[컴퓨터 네트워크] Chapter1. Computer Networks and the Internet (Part2) - (1)

4. Performance : loss, delay, throughput

[1] How do packet loss and delay occur? (패킷 손실과 지연은 어떻게 발생하나요?)

: 라우터 버퍼의 패킷 대기열과 관련한다.

• 전송중인 패킷 (전송 지연)

• 버퍼에 있는 패킷 (큐 대기 지연)

• 여유 (서용 가능한) 버퍼 : 여유 버퍼가 없는 경우, 도착하는 패킷이 삭제(손실)된다.

[2] Packet delay : four sources

: 네 가지 원인은 모두 패킷이 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 발생할 수 있는 지연 요소들이다.

• 각 지연 요소는 네트워크 성능에 영향을 미칠 수 있고, 전체 네트워크의 지연 시간을 이해하고 최적화하기 위해 중요한 요소로 고려된다.

1. d_proc : nodal processing (노드 처리 지연)

: 패킷이 네트워크 장치(라우터)에 도착했을 때, 그 패킷을 '처리하기' 위해 소요되는 시간

• 세부사항

  1. 패킷이 올바르게 전송되었는지 확인하기 위해 '비트 오류 검사' 진행

  2. 패킷이 다음으로 전송될 링크를 결정

  3. 일반적으로 보통 밀리초(ms) 이하에 해당된다.

2. d_queue : queueing delay (대기 지연)

: 패킷이 전송 대기열에서 기다리는 시간 (라우터에서)

• 세부 사항

  1. 패킷은 전송될 준비가 될 때까지 대기열에서 기다려야 할 수도 있다.

  2. 라우터의 혼잡도에 따라 지연 시간이 달라질 수 있다. (라우터 혼잡수록 대기 시간이 길어진다.)

3. d_trans : transmission delay (전송 지연)

: 패킷의 모든 비트를 링크를 통해 전송하는 데 걸리는 시간

• 세부사항

  1. L : 패킷의 길이 (bits)

  2. R : 링크의 전송 속도 (bps)

  -> d_trans = L / R

4. d_prop : propagation delay (전파 지연)

: 패킷이 링크를 따라 이동하는 데 걸리는 시간

• 세부사항

  1. d : 물리적 링크의 길이

  2. s : 전파 속도 (보통, 빛에 가까운 값)

  -> d_prop = d / s

[3-1] Caravan analogy (카라반 비유 문제 1)

조건

1. 자동차의 전파 속도 : 자동차(비트)는 100 km/h의 속도로 이동 (이는 네트워크에서 신호가 전파되는 속도와 유사)

2. 톨게이트 처리 시간 : 각 톨게이트는 자동차 한 대(비트)를 처리하는 데 12초가 소요 (이는 비트 전송 시간으로 비유될 수 있습니다.)

• 비유적 관계: 자동차는 비트와 유사하고, 캐러밴은 패킷과 유사합니다.

문제 설명

Q. 캐러밴이 두 번째 톨게이트 앞에 도착할 때까지 얼마나 걸리는가?

풀이과정

1. 캐러밴이 톨게이트를 통과하는 시간: 캐러밴 전체가 첫 번째 톨게이트를 통과하는 데 걸리는 시간은 12초 × 10대 = 120초입니다.이는 첫 번째 라우터에서 데이터를 "푸시(push)"하여 네트워크로 내보내는 데 필요한 시간을 나타냅니다.

2. 캐러밴의 마지막 자동차가 두 번째 톨게이트에 도착하는 시간: 마지막 자동차가 첫 번째 톨게이트에서 두 번째 톨게이트까지 이동하는 데 걸리는 시간은 100km / (100km/hr) = 1시간입니다.

3. 총 소요 시간: 따라서 캐러밴이 두 번째 톨게이트 앞에 정렬될 때까지의 총 시간은 1시간 2분, 즉 62분입니다.

[3-2] Caravan analogy (카라반 비유 문제 2)

조건

1. 자동차의 전파 속도 : 자동차(비트)는 1000 km/h의 속도로 이동 (이는 네트워크에서 신호가 전파되는 속도와 유사)

2. 톨게이트 처리 시간 : 각 톨게이트는 자동차 한 대(비트)를 처리하는 데 1분이 소요 (이는 비트 전송 시간으로 비유될 수 있습니다.)

• 비유적 관계: 자동차는 비트와 유사하고, 캐러밴은 패킷과 유사합니다.

문제 설명

Q. 모든 차량이 첫 번째 부스에서 서비스를 받기 전에 차량이 두 번째 부스로 이동하나요?
-> 첫 번째 차량의 도착 시간을 보면 된다.

풀이과정

1. 첫 번째 캐러밴이 첫 번째 톨게이트를 통과하는 시간: 캐러밴 전체가 첫 번째 톨게이트를 통과하는 데 걸리는 시간은 1분입니다.

2. 첫 번째 캐러밴의 마지막 자동차가 두 번째 톨게이트에 도착하는 시간: 마지막 자동차가 첫 번째 톨게이트에서 두 번째 톨게이트까지 이동하는 데 걸리는 시간은 1000km / (100km/hr) = 6분입니다.

3. 총 소요 시간: 따라서 캐러밴이 두 번째 톨게이트 앞에 정렬될 때까지의 총 시간은 7분입니다.