[네트워크] 네트워크 구성, 데이터 교환 방식, 패킷 지연/유실

 

1. 네트워크란?

네트워크는 노드*들이 데이터를 공유할 수 있게 하는 디지털 전기 통신망이다.

인터넷은 네트워크 망의 한 종류로, 세계에서 제일 큰 네트워크이다.

* 노드 : 네트워크에 속한 컴퓨터 또는 통신장비

 

 

2. 네트워크 구성

네트워크는 크게 네트워크 엣지, 네트워크 코어로 이루어진다.

 

 

2-1. 네트워크 엣지(Network edge)

네트워크 엣지는 네트워크 망의 가장자리로,

각종 애플리케이션(웹, 웹 브라우저, 웹 서버 등)과 호스트*가 이에 속한다. 

• end systems (hosts) : 인터넷에 연결된 기기를 end system이라고 한다.
• client/server model : 서비스를 요청하는 컴퓨터를 클라이언트, 서비스를 제공하는 컴퓨터를 서버라고 한다.
• peer-peer model : 전용 서버의 사용을 최소화하는 모델이다.

* 호스트(host) : 네트워크에 연결된 컴퓨터를 호스트라고 한다.

 

2-2. 네트워크 코어(Network core)

네트워크 코어는 라우터들의 집합이다.

라우터들은 서로 연결되어 end system간의 데이터 교환을 돕는다.

 

3. 데이터 교환 방식

(좌) 회선교환 (우) 패킷교환

• 회선교환(circuit switching) : 데이터가 전송되어야 하는 경로가 지정되어 있는 방식이다.
• 패킷교환(packet switching) : 사용자가 보내는 데이터를 패킷 단위로 받아, 그 패킷을 그때 그때 올바른 방향으로 forwarding 해주는 방식이다.

Q. bandwidth가 1 Mbits/s인 link에 연결된 router가 있을 때, 100kbit/s로 데이터를 보내는 사용자를 몇명까지 연결할 수 있을까?

• 회선교환 : 10명까지만 연결 가능하다. 또한 10명이 한번에 다 전송하지 않을 경우 네트워크 자원이 낭비된다.
• 패킷교환 : 사용자의 수의 제약이 없고, 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 다만 loss나 delay가 생길 수 있다.

 

4. 패킷 지연/유실

패킷을 전송할 때 다양한 이유로 지연과 유실이 발생한다.

 

4-1. 패킷 지연

• 패킷 지연의 4가지 유형
  1. 노드 처리 지연(nodal processing delay) : 패킷 검사(최종 목적지가 어딘지, 다음 라우터는 어디로 가야 하는지)로 인해 발생하는 지연이다.
  2. 큐잉 지연(queueing delay) : 라우터에서 패킷이 나가는 속도보다 들어오는 속도가 빠를 때 발생하는 지연이다. 라우터의 혼잡도에 따라 결정된다.
  3. 전송 지연(transmission delay) : 패킷의 첫번째 비트가 나가는 순간부터 마지막 비트가 나간 순간의 시간 차이로 인한 지연이다.
  4. 전파 지연(propagation delay) : 데이터가 실제 링크에서 이동하며 발생하는 지연이며, 링크의 길이를 빛의 속도로 나눈 것과 같다.

패킷 지연의 4가지 유형

• 패킷 지연을 줄이는 방법
  1. 노드 처리 지연 → 좋은 라우터를 사용한다.
  2. 큐잉 지연 → 줄일 수 없음
  3. 전송 지연 → bandwidth를 늘인다.
  4. 전파 지연 → 줄일 수 없음

4-2. 패킷 유실

패킷 유실의 대부분은 라우터의 큐가 넘쳐서 발생한다. 큐의 크기는 유한한데 이 크기보다 많은 패킷이 들어오면 패킷이 유실된다.

패킷이 유실되면 어떻게 해야 할까? 유실 패킷을 재전송해야 한다.

이때 (1) 직전 라우터가 재전송하는 방법과 (2) 엣지 노드가 재전송하는 방법이 있는데, 현재 인터넷은 (2)로 디자인되어있다.

 

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References

http://www.kocw.net/home/cview.do?cid=6166c077e545b736