[네트워크] 컴퓨터 네트워크 정리1

중간고사대비 컴네 정리1

패킷-교환

종단 시스템들은 서로 메시지(message)를 교환한다.
-> 출발지 종단 시스템에서 목적지 종단 시스템으로 메시지를 보냄

송신 시스템은 메시지를 패킷(packet)이라고 하는 작은 데이터 덩어리로 분할한다.

각 패킷은 통신 링크(communication link)와 패킷 스위치(packet switch)를 거치게 된다.

패킷 스위치에는 라우터(router)와 링크 계층 스위치(link-layer switch)의 두 가지 유형이 존재한다.

 

라우터란?

라우터(router)는 네트워크 장치 중 하나로, 네트워크 간의 트래픽을 관리하고 데이터 패킷이 최적의 경로로 전달되도록 도와줍니다.
라우터는 다양한 네트워크가 연결된 환경에서 패킷이 정확한 목적지로 전달되도록 경로를 결정하는 장치입니다

 

패킷은 링크의 최대 전송률과 같은 속도로 각각의 통신 링크에서 전송된다.

출발지 종단 시스템 혹은 패킷 스위치가 R bps(bits per second)의 속도로 링크에서 L 비트의 패킷을 송신한다면, 그 패킷을 전송하는 데 걸리는 시간은 L/R 초

 

내 생각 : 우리가 서로 카톡을 할 때 메시지를 보내잖아? 근데 메시지를 보낼 때 상대방에게 제대로 가야하잖아?

그때 라우터란 놈이 내 메시지를 효율적인 경로로 상대방에게 전달해 줌.
근데 메시지가 전송되는 데 걸리는 시간이 있는데 그 시간이 L/R이라고 생각.
근데 이제 밑에 우리의 메시지가 전송될 때 어떻게 전송되냐에 대해 나와

 

저장-후-전달 전송

저장-후-전달 방식은 패킷의 일부가 도착했을 때 바로 전송하지 않고, 전체 패킷을 다 받은 후에야 다음 목적지로 전송하는 방식입니다.

이것은 데이터 전송의 신뢰성을 보장하기 위한 방법 중 하나로, 패킷이 손실되거나 잘못된 순서로 전달되지 않게 합니다.

 

왜 이렇게 하느냐?

데이터의 신뢰성: 패킷을 전부 받기 전에 전송을 시작하면, 데이터가 잘못된 순서로 도착하거나 손실될 가능성이 있기 때문에, 모든 패킷을 전부 받아야 안전하게 다음으로 보낼 수 있습니다.

 

출발지에서 패킷 1을 송신하기 시작해서 패킷 1의 전체를 목적지에서 수신할 때까지의 경과 시간을 계산해보자.

출발지에서 라우터로 패킷을 보내는 시간 : L/R
라우터가 패킷을 목적지로 보내는 시간 : L/R
총 지연 시간 : 2L/R

 

큐잉 지연

큐잉 지연(Queuing Delay)

패킷 스위치는 여러 개의 링크를 통해 데이터를 전송합니다. 이 링크들은 한 번에 하나의 패킷만 전송할 수 있습니다.

출력 버퍼(또는 출력 큐)는 패킷이 전송되기 전에 잠시 머물러 있는 대기 장소입니다. 패킷이 스위치에 도착하지만, 그 링크가 다른 패킷을 전송 중이면, 새로 도착한 패킷은 그 링크가 비어있을 때까지 기다려야 합니다.
이때 패킷이 출력 큐에서 기다리는 시간이 바로 큐잉 지연입니다.

예를 들어:
출발지에서 패킷을 보냈는데, 그 패킷이 네트워크 스위치에 도착했습니다.
그런데 스위치가 이미 다른 패킷을 보내고 있는 중이라면, 이 새로 도착한 패킷은 대기 큐에 들어가게 됩니다.

대기 시간, 즉 큐잉 지연은 네트워크의 혼잡 상황에 따라 달라집니다. 대기 중인 패킷이 많으면 지연 시간이 길어지고, 반대로 대기하는 패킷이 적으면 지연 시간이 짧습니다.

 

728x90

 

패킷 손실(Packet Loss)

출력 큐는 패킷을 무한정 저장할 수 없습니다. 출력 큐의 크기(버퍼 공간)는 한정되어 있기 때문에, 대기 중인 패킷이 너무 많으면 버퍼가 꽉 차게 됩니다.

이 경우, 새로 도착한 패킷을 더 이상 저장할 공간이 없기 때문에, 이 새로운 패킷 또는 이미 대기 중이던 패킷 중 하나가 폐기(drop) 됩니다. 이것이 바로 패킷 손실입니다.

예를 들어:
네트워크가 매우 혼잡한 상황에서 많은 패킷이 한꺼번에 스위치에 도착했다고 가정해봅시다. 스위치의 출력 큐(버퍼)가 가득 차 있으면, 새로 들어오는 패킷을 저장할 공간이 없어서, 그 패킷은 손실됩니다.

이는 마치 엘리베이터가 가득 차서 더 이상 사람이 탈 수 없는 것과 같은 상황입니다. 새로운 승객은 엘리베이터를 탈 수 없게 되는 것이죠.

 

큐잉 지연과 패킷 손실의 원인

큐잉 지연은 주로 네트워크 혼잡으로 인해 발생합니다. 많은 패킷이 한꺼번에 도착할 때, 전송을 기다리는 패킷이 많아져서 대기 시간이 길어집니다.

패킷 손실은 버퍼가 가득 찼을 때, 새로 들어오는 패킷을 더 이상 저장할 공간이 없기 때문에 발생합니다. 이때 패킷은 폐기되고, 손실된 데이터를 다시 전송해야 할 수도 있습니다.

 

회선 교환이란?

회선 교환은 통신을 시작하기 전에 송신자와 수신자 사이의 전용 경로(회선)를 설정하고, 그 경로가 통신 동안 고정된 자원(예: 전송 속도, 버퍼)을 확보하는 방식입니다.

이 방식은 마치 전화 통화를 생각하면 쉽게 이해할 수 있습니다.

전화 통화 예시: 전화로 누군가에게 전화를 걸 때, 통화를 시작하기 전에 전화 네트워크는 당신과 상대방을 연결하는 전용 경로를 설정합니다.

통화 동안 전용 회선: 전화를 걸고 나면 통화가 끝날 때까지 당신과 상대방 사이의 전용 회선이 유지됩니다. 그 동안 이 회선은 다른 사람에게 사용되지 않으며, 당신의 목소리가 안정적으로 전달됩니다.

통화 종료: 통화가 끝나면 그 회선은 해제되어 다른 사람이 사용할 수 있게 됩니다.

 

회선 교환의 특징:

자원 예약(Reservation of Resources)

회선 교환 방식에서는 송신자와 수신자 사이에 연결된 네트워크 경로에서 필요한 자원(전송 속도, 버퍼 등)을 미리 예약합니다.

즉, 통신을 시작하기 전에 해당 경로에 필요한 자원이 세션 동안 전용으로 할당됩니다.
통신이 이루어지는 동안, 그 경로의 자원은 다른 사람이 사용할 수 없으며, 통신이 끝날 때까지 유지됩니다.

 

보장된 전송률(Guaranteed Transmission Rate)

경로가 설정되면, 그 경로의 전송률(데이터를 보내는 속도)이 예약됩니다. 전송률이 보장되기 때문에 송신자는 수신자에게 안정적으로 일정한 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다.
이 방식 덕분에 송신자는 통신 중에 지연이나 패킷 손실 없이 데이터를 보낼 수 있습니다.

 

전용 회선

통신 세션 동안 네트워크 경로 전체가 고정되어 있습니다. 이는 송신자와 수신자 사이의 전용 경로로 예약된 것이며, 그 경로는 통신이 끝날 때까지 유지됩니다.
다시 말해, 네트워크 경로 상의 모든 라우터나 스위치는 해당 경로를 통신 동안 전용 회선으로 유지해야 합니다.

 

통신 시작 전 연결 설정

회선 교환 방식에서는 송신자가 데이터를 보내기 전에, 먼저 네트워크가 연결을 설정해야 합니다. 이 연결 설정 과정이 완료되면 송신자는 데이터를 보낼 수 있습니다.

 

패킷 교환과의 차이점

패킷 교환(인터넷에서 주로 사용됨)에서는 네트워크 자원을 미리 예약하지 않고, 데이터가 도착할 때마다 온디맨드 방식으로 자원을 사용합니다. 이 때문에 패킷 교환 방식에서는 때때로 큐잉 지연이나 패킷 손실이 발생할 수 있습니다.

회선 교환에서는 미리 자원을 예약하기 때문에, 큐잉 지연이나 패킷 손실이 발생하지 않습니다. 대신에 자원을 고정적으로 사용하기 때문에 비효율적일 수 있습니다.