후 전송
적용 대상	초과 트래픽을 제한하거나 우선순위를 낮춤	트래픽을 설정된 대역폭에 맞게 조절
트래픽 처리	엄격한 대역폭 제한, 초과 시 드롭	버퍼를 사용하여 설정된 속도로 트래픽 전송
지연	지연 없음, 트래픽이 즉시 드롭됨	버퍼링에 의한 지연 발생 가능
트래픽 손실	설정된 속도를 초과하면 손실 발생	버퍼링을 통해 트래픽 손실 최소화
주 사용 사례	네트워크 엣지에서 대역폭을 엄격히 제한할 때	코어 네트워크에서

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BE 엑시드 : 초과된 Traffic
BC :정산적으로 들어온 Traffic

Classification

• EXP값을 Copy -> QoS Group -> IP.P

Trust Boundary Classification

• Trust : 앞에서 적용한 값(Marking)을 가지고 와서 그 값(Marking)을 수정하거나 적용하는 값
• End-Point에서 적용해야 하나, 보편적으로 L3에서 QoS를 적용한다.
• End hosts can't be trusted to tag a packet priority correctly (PC에서 오는것은 하면 안됨)
• config)#match any 75%(real-bandwidth)이상 Configuration 할수 없다.
• QoS를 적용하고 그 QoS에 조건에 맞게 QoS를 다시 적용할수 있다.
• inbound에도 적용 할 수 있는 기술
  -> policing, Classificationm Marking

참고 사항 NBAR

QPPB(QoS Policcy propagation on BGP)

• BGP attributes(Communities)을 사용하는 기술
• IP-P(precedence), QoS group
• CEF Swithcing
• Configuration
  Config-router)#table-map (route-map-name)

Table-Map (주주주주주주중요)

-> RIB로 정보를 수정하여 보내거나 차단할때 사용함
-> 차단시 MED 값을 최대로 하면 전송되지 않는다.

• IP-Precedence Name

• User에 set community값 입력시 additive 명령어를 꼭 추가해줘야한다.