[1] CH1 컴퓨터 네트워크와 인터넷

네트워크 코어 

 > 인터넷의 종단 시스템을 연결하는 패킷 스위치들과 링크들의 연결망 

 

패킷 교환 

 > 네트워크 응용에서 종단 시스템은 서로 메세지를 교환하는데 송신 종단 시스템은 메세지를 패킷이라는 작은 데이터 덩어리로 분할한다. 송신측과 수신측 사이에서 각 패킷은 통신 링크와 패킷 스위치를 거치게 된다. 패킷은 링크의 최대 전송 속도와 같은 속도로 각각의 통신 링크 상에서 전송한다. 즉, 송신 종단 시스템 or 패킷 스위치가 R bit/sec의 속도로 링크상에서 L bits의 패킷을 송신한다면 전송시간은 L/R초 

 

저장 - 후 - 전달 

 > 대부분 패킷 스위치는 이방식을 사용하는데, 출력 링크로 패킷의 첫 비트를 전송하기 위해서 전송 전 전체 패킷을 받아야 한다.

라우터는 보통 여러개의 링크를 갖는데 라우터의 기능이 입력되는 패킷을 출력하는 것이기 때문이다. 

 

위의 예에서 송신시스템은 수신시스템으로 전송할 3개의 패킷을 갖고 있으며 각각은 L비트로 구성된다. 패킷의 비트를 먼저 저장한 후, 라우터가 패킷의 비트를 모두 수신한 경우에만 출력링크로 그 패킷을 전송하기 시작한다. 

 

 

송신시스템에서 송신 ~ 수신 시스템에서 수신 까진의 소요시간 

 > L/R초 시간에 송신 시스템은 전체 패킷을 전송하였고 전체 패킷이 라우터에 수신되고 저장되었다. 이제 라우터는 수신 시스템을 향해 그 패킷을 출력링크로 전송하기 시작한다. 이 시간도 L/R이므로 총 2L/R시간이 소요된다. 

 

큐잉 지연과 패킷 손실 

 > 각 패킷 스위치는 접속된 여러링크를 갖고 있다. 각 링크에 대해 패킷 스위치는 출력 버퍼를 갖고 있으며, 그 링크로 송신하려는 패킷을 저장하고 있다. 다른 패킷이 특정 링크에서 전송되고 있다면 패킷은 출력 버퍼에 대기해야한다.

 => 출력버퍼에서의 큐잉 버퍼 

 

또한 버퍼크기가 유한하기 때문에 패킷이 꽉 차 있는 경우 패킷 손실이 일어날 수 있다.

 

전달 테이블과 라우팅 프로토콜 

 > 라우터는 어떻게 패킷을 어느 링크로 전달하는지 결정하는가? 모든 종단시스템은 IP주소를 갖는데 소스는 패킷의 헤더에 목적지 IP주소를 포함한다. 각 라우터에는 목적지 주소를 라우터의 출력 링크를 맵핑하는 전달 테이블을 갖고 있다. 인터넷은 자동으로 전달 테이블을 설정하기 위한 라우팅 프로토콜을 갖고 있다. 

 

회선 교환 

 > 링크와 스위치의 네트워크를 통해 이동시키는 방식은 회선 교환과 패킷 교환이 있다.

 

종단 시스템간 통신을 제공하기 위해 경로상 필요한 자원(버퍼,링크 전송률)은 통신 세션동안 확보 or 예약된다. 패킷 교환 네트워크에서는 이들 자원을 예약하지 않는다. 예약 > 보장된 일정한 전송률을 갖는다. 

 

회선 교환 네트워크에서의 다중화 

 > 링크내 한 회선은 주파수-분할 다중화(FDM), 시-분할 다중화(TDM)으로 구현된다. FDM은 링크를 통해 설정된 연결은 그 링크의 주파수 스펙트럼을 공유하며, 그 링크는 연결되는 동안 각 연결에 대해 주파수 대역 고정 제공하며 이 대역의 폭을 대역폭이라 한다. 

 

TDM링크의 경우 시간을 일정 주기의 프레임으로 구분하고 각 프레임으로 구분하고 각 프레임 고정된 수의 시간 슬롯으로 나뉜다. 

 

 

패킷 교환 네트워크에서의 지연/손실과 처리율 

패킷 교환 네트워크에서의 지연 개요 

 

노드처리지연 

 > 패킷 헤더를 조사하고 그 패킷을 어디로 보낼지 결정하는 시간 

 

큐잉 지연

 > 패킷이 큐에서 링크를 전송되기를 기다리는 시간 

 

전송 지연

 > 선입선출이라 생각하자

 

전파 지연 

 > 링크가 가고자하는 라우터까지의 전파에 필요한 시간.

 

트래픽 강도가 패킷 지연에 미치는 영향 

 

R : 링크 전송 속도(bps)

L : 패킷 길이 (bits)

a : 평균 패킷 도착 속도 

 

처리율 : 종단간 전송속도 

순간 처리율 

 > 특정 시점에서 처리율 

평균 처리율 

 > 순간 처리율의 평균값 

 

병목링크 : 종단 사이에 처리율을 제한하는 링크 

 

 

프로토콜 계층과 서비스 모델 

프로토콜 계층화 

 

계층화가 필요한 이유?

 > 복잡한 시스템을 처리하기 위해 필요하다. 시스템을 구성하는 요소들을 정의하고 구성요소간의 연관성을 설명한다. 

    모듈화를 통하여 시스템의 유지 관리와 업그레이드를 요이하게하며 특정 계층이 변해도 나머지는 그대로이다. 

 

인터넷 프로토콜 스택 

 

application 계층 : 네트워크 어플리케이션 수행 (FTP,SMTP,HTTP)

transport 계층 : 프로세스와 프로세스간의 세그멘트 전달 (TCP,UDP)

network 계층 : 출발지와 호스트에서 목적지를 호스트로의 데이터그램 전달 (IP,라우팅 프로토콜)

link 계층 : 한 노드에서 다른 노드로의 프레임 전달 (PPP,Enhernet)

phyiscal 계층 : 한 노드에서 다른 노드로 비트전달 

 

 

인터넷 프로토콜 스택과 ISO의 OSI 참조 모델

ISO의 OSI 참조 모델 

 

presentation 계층 : 데이터의 해석(암호,압축)

session 계층 : 데이터의 경계 구분 

 

인터넷 프로토콜 스택에서는 이 두 계층이 없다. 필요하면 application계층에서 만들어야 한다.

 

 

갭슐화 

1. 애플리케이션 계층 메세지 > 트랜스포트 계층 : 이 계층은 수신 측 트랜스포트 계층에서 사용될 추가 정보 H(t)를 더한다.

 

2. 애플리케이션 계층 메세지와 트랜스포트 계층 헤더 정보는 모두 트랜스포트 계층 세그먼트를 구성한다. 

 

3. 트랜스포트 계층 세그먼트는 애플리케이션 계층 메세지를 캡슐화 한다. 추가된 정보는 수신측의 트랜스포트 계층이 그 메세지를 적절한 에플리케이션으로 보내도록 하는 정보와 메시지의 비트들이 변경되었는지 아닌지를 수신자가 결정하게 하는 오류 검출 비트를 포함한다. 

 

4. 그 다음 트랜스포트 계층은 세그멘트를 네트워크 계층에 보내며 이 계층에서 출발지와 목적지 종단 시스템 주소와 동일한 헤더 정보 H(n)을 추가해 네트워크 계층 데이터그램을 만든다. 이 데이터 그램은 링크 계층으로 전달되고 링크 계층도 자신의 헤더 정보를 추가하고 링크계층 프레임을 만든다.