4.1 Overview of Network Layer

4.1 Overview of Network Layer

Two key network-layer functions

라우터에서 어떤 일이 벌어지는지를 이해시키기 위한 도입 슬라이드.
네트워크 계층이 수행하는 핵심 기능인 forwarding과 routing을 구분해서 소개한다.

Forwarding: 개별 라우터가 패킷을 어느 출력 포트로 보낼지 결정하는 기능

Routing: 출발지에서 목적지까지 어떤 경로를 거칠지 전체 경로를 설정하는 기능

🐣 여행 갈 때 경로 전체를 짜는 게 routing, 각 고속도로 나들목에서 어디로 빠질지 결정하는 게 forwarding

Network layer: data plane, control plane

앞에서 소개한 forwarding과 routing 개념을 좀 더 구조적으로 정리한 슬라이드.
Network layer는 두 부분으로 나뉜다: Data plane과 Control plane

• Data plane

  • 로컬, 라우터 하나 내에서 작동

  • 패킷이 들어오면 어떤 출력 포트로 나갈지를 결정

  • 즉, forwarding 기능 담당

• Control plane

  • 네트워크 전체의 경로 결정 로직

  • 패킷이 어떤 경로를 따라갈지 계산하는 global 기능

  • forwarding 동작에 필요한 forwarding table을 제공

  → 이 구분은 이후 라우터 구조나 SDN의 이해를 위한 핵심 기반이다.

두 가지 control-plane 구현 방식도 함께 강조됨

• traditional routing algorithms: 각 라우터에서 자체적으로 실행됨

• software-defined networking (SDN): 중앙 서버에서 계산해서 라우터에 전달됨

🐣 Data plane은 “택배 상자를 어느 출입문으로 내보낼지 결정하는 자동 분류기”이고,
Control plane은 “어떤 경로로 배송할지 전체 배송 전략을 짜는 관리자”와 같아

Per-router control plane

전통적인 라우팅 방식 설명.
각 라우터에 라우팅 알고리즘이 독립적으로 존재하고 서로 통신하며 라우팅 테이블을 계산한다.

• 각 라우터가 control plane 기능을 자체적으로 수행함

• 대표적인 구현 예: RIP, OSPF

🐣 마치 각 지역 경찰서가 자체적으로 범죄 예방 계획을 세우고 주변 경찰서와 협력하는 방식

Logically centralized control plane

SDN(Software Defined Networking)의 기초 개념을 소개.
라우터의 control 기능을 중앙 서버에서 관리하는 구조다.

• 로컬 control agent(CA)가 중앙 controller와 통신

• 라우팅 로직은 중앙에서 수행되고 각 라우터로 전달됨

🐣 각 지역 경찰이 직접 판단하는 대신, 중앙청에서 모든 경찰서를 통제하는 구조

Network service model

이제 "Network Layer가 사용자에게 어떤 서비스를 제공할 수 있는가"에 대한 질문을 던진다.
이는 네트워크 설계 시 고려되는 목표들을 정리한 부분.

• 개별 datagram에 대해: 보장된 도착, 지연 시간 제한 등

• 흐름(flow)에 대해: 순서 보장, 최소 대역폭, 간격 유지 등

Network layer service models

위 슬라이드의 개념을 구체적인 네트워크 아키텍처 별로 나열한다.
Internet, ATM 등에서 어떤 서비스 모델을 제공하는지를 비교한다.

-Internet: best effort (보장 없음)

• ATM: 다양한 품질 보장 (CBR, VBR, ABR 등)