L4S(Low-Latency, Low-Loss, Scalable Throughput)

개요

L4S(Low-Latency, Low-Loss, Scalable throughput)는 초저지연, 패킷 손실 최소화, 높은 전송량을 동시에 달성하기 위한 차세대 인터넷 전송 제어 메커니즘으로, ECN(Explicit Congestion Notification) 기반의 새로운 TCP 혼잡 제어 방식입니다. 기존 큐잉 지연(Buffebloat) 문제를 해결하면서도, 고화질 스트리밍, 온라인 게임, 원격 협업 등 지연 민감형 애플리케이션의 품질을 크게 향상시키는 데 목적이 있습니다.

---

1. 개념 및 정의

L4S는 네트워크 혼잡을 탐지하기 위해 패킷 손실 대신 ECN 마크를 사용하는 TCP 혼잡 제어 기술입니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

• DualQ 큐 관리: 고전 TCP와 L4S 흐름을 서로 다른 큐로 격리
• Scalable Congestion Control: TCP Prague 또는 DCTCP 기반의 빠른 피드백 반응
• RFC 기반 표준화: RFC 9330~9333에서 정의됨 (IETF 표준)

---

2. 기존 TCP와의 비교

항목	기존 TCP(CUBIC 등)	L4S (TCP Prague)
혼잡 신호	패킷 손실 또는 큐 지연	ECN 마크 기반 (표시만, 손실 없음)
큐 지연	수십~수백 ms (Bufferbloat)	5ms 이하로 유지 가능
혼잡 반응	느리고 과잉 반응 가능성	빠르고 세밀한 조정 가능
ECN 활용	옵션 수준 (비활성 많음)	필수 요소

L4S는 ‘실시간 트래픽을 위한 BBR 대안’으로 주목받고 있습니다.

---

3. 핵심 구성 기술

구성 요소	설명
TCP Prague	L4S 전용 혼잡 제어 알고리즘, 빠른 ECN 반응
DualQ AQM	L4S/Classic 트래픽을 분리하여 큐 지연 최소화
ECT(1) 마킹	L4S 흐름임을 구분하는 ECN 필드 마킹 방식
RFC 9331	L4S 큐 관리 정의 (DualQ with Coupled AQM)

Linux 5.15 이상에서는 L4S 대응 커널 설정이 일부 포함되어 있습니다.

---

4. 장점 및 효과

항목	장점
초저지연	평균 지연 5~10ms 유지 가능
손실 최소화	ECN 기반 제어로 패킷 손실 거의 없음
고속 전송	RTT와 무관하게 빠르게 대역폭 활용 가능
QoE 개선	실시간 화상회의, 게임, XR 등에 이상적

특히 고속망 + 혼잡 네트워크에서 BBR보다 반응성이 뛰어남이 입증되고 있습니다.

---

5. 적용 사례 및 시나리오

분야	활용 예시
클라우드 게이밍	Stadia, GeForce Now에서 안정적 프레임 전달
8K 스트리밍	대용량 트래픽에도 프레임 드롭 없이 전송
VR/AR	XR 환경에서 몰입형 실시간 통신 가능
웹회의	Zoom, Teams 등 지연 감소 및 품질 향상

L4S는 사용자가 인지할 수 있는 실질적인 QoE 개선 효과를 보여줍니다.

---

6. 구성 및 활성화 조건

• 네트워크 장비 조건: DualQ AQM 지원 (FQ-CoDel 또는 PI2 등)
• 엔드포인트 설정: ECN 사용 활성화 필요
• 운영체제 지원: Linux TCP Prague (커널 5.15+), Windows ECN 드라이버
• 라우터/코어망 협조 필요: ECN 마킹 전파 가능해야 함

네트워크 전 구간에서 ECN 호환성 확보가 필요합니다.

---

7. 결론

L4S는 단순히 새로운 혼잡 제어 알고리즘이 아니라, 지연, 손실, 확장성을 동시에 해결하려는 인터넷 진화의 일환입니다. ECN 기반의 설계 덕분에 데이터 전송의 정밀도와 반응성을 동시에 확보할 수 있으며, 실시간 경험 중심의 인터넷 서비스 품질을 근본적으로 변화시킬 가능성이 큽니다. 향후 브라우저, 게임엔진, CDN, WebRTC 등 다양한 계층에서 L4S의 적용이 빠르게 확산될 것으로 기대됩니다.