[컴퓨터 네트워크] 네트워크 품질과 특성 / 패킷 유실, 쓰루풋, 레이턴시

Jin Hur·2022년 6월 24일
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Server Programming

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네트워크 품질

네트워크 품질을 거론 할 떄 주로 패킷 유실, 전송 속도(쓰루풋, bps), 레이턴시를 척도로 언급


패킷 유실(packet loss)

source: https://www.researchgate.net/figure/Three-packet-loss-scenarios-1-congestion-losses-over-the-wired-network-2-packet_fig1_38107192

  • 스위치나 라우터도 컴퓨터, 데이터를 어디로 전달해야 할지 등을 판단하고자 기기 자체에 내장된 메모리를 엑세스하고, CPU 연산이 필요.
  • 결국 처리량이 많으면 과부하가 걸림.
  • 스위치나 라우터에 자신이 처리할 수 있는 한계를 넘는 데이터가 수신될 때
    • 1) 자기가 처리할 수 있는 것을 그냥 버린다.
      • 네트워크 기기가 처리하지 못한 패킷을 버리는 것을 패킷 드롭(drop)이라 함.
      • 결과적으로 패킷 유실(packet loss)가 발생.
      • 모든 사용자의 서비스 불능 상태보다 일부 사용자의 품질을 떨어뜨리는 선택을 하는 것.
      • 패킷 유실은 라우터 뿐 아니라 데이터가 오가는 선로상 문제에서도 발생할 수 있음.
    • 2) 아직 처리하지 못한 것들을 메모리에 누적시킨다.
      • 감당하지 못하는 처리량을 억지로 끌어안는 방식
      • 가정용 라우터가 이러한 경우가 있음.

전송 속도(throughput)

source: https://www.comparitech.com/net-admin/latency-vs-throughput/

  • 두 기기 간 초당 전송될 수 있는 최대 데이터 양을 의미
  • 보통 초당 비트수(bps, bit per second) 혹은 바이트 수로 표현
  • 전송 속도에 영향을 주는 것
    • 두 기기 간의 매체인 선로의 종류와 품질
      • 광섬유: 54Gbps
      • 일반적인 네트워크 회선: 10Gbps
      • 1900년대 전화선: 2Kbps
    • 두 기기의 SW와 HW 종류
  • 두 단말기 사이의 쓰루풋 = 두 단말기 사이의 네트워크 기기 중 최소 쓰루풋

레이턴시(latency)

  • 두 기기 간 데이터를 최소량 전송할 때 걸리는 시간을 의미
  • 많이 쓰는 단위는 밀리초(ms)
  • 레이턴시에 영향을 주는 것
    • 마찬가지로 선로의 종류와 품질
      • 구리 전선: 랜선
      • 광섬유: 인터넷 공급 업체 제공 또는 해저 광케이블을 지나갈 때
      • 무선: 스마트폰으로 와이파이나 셀룰러 통신을 주고 받을 때
    • 송신자 수신자 사이의 네트워크 기기 레이턴시
      • 스위치, 라우터, 방화벽 등
        • 라우터: 패킷의 송신자, 수신자 주소를 읽은 후 라우터 안의 메모리나 디스크에 있는 라우팅 테이블에 따라 패킷을 송신
        • 방화벽: 패킷이 악성 데이터를 갖고 있는지 않은지 여러 가지 연산을 함.
      • 여러 컴퓨터 처리 또한 마이크로초 또는 밀리초 단위의 시간을 차지하므로 전체 레이턴시를 증가시킴.
  • 두 단말기 사이의 레이턴시 = 두 단말기 사이의 네트워크 기기의 레이턴시 총합

정리

네트워크 품질은 다음에 따라 결정

  • 1) 패킷 유실율
  • 2) 전송 속도(쓰루풋)
  • 3) 레이턴시

1) 패킷 유실율
회선 품질이 좋을 수록, 경로에 있는 라우터 개수가 적을 수록, 라우터의 처리 성능이 좋을 수록 낮음.

2) 쓰루풋
회선의 종류가 좋을 수록, 네트워크 장비의 처리 속도가 빠를수록 향상됨.

3) 레이턴시
회선 길이가 길수록, 경로 상 라우터 개수가 많을 수록 높음.

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