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강의 2강을 듣고, Computer Network : a Top-down approach 내용을 정리한 글입니다.
1.2 network edge
Host
host : network access application을 호스팅한다(실행한다).
사용자의 application message를 packet으로 불리는 chunk로 분할한다.
그 후 link를 통해 packet을 access network로 내보낸다.
패킷 하나를 host에서 내보내는 데 걸리는 시간은
L(패킷의 크기 bit수)/R(링크의 transmission rate)
Link의 분류
- guided media : 물리적인 wire를 사용하는 link(ex. copper-ethernet, fiber-HFC, coax-HFC 등) media 명 - 사용되는 네트워크
HFC : 케이블 회사에서 제공하는 access network와 연관. 윗 페이지 참조 - unguided media : 물리적인 wire를 사용하지 않고 공기중에서 전달 (ex. radio - wifi, cellular)
Physical media
- Twisted pair(TP) : copper cable의 다른 이름. Category 5(이더넷에 주로 사용, 100Mbps), Category 6(10Gbps)으로 나뉜다.
- coaxial cable(=broadband) : bandwidth가 넓은 link.
- fiber optioc cable : 전기 신호가 아닌 light pulses signal을 전달하며, glass fiber로 만들어진다.
transmission rate가 매우 높다.
light pulses signal을 전달하므로, 주변 electromagnetic noise의 영향을 덜 받는다 > 원거리를 약해지지 않고 이동하기 좋다 > error rate가 낮다 - radio : signal이 electromagnetic spectrum을 통해 전달된다.
물리적인 wire가 없다 > reflection, obstruction by objects, interference과 같은 것들에 유리하다
terrestrial microwave, LAN(wifi), cellular, satellite(위성통신)등에 이용된다.
- satellite(위성통신)은 위성을 띄우는 높이에 따라 geostationary satellite(높이)와 low-earth orbiting satellite(낮게)로 나뉜다.
- geostationary satellite가 커버 면적이 더 넓고 end-end delay가 길다.
1.3 network core
circuit switching
- 주로 전화 네트워크에서 사용되는 정보 전달 방식.
유저 메시지를 전달하기 위해서는 무조건 "call"이 있어야 한다. - 유저 call > call set up(source > destination 경로 결정, 그 경로 상에 자원 예약하기(resource reservation)) > source에서 유저 메시지를 bit로 전환해 link에 밀어넣는다
네트워크의 자원을 분할해놓는 방식이 필요하다. (분할하지 않으면 한 사용자가 link를 사용하면 다른 사람은 link 사용이 불가능하다) call이 들어오면 사용되지 않고 있는 자원의 덩어리를 넘겨준다. - internet과 같은 data network에는 적합하지 않다.
circuit switching에서의 자원 분할 방식 - FDM VS TDM
- FDM : 주파수 대역을 고정하여 제공한다.
- TDM : 시간을 일정 주기로 분할하여 저장한다.
packet switching
- 자원을 예약하지 않고 (no call setup, no resource reservation) 필요할 때 그때그때 resource를 사용한다.
- 각 packet은 full link capacity를 사용하며 전달된다. > 전달할 data가 있는데 link가 프리하면 그때 link 전체를 사용하여 data를 전달하고, 사용중이면 사용이 끝날 때까지 기다린다.
사용자가 전달할 메시지가 매우 길다면 link를 차지하는 시간이 길어질 것이다. 그러면 다른 사용자가 network를 사용할 수 없을 것이므로, packet이라는 chunk로 정보를 자른다. - packet switching에는 예약 개념이 없으므로, packet에 목적지 주소가 명시되어 있다.
packet switching : store and forward
- 기본 개념 : router는 packet을 받으면 목적지 주소를 보고 목적지를 결정하고, 패킷의 일부분이 들어오면 패킷 전체가 받아질 때까지 패킷의 일부분을 저장함 이후 해당 패킷이 완벽하게 다 받아졌을 때만 다른 링크로 전송
- 패킷의 길이가 L이고 bandwidth가 R bps이면, 패킷을 전송하는데 걸리는 시간은 L/R sec이다.
packet switching : Queueing delay
- 라우터에 패킷이 계속해서 들어오고 있는데, 패킷이 들어오는 속도가 라우터가 패킷을 내보내는 속도보다 빠르면 패킷을 저장하는 outer buffer(=outer queue)에 패킷이 계속 쌓이게 된다.
- outer buffer의 크기는 한정적이기 때문에 outer buffer가 꽉차있어 들어오는 패킷이 저장될 공간이 없다면 loss가 발생한다.
- queueing delay와 loss가 발생하는 상황을 congestion이라고 한다.
resource sharing 측면에서의 packet switching vs circuit switching
- 한정된 수의 사용자가 동시에 network를 사용할 확률은 낮으므로, resource sharing 측면에서는 packet switching이 유리하다.
- 그러나 packet switching은 congestion이 발생할 수 있다는 큰 단점이 있다.
- audio/video app와 같은 streaming data는 delay 관리가 굉장히 중요한데, packet switching은 관리를 보장할 수 없다.
