MPLS 세션에 대한 통계 수집

패킷 손실 및 지연 측정의 중요성

IPTV 및 모바일 비디오와 같이 대역폭을 많이 소모하는 애플리케이션이 등장하고 비트당 비용을 최소화하고 비트당 가치를 극대화해야 한다는 압박이 가중됨에 따라 통신 사업자는 전송 네트워크를 회선 기반 기술에서 패킷 기반 기술로 전환해야 합니다. MPLS는 널리 성공한 연결 지향 패킷 전송 기술로, 패킷 기반 전송 네트워크에 이상적입니다.

데이터 네트워크에 새로운 애플리케이션이 등장함에 따라 서비스 프로바이더가 새로운 애플리케이션 출시의 영향을 정확하게 예측하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 네트워크의 네트워크 성능을 이해하고 모델링하는 것은 특히 성공적인 구현을 보장하기 위한 새로운 애플리케이션 구축과 관련이 있습니다. 패킷 네트워크에서 패킷 손실과 지연은 성능을 측정하는 가장 기본적인 두 가지 척도입니다. 그들의 역할은 종단 간 측정과 관련하여 훨씬 더 중요합니다.

대부분의 종단 간 사용자 애플리케이션에 속하는 트래픽은 손실에 민감하거나(파일 전송), 지연에 민감하거나(음성 또는 비디오 애플리케이션) 또는 둘 다(대화형 컴퓨팅 애플리케이션)입니다. SLA는 서비스 프로바이더 네트워크에서의 고객 트래픽 경험의 손실 및 지연에 직간접적으로 의존하기 때문에 서비스 프로바이더의 SLA(Service-Level Agreement)는 이러한 네트워크 성능 메트릭을 측정하고 모니터링하는 능력에 의존합니다.

SLA 준수를 보장하기 위해 서비스 프로바이더는 패킷 손실, 단방향 지연 및 양방향 지연에 대한 성능 지표와 지연 변동 및 채널 처리량과 같은 관련 지표를 측정하고 모니터링하는 도구가 필요합니다. 이 측정 기능을 통해 서비스 프로바이더는 네트워크의 성능 특성에 대한 가시성을 높일 수 있으므로 계획, 문제 해결 및 네트워크 성능 평가가 용이해집니다.

패킷 손실, 지연 및 처리량 정의

패킷 네트워크에서 패킷 손실과 지연은 성능을 측정하는 가장 기본적인 두 가지 척도입니다.

• Loss- 패킷 손실은 하나 이상의 전송된 패킷이 목적지에 도착하지 못하는 것입니다. 패킷 손실은 혼잡을 관리하기 위해 네트워크에서 손실되는 데이터 패킷을 말합니다.

  데이터 애플리케이션은 일반적으로 시간에 민감하지 않고 삭제된 패킷을 재전송할 수 있기 때문에 패킷 손실에 매우 관대합니다. 그러나 VoIP와 같은 순수 오디오 통신 및 화상 회의 환경에서는 패킷 손실로 인해 지터가 발생할 수 있습니다.

• Delay- 패킷 지연(대기 시간이라고도 함)은 구리선, 광섬유 또는 전파와 같은 전송 매체의 속도와 라우터 및 모뎀과 같은 장치의 전송 지연에 따라 데이터 패킷이 지정된 지점에서 다른 지점으로 이동하는 데 걸리는 시간입니다.

  지연 시간이 짧다는 것은 네트워크 효율성이 높다는 것을 나타냅니다.

• Throughput- 패킷 지연은 작업 시작과 완료 사이의 시간을 측정하는 반면, 처리량은 주어진 시간 동안 발생하는 이러한 작업의 총 수입니다.

패킷 손실 및 지연 측정 메커니즘

패킷 지연 및 손실은 네트워크 성능의 두 가지 기본 척도입니다. Junos OS는 관련 양방향 MPLS UHP(Ultimate Hop Popping) LSP(Label-Switched Path)에서 패킷 손실 및 지연을 측정하는 온디맨드 메커니즘을 제공합니다.

온디맨드 지연 및 패킷 손실 측정 메커니즘은 다음 CLI 명령을 사용하여 시작됩니다.

• monitor mpls loss rsvp—연결된 양방향 UHP LSP에 대한 온디맨드 손실 측정을 수행합니다.

• monitor mpls delay rsvp—연결된 양방향 UHP LSP에 대한 온디맨드 지연 측정을 수행합니다.

• monitor mpls loss-delay rsvp—연결된 양방향 UHP LSP에 대한 온디맨드 결합 손실 및 지연 측정을 수행합니다.

지연 및 패킷 손실 측정 메커니즘을 시작하려면 측정 유형 및 LSP 이름과 같은 원하는 측정 파라미터를 입력해야 합니다. 매개 변수를 수신하면 성능 모니터링 데이터의 요약이 표시되고 메커니즘이 종료됩니다.

패킷 손실 및 지연 지표

다음 성능 지표는 온디맨드 패킷 손실 및 지연 메커니즘을 사용하여 측정됩니다.

• 손실 측정(패킷 및 옥텟)

• 처리량 측정(패킷 및 옥텟)

• 양방향 채널 지연

• 왕복 지연

• 패킷 간 지연 변동(IPDV)

명령은 monitor mpls loss rsvp 손실 및 처리량 측정을 monitor mpls delay rsvp 수행하고 명령은 양방향 채널 지연, 왕복 지연 및 IPDV 측정을 수행합니다. 이 monitor mpls loss-delay rsvp 명령은 결합된 손실 및 지연 측정을 수행하고 위에서 언급한 모든 성능 메트릭을 동시에 측정합니다.

패킷 손실 및 지연 측정 개념

다음 개념은 패킷 손실 및 지연의 기능을 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다.

• Querier- 쿼리 발생기는 손실 또는 지연 측정을 위해 쿼리 메시지를 생성하는 수신 PE(Provider Edge) 라우터입니다.

• Responder- 응답자는 쿼리 발생기로부터 쿼리 메시지를 수신하고 응답하는 송신 PE 라우터입니다.

• Associated bidirectional LSP—연결된 양방향 LSP는 두 LSP 엔드포인트 모두에서 구성을 통해 함께 연결된(또는 서로 연결된) 두 개의 단방향 LSP로 구성됩니다.

  온디맨드 손실 및 지연 측정은 연결된 양방향 UHP LSP에서만 수행할 수 있습니다.

• Generic associated channel (G-Ach)- MPLS G-Ach를 통한 온디맨드 손실 및 지연 측정 플로우에 대한 성능 모니터링 메시지. 이 유형의 채널은 대역 내 응답만 지원하며 대역 외 또는 무응답 모드는 지원하지 않습니다.

• Measurement point (MP)- MP는 측정을 위해 조건이 설명되는 위치입니다.

  전송 측의 패킷 손실에 대한 MP는 스위칭 패브릭과 전송 인터페이스 사이에 있습니다. 카운터 값은 전송 대기열에 들어가기 전에 하드웨어의 손실 측정 메시지에 스탬프 처리됩니다.

  수신 측의 패킷 손실에 대한 MP는 수신 인터페이스와 스위칭 패브릭 사이에 있습니다. MP는 수신 측에 배포됩니다. 또한 전송 인터페이스가 집계 인터페이스인 경우 MP도 배포됩니다.

• Query rate- 쿼리 속도는 손실 및 지연 측정을 위해 전송된 두 쿼리 사이의 간격입니다.

  손실 및 지연 측정 메시지는 라우팅 엔진에서 시작되기 때문에 여러 채널에 대한 높은 쿼리 속도는 라우팅 엔진에 큰 부담을 줍니다. 지원되는 최소 쿼리 간격은 1초입니다.

  32비트 카운터의 경우 데이터 트래픽 속도가 매우 높을 때 카운터가 빠르게 래핑될 수 있으므로 쿼리 속도가 높아야 합니다. 손실 측정과 관련된 4개의 측정 지점 위치 모두에서 64비트 카운터를 사용할 때 쿼리 속도가 낮을 수 있습니다. Junos OS는 64비트 카운터만 지원합니다.

• Traffic class- 기본적으로 전체 채널에 대해 손실 측정이 지원됩니다. Junos OS는 트래픽 클래스별로 데이터 트래픽 통계를 유지하는 카운터를 생성해야 하는 트래픽 클래스 범위 패킷 손실 측정도 지원합니다.

  트래픽별 클래스 카운터는 기본적으로 생성되지 않습니다. 트래픽 클래스 범위 손실 측정을 구성하려면 계층 수준에서 명령문을 [edit protocols mpls statistics] 포함합니다traffic-class-statistics.

  이 구성되면 traffic-class-statistics G-Ach를 통해 흐르는 제어 패킷은 송신 및 수신 카운터에서 계산되지 않습니다.

  주:

  트래픽 클래스 통계를 활성화 및 비활성화하면 LSP에 대한 모든 카운터(집계 카운터 및 클래스별 카운터)가 재설정됩니다.

• Loss measurement mode—Junos OS는 온디맨드 손실 측정의 직접 모드를 지원하며, 추론 모드는 지원하지 않습니다.

  직접 손실 측정은 연결된 양방향 LSP의 두 단방향 LSP의 수신 및 송신에서 데이터 트래픽 통계를 유지해야 합니다. MX 시리즈 라우터가 MPC와 MIC만 사용하는 경우, 모든 유형의 LSP가 수신되고 UHP LSP가 송신될 때 데이터 트래픽 통계를 유지하는 카운터가 기본적으로 생성됩니다.

  그러나 손실 측정의 직접 모드는 다음과 같은 이유로 완전히 정확하지 않습니다.

  • 하드웨어의 병렬 전달 특성.

  • 어그리게이션 이더넷 인터페이스와 같은 ECMP(Equal Cost Multipath)가 네트워크에 존재하여 손실 측정 메시지와 상대적으로 데이터 패킷의 순서가 변경될 수 있습니다.

  • G-Ach를 통해 흐르지 않는 제어 패킷은 LSP 수신 시 계산되지 않지만 LSP 송신 시 계산됩니다.

  • Diffserv가 MPLS 네트워크에서 구현되고 손실 측정 범위가 트래픽 클래스 범위가 아닌 전체 채널인 경우 손실 측정 메시지를 기준으로 데이터 트래픽 순서가 재정렬됩니다.

    이 제한을 극복하려면 Diffserv가 구현될 때 트래픽 클래스 범위 손실 측정을 수행하십시오.

  주:

  직접 모드 손실 측정은 LSP와 관련된 수신 또는 송신 인터페이스가 변경될 때 중단에 취약합니다.

• Loss measurement synchronization- RFC 6374의 섹션 2.9.8에 명시된 동기화 조건은 절대적인 의미에서 적용되지 않습니다. 그러나 손실 측정 카운터가 하드웨어에 찍혀 있기 때문에 동기화 조건을 만족하지 않아 발생하는 오류는 상대적으로 적습니다. 이러한 오류는 정량화해야 합니다.

  LSP의 전송 또는 수신 인터페이스가 통합 인터페이스인 경우, 인터페이스가 비통합 인터페이스일 때에 비해 더 많은 오류가 발생합니다. 어쨌든 손실 측정 카운터는 하드웨어에 스탬프가 찍혀 있으며 오류를 정량화해야 합니다.

• Delay measurement accuracy- 전송 인터페이스와 수신 인터페이스가 서로 다른 패킷 전달 엔진에 상주하는 경우, 양방향 지연 측정을 위해 이러한 패킷 전달 엔진에서 클럭을 동기화해야 합니다. 이 조건은 온디맨드 지연 측정 기능이 구현된 플랫폼에 적용됩니다.

  집계 인터페이스 또는 ECMP가 있는 경우 잠재적 경로 중 하나에 대해서만 지연이 측정됩니다.

  결합된 손실 및 지연 메시지가 지연 계산에 사용되는 경우, 전송 또는 수신 인터페이스가 집계 인터페이스인 경우와 같은 일부 경우에 지연 측정 메시지가 사용되는 경우에 비해 지연의 정확도가 낮습니다.

  지연 측정은 항상 트래픽 클래스별로 수행되며 테스트 후 측정 정확도를 정량화해야 합니다.

• Timestamp format—Junos OS는 지연 측정 메시지 기록을 위한 IEEE 1588 PTP(Precision Time Protocol) [IEEE1588] 형식만 지원합니다. NTP(Network Time Format)는 지원되지 않습니다.

• Operations, administration, and maintenance (OAM)- MPLS LSP에 대한 모든 OAM 메시지가 MPLS G-Ach를 통해 흐른다는 것을 나타내고, MPLS 성능 모니터링 메시지가 MPLS G-Ach oam mpls-tp-mode 를 통해 전달될 수 있도록 하려면 문이 계층 수준에 포함되어야 [edit protocols mpls label-switched-path lsp-name] 합니다.

패킷 손실 및 지연 측정 기능

그림 1 에서는 패킷 손실 및 지연의 양방향 측정에 사용되는 기본 방법을 보여줍니다. 라우터 A와 라우터 B의 두 라우터 사이에 양방향 채널이 존재합니다. 시간 기준점(T1, T2, T3, T4)은 라우터 A에서 수행되는 측정 작업과 연결됩니다. 이 작업은 라우터 A가 라우터 B에 쿼리 메시지를 보내고 라우터 B가 응답을 다시 보내는 것으로 구성됩니다. 각 참조 지점은 쿼리 또는 응답 메시지가 채널을 통해 전송되거나 수신되는 시점을 나타냅니다.

그림 1: 기본 양방향 측정

에서 그림 1라우터 A는 손실 측정 쿼리 메시지를 라우터 B로 전송하여 순방향 및 역방향으로 채널을 통한 패킷 손실을 측정하도록 정렬할 수 있습니다. 각 정방향 및 역방향 메시지에는 시간 T1 이전에 채널을 통해 라우터 B(A_TxP)로 전송된 패킷 수가 포함됩니다.

메시지가 라우터 B에 도달하면 두 개의 값이 메시지에 추가되고 메시지는 라우터 A에 다시 반영됩니다. 두 값은 라우터 A(B_RxP)에서 채널을 통해 시간 T2 이전에 수신된 패킷 수와 시간 T3 이전에 채널을 통해 라우터 A(B_TxP)로 전송된 패킷 수입니다.

응답이 라우터 A에 도달하면 네 번째 값, 즉 라우터 B(A_RxP)에서 채널을 통해 시간 T4 이전에 수신된 패킷 수가 메시지에 추가됩니다.

이 네 가지 카운터 값((A_TxP), (B_RxP), (B_TxP), (A_RxP)을 통해 라우터 A는 원하는 손실 통계를 계산할 수 있습니다. 라우터 A의 전송 횟수와 라우터 B의 수신 횟수(또는 그 반대의 경우도 마찬가지)가 첫 번째 메시지 발생 시 동기화되지 않을 수 있고 카운터 랩의 효과를 제한하기 위해 손실은 메시지 간 델타 형태로 계산됩니다.

메시지 LM[n-1] 및 LM[n]으로 표시된 측정 간격 내의 전송 손실(A_TxLoss[n-1,n]) 및 수신 손실(A_RxLoss[n-1,n])은 라우터 A에 의해 다음과 같이 계산됩니다.

1. A_TxLoss[n-1,n] = (A_TxP[n] - A_TxP[n-1]) - (B_RxP[n] - B_RxP[n-1])

2. A_RxLoss[n-1,n] = (B_TxP[n] - B_TxP[n-1]) - (A_RxP[n] - A_RxP[n-1])

산술은 카운터 크기의 모듈로입니다.

라우터 A에서 라우터 B에 대한 채널의 지연을 측정하기 위해 라우터 A에서 라우터 B로 전송 순간을 기록하는 타임스탬프가 포함된 지연 측정 쿼리 메시지가 전송됩니다. 에서 그림 1타임스탬프는 T1에 기록됩니다.

메시지가 라우터 B에 도달하면 타임스탬프가 추가되어 메시지가 수신된 순간을 기록합니다(T2). 이제 라우터 B에서 라우터 A로 메시지를 반영할 수 있으며, 라우터 B는 전송 타임스탬프(T3)를, 라우터 A는 수신 타임스탬프(T4)를 추가합니다.

이 4개의 타임스탬프(T1, T2, T3 및 T4)를 통해 라우터 A는 각 방향의 단방향 지연과 채널의 양방향 지연을 계산할 수 있습니다. 단방향 지연 계산을 위해서는 라우터 A와 B의 클럭을 동기화해야 합니다.

이 시점에서 라우터 A는 다음과 같이 채널과 관련된 양방향 채널 지연 및 왕복 지연을 계산할 수 있습니다.

1. 양방향 채널 지연 = (T4 - T1) - (T3 - T2)

2. 왕복 지연 = T4 - T1

패킷 손실 및 지연 기능

Supported Features of Packet Loss and Delay

Junos OS는 온디맨드 손실 및 지연 측정을 통해 다음과 같은 기능을 지원합니다.

• 관련 양방향 MPLS 포인트 투 포인트 UHP LSP에 대한 성능 모니터링 전용

• 손실 측정

• 처리량 측정

• 양방향 지연 측정(채널 지연 및 왕복 지연)

• 패킷 간 지연 변동(IPDV)

• 직접 모드 손실 측정

• 어그리게이션 이더넷 및 어그리게이션 SONET 인터페이스

• 멀티섀시 지원

• 64비트 호환

Unsupported Features of Packet Loss and Delay

Junos OS는 다음과 같은 온디맨드 손실 및 지연 측정 기능을 지원하지 않습니다.

• 유사 회선의 손실 및 지연 측정(RFC 6374의 섹션 2.9.1)

• 단방향 측정(RFC 6374의 섹션 2.6)

• 다이아딕 측정(RFC 6374의 섹션 2.7)

• 루프백 모드에서 손실 및 지연 측정(RFC 6374의 섹션 2.8)

• LSP 엔드포인트에서 중간 노드까지의 손실 및 지연 측정(RFC 6374의 섹션 2.9.5)

• 외부 후처리(RFC 6374의 섹션 2.9.7)

• 유추 모드 손실 측정(RFC 6374의 섹션 2.9.8)

• Pro-active 모드

• 논리적 시스템

• SNMP