QoS DiffServe 모델 동작 상세 (with DSCP, PHB)

● DiffServe 모델 동작 방식

DiffServ는 서비스를 분류하여 우선순위에 따라 차등처리 할 수 있고, 혼잡상황 발생 시 우선순위가 낮은 서비스의 패킷 드랍을 통해 우선 순위가 높은 다른 서비스의 품질을 보장하는 모델 입니다. 회사 정책에 맞는 서비스 우선순위를 커스텀하여 적용할 수 있고 다양한 QoS 매커니즘을 적용할 수 있어 QoS 적용 시 가장 많이 사용되는 모델 입니다.

 

DiffServ 모델에서는 DSCP를 이용하여 마킹(Marking)을 수행 합니다. DSCP 정보는 IPv4의 ToS Field 를 사용 합니다. 전체 8 bit 중 6 bit만 마킹을 위해 사용하고 나머지 2bit는 흐름제어용으로 사용하고 있습니다. 추가적으로 DSCP 6 bit 중 실제로 사용하는건 5 bit이고 나머지 1 bit는 항상 0으로 고정되어 있습니다. 

DiffServe 모델에서 동일한 DSCP 값을 가진 패킷의 집합을 DiffServ BeHavior Aggregates(BAs)라고 합니다. 동일한 DSCP 값만 가지면 되기 때문에 서로 다른 프로토콜도 같은 DiffServ BA에 할당 될 수 있습니다.

또한, Per-Hop BeHaviors (PHB)는 DSCP에 할당 된 전송 동작 입니다. DSCP의 값을 통해 전송 우선순위와 Drop Rate 비율을 알 수 있습니다. PHB의 목적은 특정 클래스에게 지정된 네트워크 자원을 제공하는 것이고 4개의 PHB를 통해 목적을 달성 합니다.

Class Selector (CS) PHB	DSCP Field의 처음 3 bit가 CS bit로 사용 됩니다. CS bit와 IP Precedence bit 값이 일치하기 때문에 IP Precedence와 DSCP는 서로 호환이 됩니다.
Default Forwarding (DF) PHB	Best-Effort 를 사용 합니다. 아무런 QoS 정책을 적용하지 않은 상태 입니다.
Assured Forwarding (AF) PHB	대역폭 보장이 필요한 서비스일 경우 사용 됩니다.
Expedited Forwarding (EF) PHB	낮은 지연이 필요한 서비스일 경우 사용 됩니다.

  ○ Class Selector (CS) PHB

Class Selector는 IP Precedence와 DSCP 호환을 위해 만들어졌습니다.

DSCP의 마지막 3 bit (2 ~ 4)가 0 으로 설정되면 CS PHB 입니다. DSCP를 지원하지 않는 장비일 경우 CS bit는 무시되고 IPP 기준으로 Classification 됩니다.


CS0 ~ CS7까지 전체 8개의 CS Class가 있으며 8개의 IP Precedence와 대응 됩니다.

---

  ○ Default Forwarding (DF) PHB

DF와 CS0 둘다 Best-Effort로 동작하며 DSCP의 모든 bit값은 0 입니다.

DF는 QoS 매커니즘에 의해 분류되지 않는 트래픽을 의미 합니다. 발생 원인은 Node의 QoS 정책이 불완전하거나 DSCP 값이 PHB 범위를 벗어났을 때 발생 합니다.

  ○ Assured Forwarding (AF) PHB

AF Class에 대해 특정 수량의 대역폭을 보장하고 가능할 경우 추가 대역폭이 있을 경우 접근을 허용 합니다. 2번 bit는 사용하지 않으며 항상 0으로 설정 됩니다.

AF Class는 AF1 ~ AF4까지 4개가 Class의 숫자가 상위 Class를 의미하지 않고, 우대를 받지 않습니다. 각각의 Class는 독립적이며 위치하는 Queue 역시 서로 다릅니다.

AF이름 (AFxy)은 AF IP Precedence값과 Drop Probability 값의 조합 입니다. Class이름을 통해 쉽게 DSCP값을 얻는 방법은 8x+2y 공식을 통해 쉽게 얻을 수 있습니다.
∵ AF41 = 8(4) + 2(1) = 32 + 2 = 34

---

  ○ Expedited Forwarding (EF) PHB

EF PHB는 낮은 지연, 낮은 손실, 낮은 지터 그리고 end-to-end 사이 대역폭 보장이 필요할 때 사용되는 PHB 입니다. 다른 PHB와 달리 EF의 특징은 최소 서비스 대역폭과 저-지연 Queueing을 통해 지연에 민감한 어플리케이션에게 가능한 최저 지연을 보장한다는 것과 EF PHB에서 혼잡이 발생할 경우 트래픽은 폐기 됩니다. (Policing 정책 적용)

EF PHB의 DSCP 값은 101110 (10진수 46) 고정이며, IP Precedence 값은 5를 사용하여 DSCP를 지원하지 않는 장비에서도 지원이 가능 합니다.


  ○ DSCP값과 IP Precedence 값 (With Scavenger Class)

YouTube, Netflex, Vimeo와 같은 조직 및 사업에 기여를 하지 않는 엔터테이먼트 트래픽이며 DF (Default Forwarding) 보다 낮게 표현할 수 있는 방법이 존재하지 않기 때문에 CS1에 Scanvenger Class를 할당 하기로 하였습니다. 해당내용은 RFC 4594에 정의 되어 있습니다.