Roadmap (3) - Computer Network

How do packet delay and loss occur?

" 패킷 딜레이와 패킷 로스는 어떻게 발생하는가? "

 

패킷이 라우터 버퍼에 들어온 순서대로 쌓이고, 전송이 될 차례를 기다립니다.

나가는 쪽의 링크 용량이 들어오는 속도보다 (일시적으로) 증가하면, 큐의 길이는 증가합니다.

 

버퍼의 용량이 가득찬 순간부터 packet loss 가 발생합니다.

 

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Packet delay: four sources

" 패킷 딜레이에 관련된 4가지 요소가 있습니다. "

#queueing delay

 

 

proc : nodal processing ( 거의 고정적 )

  비트 에러를 체크, 나갈 링크를 선택합니다.

 

```queue: queueing delay (가변적)```

  전송을 위해 기다리는 시간

  라우터의 복잡도에 의해 결정됩니다.

 

trans: transmission delay (거의 고정적 )

  패킷은 다수의 비트로 구성되어 있고, ( L = 패킷 길이 )

  링크는 초당 n 비트씩만 보낼 수 있습니다. ( R = 링크 전송 속도 )

  = L / R

 

prop: propagation delay

  link의 물리적 길이 ( d )

  전파 속도 ( s ) 

  = d/s

 

• a = 라우터로 패킷이 들어오는 평균 속도
• L = 패킷의 길이 ( 비트 단위 )
• R = 링크가 뽑아낼 수 있는 용량 ( 초당 n 비트 씩 전송 ) 

 

" network  분야 에서는 data 를 traffic 이라고 보통 표현 합니다 "

따라서 위 수식은 `traffic intensity` (트래픽 밀집도) 라고 표현합니다.

 

오른쪽 그래프를 보면 밀집도가 1이 되기 전에 queueing delay 가 지수함수 꼴로 증가합니다.

`1`이 들어오는 속도와 뽑아내는 속도가 같다는 것일텐데 의아합니다.

 

교수님 말씀으로는 a 가 평균 속도임에 주목해야 한다고 합니다.

특정 순간에는 L * a 가 R 보다 훨씬 클수도 있기 때문이라고 합니다.

 

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Packet loss

패킷이 output link 전에 대기하고 있는 버퍼는 한정된 용량을 가지고 있습니다.

 

이미 용량이 가득찬 버퍼에 들어오는 패킷은 버려집니다.

 

버려진 패킷은 이전 노드나, source end 에서 재전송 되거나, 무시된다.

 

이것은 자원의 낭비와 전송시간 증가를 일으킵니다.

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Throughput

 

sender 에서 receiver 까지 보내지는 비트의 초당 전송 속도

 

`bottleneck link` 란?

  end-end throughput 을 제한하는 링크을 나타냅니다.

 

  즉 end-end 간 연결된 링크중 가장 throughput이 낮은 링크를  bottlenek link 라고 합니다.

 

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Protocol `layers` and reference models

네트워크는 여러 조각들로 이루어져서 복잡합니다.

조각의 예) hosts, routers, links of various media, applications, protocols, hardware, software

 

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Why layering?

" 레이어로 나누어 구분하는 이유는? "

 

1. 구조를 명시적으로 만들어놓으면, 네트워크를 구성하는 조각들의 관계 및 식별이 가능해집니다.

따라서 레이어로 나뉘어진 레퍼런스 모델의 고안이 상의되게 됩니다.

 

2. 모듈화는 유지보수와 시스템 업데이트를 용이하게 합니다.

 

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Internet protocol stack

" 5계층으로 이루어지며, 각 계층은 각자의 목적을 가지고 있습니다. "

" 각 계층은 바로 아래 계층의 기능을 이용합니다 "

 

application: 메시지를 생성, 네트워크 어플리케이션을 보조합니다. (HTTP, IMAP, SMTP, DNS)

 

transport: process 간 데이터 전송을 담당합니다. ( TCP, UDP )

 

network: datagram을 소스에서 목적지까지 길을 찾아줍니다. ( IP , routing protocols )

 

link: 이웃 네트워크 요소간 데이터 전송을 담당합니다.

pyhsical : wire 에 있는 비트들

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Encapsulation

 

application 계층 에서 만들어진 message 는 아래 계층으로 내려가면서 계층별로 헤더가 하나씩 붙고, 계층마다 message를 부르는 이름도 다릅니다.

예를 들어 transport layer 에서는 segment, network layer 에서는  datagram이라고 부릅니다.

 

올라가면서는 각 계층에서 계층에 해당하는 헤더를 떼면서 그 안의 정보를 읽고, 알맞게 위로 전송하거나 다음 노드로 전송해줍니다.

 

계층을 따라 내려가면서 헤더가 하나씩 붙는다

 

destination 에 도착하면서는 헤더를 하나씩 떼면서 application 에 도달한다

 

 

중간 단계에서는 노드에 맞는 계층까지만 올라가고 내려오면서, 새로운 헤더로 교체한다

 

 

 

끝!

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