데이터 통신과 네트워킹 Chapter7 요약1

서비스

1. 패킷화(Packetizing)

1) 네트워크층의 첫 번째 임무는 패킷화이다.

2) 네트워크층의 한 가지 임무는 발신지로부터 목적지까지 변경이나 활용없이 페이로드를 운반하는 것

3) 네트워크층은 송신자로부터 수신자까지 내용의 변경 혹은 내용의 활용없이 패키지의 전달에 책임을 지는 우체국과 같은 전달 서비스를 수행

 

2. 라우팅(Routing)

1) 네트워크층은 패킷이 발신지에서 목적지까지 갈 수 있도록 경로지정에 책임을 갖음

2) 물리적 네트워크는 네트워크와 라우터의 조합이다.

3) 라우터들은 서로 연결되어 있고 이는 발신지에서 목적지로의 경로가 두개 이상 있음을 의미한다.

4) 네트워크층은 가능 경로들 중에서 가장 좋은 것을 찾는 책임을 갖는다.

5) 네트워크층은 가장 좋은 경로를 지정하는 몇가지 특별한 전략이 필요하다.

 

3. 오류 제어(Error Control)

1) 오류제어는 네트워크층에서 구현될 수 있지만 인터넷의 네트워크층 설계자는 네트워크층에서 전달되는 데이터에 대해 오류 제어 문제를 고려하지 않음

2) 전체 데이터그램이 아닌 헤더의 어떤 훼손을 제어하기 위해 데이터그램에 검사합 필드를 추가

 

4. 흐름 제어(Flow Control)

1) 흐름 제어는 송신자가 수신자의 능력을 초과하지 않고 데이터의 양을 보낼 수 있도록 조절

2) 송신자 측의 상위 계층에서 수신 컴퓨터의 상위 계층이 허용할 수 있는 것보다 더 빠르게 데이터를 전송하면 수신자의 능력을 초과하는 데이터를 수신하게 됨

3) 데이터 흐름을 제어하기 위해 수신자는 발신자에게 데이터가 너무 많다는 것을 알리기 위해 피드백을 전송해야 함

 

5. 혼잡 제어(Congestion Control)

1) 네트워크 계층의 혼잡은 인터넷의 영역 속에 너무 많은 데이터그램이 존재하는 상황에서 발생

2) 송신 컴퓨터에서 보낸 데이터그램 수가 네트워크 또는 라우터의 용량을 초과하면 혼잡이 발생할 수 있음

3) 이 경우 몇몇 라우터는 데이터그램 중 일부를 폐기할 수도 있음. 그러나 데이터그램이 폐기되면 될수록 상위 계층의 오류 제어 기술 때문에 송신자는 손실된 패킷의 복사본을 계속 보내게 되어 상황을 더욱 악화시키게 됨

4) 혼잡이 지속되면 때때로 시스템이 붕괴되고 데이터그램이 하나도 전달되지 못하는 상황이 될 수도 있음

 

6. 보안

1) 인터넷이 처음 설계되었을 때 보안은 대학에서 연구 활동을 위해 소수의 사용자가 사용했기 때문에 문제가 되지 않았다.

2) 비연결형 네트워크층에 대한 보안을 제공하기 위해 비연결형 서비스를 연결형 서비스로 변경하는 또 다른 가상 계층 이 필요하다.

3) 이같은 가상 계층을 IPSec이라 부른다.

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패킷 교환

1. 패킷 교환망에서 패킷의 경로를 찾는 방식

1) 데이터그램 방식(datagram approach)

2) 가상회선 방식(virtual-circuit approach)

 

2. 데이터그램 방식: 비연결형 서비스

1) 인터넷을 처음 만들 때, 네트워크층의 간소화를 위해 모든 패킷을 독립적으로 처리하는 비연결형 서비스를 제공하도록 설계되었다.

2) 네트워크층의 기본 개념

2-1) 발신지에서 목적지로 패킷을 전달한다.

2-2) 이 방식에서는 메시지의 패킷들이 목적지까지 같은 경로나 혹은 다른 경로로 전달될 수 있다.

3) 비연결형 서비스를 제공할 때 인터넷상의 모든 패킷은 각각 독립적인 개체이다. 같은 메시지에 속한 패킷이더라도 서로 연관성이 없다. 이런 네트워크 형태의 교환기를 라우터라 한다.

비연결형 패킷 교환망

 

3. 가상 회선 방식: 연결형 서비스

1) 연결형 서비스에서는 한 메시지에 속한 모든 패킷은 연관성을 갖는다.

2) 메시지의 모든 데이터그램이 전송되기 전에 데이터그램을 위한 가상의 경로가 설정되며, 연결이 설정된 뒤, 데이터그램을 모두 같은 경로로 전송 된다.

3) 이런 종류의 서비스에서 패킷은 발신지와 목적지 주소뿐만 아니라 패킷이 지나가는 가상 경로를 정의하는 가상 회선 식별자와 같은 흐름 레이블을 포함

가상 회선 패킷 교환망

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성능

1) 지연, 처리량, 패킷 손실률로 성능 측정 가능

2) 혼잡 제어로 추가 성능 향상 가능

 

1. 지연(delay)

1) 전송지연(Transmission Delay)

1-1) 발신지 호스트 또는 라우터는 시간 t1에서 패킷의 첫 번째 비트가 전송선에 놓이고 시간 t2에서 마지막 비트가 전송선에 놓이면 패킷의 전송 지연은 (t2 – t1)

1-2) 전송 지연은 패킷이 길수록 길고, 발신자가 더 빠르게 전송할 수 있으면 더 짧아짐

Delaytr = (Packet Length)/(transmission rate)

 

2) 전파지연(Propagation Delay)

2-1) 전파 지연은 전송 매체의 A 지점에서 B 지점으로 비트가 이동하는데 걸리는 시간

2-2) 패킷 교환 네트워크의 전파 지연은 각 네트워크(LAN 또는 WAN)의 전파 지연에 따라 달라짐

2-3) 전파 지연은 매체의 전파 속도에 따라 달라지며, 이는 진공 상태에서는 3 x 108m/sec이고 유선 매체에서는 일반적으로 훨씬 작다. 또한 링크의 거리에 따라 다르다.

Delaypg= (Distance)/(Propagation speed)

 

3) 처리지연(Processing Delay)

3-1) 처리 지연은 라우터 또는 목적지 호스트가 1)입력 포트에서 패킷을 수신하고 2)헤더를 제거하고 3)오류 탐지 절차를 수행하고 4)패킷을 출력 포트(라우터의 경우)로 전달하는 데 필요한 시간

3-2) 처리 지연은 패킷마다 다를 수 있지만 일반적으로 평균값으로 계산

Delaypr = 라우터나 목적지 호스트에서 패킷을 처리하는데 걸리는 시간

 

4) 대기지연(Queuing Delay): 라우터에서 발생

4-1) 라우터는 각각의 입력 포트에 연결되어 처리 대기 중인 패킷을 보관하는 입력 큐와 출력 포트에 전송할 패킷을 전송할 패킷을 보관할 출력 큐가 있고 각 큐에서 대기하는 시간이 측정됨

4-2) 예를 들어, “혼잡한 공항 상황에서 일부 비행기는 착륙 활주로를 얻기 위해 기다려야 할 수도 있고(입력 지연); 일부 비행기는 이륙 활주로를  얻기 위해 기다려야 할 수도 있다(출력 지연)”

Delayqu = 패킷이 라우터에 있는 입력과 출력 큐에서 기다리는 시간

 

전체지연(Total Delay)

라우터가 n개인 경우 링크는 (n + 1)개이다. 따라서, n개의 라우터와 발신지 와 관련하여 (n+1) 전송 지연이 발생, 전파지연은 (n + 1)개의 링크와 관련되며, n개 라우터 및 목적지 노드와 관련하여 (n+1)개의 처리 지연이 발생하고, n개의 라우터와 관련된 n개 큐잉 지연만이 관련된다.

 

2. 처리량(Throughput)

1) 처리량(throughput)은 초당 한 지점을 지나는 비트 수로 정의, 해당 지점의 실질적인 전송률이다.

2) 발신지 노드에서 목적지까지의 경로에서 패킷은 서로 다른 전송률을 가진 다수의 링크(네트워크)를 통과하는 경우 : 

3) 처리량

4) 인터넷에서 일반적으로 데이터가 통과하는 실제의 경우 : 2개의 다른 액서스 네트워크와 인테넷 백본을 지나는 경우가 대부분이다.

 

3. 패킷 손실

1) 통신의 성능에 큰 영향을 미치는 다른 요소 중 하나는 전송 중 손실되는 패킷의 수이다.

2) 라우터가 다른 패킷을 처리하는 동안 수신되는 패킷은 자신의 차례가 될 때까지 입력 버퍼(Buffer)에서 대기해야 한다.

3) 그러나 라우터는 한정된 버퍼를 가지고 있다. 따라서 버퍼가 가득 찰 경우 패킷을 수신하지 못하고 폐기하게 된다.

4) 인터넷의 네트워크층에서 패킷 손실이 발생하면 해당 패킷을 재전송하는 데 이 경우 더 많은 오버플로우와 패킷 손실을 일으킬 수 있다.

5) 패킷 손실과 큐의 오버플로우를 막기 위해 큐잉 이론이 발전하고 있다.

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모든 내용은 '데이터 통신과 네트워킹 6판' 책을 공부하여 작성 하였습니다.