네트워크 지터란 무엇인가 – 이를 측정하고 방지하는 최고의 도구는 무엇입니까?

네트워크 지터 이해 및 관리

네트워크는 데이터 전송에 영향을 주는 다양한 문제에 직면할 수 있습니다. 그중 가장 흔한 것은 지연(latency) 또는 딜레이(delay)입니다. 또한 패킷 손실과 지터(jitter)라는 밀접하게 관련된 두 가지 문제가 있습니다. 많은 사람이 이 세 가지 문제를 동일한 것으로 여기기도 합니다.

지연 또는 대기 시간이 네트워크 통신에 미치는 영향은 비교적 명확하고, 패킷 손실의 원인을 파악하는 것도 어렵지 않습니다. 하지만 지터는 다소 복잡한 개념입니다. 이 글에서는 지터가 무엇인지, 네트워크에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 이를 예방하거나 줄이기 위해 할 수 있는 방법들을 알아보겠습니다. 지터 전문가가 될 필요는 없지만, 이 글을 통해 지터에 대한 기본적인 이해를 높일 수 있을 것입니다.

지터에 대한 기본적인 정보부터 시작하여, 지터가 무엇이며 어떻게 발생하는지 설명하겠습니다. 그다음, 과도한 지터의 부정적인 영향과 허용 가능한 수준에 대해 논의할 것입니다. 특히 지터에 매우 민감한 VoIP 트래픽의 사례를 살펴보고, 지터를 측정하고 모니터링하는 데 사용할 수 있는 도구들을 간략하게 소개하겠습니다. 마지막으로, 지터를 방지하거나 줄이는 방법(지터 버퍼와 QoS 패킷 우선순위)을 살펴보겠습니다.

네트워크 관련 용어 정리

우선, 몇 가지 중요한 용어를 정의하여 우리가 동일한 이해를 가지고 시작할 수 있도록 하겠습니다. 사실 용어 자체보다는 각 용어의 차이점과 유사점을 파악하는 것이 중요합니다. 이들은 앞서 언급한 네트워크의 주요 문제인 패킷 손실, 지연, 대기 시간, 그리고 지터입니다.

패킷 손실(Packet Loss): 하나 이상의 데이터 패킷이 최종 목적지에 도달하지 못하는 현상을 의미합니다. 비교적 자주 발생하지만, 대부분의 네트워크 프로토콜에는 오류 수정 기능이 내장되어 있어 그 영향이 완화됩니다.

지연(Delay): 데이터가 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 데 걸리는 시간을 말합니다. 송신자와 수신자 간의 거리와 데이터 전송 속도에 따라 결정됩니다.

대기 시간(Latency): 다양한 요인으로 인해 데이터 전송에 추가되는 지연 시간을 의미합니다. 지연과 대기 시간은 종종 같은 의미로 사용되지만, 대기 시간은 추가적인 지연 요소까지 포함하는 개념입니다. 일부에서는 이를 같은 개념에 대한 두 가지 다른 용어라고 생각하기도 합니다.

지터(Jitter): 네트워크 대기 시간의 변동을 의미합니다. 이제 지터에 대해 좀 더 자세히 알아보겠습니다.

지터란 무엇인가?

지터는 데이터 패킷이 네트워크를 통해 전송될 때 발생하는 지연의 변동입니다. 쉽게 말해, 네트워크를 통과하는 데이터 패킷의 지연 시간이 일정하지 않은 현상입니다. 예를 들어, 동일한 네트워크에서 통신하는 두 대의 컴퓨터가 있다고 가정해 보겠습니다. 지터가 없다면 각 패킷이 네트워크를 통과하는 데 걸리는 시간은 항상 일정할 것입니다. 예를 들어, 각 패킷이 10ms가 걸린다고 가정해 봅시다.

하지만 지터의 영향을 받는 네트워크에서는 각 패킷의 전송 시간이 다르게 변동합니다. 어떤 패킷은 10ms 만에 도착하고, 다음 패킷은 50ms, 그다음 패킷은 15ms에 도착할 수 있습니다. 이런 경우 세 번째 패킷이 두 번째 패킷보다 먼저 도착할 수도 있습니다. 지터는 밀리초(ms) 단위로 측정되며, 가장 빠른 패킷과 가장 느린 패킷 사이의 시간 차이를 나타냅니다. 위의 예에서 지터는 40ms입니다. 많은 상황에서 지터는 문제가 되지 않으며 수신자는 패킷을 올바른 순서로 재정렬하고 이해할 수 있습니다.

그러나 일부 프로토콜은 지터에 민감합니다. 특히 실시간 스트리밍 비디오나 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 프로토콜은 지터의 영향을 크게 받습니다. VoIP는 많은 현대적인 비즈니스 전화 시스템에서 사용하는 기술입니다.

지터의 부작용

지터의 영향은 서비스 종류에 따라 다릅니다. 예를 들어 파일 전송은 안정성이 높아서 패킷이 순서가 바뀌거나 누락된 경우 재전송을 요청하여 문제를 해결할 수 있습니다. 반면에 VoIP 전화와 비디오 스트리밍과 같은 서비스는 지터에 훨씬 더 큰 영향을 받습니다. 특히 실시간 사용자 서비스인 IP 텔레포니에서 지터의 영향이 가장 크거나 눈에 띄게 나타납니다.

VoIP의 목표는 최소한 표준 전화 통화에서 얻을 수 있는 것과 같은 우수한 통화 품질을 제공하는 것입니다. 사용자는 자신이 말하는 모든 것이 상대방에게 명확하게 들리기를 바라며, 그 반대도 마찬가지입니다. 이를 위해서는 음성 패킷이 순서대로 도착해야 합니다. 실시간 신호 전달에 문제가 생기면 대화가 끊기거나 음질이 저하될 수 있습니다. 실제로 오디오 품질이 고르지 않거나 흔들리는 현상은 네트워크에 과도한 지터가 있다는 첫 번째 신호인 경우가 많습니다.

허용 가능한 지터 수준은 어느 정도인가?

지터는 네트워크 환경에서 불가피하게 발생합니다. 하지만 문제가 발생하지 않도록 허용 가능한 수준 내에서 관리해야 합니다. 약간의 지터는 가장 민감한 실시간 데이터 흐름에도 눈에 띄는 영향을 미치지 않습니다. 허용 가능한 지터 수준을 알아보기 위해 네트워킹 장비 제조업체인 Cisco의 권장 사항을 살펴보겠습니다.

Cisco에서 제시하는 허용 가능한 지터, 패킷 손실, 전체 네트워크 대기 시간 수준은 다음과 같습니다.

지터	< 30ms
패킷 손실	< 1%
전체 네트워크 대기 시간	< 150ms

최적의 성능을 위해서는 지터를 20ms 미만으로 유지하는 것이 좋습니다. 30ms를 초과하는 지터는 실시간 VoIP 통화 품질에 눈에 띄는 영향을 미칩니다. 30ms 이상으로 너무 높으면 다른 사용자를 이해하기 어려울 정도로 왜곡이 발생할 수 있습니다. 위의 세 가지 주요 성능 지표를 각각의 임계값 미만으로 유지함으로써 네트워크의 중요한 서비스에서 심각한 성능 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.

VoIP의 특정 사례

VoIP 전화는 지터에 가장 큰 영향을 받는 서비스 중 하나입니다. 비디오나 오디오 스트리밍도 마찬가지로 영향을 받지만, 이러한 서비스는 VoIP만큼 실시간 성능이 중요하지 않습니다. VoIP 데이터 전송 방식 때문에 지터의 영향이 더 두드러집니다. IP 전화로 말하면 음성이 데이터로 변환되어 네트워크를 통해 전송됩니다. 음성 데이터는 여러 패킷으로 분할되어 수신자에게 전송됩니다.

음성 데이터는 네트워크를 통해 전송되는 동안 다른 모든 트래픽과 경쟁합니다. 특히 네트워크 회선이 과도하게 사용되는 상황에서는 패킷 전송이 지연될 수 있습니다. 파일 전송 시에는 몇 초 정도의 지연은 크게 느껴지지 않을 수 있지만, 음성 트래픽에서 지연과 지터가 발생하면 패킷 순서가 뒤바뀌어 음성 신호가 크게 왜곡될 수 있습니다.

네트워크 모니터링 도구의 중요성

네트워크 모니터링 도구는 지터 발생을 파악하는 데 유용한 방법 중 하나입니다. 적절한 네트워크 모니터링 도구를 사용하면 네트워크가 지터로 인해 어려움을 겪고 있는지 또는 곧 어려움을 겪게 될 것인지 미리 알 수 있습니다. 또한 현재 대역폭 제한을 초과하려는 시점을 확인할 수도 있습니다.

지터 모니터링의 중요성은 매우 분명합니다. 문제가 발생했을 때 즉시 대응할 수 있는 가장 좋은 방법이기 때문입니다. 실제로, 지터가 너무 높아 서비스가 저하되기 전에 미리 개입할 수 있는 경우가 많습니다. 모니터링 도구는 성능 문제에 대한 맥락을 제공하여 정보에 입각한 문제 해결을 수행할 수 있도록 도와줍니다. 실시간으로 네트워크 지터를 확인할 수 있으므로 지터를 보다 효과적으로 해결하고 방지할 수 있습니다.

지터 측정에 유용한 도구

지터 모니터링 도구의 유용성에 대해 공감하셨기를 바라며, 이제 몇 가지 유용한 도구를 살펴보겠습니다. 이러한 도구는 모두 다양한 용도로 사용되지만, 지터를 측정하는 데도 효과적입니다. 필요한 기능이 있는 도구를 선택하여 특정 요구 사항에 가장 적합한 도구를 사용하시기 바랍니다. 여기서 소개하는 모든 도구는 지터를 정확하게 측정할 수 있습니다.

1. SolarWinds VoIP 및 네트워크 품질 관리자 (무료 평가판)

SolarWinds는 지난 20년 이상 우수한 네트워크 관리 도구를 개발해 왔습니다. 주력 제품인 Network Performance Monitor는 최고의 SNMP 네트워크 모니터링 도구 중 하나로 꾸준히 인정받고 있습니다. 이 회사는 또한 TFTP 서버나 고급 서브넷 계산기와 같은 유용한 무료 도구로도 유명합니다.

SolarWinds VoIP 및 네트워크 품질 관리자는 다양한 기능을 갖춘 VoIP 모니터링 도구입니다. 이 도구를 사용하면 지터뿐 아니라 대기 시간, 패킷 손실, MOS와 같은 VoIP 통화 품질 메트릭을 모니터링할 수 있습니다. 통화 문제와 네트워크 성능을 연결하여 VoIP 통화 성능 문제를 해결하는 데 유용합니다. 실시간 WAN 모니터링은 Cisco IP SLA 기술도 포함하고 있습니다. VoIP 통화 경로 추적 기능을 사용하면 전체 네트워크 경로에서 통화 문제를 정확하게 찾아낼 수 있습니다.

이 도구는 사이트 간 WAN 성능을 실시간으로 모니터링하고, 문제가 발생하면 알려주는 경고 기능도 제공합니다. Cisco IP SLA 메트릭, 합성 트래픽 테스트, 맞춤형 성능 임계값 및 경고를 활용하여 WAN 회로가 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있습니다.

SolarWinds VoIP 및 네트워크 품질 관리자는 WAN 회로뿐만 아니라 VoIP 게이트웨이 및 PRI 트렁크의 활용률 및 성능 메트릭도 표시할 수 있습니다. 새로운 VoIP 배포를 계획할 때 음성 품질을 평가할 수 있으므로 용량 계획에 도움이 될 수 있습니다.

SolarWinds VoIP 및 네트워크 품질 관리자의 가격은 최대 5개의 IP SLA 소스 장치와 300개의 IP 전화에 대해 1,615달러부터 시작합니다. 장치 무제한 라이선스를 포함한 다른 라이선스 수준도 이용할 수 있습니다. 무료 평가판을 이용하면 제품을 30일 동안 사용해 볼 수 있습니다.

2. PRTG 네트워크 모니터

PRTG 네트워크 모니터는 Paessler에서 개발한 다목적 네트워크 모니터링 시스템입니다. 이 제품은 다양한 네트워크 및 시스템 매개변수를 모니터링하는 데 사용할 수 있는 센서를 제공합니다. 이 도구를 사용하면 IT 인프라의 거의 모든 시스템, 장치, 트래픽 및 애플리케이션을 모니터링할 수 있습니다.

특히 흥미로운 점은 이 도구에 네트워크의 지터 양을 측정하도록 설계된 Ping Jitter 센서가 포함되어 있다는 것입니다. 다른 관련 센서로는 QoS 왕복 센서와 QoS 편도 센서가 있습니다. IP-SLA를 지원하는 Cisco 장치의 경우 IP-SLA 센서가 관련 메트릭을 읽습니다. 이 두 가지 방법 모두 VoIP 연결 품질을 보여주고 허용 가능한 대기 시간, 지터 수준을 정의할 수 있습니다. 임계값을 초과하면 모바일 장치에서 이메일, SMS 또는 푸시 알림을 통해 알림을 받을 수 있습니다.

PRTG 네트워크 모니터는 설치가 매우 쉽고 빠릅니다. 이 도구의 자동 검색 시스템은 네트워크 세그먼트를 스캔하고 다양한 장치와 시스템을 자동으로 인식합니다. 그런 다음 미리 정의된 장치 템플릿에서 센서를 생성합니다. 특정 VoIP 센서는 나중에 수동으로 설정해야 할 수도 있지만, 여전히 가장 빠른 설정 도구 중 하나입니다.

PRTG 네트워크 모니터는 100개의 센서로 제한되는 모든 기능을 갖춘 무료 버전으로 제공됩니다. 모니터링되는 단일 매개변수는 하나의 센서로 계산됩니다. 100개 이상의 센서를 모니터링하려면 라이선스가 필요합니다. 가격은 센서 수에 따라 다르며, 500개의 센서의 경우 600달러부터 시작하여 무제한 센서의 경우 최대 14,500달러입니다. 무료로 제공되는 기기 무제한 30일 평가판을 이용할 수 있습니다.

3. ManageEngine OpManager (VoIP 모니터 포함)

ManageEngine OpManager는 또 다른 우수한 네트워크 모니터링 도구입니다. 장비의 상태를 모니터링하고 사양을 벗어나면 즉시 알려줍니다. 이 도구는 필요한 정보를 쉽게 찾을 수 있는 직관적인 사용자 인터페이스를 갖추고 있습니다. 또한 사전 구축 및 사용자 정의 보고서와 함께 우수한 보고 엔진을 제공합니다. 경고 기능도 매우 포괄적입니다.

지터 모니터링과 관련하여 ManageEngine OpManager의 VoIP 모니터링 옵션은 VoIP 통화를 처리할 수 있는 인프라 용량을 사전에 모니터링하고 보고할 수 있습니다. 이 도구는 Cisco IP SLA를 사용하여 VoIP 네트워크의 중요한 서비스 품질 매개변수를 지속적으로 모니터링합니다. 모니터링되는 VoIP 매개변수에는 패킷 손실, 지연, 지터, MOS(평균 의견 점수) 및 RTT(왕복 시간)가 포함됩니다.

ManageEngine OpManager는 모니터링되는 장치 수에 따라 가격이 책정됩니다. 가격 범위는 25개 장치의 경우 715달러에서 1,000개 장치의 경우 14,995달러입니다. VoIP 모니터링 옵션은 해당 기능이 필요한 장치당 125달러가 추가됩니다. 30일 무료 평가판을 이용해 제품을 사용해 보고 특정 요구 사항에 어떻게 맞는지 확인할 수 있습니다.

4. VoIP 모니터

VoIPmonitor는 대부분의 VoIP 프로토콜을 모니터링하기 위한 상용 프런트 엔드가 있는 오픈 소스 네트워크 패킷 스니퍼입니다. Linux에서 실행되며, ITU-T G.107 E-모델에 따라 지터 및 패킷 손실과 같은 네트워크 매개변수를 기반으로 진행 중인 VoIP 통화의 품질을 분석하도록 설계되었습니다. 통화 정보는 메트릭과 함께 데이터베이스에 저장됩니다. Wireshark와 같은 외부 도구를 사용하여 추가 분석을 위해 각 통화를 pcap 파일로 저장할 수도 있습니다.

VoIPmonitor는 또한 음성을 디코딩하여 웹 기반 GUI를 통해 재생할 수 있을 뿐 아니라 디스크에 .WAV 파일로 저장할 수도 있습니다. 제품은 기본적으로 G.711 alaw 및 ulaw 코덱을 지원하며, 상용 플러그인은 G.722, G.729a, G.723, iLBC, Speex, GSM, Silk, iSAC 및 OPUS에 대한 지원을 추가합니다. VoIPmonitor는 T.38 FAX를 PDF로 변환할 수도 있습니다.

VoIPmonitor GUI 프런트 엔드는 10개 채널의 경우 월 42달러에서 6,000개 채널의 경우 월 917달러까지의 가격으로 로컬 호스팅 서버로 사용할 수 있습니다. 또는 3개 채널의 경우 월 20달러에서 200개 채널의 경우 월 200달러까지의 가격으로 다양한 클라우드 기반 서비스를 사용할 수도 있습니다. 두 버전 모두 무료로 제공되는 무제한 30일 평가판을 사용할 수 있습니다.

지터 방지 또는 감소

지터를 측정하는 것도 중요하지만, 지터를 파악한 후에는 적절한 조치를 취해야 합니다. 지터를 방지하거나 줄이는 데 사용할 수 있는 가장 일반적인 두 가지 방법을 살펴보겠습니다. 두 기술 모두 대기 시간 문제를 해결할 수 있다는 추가적인 장점이 있습니다.

지터 버퍼

지터 버퍼는 도착하는 패킷을 목적지로 전달하기 전에 짧은 시간 동안 저장하여 지연 또는 대기 시간 변동에 대응하는 데 사용되는 장치입니다. 일반적으로 측정된 지터 양에 따라 30~200ms 동안 트래픽을 버퍼링하도록 설정됩니다. 이러한 버퍼링을 통해 지터를 줄이고 대화를 양쪽 당사자 모두 이해할 수 있도록 유지할 수 있습니다. 지터 버퍼는 데이터 패킷을 보내기 전에 확보하여 적절한 순서로 도착하도록 보장합니다. 그 결과 지터가 최소화되고 VoIP 통화 품질에 미치는 부정적인 영향이 줄어듭니다.

지터 버퍼는 본질적으로 네트워크 전체에 존재하는 전체 지연을 증가시킵니다. 패킷을 보류함으로써 서비스에 대기 시간을 추가합니다. 전이중 통신을 구현할 때 지터 버퍼 설정에 주의해야 합니다. 또한 지터 버퍼는 임시방편적인 해결책이라는 점을 알아야 합니다. 지터의 근본 원인을 해결하지 않고 증상만 완화하는 방법입니다. 근본적인 문제를 해결하기 위해서는 라우터에서 QoS(서비스 품질)를 설정해야 합니다.

QoS 우선순위 지정

패킷 우선순위 지정은 네트워크 혼잡을 줄이기 위해 특정 유형의 트래픽에 우선순위를 부여하는 서비스 품질 설정입니다. 우선순위가 지정된 트래픽은 다른 유형의 트래픽보다 우선하여 전송되며, 다른 트래픽 양에 관계없이 먼저 처리됩니다. 패킷 우선순위는 일반적으로 실시간 성능이 중요한 VoIP와 같은 미션 크리티컬 애플리케이션에 적용됩니다.

VoIP 트래픽을 보호하기 위해 일반적으로 RTP(실시간 전송 프로토콜) 패킷의 우선순위를 지정합니다. 이 작업은 라우터 설계에 따라 달라집니다. 트래픽은 DSCP 표시를 기반으로 우선순위를 지정할 수도 있습니다. DSCP(차별화 서비스 코드 포인트)는 우선순위가 증가하는 여러 클래스에 따라 패킷 헤더에 6비트 코드를 사용하여 표시합니다. 일반적인 DSCP 값 범위는 가장 낮은 우선순위의 트래픽인 0에서 가장 높은 우선순위의 트래픽인 48까지입니다. IP 전화 및 게이트웨이와 같은 대부분의 VoIP 장치는 모든 음성 트래픽을 DSCP 46으로 표시합니다. 이렇게 하면 라우터의 QoS 구성에서 해당 트래픽의 우선순위를 쉽게 지정할 수 있습니다.