The Network Core : Packet switching vs Circuit switching

Network Edge  

https://codingpractices.tistory.com/74

TCP란? UDP란? TCP 와 UDP의 차이에 대해

 

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The Network Core

라우터 얽히고 설킨 집합 

메세지를 전달하는 두 가지 방식이 있다. 

 

 

// 내일 아래 블로그 글 참고하여 공부 

https://bnzn2426.tistory.com/m/55?category=770232 

Packet switching vs Circuit switching

 

 

 

1. Circuit switching 

- 출발지에서 목적지까지 가는 길을 모두 정해 놓음

- 제한된 users

ex) 예전의 유선 전화망 

 

 

 

 

 

 

2. Packet-switching  

- Pcket 단위 들어오는대로 받아서 그때 그때 보내주는 방식

- 제한이 없는 users (한번에 매우 많은 users가 클릭을 동시에 할 일은 적기 때문에) 

- 현재 인터넷에서 packet-switching을 사용하는 이유 :  보다 많은 사람들에게 제공할 수 있기 때문 

- 아주 적은 확율로 정말 많은 users가 몰리게 되면 문제가 생긴다. 

 

 

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Packet swiching vs Circuit switching

 

1 Mbps = 1Mega bit Per Second  : 1초당 1Mega bit의 데이터를 출력 

 

 

위의 상황에서 Circuit switching 은 10명까지 가능하다. (이미 정해져있기 때문에) 

Packet switching은 제약이 없다. 10% 의 사용 확율로 약 35사용자가 잘 사용할 수 있다. 이 때 유저가 동시에 클릭하여 문제가 될 확율은 0.0004%로 매우 적다. 

=> 이러한 장점으로 현재 인터넷은 Packet switching을 사용 중 ! 

하지만 확율 0.0004%은 언제든지 일어날 수 있다. 그리고 일상생활에서 가끔씩 일어나고 있다.

Packet switching 의 아주 적은 확율로 문제가 생기면 -----> DELAY   (원인은 4가지는 아래에 있다. )  

 

 

 

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Packet Switching Delay 

 

너무 많은 users 들이 동시에 몰린다면 ? 

라우터에서 users가 빠져나가는 속도보다 들어오는 속도가 더 빠르다면 ? 

적은 확율로 일어나지만 반드시 일어나는 Packet Switching Delay 

 

 

 

 

<라우터의 절차>

라우터가 패킷을 관리하는 절차 순서를 따라가다 보면 4가지 Deley 가 발생할 수 있는 지점을 알게 된다.

 

 

 

라우터는 Packet을 받으면

 

1. 패킷을 검사하고

 

2. 목적지로 보내기 위해 Output Link로 패킷을 내보낸다. 

만약 나가는 길이 미리 온 users이 나가려고 Output Link에 줄을 서있다면  

-> 이것이 Buffer  or  Queue (잠깐이라도 저장하는 기능) 

 

3. 해당 Packet을 줄 가장 끝으로 보낸다 (순서대로) 

 

4. 줄에서 기다리다가 이제 본인차례가 되면 -> Packet은 Output Link를 통해 나간다. 

-> 첫 번째 bit 부터 마지막 bit까지 온전히 다 잘 나가야 한다. 

-> 이 때 packet이 나가는 속도는 나가는 통로의 넓이와 관련이 있다. width가 넓을수록 delay가 적다. 

속도 공식 : Packet Length / Link Band Width

 

5. 패킷이 케이블을 타고 목적지로 향한다. 

 

* Packet 이란 ?

bit의 집합 = DATA 

 

 

 

 

 

 

위의 절차동안 일어날 수 있는 4 sources of Packet DELAY 정리 

 

 

1. 패킷 검사   ======> 이 때 발생하는 Delay : Nodal processing 

2. 패킷 내보내기 

(Outgoing edge 꽉차면)

3. 패킷 줄세우기   ============> 이 때 발생하는 Delay : Queueing

4. 본인 차례가 된 패킷이 나간다 ===> 이 때 발생하는 Delay : Transmission delay

5. 패킷이 구리선 , 광섬유 케이블을 (Link) 통해 목적지로 향한다.  ==> Propagation delay

 

 

 

 

1. Processing delay, 처리 지연

Packet의 헤더를 처리하고 비트 레벨의 에러 체크, 그리고 패킷의 목적지(도착지점)를 결정하는데 시간이 필요하다. 라우터 등에서 전체 패킷을 받고 처리를 전달할 때, 패킷을 스위칭, 라우팅 할 때 걸리는 Delay를 말한다. 

 

해결 방안 : 비싸고 좋은 라우터를 산다. 

 

 

 

2. Queueing delay, 대기 지연

들어오는 패킷이 처리될 때까지 줄(Queue)에서 대기하는 시간 중 걸리는 Delay 

ex) 새벽에는 Queueing delay가 적다. (사용자가 적기때문) 

 

Queueing Delay는 users들에게 달려있는 문제이다. 아무리 processing을 효율적으로 바꾸고 band width를 획기적으로 늘리더라도 엄~~~~~청 많은 유저가 단시간에 몰리면 빵 터진다. => 줄 안에 들어와 기다리는 패킷은 지연이 되더라도 처리가 되지만 줄 안에 들어오지도 못하고 자리가 없으면 => 패킷 유실 (실제 생활에서 90% 이상이 요 원인이다) 

 

 

 

 

 

3. Transmission delay, 전송 지연

Link로 모든 패킷의 비트를 온전히 넣는데 필요한 시간이다.

전송 지연 = 패킷의 길이 / 링크의 데이터율

 

해결 방안 : 케이블 공사해서 band width 넓이를 확 늘린다. 

 

ex) 10Mb 파일을 1Mbps 와 100Mbps 각각의 링크를 통해 전송한다면 걸리는 시간은 아래와 같다.

1Mbps Link - 10초 

100Mbps Link - 0.1초 

 

 

4. Progagation Delay, 전파 지연 

보내는 측에서부터 받는 도착지까지 메세지가 전달되는데 필요한 시간과 양을 말한다. 즉, 거리의 영향을 받는다. 전파 속도는 빛의 속도이지만 구리선 또는 광섬유 케이블을 통해 패킷이 전달되므로 빛의 시간보다는 실제로는 더 느리다. 

 

전파지연 = 거리 / 전파 속도 

 

 

 

=> 소스와 목적지 사이의 거리가 멀수록, 패킷이 중간에 더 많은 라우터를 지나갈수록, 트래픽의 양이 커질수록 버퍼에서 지연되는 패킷이 양이 커질수록 delay는 늘어난다. 

 

 

* TCP의 경우 어떤 라우터들 중 하나에서 위의 딜레이가 생겨 packet이 유실된다면 TCP는 다시 처음 라우터부터 전송을 재시작한다. 중간 라우터들(dumb core)은 전송을 위한 기능으로 극대화 되어 있고 TCP는 첫과 끝의 라우터에 (edge) 뇌 (기능을 하는)를 넣어 두었다. 

 

 

 

 

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References : http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1169634 

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