Differentiated Services

Dept. Computer Science of EngineeringDept. Computer Science of EngineeringKwangju Univ.Kwangju Univ.JunHyun MoonJunHyun Moon

(imp@bravo.kwangju.ac.kr)(imp@bravo.kwangju.ac.kr)

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

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

Introduction•Current Internet environment

– Best-Effort Services– Low Bandwidth – Standardization Services – Too many parameter and complexity traffic manage

ment formula – Current Internet is represented as “Send and Pray”

or “World Wide Wait”

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

QoS Guaranteed Technique

•QoS(Quality of Service)– One of internet Technique on research at variety co

untry to solve current internet technique problem

– High Bandwidth Demand– Service Differentiation– Network management, Integrated routing, Tr

affic management, Multi service session control etc.

QoS Guaranteed Service Structure•Reservation service model

– 서비스별 요구 자원의 사전 Reservation and Assignment– 망에 유입된 Traffic 중 Reservation Traffic 에 대해서만 해당

Resource 할당– 서비스 품질별 처리를 위한 수락제어 , 큐잉 Mechanism 필요

•Non reservation service model– 사전 예약 없이 Traffic 을 몇 가지 Level 로 구분– Edge Node 에서 Traffic 전달 Priority 를 결정– 각 Hop 별 차별 처리 메커니즘 필요

Internet Service Model• Internet services model extension

– 현재의 Best-Effort 모델의 문제점 보완– 새로운 Service 요구사항 수용– IETF 에서 제안한 Internet Integrated Service Model

• IntServ, RSVP 등

– 새로운 Internet Differentiated Service Model

Best-EffortService

DifferentiatedService

QoSGuaranteed

Service

현재의 인터넷 서비스 중간 단계 최종 단계

Differentiated Service Model

• Differentiated Service Paradigm– 망의 Edge Node 와 관리 경계 점에서 IP 헤더의 특정영역

설정• DS 영역

– 특정 영역의 값 (DSCP) 에 따라서 입력된 Packet 을 어떻게 Forwarding 할 것인지를 결정

• Per-Hop Behavior

– 각 서비스 규칙에 맞추어 요구사항에 일치하는 방법으로 처리• Traffic Conditioner

Merit of Differentiated Services

• Scalable Service differentiated– IP Packet 헤더 내의 DS 영역을 사용하여 Traffic

Classification State 를 줄일 수 있음– Per-application Flow, Per-customer

Forwarding State 를 유지할 필요가 없음• 약간의 Software Upgrade 만으로 기존의

Router 장비를 사용 가능

Differentiated Service Structure

• 특징– 하나의 IP Packet 흐름 , 즉 Flow 별로 서로

다른 QoS 를 제공하는 것이 아니라 , Flow 의 각 집합 (Aggregation) 별로 서로 다른 Packet 전달 품질을 제공함

– End to End 신호를 사용하지 않고 Per-Hop Behavior(PHB) 방식을 채택• 여러 개의 ISP 가 연결된 인터넷 망에 적용할 수 있는

확장성이 있음

Differentiated Service Structure(cont’)

– 다양한 서비스 처리 및 제공 정책 수용– 서비스 형태 : 사용중인 특정 응용과 독립성 유지– Traffic 조절 기능 / 서비스 제공 기능 : Forwarding 처리와는

분리– 홉간 : 응용 Signal 없이 운용 가능– Core Network Router : 단순한 DSCP 에 따른 고속

Forwarding – Edge Router : Flow Aggregation, 정책 반영 , Traffic 분류 ,

DSCP 할당 , Traffic 측정– Domain 간 : SLA 를 통한 협상 ( 어떤 클래스 , 얼마나 많은

Traffic, 기대되는 성능을 결정 )

Differentiated Service Structure(cont’)

• DiffServ WG 에서 정의한 IPv4 의 TOS Field 의 DS영역

– PHB(Per-Hop Behavior)– CU(Currently Unused)

• Predefined Code point

PHB (6bits) CU (2bits)

Code Point

000000000010

Behavior NameDefault(DE)

Expedited Forwarding(EF)

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 Packet 이 Buffer Management 와 Sche

duling 에서 High Service Priority 를 갖도록 설정– 서비스 계약을 어길 경우 , Packet 을 Drop 시키거나 새롭게

Remark, 또는 Delay 된다 .

Differentiated Service Structure(cont’)

• AF(Assured Forwarding) – 네 개의 서로 다른 서비스 클래스와 세 개의 Drop

Precedence 를 사용하여 보장된 서비스를 제공함– AF Service 의 DSCP 할당 예구 분

Low Drop Prec.

Medium Drop Prec.

High Drop Prec.

Class 1 Class 2 Class 3 Class 4

001010

001100

001110

010010

010100

010110

011010

011100

011110

100010

100100

100100

Differentiated Service Structure(cont’)

• Forwarding Path– 망 내의 각 홉에서 해당 DSCP 값에 따라 Packet 을 처리

• PHB Mechanism– PHB 의 Behavior Characteristics 만을 정의하고 있으며

실제 알고리즘이나 Mechanism 은 Router Vendor 에 따라서 구현 가능

– Buffer Management 와 Packet Scheduling Mechanism 에 의해서 구현

– Packet 을 제어하기 위해서 다양한 Parameter 를 Router에서 사용할 수 있음

Component of Differentiated Service

DS domain

DS domain

Non-DS domain

DS Edge node

Ingress node

Interior node

Egress node Flow

DS Region

• DS Domain– 공통의 서비스 제공 정책과 PHB 정의를 사용하는 인접

노드들의 집합• DS Region

– DS Domain 들의 연속적인 집합– DS Domain 들을 통하여 차등서비스를 제공할 수 있는

인접 DS Domain 들의 집합

Component of Differentiated Service(cont’)

Component of Differentiated Service(cont’)

• PHB(Per-Hop Behavior)– DSCP 에 따른 Packet 의 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, Packet 의 이전 등 )

• Policy Agent– Domain 내의 Policy 를 적용– 다른 Domain 의 Policy Agent 와 통신 기능 (SLA)– Service Access 권한 확인 및 부여– Traffic Control 기능 구성 결정

Edge Router : Traffic ConditionerMeter

Classifier MarkerShaper/Dropper

Traffic Conditioner

• Classifier– 서로 다른 Flow 에게 각기 다른 종류의 서비스를 제공하기 위해

여러 Packet Stream 으로부터 특정 해당 Flow 를 식별하는 기능을 수행

Edge Router : Traffic Conditioner(cont’)

• Traffic Meter– Packet Stream 의 일시적인 특성 측정 (In-Out-of-Profile 판단 )– TCA(Traffic Conditioning Agreement) 의 범위를 초과하는

지를 측정하는 기능을 함• Packet Marker

– Domain 간의 협정에 의한 Code Point 값 설정– Out-of-Profile Packet 대한 Marking

• Shaper– Traffic Profile 에 따라 Stream 일부 또는 전체 Packet Delay

• Dropper– Traffic Profile 을 제공하기 위해 Stream 의 일부 또는 전체 Drop

Edge Router : Traffic Conditioner(cont’)

TCA(Traffic Conditioning Agreement)

Traffic Profile

Actions on In-Profile Packet

Actions On Out-of-Profile Packet

정의정의

정의

Traffic

Traffic Conditioner

In-Profile Packet Control

Out-of-Profile Packet ControlTraffic Profile 측정

Interoperability with Non-DS-capable Node

• Non-DS-capable Node– Packet 의 DS Field 를 해석 할 수 없음– 표준 PHB 가 구현되어 있지 않음

• Traffic 이 Non-DS-capable Node 를 지나게 될 경우 Service 품질 보장이 어렵다 .

• DS Domain 내에 Non-DS-capable Node 가 있는 경우– Node 를 지나가는 Traffic 의 Delay 및 Loss 를 낮출 수 없음– DS Domain 이 precedence 호환 PHB 만 사용하도록 제한이 되거나 ,

특정 precedence 가 전달 기능을 제공한다고 가정할 경우 일반 node도 DS Domain 내에서 사용 가능함 .

Interoperability with Non-DS-capable Node(cont’)

• Traffic 이 Non-DS Domain 을 지날 경우– Domain Edge Node 에 Traffic Conditioning 기능이

없음• Negotiation with DS Domain and Non-DS

Domain– DS Domain 으로부터 Non-DS Domain 으로 Traffic 이

전달되기 전에 미리 Remaking 한다 .• Non-DS Domain 이 Traffic 관리 기능이 있을 경우 IPv4

Precedence 값으로 Remaking 한다• Non-DS Domain 이 Traffic 관리 기능이 없는 경우 Best Effort

Service 로 전달되도록 0 으로 Remaking 한다 .

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