Network Core

---

Network's Core

네트워크의 가지부분을 제외하고 핵심 부분만 살펴보면 주로 router로 이루어져있고 switch도 존재한다.

위의 컬러부분이 네트워크의 core 부분이라고 할 수 있다. Host는 application-layer의 message를 packet 단위로 쪼개서 전송한다. 그리고 이를 packet-switching이라고 부른다.

Switch와 Router의 차이를 살펴보면 스위치는 단순히 인식되고 직접 연결되어있는 곳으로 바로바로 전송해주는 역할을 하고 Router는 논리 알고리즘을 이용하여 최단거리로 목표 주소를 향해서 경로를 설정해주는 보다 고차원 적인 네트워크 장비이다.

---

Packet-switching

Packet-switching에서는 R과 L의 차이로 인해서 store-and-forward라는 개념이 존재할 수 밖에 없다.

L-bit packet을 R bps(bit per second)로 전송하기 때문에 delay는 L/R seconds가 됨을 알 수 있다.

예시)

L = 7.5 Mbits
R = 1.5 Mbps
one-hop transmission delay = 5 sec

 

Queueing delay, Loss

queuing and loss
-If arrival rate (in bits) to link exceeds transmission rate of link for a period of time:
-packets will queue, wait to be transmitted on link
-packets can be dropped (lost) if memory (buffer) fills up

 

 

두개의 key network-core functions

routing: determines source- destination route taken by packets

forwarding: move packets from router’s input to appropriate router output

---

Circuit Switching

Circuit Switching은 길을 갈 수 있는지 우선 경로를 예약하고 bit-streaming을 진행한다. Packet switching과 다르게 경로를 이미 예약해두기 때문에 이용하지 않는 경우에도 경로는 사용되지 않고 쉬고 있는다. 따라서 인터넷과 같이 잠깐 작동하고 한 화면을 오래보는 것은 Packet switching을 이용하고 전화와 같이 처음부터 끝까지 연결이 끊기면 안되는 통신의 경우에는 circuit switching을 이용한다.

Circuit switching에서 연결을 설정하고 끊는 과정은 다음과 같이 나타난다.

Call Setup: 두 통신 단말 간의 연결이 초기화된다. 이 과정에서 필요한 리소스를 예약하고, 물리적 또는 논리적 경로를 설정한다.

Data Transfer (Connection): 연결이 설정되면 두 단말 간에 데이터가 전송된다. 이 단계에서 실제 통신이 일어난다.

Call Teardown (or Call Disconnect): 통신이 완료되면 연결은 해제된다. 이 단계에서 리소스는 반납되고 회로는 해제된다.

 

위는 4명의 유저가 네트워크를 이용하려고 할 때 circuit switching 방식에서는 어떤식으로 대처하여 네트워크 자원을 나눠주는지 주파수기반의 방식과 시간 기반의 방식을 표현한 것이다.

TDM 즉 Time Division Multiplexing 방법을 이용한 circuit switching을 이용하였을때 user에서 네트워크를 어떤식으로 배분할 수 있을지 packet switching과 비교하여 알아보자.

1.536Mbps의 전송속도이고 user가 24명일때의 전송률을 계산해보았고, 겹치지 않도록 네트워크가 작동할 확률등을 계산해보았고, 충돌없이 몇명이 이용할 수 있느지도 계산해보았다.

---

Packet Delay

Packet 방식의 네트워크에서 지연은 크게 4가지 요인이 있다.

 

이를 기반으로 예제 문제를 풀어보았다.

Queueing delay

평균적으로는 L/R이 1보다 작음에도 순간적으로는 데이터가 동시에 많이 들어오기 때문에 delay가 기하급수적으로 증가한다.

 

Packet Loss

Routing algorithm이 작동중에 운이 나쁘게 한 곳으로 몰리면 loss가 발생한다. 실시간영상은 재전송이 의미가 없지만 email과 같은 application에서는 재전송이 필요할 수 있다.

 

Throughput

Throughput은 특정 시간 동안 네트워크를 통해 성공적으로 전송된 데이터의 양을 의미한다. 보통 bps로 전송률이 측정된다.

이때 instantaneous thoughput은 한순간의 전송률을 측정한 것이다. 보통 Peak throughput 즉, 최대 전송률과 같은 값이 의미가 있다.

다음으로 average throughput은 말그대로 평균적인 전송률을 측정한 것이다.

---