Differentiated Services

1. Differentiated Services Dept. Computer Science of Engineering Kwangju Univ. JunHyun Moon (imp@bravo.kwangju.ac.kr)

2. Contents • Introduction • Develop trend of the latest • QoS Guarantee Service • Internet Service Model • Differentiated Service Model • Component of Differentiated Service • Interoperability with Non-DS-capable Node • Conclusion

3. Introduction • Rapidity evolves of Internet • Increasing Users • Appearance of variety application • Appearance of diversity data traffic • High Bandwidth, High speed data transfer/receiver demand • Quality of Services • Network management difficult

4. Introduction • Current Internet environment • Best-Effort Services • Low Bandwidth • Standardization Services • Too many parameter and complexity traffic management formula • Current Internet is represented as “Send and Pray” or “World Wide Wait”

5. Development trend of the latest Mechanism selection Criterion : Delay and Transaction capacity Plentiful capacity  Communications network flank High speed, high bandwidth link High speed processor Buffer capacity enlargement Traffic engineering  Networking flank Difference level service transaction Reservation traffic transaction : dynamic resource reservation Non reservation traffic transaction : difference transaction ability

6. QoS Guaranteed Technique • QoS(Quality of Service) • One of internet Technique on research at variety country to solve current internet technique problem • High Bandwidth Demand • Service Differentiation • Network management, Integrated routing, Traffic management, Multi service session control etc.

7. QoS Guaranteed Service Structure Reservation service model 서비스별 요구 자원의 사전 Reservation and Assignment 망에 유입된 Traffic 중 Reservation Traffic에 대해서만 해당 Resource 할당 서비스 품질별 처리를 위한 수락제어, 큐잉 Mechanism 필요 Non reservation service model 사전 예약 없이 Traffic을 몇 가지 Level로 구분 Edge Node에서 Traffic 전달 Priority를 결정 각 Hop 별 차별 처리 메커니즘 필요

8. Internet Service Model Internet services model extension 현재의 Best-Effort 모델의 문제점 보완 새로운 Service 요구사항 수용 IETF에서 제안한 Internet Integrated Service Model IntServ, RSVP 등 새로운 Internet Differentiated Service Model Best-Effort Service Differentiated Service QoS Guaranteed Service 현재의 인터넷 서비스 중간 단계 최종 단계

9. Differentiated Service Model Differentiated Service Paradigm 망의 Edge Node와 관리 경계 점에서 IP헤더의 특정영역 설정 DS 영역 특정 영역의 값(DSCP)에 따라서 입력된 Packet을 어떻게 Forwarding 할 것인지를 결정 Per-Hop Behavior 각 서비스 규칙에 맞추어 요구사항에 일치하는 방법으로 처리 Traffic Conditioner

10. Merit of Differentiated Services • Scalable Service differentiated • IP Packet 헤더 내의 DS영역을 사용하여 Traffic Classification State를 줄일 수 있음 • Per-application Flow, Per-customer Forwarding State를 유지할 필요가 없음 • 약간의 Software Upgrade만으로 기존의 Router장비를 사용 가능

11. Differentiated Service Structure • 특징 • 하나의 IP Packet 흐름, 즉 Flow별로 서로 다른 QoS를 제공하는 것이 아니라, Flow의 각 집합(Aggregation)별로 서로 다른 Packet 전달 품질을 제공함 • End to End 신호를 사용하지 않고 Per-Hop Behavior(PHB)방식을 채택 • 여러 개의 ISP가 연결된 인터넷 망에 적용할 수 있는 확장성이 있음

12. Differentiated Service Structure(cont’) • 다양한 서비스 처리 및 제공 정책 수용 • 서비스 형태 : 사용중인 특정 응용과 독립성 유지 • Traffic 조절 기능/서비스 제공 기능 : Forwarding처리와는 분리 • 홉간 : 응용 Signal 없이 운용 가능 • Core Network Router : 단순한 DSCP에 따른 고속 Forwarding • Edge Router : Flow Aggregation, 정책 반영, Traffic 분류, DSCP 할당, Traffic 측정 • Domain간 : SLA를 통한 협상(어떤 클래스, 얼마나 많은 Traffic, 기대되는 성능을 결정)

13. Differentiated Service Structure(cont’) • DiffServ WG에서 정의한 IPv4 의 TOS Field의 DS영역 • PHB(Per-Hop Behavior) • CU(Currently Unused) • Predefined Code point PHB (6bits) CU (2bits) Behavior Name Code Point Default(DE) 000000 Expedited Forwarding(EF) 000010

14. Differentiated Service Structure(cont’) • DE(Default) - codepoint : 000000 • Best-Effort Forwarding Behavior • 현재 유효한 버퍼자원에 따라서 출력 인터페이스의 큐에 저장 • EF(Expedited Forwarding) - codepoint : 000010 • High Priority Forwarding Behavior • EF 표시가 되어 있는 Packet이 Buffer Management와 Scheduling에서 High Service Priority를 갖도록 설정 • 서비스 계약을 어길 경우, Packet 을 Drop시키거나 새롭게 Remark, 또는 Delay된다.

15. Differentiated Service Structure(cont’) • AF(Assured Forwarding) • 네 개의 서로 다른 서비스 클래스와 세 개의 Drop Precedence를 사용하여 보장된 서비스를 제공함 • AF Service의 DSCP할당 예 구 분 Class 1 Class 2 Class 3 Class 4 Low Drop Prec. 001010 010010 011010 100010 001100 010100 011100 100100 Medium Drop Prec. High Drop Prec. 001110 010110 011110 100100

16. Differentiated Service Structure(cont’) • Forwarding Path • 망 내의 각 홉에서 해당 DSCP값에 따라 Packet을 처리 • PHB Mechanism • PHB의 Behavior Characteristics만을 정의하고 있으며 실제 알고리즘이나 Mechanism은 Router Vendor에 따라서 구현 가능 • Buffer Management와 Packet Scheduling Mechanism에 의해서 구현 • Packet을 제어하기 위해서 다양한 Parameter를 Router에서 사용할 수 있음

17. DS domain DS Edge node Non-DS domain Egress node Flow Interior node Ingress node DS domain DS Region Component of Differentiated Service

18. Component of Differentiated Service(cont’) • DS Domain • 공통의 서비스 제공 정책과 PHB 정의를 사용하는 인접 노드들의 집합 • DS Region • DS Domain 들의 연속적인 집합 • DS Domain들을 통하여 차등서비스를 제공할 수 있는 인접 DS Domain들의 집합

19. Component of Differentiated Service(cont’) • PHB(Per-Hop Behavior) • DSCP에 따른 Packet의 Forwarding 처리 규정 • Packet Scheduler 및 큐 관리자에 의해 제공 • Traffic Conditioner • 망 경계에서 Service 규칙을 적용 • Classifier, Meter, Maker, Shaper, Dropper • Traffic Aggregation, DSCP 설정, Traffic 측정, 정책에 따른 Traffic Shaping, Packet의 이전 등) • Policy Agent • Domain내의 Policy를 적용 • 다른 Domain의 Policy Agent와 통신 기능(SLA) • Service Access 권한 확인 및 부여 • Traffic Control 기능 구성 결정

20. Traffic Conditioner Meter Classifier Marker Shaper/ Dropper Edge Router : Traffic Conditioner • Classifier • 서로 다른 Flow에게 각기 다른 종류의 서비스를 제공하기 위해 여러 Packet Stream으로부터 특정 해당 Flow를 식별하는 기능을 수행

21. Edge Router : Traffic Conditioner(cont’) • Traffic Meter • Packet Stream의 일시적인 특성 측정(In-Out-of-Profile판단) • TCA(Traffic Conditioning Agreement)의 범위를 초과하는 지를 측정하는 기능을 함 • Packet Marker • Domain간의 협정에 의한 Code Point 값 설정 • Out-of-Profile Packet 대한 Marking • Shaper • Traffic Profile에 따라 Stream 일부 또는 전체 Packet Delay • Dropper • Traffic Profile을 제공하기 위해 Stream의 일부 또는 전체 Drop

22. Traffic Conditioner TCA(Traffic Conditioning Agreement) In-Profile Packet Control 정의 Traffic Profile 정의 Actions on In-Profile Packet Traffic Actions On Out-of-Profile Packet 정의 Traffic Profile 측정 Out-of-Profile Packet Control Edge Router : Traffic Conditioner(cont’)

23. Interoperability with Non-DS-capable Node • Non-DS-capable Node • Packet의 DS Field를 해석 할 수 없음 • 표준 PHB가 구현되어 있지 않음 • Traffic이 Non-DS-capable Node를 지나게 될 경우 Service 품질 보장이 어렵다. • DS Domain 내에 Non-DS-capable Node가 있는 경우 • Node를 지나가는 Traffic의 Delay 및 Loss를 낮출 수 없음 • DS Domain이 precedence 호환 PHB만 사용하도록 제한이 되거나, 특정 precedence가 전달 기능을 제공한다고 가정할 경우 일반 node도 DS Domain 내에서 사용 가능함.

24. Interoperability with Non-DS-capable Node(cont’) • Traffic이 Non-DS Domain을 지날 경우 • Domain Edge Node에 Traffic Conditioning 기능이 없음 • Negotiation with DS Domain and Non-DS Domain • DS Domain으로부터 Non-DS Domain으로 Traffic이 전달되기 전에 미리 Remaking한다. • Non-DS Domain이 Traffic 관리 기능이 있을 경우 IPv4 Precedence값으로 Remaking 한다 • Non-DS Domain이 Traffic 관리 기능이 없는 경우 Best Effort Service로 전달되도록 0으로 Remaking 한다.

25. Conclusion • Internet is understructure for 21 Century Knowledge-Information Community • 현재의 Internet 기술은 많은 문제점이 있음 • 현 인터넷의 구조, 성능, 기능적인 Upgrade 필요함 • Internet Service Model Extension • Integrated Service, Differentiated Service • Differentiated Service Model • Per-Hop Behavior • Traffic Conditioner • Service Allocation