[네트워크] The Network Core

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앞의 글을 읽으시면 이해에 도움이 됩니다.

 

 

2023.03.09 - [Computer Science/네트워크] - [네트워크] The Network Edge

[네트워크] The Network Edge

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1. The Network Core

 

 

• Network Edge와 다른 개념인 Network Core에 대해서 알아봅시다.
• Network Core는 End System과 상호 연결된 수많은 Packet Switch와 Link로 연결되어 있습니다.
• 이때 정보는 Packet Swtiching 방식을 통해 목적지에 도착합니다.

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2. Packet Switching

 

 

• 정보를 여러 개의 Packet 단위로 나누어, 목적지에 전송하는 방식을 뜻합니다.
• 이때 Packet은 헤더와 정보가 저장되어 있습니다. 패킷은 네트워크를 통해 여러 노드를 거쳐 목적지에서 최종적으로 재조립됩니다.
• 이때 네트워크는 Packet Switch(router와 link-layer switch(스위치))로 이루어져 있습니다. (편의상 앞으로 라우터와 스위치라 표현하겠습니다.)
• 패킷은 라우터에서 라우터로 전송됩니다. 이때 라우터는 라우팅 테이블이라는 테이블을 가지고 있어서, 패킷의 헤드를 보고 어떤 라우터로 보내야 할지 결정합니다.
• 만약 패킷이 L bit를 가지고 있고, 네트워크가 초당 R bit 씩 데이터를 전송할 수 있다면, 하나의 패킷이 전송되는데 걸리는 시간은 L/R초가 됩니다.
• 패킷 스위칭 방식은 데이터를 전송하는 동안에만 네트워크 자원을 사용하므로, Circuit Switching 방식보다 효율적이고 유연합니다.

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3. Store and Forward Transmission

 

 

• Store and Forward 방식은 Packet Switch에서 사용하는 방식입니다.
• 해당 방식은 들어오는 패킷을 저장하고, 어느 라우터로 보낼지 결정 후 전송하는 방식입니다.
• 이때 패킷을 전송하기 전에 패킷을 모두 받아서 저장해야 합니다.
• 반대되는 방식으로 패킷을 모두 받기 전에, 헤드만 보고 일단 전송하는 Cut-Through 방식이 있습니다.
• (Cut Through 방식은 Store and Forward 방식보다 빠르지만 에러가 자주 발생하는 단점이 있습니다.)

 

• 아무튼 Store and Forward 방식은 전체 패킷을 모두 수신한 후, 다음 노드로 전송합니다.
• 또한 패킷이 수신되기 전에 오류가 발생하면, 오류가 발생된 패킷은 폐기됩니다. 따라서, 전송 중 발생하는 오류의 영향을 최소화 할 수 있습니다.
• 해당 방식은 전부 버퍼에 저장하고, 에러 검출과 같은 처리를 완전히 수행한 후에 전송합니다.
• 따라서 패킷의 크기가 작으면 더 작은 시간을 소모할 수 있고, 패킷이 크면 더 많은 시간이 필요하고, 에러가 발생하면 재전송해야 하므로 전체적인 성능이 떨어질 수 있습니다.
• 따라서 해당 방식은 에러가 발생한 패킷을 버릴 수 있고, 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 것입니다. 단점은 에러 검사를 위해 패킷을 모두 버퍼에 저장해야 하므로, 전송 지연이 발생할 수 있습니다.
• 아래 예시를 보고 Store and Forward 방식에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.

출처 : Computer Networking 1장. Figure 1.11

• 위의 사진은 1번 패킷이 라우터에 도착한 모습을 나타내고 있습니다.
• 이때 패킷의 모든 정보가 라우터에 도착하기 전에 정보를 저장합니다. 이는 store 과정입니다.
• 패킷의 모든 정보가 라우터에 도착하면 목적지로 전송합니다. 이는 forward 과정입니다.

 

• 3개의 패킷에 대해서 계산해봅시다.
• 첫 번째 패킷이 라우터에 도착하는 시간은 L/R 초가 걸리고, 목적지에 도착하는 시간은 2L/R 초가 걸립니다.
• L/R 초와 2L/R 초 사이에 두 번째 패킷은 라우터에 도착하고, 두 번째 패킷이 목적지에 도착하는 시간은 3L/R 초가 걸립니다.
• 마지막 패킷은 2L/R 초와 3L/R 초 사이에 라우터에 도착하고, 목적지에 도착하는 시간은 4L/R 초가 걸립니다.
• 따라서 이를 일반화하면, N개의 링크가 있는 네트워크에서 하나의 패킷이 목적지에 도착하는 시간은 N*L/R 초가 걸립니다.

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참고

 

 

경북대학교 컴퓨터학부 COMP0414-001 컴퓨터 망 수업

Computer Networking: A Top Down Approach / James F. Kurose, Keith W. Ross 저 / PEARSON / 2021년

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다음 글에서는 Queuing Delay와 Packet Loss에 대해서 쓰도록 하겠습니다.

 

2023.03.16 - [Computer Science/네트워크] - [네트워크] Queuing Delays and Packet Loss

[네트워크] Queuing Delays and Packet Loss

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