[컴퓨터네트워크] 네트워크 1

백은진·2021년 5월 2일

강의

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복습

Chapter 1: Computer Network and Internet

edge에는 클라이언트와 서버가 있고, core에는 router가 있다.
인터넷은 써킷이 아닌 패킷 기반의 통신이다. 이는 데이터가 패킷이라는 독립적인 단위로 나누어진 후, 패킷 별로 데이터 통신이 이루어진다는 뜻이다.
네트워크는 모든 사용자가 공유하는 공유 자원이다. 때문에 동시에 패킷이 많이 통신되어 라우터의 처리 한계량을 넘었을 때는 큐와 같은 임시공간에 패킷을 저장하여 딜레이가 발생한다. 이를 넘어 큐의 공간도 가득찼을 때 패킷 드랍 및 패킷 로스가 발생한다.

4개의 딜레이

라우터가 패킷을 받을 때, 가장 먼저 header의 정보를 읽는다. 이를 통해 패킷의 목적지 등을 확인한다. 이 때 프로세싱 딜레이가 발생한다.
패킷의 목적지를 확인한 후, 처리를 위해 패킷을 큐에 쌓는다. 이때 먼저 쌓인 패킷이 있다면 큐잉 딜레이가 발생한다.
기다리던 패킷이 큐의 제일 앞으로 이동하여 링크로 모두 올라탈 때까지 발생하는 것이 트랜스미션 딜레이다.
이후 패킷이 다음 라우터에 도달할 때까지 걸리는 시간이 (빛의 속도와 동일한) 프로포지션 딜레이다.

Chapter 2: Application layer

HTTP

HTTP의 메세지 종류는 단 2개 뿐이다. Request, response.
서버는 단순히 요청한 파일을 전달하는 역할을 한다. 때문에 stateless protocol이다.
HTTP는 TCP를 사용한다. TCP는 reliable한 규칙을 가지고 있기 때문에, 이를 사용하는 HTTP도 reliable한 통신이 가능하다.
HTTP 연결은 TCP를 사용하는 방식에 따라 두 가지로 나뉜다. Nonpersistent HTTP, persistent HTTP. 구분 요건은 'TCP를 재활용하는지' 뿐이다.

Nonpersistent HTTP

매 번 request할 때마다, 다른 TCP connection을 사용한다.

Persistent HTTP

한 번 연결한 TCP connection을 계속 사용한다.
HTTP의 default 연결이다.
pipelining 전송 방식을 사용하지 않을 경우에

TCP

TCP는 application protocol이다.

3-way-handshake

첫번째 통신은 TCP thin packet
두번째 통신은 TCP thin ACK
세번째 통신은 (데이터를 담고 있기 때문에) HTTP request

Chapter 3: Transport layer

UDP

TCP에 비해 단순한 구조를 갖고 있다.
header에 필드가 4개 뿐이다. source port number, dest port number, length, checksum. 때문에 error detection, multiplexing, demultiplexing 등 트랜스포트 레이어가 할 기본적인 기능만을 수행한다.
UDP를 사용하는 application protocol는 대표적으로 DNS가 있다.

Principles of Reliable Data Transfer

reliable한 데이터 통신이 필요한 이유는 기본적으로 underlying network가 unreliable한 성질을 띄기 때문이다.
unreliable한 채널에서 발생할 수 있는 부정적인 현상은 packet error 및 packet loss가 있다.
packet error를 해결하기 위해서는 다음 기능이 필요하다. error detection, feedback, retransmission, sequence number(일반전송인지 재전송인지 확인할 수 있도록)
packet loss를 해결하기 위해서는 timeout 기능이 필요하다. 일정시간 동안 feedback이 오지 않으면 packet loss라고 판단하고 재전송을 한다.

Pipelined protocols

많은 패킷을 한 번에 전송하는 방식을 뜻한다.
파이프라인 프로토콜에는 go-Back-N과 selective repeat 방식이 있다.

go-Back-N

장점: 동작이 단순하다.
단점: 패킷 에러 혹은 패킷 로스 등이 발생했을 때, 한 번에 전송된 모든 패킷이 전부 재전송되어야 하기 때문에 오버헤드가 발생한다.

selective repeat

장점: 유실된 패킷만 재전송할 수 있다.
단점: 동작이 복잡하다. 저장공간이 많이 필요하다. 각각의 패킷마다 타이머가 필요하다.

TCP: Overview

point to point: 딱 두 개의 소켓이 통신한다. (sender to receiver)
reliable, in order byte stream
pipelined: 윈도우 사이즈만큼 패킷 통신이 일어난다.
send buffers and receive buffers: 양쪽에 각 1개씩 가지고 있다.
full duples data
connection oriented
flow controlled

TCP segment structure

본 학습

Chapter 4: Network layer

App, Transport, Network, Link, Physical.
이 다섯가지의 계층은 상위계층일수록 개념적이고 하위계층일수록 표상적이고 디테일하다.

네트워크는 단 하나의 프로토콜, IP를 가진다.

네트워크 챕터에서는 IP와 routing algorithms에 대해 핵심적으로 배울 예정이다.

네트워크 레이어에서 가장 중요한 두 가지 기능은 forwarding과 routing이다.

forwarding: move packets from router's input to appropriate router output. (which process is getting through single interchange)
routing: determine route taken by packets from source to dest. (which process is planning trip from source to dest)