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네트워킹에서 서비스 품질(QoS)이란 무엇입니까?

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네트워킹에서 QoS란 무엇입니까?

서비스 품질(QoS)은 한정된 네트워크 용량으로 트래픽을 제어하고 주요 애플리케이션의 성능을 보장하기 위해 메커니즘이나 기술을 활용하는 것입니다. 이를 통해 조직은 특정 고성능 애플리케이션들의 우선순위를 정하여 전체 네트워크 트래픽을 조정할 수 있습니다.

QoS는 일반적으로 리소스 집약적 시스템의 트래픽을 전달하는 네트워크에 적용됩니다. 인터넷 프로토콜 TV(IPTV), 온라인 게임, 스트리밍 미디어, 화상 회의, 주문형 비디오(VOD) 및 VoIP(Voice over IP)와 같은 일반적인 서비스가 필요합니다. 

네트워킹에서 QoS 설정을 사용하는 조직은 네트워크에서 여러 개의 애플리케이션 성능을 동시에 최적화하고 네트워크의 비트 전송률, 전송 지연, 지터, 패킷 속도에 대한 가시성을 확보할 수 있습니다. 이렇게 하면 네트워크에서 트래픽을 엔지니어링하고 패킷이 인터넷이나 다른 네트워크로 라우팅 되는 방식을 변경하여 전송 지연을 방지할 수 있습니다. 따라서 조직이 애플리케이션에 기대하는 서비스 품질과 사용자 경험 기대치를 충족하게 해줍니다.

QoS의 의미에 따라, 핵심 목표는 네트워크와 조직이 대역폭이 전용인지, 지터가 제어되는지, 대기 시간은 어느 쪽이 짧은지를 고려하여 트래픽 우선순위를 정할 수 있도록 하는 것입니다. 이를 확실히 하는 데 사용하는 기술은 비즈니스 애플리케이션, 광역 네트워크(WAN) 및 서비스 공급자 네트워크의 성능 향상에 필수입니다.

QoS는 어떻게 작동합니까?

QoS 네트워킹 기술은 패킷을 표시하여 서비스 유형을 식별한 다음 라우터를 구성하고 우우선 순위에 따라 각 애플리케이션에 대해 별도의 가상 대기열을 생성하도록 라우터를 구성하는 방식으로 작동합니다. 이에 따라 대역폭은 우선 액세스가 할당된 중요한 응용 프로그램이나 웹 사이트를 위해 예약됩니다. 

QoS 기술은 네트워크 트래픽에서 특정 흐름에 용량 및 처리작업을 할당합니다. 이는 네트워크 관리자로 하여금 패킷이 처리되는 순서를 할당하고 각 애플리케이션 또는 트래픽 흐름에 적절한 양의 대역폭을 제공할 수 있게 합니다.

네트워크 트래픽 유형

QoS 네트워크 소프트웨어의 작동 방식을 이해하려면 다양한 유형의 측정 대상 트래픽을 정의에 의존합니다. 이는 다음과 같습니다.

  1. 대역폭: 링크의 속도입니다. QoS는 라우터에 대역폭 사용 방법을 전달합니다. 다시 말해서, QoS는 서로 다른 트래픽 유형의 각기 다른 큐에 특정 용량의 대역폭을 할당합니다.
  2. 지연: 패킷이 소스에서 최종 대상으로 이동하는 데 걸리는 시간입니다. 지연 문제는 지연 시간 동안 발생하며 전송되기 전에 패킷이 큐에서 대기하는 큐 지연의 영향을 받을 수 있습니다. QoS를 사용하면 특정 유형 트래픽에 대한 우선순위 큐를 생성하여 이러한 문제를 방지할 수 있습니다.
  3. 손실: 패킷 손실로 인해 손실된 데이터의 양으로서 일반적으로 네트워크 정체로 인해 발생합니다. QoS를 조직으로 하여금 이벤트에서 삭제할 패킷을 결정할 수 있습니다.
  4. 지터: 정체로 인해 네트워크에서 패킷의 속도가 불규칙해져 패킷이 지연되고 시퀀스를 벗어날 수 있습니다. 이로 인해 오디오 및 비디오가 왜곡되거나 틈이 발생할 수 있습니다.
서비스 품질(QoS)이란?

QoS 시작하기

QoS 구현은 기업에서 중요한 트래픽 유형을 식별하고, 많은 양의 대역폭을 사용하며, 대기 시간이나 패킷 손실에 민감한 것으로 시작합니다.

이를 통해 조직은 네트워크에서 트래픽 유형별 요구사항과 중요성을 이해하고 전반적인 접근 방식을 설계할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 조직은 특정 서비스에 대한 대역폭 제한만 구성하면 되는 반면, 다른 조직은 모든 ​​서비스에 대한 인터페이스 및 보안 정책 대역폭 제한을 완전히 구성하고 트래픽 속도와 관련된 중요한 서비스의 대기열에 우선 순위를 지정해야 할 수 있습니다.

그런 다음 조직은 트래픽을 분류하고 가장 중요한 애플리케이션의 가용성과 일관성을 보장하는 정책을 배포할 수 있습니다. 트래픽은 포트 또는 인터넷 프로토콜(IP)별로 분류하거나 애플리케이션 또는 사용자와 같은 보다 정교한 접근 방식을 통해 분류할 수 있습니다.

그런 다음 대역폭 관리 및 대기열 도구에는 특히 네트워크에 들어갈 때 받은 분류를 기반으로 트래픽 흐름을 처리하는 역할이 할당됩니다. 이를 통해 네트워크가 처리할 준비가 될 때까지 트래픽 흐름 내의 패킷을 저장할 수 있습니다. 우선 순위 대기열은 중요한 애플리케이션 및 트래픽에 필요한 가용성과 네트워크 성능의 최소 대기 시간을 보장하는 데 사용할 수도 있습니다. 이는 네트워크의 가장 중요한 활동이 우선 순위가 낮은 활동으로 인해 대역폭이 부족하지 않도록 하기 위한 것입니다.

또한 대역폭 관리는 네트워크 인프라의 트래픽 흐름을 측정 및 제어하여 용량을 초과하지 않고 정체를 방지합니다. 여기에는 트래픽 셰이핑 사용, 성능을 최적화 또는 보장하고 사용 가능한 대역폭을 늘리는 속도 제한 기술, 특정 트래픽 흐름에 대역폭을 제공하는 여러 방법을 제공하는 스케줄링 알고리즘이 포함됩니다.

QoS가 중요한 이유는 무엇입니까?

기존의 비즈니스 네트워크는 별도의 개체로 운영했습니다. 전화 통화와 원격 회의는 한 네트워크에서 처리되고 랩톱, 데스크톱, 서버 및 기타 장치는 다른 네트워크에 연결되었습니다. 컴퓨터가 인터넷에 접속하기 위해 전화선을 사용하지 않는 한, 그들은 거의 길을 건너지 않았습니다.

네트워크가 데이터만 전달할 때 속도는 그다지 중요하지 않았습니다. 그러나 이제 오디오 및 비디오 콘텐츠를 전달하는 대화형 애플리케이션은 패킷 손실이나 전달 속도의 변동 없이 고속으로 전달되어야 합니다.

QoS는 실시간 트래픽을 위해 고대역폭이 필요한 중요한 애플리케이션의 고성능을 보장하는 데 특히 중요합니다. 예를 들어, 이는 기업이 VoIP 및 화상 회의와 같이 종종 최소 대역폭 요구 사항, 최대 대기 시간 제한, 지터 및 대기 시간에 대한 높은 민감도를 갖는 "비탄력적" 애플리케이션의 성능에 우선 순위를 두는 데 도움이 됩니다.

QoS는 이러한 민감한 애플리케이션의 지연을 방지하여 사용자가 요구하는 수준으로 성능을 유지합니다. 예를 들어, 패킷이 손실되면 스트림이 지연되어 화상 회의의 통화 사운드와 비디오 품질이 끊기고 알아보기 어렵게 되는 상황을 방지할 수 있습니다.

QoS는 사용자 수가 계속 늘어나는 현실에 대응할 수 있도록 네트워크 성능도 점차 중요성이 커지고 있습니다. 최신 온라인 애플리케이션과 서비스는 방대한 대역폭과 네트워크 성능을 필요로 하며 사용자는 항상 고성능을 요구합니다. 따라서 조직은 최상의 서비스를 보장하는 기술과 기술을 배포해야 합니다.

사물 인터넷(IoT)의 성숙해지면서 QoS의 중요성도 점차 커지고 있습니다. 예를 들어, 제조 부문에서 기계는 이제 제조뿐만 아니라, 네트워크를 활용하여 잠재적 문제에 대한 실시간 상태 업데이트를 제공합니다. 그러므로 피드백이 조금이라도 지연되면 IoT 네트워킹에서 큰 비용이 드는 오류를 유발할 수 있습니다. QoS를 사용하면 데이터 스트림이 네트워크에서 우선순위를 정하도록 해서 가능한 한 빨리 정보가 흐르도록 할 수 있습니다.

도시는 이제 스마트 빌딩 전체를 관통하는 대규모 IoT 프로젝트에 필요한 스마트 센서로 가득합니다. 습도 및 온도 데이터와 같이 수집 및 분석된 데이터는 시간에 매우 민감하며 적절하게 식별, 표시 및 대기해야 합니다.

QoS에는 어떤 기술과 모범 사례가 관련되어 있습니까?

기법

기업에서 가장 중요한 애플리케이션의 고성능을 보장하기 위해 사용할 수 있는 몇 가지 기술이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

  • 라우터 및 스위치로 지연에 민감한 VoIP 트래픽의 우선순위 지정: 많은 기업 네트워크는 쉽게 과도한 혼잡 상태가 되면 라우터와 스위치가 처리할 수 있는 것보다 더 빨리 들어오고 나갈 때 패킷을 누락되기 시작합니다. 그 결과, 스트리밍 애플리케이션이 작동이 어려워집니다. 우선순위를 지정하면 유형과 대상에 따라 트래픽을 분류한 다음 유형 및 대상에 따라 다른 우선 순위를 받을 수 있습니다. 이는 높은 우선 순위를 가진 패킷이 다른 트래픽보다 먼저 전송될 수 있으므로 혼잡이 심한 상황에서 특히 유용합니다.
  • 리소스 예약: 리소스 예약 프로토콜(RSVP)은 네트워크를 통해 리소스를 예약하고 애플리케이션 데이터 스트림에 대해 특정 수준의 QoS를 제공하는 데 사용할 수 있는 전송 계층 프로토콜입니다. 리소스 예약을 통해 기업은 네트워크 리소스를 다양한 유형 및 출처의 트래픽으로 나누고 제한을 정의하고 대역폭을 보장할 수 있습니다.
  • 대기(Queuing): 대기는 다른 데이터 스트림보다 특정 데이터 스트림을 우선 처리하도록 책정하는 프로세스입니다. 대기열(Quue)은 통과하는 패킷이 전용 메모리 영역에 보관되는 라우터 및 스위치의 고성능 메모리 버퍼입니다. 패킷이 더 높은 우선순위를 할당받으면, 데이터를 더 빠른 속도로 푸시하는 전용 대기열로 이동하므로 삭제 가능성이 줄어듭니다. 예를 들어 기업은 대부분의 네트워크 대역폭보다 음성 트래픽에 우선 순위를 부여하는 정책을 할당할 수 있습니다. 그러면 라우팅 또는 스위칭 장치는 이 트래픽의 패킷과 프레임을 대기열 앞으로 이동하고 즉시 전송합니다.
  • 트래픽 표시: 네트워크의 다른 대역폭보다 우선순위가 필요한 애플리케이션이 식별되면 트래픽을 표시해야 합니다. 이것은 Layer 2 프레임 헤더에 데이터 스트림을 표시하는 CoS(Class of Service)와 Layer 3 패킷 헤더에 데이터 스트림을 표시하는는 차별화된 서비스 코드 포인트(Differentiated Services Code Point, DSCP)와 같은 프로세스를 통해 가능합니다.

모범 사례

이러한 기술 외에도, 또한 QoS 요구 사항을 결정할 때 조직에서 고려해야 할 몇 가지 모범 사례가 있습니다.

  1. 소스 인터페이스 및 보안 정책의 최대 대역폭 제한이 과도한 패킷 삭제를 방지하기 위해 너무 낮게 설정되지 않았는지 확인합니다.
  2. 사용 가능한 대기열 간에 패킷이 분산되는 비율을 확인하고 어떤 서비스에 어떤 대기열이 쓰였는지도 고려합니다. 이는 대기 시간 수준, 대기열 배포 및 패킷 할당에 영향을 줄 수 있습니다.
  3. 특정 서비스에 대해서만 대역폭을 보장합니다. 이렇게 하면 대용량이 필요한 상황에서 모든 트래픽이 같은 큐를 쓰는 상태를 방지할 수 있습니다.
  4. 서비스 기반 우선 순위 또는 보안 정책 우선 순위 중 하나를 통해 모든 트래픽에 대한 우선 순위 지정을 구성합니다. 이렇게 하면 분석 및 문제 해결이 간단해집니다.
  5. QoS 구성을 최대한 단순화해서 고성능 상태를 유지하십시오.
  6. 정확한 테스트 결과를 얻으려면 UDP(사용자 데이터그램 프로토콜)를 사용하고 대역폭 처리량을 과도하게 사용하지 마십시오.

QoS의 장점

QoS의 배포는 비즈니스 크리티컬 애플리케이션의 가용성을 보장하려는 비즈니스에 매우 중요합니다. 차별화된 대역폭을 제공하고 트래픽 흐름을 방해하거나 패킷 손실을 일으키지 않고 데이터 전송이 이루어지도록 하는 데 중요합니다. QoS 구축의 주요 이점은 다음과 같습니다.

  1. 무제한의 애플리케이션 우선순위: QoS는 기업의 가장 미션 크리티컬한 애플리케이션이 항상 우선 순위와 고성능을 달성하는 데 필요한 리소스를 갖도록 보장합니다.
  2. 더 우수한 리소스 관리: QoS를 통해 관리자는 조직의 인터넷 리소스를 보다 우수적으로 관리할 수 있습니다. 또한 링크를 확장에서 비용과 투자 필요성을 줄여줍니다.
  3. 사용자 환경 개선: QoS의 최종 목표는 핵심 애플리케이션의 고성능을 보장하는 것이며, 이는 결국 최적의 사용자 경험을 제공하는 것입니다. 직원들은 고대역폭 응용 프로그램에서 고성능을 즐기므로 더 효율적이고 더 빨리 작업을 완료할 수 있습니다.
  4. 지점 간 트래픽 관리: 종단 간, 노드 간 또는 지점 간 트래픽이 전달되더라도 네트워크를 관리하는 것은 중요합니다. 후자를 통해 조직은 패킷 손실 없이 인터넷을 통해 한 지점에서 다음 지점으로 고객 패킷을 순서대로 전달할 수 있습니다.
  5. 패킷 손실 방지: 패킷 손실은 네트워크 간 전송 중에 데이터 패킷이 손실될 때 발생할 수 있습니다. 이는 종종 장애나 비효율성, 또는 네트워크 정체, 라우터 결함, 느슨한 연결 상태나 신호 불량으로 인해 발생할 수 있습니다. QoS는 고성능 애플리케이션의 대역폭을 우선순위로 하여 패킷 손실 가능성을 피합니다.
  6. 대기 시간 감소: 대기 시간은 네트워크 요청이 발신자에서 수신자에게 전달되고 수신자가 이를 처리하는 데 걸리는 시간입니다. 이는 일반적으로 라우터가 정보를 분석하는 데 시간이 더 오래 걸리고 중간 스위치와 브리지로 인해 스토리지 지연이 발생하기 때문에 영향을 받습니다. QoS를 사용하면 조직에서 중요한 애플리케이션의 우선 순위를 지정하여 대기 시간을 줄이거나 네트워크 요청 프로세스의 속도를 높일 수 있습니다.

QoS로 성능 보장

QoS는 가장 중요한 애플리케이션 및 서비스의 최상의 성능을 보장하려는 모든 조직에 매우 중요합니다. VoIP, 화상 회의 및 점점 더 늘어나고 있는 스트리밍 서비스와 같은 고대역폭 솔루션이 대기 시간이나 지연을 겪지 않도록 하는 것이 중요합니다. 

QoS를 통해 조직은 트래픽과 리소스의 우선순위를 지정하여 특정 애플리케이션 또는 서비스의 성능을 보장할 수 있습니다. 또한 기업은 네트워크 전체에서 최적의 성능 수준을 보장하기 위해 다양한 애플리케이션, 데이터 흐름 및 사용자의 우선 순위를 지정할 수 있습니다.

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FortiGate SD-WAN으로 QoS 구축