[네트워크] 네트워크 개요: 네트워크 구조 및 네트워크 딜레이 (Packet-Switching Delay)

 

학교에서 배웠던 네트워크 수업이 살짝 가물가물해서 정리를 해봤습니다.

요약하되 중요한 내용을 빠뜨리지 않고 다 포함했습니다.

네트워크를 완전히 모르는 사람들이 이 글을 읽는 것을 추천하지 않습니다.

네트워크를 어느 정도 알고 있는 상태에서 지식을 정리한다는 마음으로 읽으면 좋을 것 같습니다.

 

1. Network structure

네트워크 구조에는 크게 두 가지가 있습니다.

• Network edge
• Network core

 

1.1 Network edge

• End systems(hosts): Web, E-mail과 같은 app을 실행합니다.
• Client/Server model
• Peer-to-Peer model

※ 프로토콜 (Protocol): 커뮤니케이션 약속

 

host 간 데이터를 전송할 때 두 개의 프로토콜 (TCP and UDP) 중 하나를 반드시 따라야 합니다. ← Transport Layer

• Connection-oriented
• Connection-less

Connection-Oriented와 Connectionless는 네트워크에서 자주 나오는 표현인데,

그 중에서 transport layer에서 제공하는 프로토콜을 지칭할 때 많이 등장합니다.

예: connection-oriented → TCP, connection-less → UDP

Connection-oriented

• Reliable: 메시지가 유실되지 않는 것
• In-order byte-stream data transfer: 메시지의 순서가 지켜지는 것
• Flow control: Receiver의 소화 능력에 맞게 보내는 것
• Congestion control: End system을 연결하는 회선의 상황에 맞춰서 보내는 것

Transport layer에서 제공하는 TCP(Transmission Control Protocol)가 대표적인 connection-oriented protocol입니다.

효율성보다는 신뢰성을 더 중요시 여깁니다.

Connectionless

• Not reliable

Transport layer에서 제공하는 UDP(User Datagram Protocol)가 대표적인 connectionless protocol입니다.

신뢰성보다는 효율성을 더 중요시 여깁니다.

 

1.2 Network core

• 라우터(Router)들의 집합
• Dumb core ← 하는 일이 데이터 전송 밖에 없습니다.
• 라우터들은 서로 (유선/무선으로) 연결되어 있고 이 연결 통로로 데이터를 전송합니다.

데이터가 전송되는 방식은 2가지가 있습니다.

• Circuit-Switching: ex) 전화
• Packet-Switching: ex) 인터넷

우리가 널리 사용하는 인터넷에서는 packet-swtching 방식을 채택하고 있습니다.

Packet은 network layer에서의 데이터 조각을 의미하는데,

만약 packet을 모른다면 간단히 데이터라고 생각하면 좋을 것 같습니다.

Circuit-Switching

• 사용하고자 하는 회선을 예약해서 사용합니다.
• 만약 예약 때문에 특정 회선이 idle 하더라도 다른 누군가가 이 회선을 사용할 수 없습니다.

Packet-Switching

• Circuit-switching과는 달리 사용할 회선을 예약하는 것이 아니라 일단 무조건 사용하고 보는 방식입니다.
• 라우터에 들어오는 데이터는 queue에 넣어두고, 사용 가능한 회선이 있다면 그쪽으로 데이터를 보냅니다.
• 만약 한 라우터에 많은 packet이 몰린다면 문제가 발생할 수 있습니다. → Loss? Error?

 

2. Packet-Switched Network의 Delay

기본적으로 네트워크를 통해서 데이터가 전송될 때 delay는 필수로 뒤따라 옵니다.

물리적으로 전송이 필요하기 때문이죠.

Delay의 종류에는 4가지가 있습니다.

• Nodal processing delay
• Queueing delay
• Transmission delay
• Propagation delay

Nodal Processing delay

• 라우터에서 error bit를 체크하는 등의 작업으로 인해 걸리는 delay입니다.
• 라우터의 성능에 따라서 delay를 줄일 수 있습니다.

Queueing delay

• 라우터에 있는 queue이며, 라우터로 들어오는 입력값 데이터들을 보관하고 있습니다.
• Queue의 크기는 무한대가 아니기 때문에 traffic이 상당하면 packet loss가 가능합니다.
• Packet loss && TCP 상황일 때, 재전송이 필요합니다.
• 근본적으로 해결하기가 어려운 delay 입니다.

Transmission delay

• 데이터 전체가 뿜어져 나오는 시간을 의미하는 delay 입니다.
• Bandwidth가 클수록 delay는 짧아집니다.
• Propagation delay 와는 확연히 다른 것이기 때문에 주의해야 합니다.

Propagation delay

• 데이터가 회선을 통해 다음 라우터까지 도착하는 시간을 의미하는 delay 입니다.
• 회선이 길수록 delay는 길어집니다.