RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

1. RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술 Dept. Computer science of Engineering Moon Jun Hyun (imp@bravo.kwangju.ac.kr)

2. Introduction • Multi-Media 응용에 대한 관심이 급증 • 실시간성을 지원할 수 있는 방안에 대한 연구 활발 • RTP(Real-Time Transfer Protocol) • 수신측에서 송신측으로 데이터 수신에 대한 피드백 정보를 제공함으로써 송신측에 현재의 데이터 전송 상황을 알려줌 • 멀티미디어 응용들이 지닌 다양한 QoS의 제공 서비스를 만족시키기는 역부족임 • 현재의 인터넷 서비스 모델 확장 • RSVP, Integrated Services, Differentiated Services RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

3. Resource ReSerVation Protocol(RSVP) • 일종의 QoS를 고려한 Signaling Protocol • 종단간의 자원예약 • Uni-cast, Multi-cast data 전송을 모두 지원 • 수신측에서 자원 예약 요구 • 수신자들의 다양한 QoS 요구 수용 • 단 방향 자원 예약 상태 설정 • Uni-cast, Multi-cast Routing Protocol과 무관함 • Soft-state로 자원예약 상태를 관리 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

4. RSVP 자원 예약 단계 • 자원예약 형식 • PATH 메시지와 RESV메시지 사용 • 자원예약 단계 • (단계1) 수신측으로의 경로 설정 단계 • 송신측에서 수신측으로 PATH메시지 전달 • PATH메시지는 IP의 Routing 프로토콜에 의해 계산된 경로를 따라 전달됨 • 이 경로상의 Router들의 주소는 PHOP(Previous HOP) 객체들에 실려서 수신측에 전달 • 수신측에서는 이 정보를 근거로 송신측으로의 경로에 대한 역추적 함 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

5. RSVP 자원 예약 단계(con’t) • (단계2) 송신측으로의 자원 예약 단계 • PATH 메시지를 수신한 수신측에서는 송신측으로 RESV 메시지를 전달함으로써 자원 예약 • RESV 메시지 • Filterspec과 Flowspec으로 구성된 흐름 기술자(Flow descriptor)가 포함 • Filterspec은 해당 자원 요구의 적용 대상이 되는 송신측(들)에 대한 정보를 지님 • Flowspec은 실제 자원 요구에 해당하는 Traffic 및 QoS에 대한 정보 제공 • Filterspec과 Flowspec은 각기 Packet Classifier와 Packet 스케줄러에 필요한 정보 제공 • RESV 메시지를 수신한 경로 상의 각 Router들은 요구를 만족할 정도로 충분한 자원이 있는 경우 이 흐름에서 요구되는 자원만큼 할당 해줌 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

6. RSVP 자원 예약 방식 • 자원 예약 단계 중 단계1은 선택적임 • 단계1이 없는 경우 – 기본(Basic) 모델 • 단계1이 있는 경우 – OPWA(One Path With Advertising) • 자원 예약 방식 • WF(Wildcard Filter) - 하나의 자원 예약이 모든 송신측에 의해서 공유되며 음성회의 같은 응용에 적합 • FF(Fixed Filter) – 하나의 자원예약은 하나의 송신측에 의해서 사용되고 Video conferencing에 적합 • SE(Shared-Explicit) Filter – 같은 세션상의 여러 송신측들이 하나의 자원 예약을 공유함 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

7. RSVP 자원 예약 방식(con’t) • 하나의 세션에는 하나의 예약방식만 사용 가능 • 다수의 수신측으로부터 오는 자원 예약들을 멀티캐스트 트리 경로상의 분기점에서 합병 Router에서 관리하는 Soft-state를 줄이는 방식 채택 • Killer Reservation문제 야기 • RSVP의 문제점 • Scalability • 상태 정보를 각각의 흐름별로 관리 해야 함 • 주기적으로 PATH와 RESV 메시지를 전송함으로써 재확인을 해야 함 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

8. IntServ(Integrated Services) Model • 보장형 서비스(Guaranteed Services) • 부하 제어형 서비스(Controlled-load Services) • 구성요소 • Packet 분류자 • Packet Header와 분류번호를 근거로 해당 packet이 속하는 흐름을 구분 • Packet 스케쥴러 • 특정 큐잉 방식을 이용하여 Packet을 전달 • 수락제어 • 기존의 자원예약 상황을 방해하지 않는 범위 내에서 새로운 흐름에 대한 자원 예약을 허락할 것인지 여부를 결정 • 자원예약 프로토콜 • 특정 흐름에게 자원을 할당하고 그 상태를 관리하는 역할을 하는 것(예 : RSVP) RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

9. IntServ Model(con’t) • 보장형 서비스 • 엄밀한 실시간성 및 데이터 무손실성을 보장 • 큐잉 손실이 전혀 발생하지 않으며 종단간에 엄수될 수 있는 큐잉 지연에 대한 상한값이 계산 가능하며 이에 대한 보장이 되는 서비스 • 부하 제어형 서비스 • 과부하 상황이 아닐 때의 최선의 서비스와 유사한 서비스를 제공해 주는 서비스 • 보장형 서비스와 최선의 서비스의 중간 형태 • 큐잉 지연이나 데이터 손실에 대한 요구를 전혀 할 수 없는 서비스 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

10. Traffic 명시 방법 • 송신측 Traffic 명시 방법 • 보장형 서비스와 부하 제어형 서비스 모두 필요 • TSpec에 명시되고 여기에 포함되는 정보는 토큰 Bucket에 대한 정보(토큰 깊이 b와 토큰률 r)와 최소 데이터 전송률 p, 최소의 폴리싱 되는 단위 m, 최대의 데이터그램 크기 M • QoS 요구 명시 방법 • 보장형 서비스에만 필요 • RSpec에 명시되고 포함되는 정보는 전송률 R(R>r)과 여유분 S • 여유분 S는 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 하는데 사용됨 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

11. Differentiated Services Model • 여러 흐름을 집성(Aggregare)하여 집성된 흐름별로 자원을 할당해 주는 방식 • 집성된 흐름을 구분하기 위해서 DSCP(DS CodePoint)를 사용하여 데이터 전달 • DSCP값 부여 및 Traffic 제어는 DS Domain의 경계 노드에서 담당 • 경계 노드에서는 단지 DSCP의 값만 보고 해당 PHP(Per-Hop Behavior)로 Mapping하여 전달 • 내부에서는 개별 Flow별로 상태를 관리할 필요가 없음 • RSVP와 같은 Hop당 Signaling이 필요 없음 • Scalability 문제가 발생하지 않음 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

12. Differentiated Services Model(con’t) • DSCP • IPv4 – TOS Field • IPv6 – Traffic Class Field • DSCP 값에 의해 해당하는 sPHP를 알 수 있음 • PHP는 DS node에서 특정 DS behavior aggregate에 적용할 수 외부에서 관측 가능한 전달 형태가 되며 큐 관리 방식에 의해 구현됨 • CodePoint • Default PHP • 최선의 전달 방식 : 000000 • Class Selector PHP • IP Precedence 필드와 호환 가능하도록 제안됨 : XXX000 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

13. DiffServ CodePoint • EF(Expedited Forwarding) PHP • Code 값 : 101110 • 가상의 전용회선과 같은 서비스를 제공 가능 • 종단간에 작은 손실과 Delay 및 Jitter를 제공하고 대역폭을 확대해 주는 서비스 • 예 : Premium Services • AF(Assured Forwarding) PHP • Code 값 : XXXYY0 • XXX는 Class 종류, YY는 폐기 우선 순위 • 예 : 올림픽 서비스 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

14. Traffic Conditioner Meter Classifier Marker Shaper/ Dropper DiffServ의 구성요소 • Meter : Traffic 관측 기능 • Marker : DSCP값 부여 기능 • Shaper/Dropper : Domain 간의 협약에 부응하도록 Traffic 특성을 변경하는 기능을 담당함 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

15. IntServ/RSVP와 DiffServ의 연동 • 주변의 지역 망에서는 IntServ/RSVP를 사용하고 중앙의 대규모 망에서는 DiffServ방식을 사용하는 방안 • IntServ/RSVP 영역이 DiffServ 영역의 고객 역할 • DiffServ 영역의 RSVP 지원 여부에 따라 DiffServ 영역으로의 수락 제어를 IntServ/RSVP 영역의 Edge Router 또는 DiffServ 영역의 Border Router가 담당함 • IntServ 모델의 서비스에 대응하는 DiffServ모델의 서비스로 매핑도 함께 이루어져야 함 • 이런 방안으로 IntServ/RSVP의 확장성 문제는 해결 가능 • 종단간의 완벽한 QoS 보장은 할 수 없음 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

16. DS IS IS Sender Receiver ER1 BR1 ER1 BR1 IntServ/RSVP와 DiffServ의 연동(cont.) RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

17. Conclusion • 자원예약 프로토콜 RSVP(Resource ReSerVation Protocol) • 개별 흐름별로 Soft-State를 관리해야 함으로Scalability 문제 야기 • Differentiated Services • 유사한 특성을 지닌 개별 흐름들을 하나의 집성된 흐름(Aggregate)으로 대응시킴 • 관리해야 할 상태 정보의 양을 감소시킴 • 자원 및 Traffic 관리를 해당 Domain의 경계 노드에서만 수행하도록 함 • 특정 코드 값(DSCP)만을 참조해서 전달함으로써 RSVP와 같이 홉 당으로 Signaling을 하는 오버헤드를 제거 가능 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술

18. Conclusion • DiffServ의 경우 완벽한 종단간 QoS 보장이 불가능함 • 소규모 망에서는 IntServ방식을 사용하고 중앙의 대규모 망에서는 DiffServ 방식을 사용 • Scalability 문제를 완화시키고 보다 바람직한 QoS보장이 가능함 RSVP 및 실시간 인터넷 서비스 기술