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[컴퓨터 네트워크] Chapter 1. Computer Networks and the Internet (Part 1) - (3)
3. Network core : packet / circuit switching, internet structure
[5] Two key network-core functions
: 네트워크 코어의 두 가지 주요 기능
첫 번째 : Forwarding - local action
: 라우터의 입력 링크에서 적절한 출력 링크로 패킷을 이동시킨다.
local forwarding table이 존재한다. (header vlaue / output link)
두 번째 : Routing - global action
: 패킷의 출발지에서 목적지까지의 경로를 결정한다.
routing algorithms
destination address
: 도착 패킷 헤더의 목적지 주소가 담겨 있다.
[6] Alternative to pack switching : circuit switching
: packet switching의 대안으로 회선 스위칭이 탄생했다.
출발지와 목적지 간의 '통화'를 위해 end-to-end 자원을 할당하고 예약한다.
상단 링크에서 두 번째 회로를, 오른쪽 링크에서 첫 번째 회로를 가져온다.
전용 리소스로서, 공유가 없다. (circuit과 유사하며, 보장된 성능이 존재한다.)
회선 교환에서는 한 통화가 설정되면, 해당 경로의 자원이 전적으로 그 통화에 할당되어 다른 것과 공유되지 않는다.
통화에서 사용하지 않는 경우, circuit segment 상태가 된다. (공유 없음)
통화가 진행 중일 때만 경로와 자원이 사용되고, 없을 때에는 유휴 상태라 다른 통신이 사용 가능
기존 전화 네트워크에서 일반적으로 사용되며, 전화가 시작되면 두 지점 사이에 물리적인 경로가 설정되어 이 경로를 통해 음성이 전송된다.
[7] Circuit switching : FDM and TDM
Frequency Division Multiplexing (FDM)
: 각 통화에 고유한 대역을 할당하여 최대 속도 전송 가능
광, 전자기 주파수를 (좁은) 주파수 대역으로 나눈 방식이다.
각 통화에 고유한 대역이 할당되어, 해당 좁은 대역의 최대 속도로 전송할 수 있다.
Time Division Multiplexing (TDM)
: 시간을 슬롯으로 나누어 각 통화에 주기적으로 할당
시간을 슬롯으로 분할
각 통화는 주기적으로 슬롯이 할당되며, (더 넓은) 주파수 대역의 최대 속도로 전송할 수 있지만, 해당 시간 슬롯 시간 동안에만 전송이 가능하다.
시간이 지나면, stop 후 기회가 오면 restart
[8] Packet switching vs circuit switching
결론 : packet switching이 더 많은 사용자가 네트워크를 사용할 수 있게 한다.
circuit-switching : 10명의 사용자
각 사용자가 100Mb/s의 속도로 데이터를 전송하기 위해 회선을 사용한다면, 각 사용자는 1Gb/s link에서 자신의 전용 100Mb/s 회선을 할당 받아 총 10명의 사용자가 동시에 사용 가능하다.
11번째 사용자는 기존 사용자가 통신을 종료할 때까지 기다려야 한다.
packet switching : 35명의 사용자
데이터는 작은 패킷으로 나누어지며, 각 패킷은 독립적으로 네트워크를 통해 전송된다. (모든 사용자가 네트워크 자원을 공유)
사용자가 10%의 시간만 활성 상태라면, 네트워크는 이 사용자를 위한 대역폭을 필요할 때만 제공한다. (이를 통해 많은 사용자가 같은 링크를 공유할 수 있다.)
정리하면
회선 스위칭은 고정된 경로와 성능을 보장하지만, 자원의 효율적인 사용이 어렵다.
패킷 스위칭은 자원을 효율적으로 사용할 수 있으며, 많은 사용자가 네트워크를 공유할 수 있지만, 성능이 가변적일 수 있다.
패킷 스위칭은 “슬램덩크 승자”인가요?
폭증하는 데이터(bursty data)에 적합하다. (때로는 전송할 데이터가 있지만, 다른 경우는 그렇지 않은 경우)
리소스 공유
심플, xhdghk tjfwjd djqtdma
과도한 혼잡 가능성: 버퍼 오버플로로 인한 패킷 지연 및 손실 발생
안정적인 데이터 전송, 혼잡 제어를 위해 필요한 프로토콜
circuit와 같은 동작을 제공하는 방법 : 오디오/비디오 애플리케이션에서 사용되는
대역폭 보장 방법
두 방식을 인간에 비유하면
[9] Internet structure : a "network of networks"
서사
호스트는 access ISP를 통해 인터넷에 연결한다.
access ISP는 차례대로 상호 연결되어야 한다.
두 호스트가 서로 패킷을 보낼 수 있어야 하기 때문이다.
그렇다 보니, 네트워크의 네트워크는 매우 복잡하다.
이를 위해 경제 및 국가 정책에 의해 진화된다.
모든 access net를 연결하기 위해서
: 이와 같은 방식을 사용하는 것은 확장되지 않는다. (불가능에 가까움)
그래서 access ISP를 global ISP에 연결한다
고객과 공급자 ISP는 경제적 계약을 맺고 있다.
각 엑세스 ISP를 하나의 글로벌 ISP에 연결하는 것은 네트워크 관리의 단순성과 경제적 협상에서 이점을 제공할 수 있지만, 단일 실패 지점과 제한된 경로 다양성 등의 단점도 동반할 수 있다.
하지만 하나의 글로벌 ISP가 생존 가능한 비즈니스라면 경쟁자가 생길 것이다.
: 여러 개의 ISP가 존재하므로 다른 ISP와 통신하기 위해서는 IXP 방법이 필요하다.
IXP (Internet exchange point)
: 여러 인터넷 서비스 제공자 (ISP)와 네트워크 운영자들이 직접 연결하여 서로의 트레픽을 교환하는 중립적인 장소
: 이를 통해 데이터 전송을 효율적으로 하고, 대역폭 비용을 절감하며, 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.
peering link의 경우 직접적으로 IXP 없이 연결된 network link를 의미한다.
regional networks
: access 네트워크를 ISP에 연결하기 위해 regional networks가 발생할 수 있다.
ex) KT, LG U+ 등등
: 콘텐츠 제공업체 네트워크는 자체 네트워크를 운영하여 서비스 콘텐츠를 최종 사용자에게 가깝게 제공할 수 있다.
최종적으로 보는 그림
: 최상위 계층에서 최종 사용자까지의 다양한 수준의 ISP들이 연결되어 전 세계적이 네트워크를 형성한다.
이러한 구조는 인터넷의 확장성, 견고성, 효율성을 보장하며, 전 세계적인 연결성을 제공한다.
인터넷의 "중심": 인터넷의 중심에는 잘 연결된 소수의 대규모 네트워크가 위치하고 있다.. 이 네트워크들은 주로 Tier 1 상업용 ISP와 대규모 콘텐츠 제공업체 네트워크로 구성된다. 이 중심 네트워크들은 광범위하게 연결되어 있어, 전 세계적인 인터넷 트래픽의 주된 경로 역할을 한다.
Tier 1 ISP (국가) / Regional ISP (SK Broadband ) / IXP (KIX (Korea Internet eXchange))
콘텐츠 제공 업체 네트워크의 경우 사설 네트워크이기에 종종 티어 1 ISP와 지역 ISP를 우회하는 이유
성능 최적화: 지연 시간을 줄이고 더 빠른 데이터 전송을 위해.
비용 절감: 중간 ISP를 거치지 않아 트래픽 비용을 절감하기 위해.
사용자 경험 향상: 서비스 품질을 보장하고, 더 빠른 콘텐츠 전달을 통해 사용자 경험을 개선하기 위해.
