[Network] Components of a Computer Network

네트워크는 크게 network edge, access network, network core 로 구성되어 있다.

 

Network Edge

application 이나 end system  을 network edge 라고 한다. 

 

Access Network

end system 을 edge router(first router) 에 물리적으로 연결하는 네트워크를 access network 라고 한다. residential access network, institutional access network, mobile access network 등이 있다. wired, wireless communication links 가 access networks 를 구성하는 데 사용된다 .또한, 이러한 commnunication links 를 구성하는 wire, cable 등을 physical media 라고 한다.

 

Network Core

Network core 는 상호 연결된 packet switch(router) 들의 망이다.

packet-switching

source end system 은 destination end system 으로 message 를 보내기 위해 application-layer messages 를 packet 이라는 작은 데이터로 쪼갠다. packet 들은 communication links 와 packet switches 를 통해 source 에서 destination 으로 이동한다. L-bits packet 이 R bits/sec 의 transmission rate 를 가진 link 를 통해 전달되는데 걸리는 시간은  L/R second 이다.

store-and-forward transmission

packet switch 는 반드시 packet 의 모든 비트를 받아야 다음 link 로 해당 packet 을 보낼 수 있는데 이를 store-and-forward transmission 이라고 한다. 대부분의 packet switch 는 link에 넣을 때 store-and-forward transmission 을 사용한다. 

Queuing Delays and Packet Loss

packet switch 의 store-and-forward transmission 으로 인해 delay 와 loss 가 발생하게 된다.

packet switch 에는 packet 들을 저장하는 output buffer(ouput queue)가 존재한다. 도착한 packet 이 link 로 전송중인 다른 packet 으로 인해 기다릴 때 queuing delay 가 발생한다. 

buffer가 transmission 을 기다리는 다른 packet 들에 의해 가득 차게되면, 도착한 packet 이나 already-queued packets 가 사라지는 packet loss 가 발생한다.

Routing vs Forwarding

Routing 은 출발지에서 목적지까지의 경로를 정하는 것을 의미한다.

Forwarding 은 packets 을 router's input 에서 적절한 router output 으로 이동시키는 것을 의미한다.  router 내에 존재하는 forwarding table 에 의해 packet 을 보낼 outer router 가 결정된다.

packet switched networkd vs circuit switched network

네트워크를 통해 데이터를 이동시키는 접근법에는 크게 2가지, packet switching 과 circuit switching 이 있다.

circuit switched network 는 dedicated resources(no shared resource) 를 가지며 telephone network 등에서 사용된다. resource 를 사용하려면 host 와 host 를 연결하는 call set up 이 필요하다. dedicated resource 로 인해 reliable  하다.

packet swtiched network 는 shared resources 를 가지며 data network, internet 등에서 사용된다. shared resource 로 인해 한번에  많은 유저가 사용할 수 있고 call setup 이 필요 없으므로 폭발적인 데이터에 대해 좋은 성능을 가진다. 하지만 packet 의 delay 와 loss 로 인해 excessive congestion 이 가능하다.

 

Delay, Loss and Throughput in Packet-Switched Network

packet switch 의 store-and-forward transmission 으로 인해 loss 와 delay 가 발생한다.

Delay

delay 의 종류에는 크게 4가지가 있다.  

1. Processing Delay(dproc) : packet 의 header 를 조사해 output link 를 결정하는데 걸리는 delay. bit error 도 체크한다.
2. Queuing Delay(dqueue) : buffer 에 앞서 있는 packet 들의 ouptut link 로 transmission 을 대기하는데 걸리는 delay. router 의 congestion level 에 의해 결정된다.
3. Transmission Delay(dtrans) : packet 의 모든 bit 를 output link 로 transmission 하는데 걸리는 delay. packet 의 길이를 L bits, link 의 transmission rate 를 R/bits/sec 이라 할 때, dtrans 는 L/R 이다.
4. Propagation Delay(dprop) : bit 가 link 를 통해 전파되는 데 걸리는 delay. physical link 의 길이가 d, 전파 속도가 s 라고 할 때 dprop 은 d/s 이다.

total nodal delay(dnodal) 는 다음과 같다. dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop

dtrans 와 dprop 은 hardware dependency 이므로 delay 를 줄이기 힘들지만, dproc 과 dqueue 는 router table 과 queueing algoritm 같은 router architecture 에 따라 달라지므로 managable 하다. 

Loss

buffer(aka queue) 는 finite capacity 를 가진다. packet 이 도착했을 때 full queue 상태라면 packet 은 drop 된다. drop 된 packet 은 이전 노드로부터 재전송된다. lost packet 이 많아지면 traffic intensity 가 증가한다.

Throughput

bit 가 sender 와 receiver 사이에서 전달되는 양을 throughput 이라고 한다. instantaneous throughput 과 average throughput 이 존재한다.

 

 

참조
Computer Networking _ A Top Down Approach, 7th, converted