[네트워크 상식 58] IP 프로토콜에 대해 알아보자(9)

 

트래픽 성형

혼잡은 트래픽이 특정 시간에 집중되는 버스트(Burst) 현상에서 기인하는 경우가

많다. 즉, 송신 호스트에서 전송하는 패킷의 양이 시간대별로 일정하게 발생하는

경우보다 패킷이 짧은 시간에 많이 발생하는 경우에 혼잡이 일어날 확률이 높다.

따라서 송신 호스트가 전송하는 패킷의 발생 빈도가 네트워크에서 예측할 수

있는 전송률로 이루어지게 하는 기능이 필요한데, 이를 트래픽 성형(Traffic

Shaping)이라 한다.

 

송신 호스트는 사전에 네트워크와 협상하여 네트워크로 유입되는 패킷의 특성을

조율할 수 있다. 협상을 통해 네트워크로 유입되는 패킷의 분포 특성을 미리

정해두면 네트워크에서는 전체 트래픽의 혼잡도를 예측하여 혼잡 제어를

효율적으로 수행할 수 있다.

 

송신 호스트가 사전에 약속한 트래픽보다 과도한 양의 패킷을 전송하면 네트워크

에서 적절히 통제해야 한다. 예를 들어, 네트워크에서 처리하기에 너무 과도한

트래픽이 발생하면 협상 내용의 위반 정도에 따라 패킷 처리를 거부할 수 있다.

이와 같은 트래픽 성형 관련 알고리즘 중 유명한 것이 리키 버킷(Leaky

Bucket)이다.

 

 

 

상기 그림은 리키 버킷 알고리즘의 동작 과정을 설명한다. 먼저 송신 호스트와

네트워크 사이에는 송신 호스트가 협상에서 제시한 전송 특성을 반영하는 적절한

크기의 깔때기가 위치한다. 깔때기의 출구 크기는 협상 결과를 의미하므로

크기가 고정되어 있다. 따라서 송신 호스트가 협상 값보다 많은 양의 패킷을

전송해도 깔때기 크기 이상의 패킷이 네트워크에 유입될 수 없다. 과도하게

입력된 패킷은 깔때기의 부피 범위 내에서 내부 버퍼에 임시 저장된다. 깔때기에

저장할 수 있는 패킷 양은 일정하며, 한계치를 초과하면 패킷이 넘쳐 패킷 분실

오류가 발생한다.

리키 버킷 알고리즘을 사용하면 송신 호스트로부터 입력되는 패킷이 시간대별로

일정하지 않은, 즉 가변적이어도 깔때기를 통과하면서 일정한 전송률로 변경된다.

 

혼잡 제거

 

가상 회선 방식을 사용하는 서브넷(Subnet)에서 혼잡을 감지했을 때 이를 완화

하는 가장 간단한 방법 중 하나는 혼잡이 사라질 때까지 연결 설정을 허락하지

않는 것이다. 그러나 실제 네트워크에서는 전체보다 일부 지점에서 혼잡이 발생

하는 경우가 많다. 따라서 특정 지역에 혼잡이 발생하면 패킷의 전송 경로를

적절히 조정해 줌으로써 혼잡이 발생한 곳을 거치지 않도록 가상 회선 연결을

설정하는 방안이 필요하다.

 

혼잡을 처리하는 또 다른 방식은 호스트와 서브넷이 가상 회선 연결 과정에서

협상하는 것이다. 즉, 전송 과정에서 사용하는 대역을 미리 할당 받음으로써,

네트워크에서 수용 불가능한 정도로 트래픽이 발생하는 일을 사전에 예방하는

것이다. 이 방식에는 개별 연결이 예약한 전송 대역을 해당 사용자가 이용하지

않더라도 다른 사용자가 이용하지 못하는 문제가 있다. 따라서 이러한 자원 예약

(Resource Reservation) 방식은 통신 자원을 낭비할 염려가 있다.

 

 

 

혼잡 처리와 관련된 또 다른 방식은 그림과 같은 초크(Choke) 패킷을 사용하는

것이다. 라우터는 자신의 출력 선로를 사용하는 빈도를 모니터할 수 있으므로

출력 선로의 사용 정도가 한계치를 초과하면 주의 표시를 해둔다. 그리고 주의

표시한 방향의 경로는 혼잡이 발생할 가능성이 높기 때문에 특별 관리한다.

 

참조문헌: 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크