컴퓨터네트워크[1]: The network core

인터넷 구조

Network edge:

  -  클라이언트와 서버, 서버는 보통 데이터센터에 위치

Access networks, physical media:

  -  유선 및 무선 통신 링크와 같은 접근 네트워크 및 물리적 미디어를 나타냄

Network core:

  -  interconnected(상호연결된) 라우터, 네트워크의 네트워크

 

 

프로토콜이란? : 컴퓨터 네트워크가 통신하기 위해 사용되는 일관된(coordinated) 규칙

 

 

The network core

상호 연결된 라우터로 이뤄진 네트워크 구조.

packet-switching: 호스트(클라이언트/서버)가 애플리케이션 계층 메시지를 패킷으로 나눔

네트워크가 출발지와 목적지 사이의 경로 상 다음 라우터로 패킷을 전달, 이때 패킷은 링크를 통해 전송

 

 

Two key network-core functions

Forwarding: switching이라고도 부름

로컬 작업으로, 라우터의 입력 링크로부터 패킷을 수신하고 적합한(appropriate) 라우터의 출력 링크로 패킷을 전달함.

 

Routing: 

글로벌 작업으로, 패킷의 출빌자와 목적지(destination) 간 경로를 결정(determine)하는 과정

 

 

Packet-switching: store-and-foward

packet transmission delay: 패킷이 링크로 전송되는데 걸리는 시간 - 패킷의 크기(L), 링크의 전송 시간(R)에 따라 결정됨

store and forward: 전체 패킷이 도착한 후에 다음 링크로 전송(transmitted)되는 방식

 

Packet-switching: queueing

Queueing은 작업이 서비스되는 속도보다 더 빠르게 도착할 때 발생

packet queueing and loss: 패킷 대기열이 길어지면 패킷 손실이 발생한다.

 

 

Alternative to packet switching: circuit switching

Circuit switching은 패킷 스위칭의 대안(alternative)으로 사용된다.

소스와 목적지 사이에 call을 위하여 end-end 리소스가 할당되고 예약된다.

다이어그램에서 각 링크는 4개의 회선(circuit)을 가지고 있다.

특정 call이 라우터 네트워크로 전달될 때, 해당 call은 상위 링크의 2번째 circuit과 우측 링크의 1번째 circuit을 사용한다.

각 call마다 전용(dedicated) circuit을 사용하기에 리소스를 공유하지 않는다.

각 call은 dedicated circuit을 할당받기에 성능이 보장된다.

call이 통신을 하지 않을 때는 segment idle(유휴 상태)가 된다.

- 전통적인 전화망에서 많이 사용되었다.

 

 

Packet switching versus circuit switching

1GB/s link를 갖고, 각각의 유저는 100MB/s when active, active 10% of time 일 때,

packet switching과 circuit switching에서 네트워크를 사용할 수 있는 최대 사용자 수는 몇일까?

=> circuit-switching에서는 각 사용자가 리소스를 독점적으로 사용하므로, 1000(MB/s) / 100(MB/s) = 10(명)이다.

=> packet switching에서는 링크 용량 / 평균 사용 속도(100MB/s의 10%)로 100(명)이다.

여기서 35명의 유저가 있을 때 동시에 10명이 넘는 유저가 같은 시간에 사용할 확률은 0.0004 이하이다.

 

그러면 packet switching이 항상 더 좋은가?

=> 간혈적으로(bursty) 데이터를 전송해야 하는 경우에 적합하다.

- 자원을 공유하고, call을 설정하는 과정이 없기 때문.

버퍼 오버플로우에 의한 패킷 지연(packet delay)과 손실(loss)이 가능하다.

신뢰성 있는 데이터 전송(data transfer)과 혼잡 제어(congestion control)를 위해 프로토콜이 필요하다.

 

packet switching에서 circuit switching과 비슷한 동작을 제공할 수 있나?

=> 복잡하지만 packet switching을 circuit switching과 가능한 비슷하게 만드는 다양한 기술이 있다.