컴퓨터 네트워크 - Packet-Switched Networks

컴퓨터 네트워크 - Packet-Switched Networks

Delay, loss, and throughput in packet-switched networks.

 

 

Packet Switching에서의 loss(손실)과 delay(지연)

 

Packet switching에서 라우터는 store-and forward(메모리에 저장되었다 빠져나간다)방식과 statical multiplexing(송신 단만들이 지속적으로 데이터를 발생시키지 않는다는 전제)로 설계 되어 있다.

 

라우터는 종단 단말로 부터 패킷이 들어오게 되면 여러 출력 링크 중에서 어디로 보낼지 경로 설정을 한다. 이때 출력 링크마다 별도의 큐(buffer)가 운영이 된다. 이때 큐가 꽉찬 상태에서 패킷이 들어오게 되면 손실(loss)가 발생한다. statical mulitplexing의 개념으로  packet switching은 패킷이 손실될 수 있다는 것을 가정하고 만들었다. 패킷이 처음 들어오면 큐에 들어올 때 맨 끝에 들어오는데  패킷이 큐의 맨 앞까지 이동하는데 걸리는 시간을 queuing delay라 한다. 이는 매우 가변적으로 앞의 패킷에 따라 달라진다.

 

 

 

Packet delay를 발생시키는 4가지 요소

1. processing delay

 

라우터에는 복수개의 출력 링크가 존재하며, 패킷이 들어올때 어느 출력 링크로 나가는지 결정되는 delay와 bit errors를 검사하는 delay가 nodal processing delay이다. 출력 링크 검사는 패킷의 목적지 IP주소와 라우팅 테이블을 비교하여 결정한다. 라우팅 테이블에는 IP주소 별로 출력링크가 저장되어 있다. 이는 라우팅 프로토콜에 의해 실시간으로 갱신 관리된다. 에러 체크는 IP패킷의 헤더 부분의 checksum을 라우터에서 다시 계산하여 비교하는 것으로 체크한다.

 

2. queuing delay

 

패킷이 라우터의 버퍼에 들어가서 나올 때 까지 걸리는 시간을 queuing delay라 한다. 이는 입력 트래픽에 따라 지수적으로 증가하며 네트워크 혼잡 상태의 따라 가변적이다. 입력 트래픽이 어느 정도 이상 증가하면 급격하게 증가한다.

 

3. Transmission delay

 

라우터 큐의 맨 앞에서 앞으로 빠져나오는데 걸리는 시간이다. Transimssion time은 L(패킷 길이 bits) / R (출력 링크 속도 bps)로 계산하면 된다. 이는 패킷 길이와 링크 속도에 비례한다. 

 

4. Propagation delay

 

패킷이 라우터의 출력 링크를 빠져나간 뒤(transmission이 완료된 상태), 링크를 타고 다음 네트워크 장비까지 이동하는 시간이다. Propagation delay는 d(링크의 길이) / s(링크 이동 속도)로 계산 한다. 링크의 길이에 비례하며 이동하는데 걸리는 시간은 유선(~2*10^8 m/sec), 무선(~3*10^8 m/sec)이다.

 

 

 

Nodal delay

Nodal delay란 패킷이 라우터에 온 다음 다은 네트워크 장비까지 이동하는 총 delay를 말한다.

Packet delay를 발생시키는 4가지의 요소를 모두 더한 것으로 얻을 수 있다.