컴퓨터 네트워킹 하향식 접근(Computer networking :a top-down approach) - 02
1.4 패킷 교환 네트워크에서의 지연, 손실과 처리율
위 그림에서
패킷이 업스트림 노트로부터 라우터 A에 도착
→ 라우터 A는 패킷 헤더를 조사해 적당한 출력 링크 결정
→ 선택된 링크로 그 패킷을 보냄 (패킷에 대한 출력 링크가 라우터 B에 이르는 링크)
이때,
링크에 현재 전송되는 다른 패킷x, 큐에 자신보다 앞선 다른 패킷들x ≫ 링크로 전송
링크 이미 사용 or 그 링크를 사용하기 위해 큐에서 대기하는 패킷o ≫ 인 투 더 queue~~
지연 유형
- 처리 지연
패킷 헤더를 조사하고 그 패킷을 어디로 보낼지를 결정하는 시간
패킷의 비트 레벨 오류를 조사하는 데 필요한 시간과 같은 요소를 포함할 수도 있다.
- 큐잉 지연
큐에서 링크로 전송되기를 기다리는 시간
큐에 저장되어 링크로 전송되기를 기다리는 앞서 도착한 패킷의 수에 의해 결정된다.
- 전송 지연
패킷의 모든 비트를 링크로 밀어내는 데(전송하는 데) 필요한 시간
패킷은 앞서 도착한 다른 모든 패킷이 전송된 다음에 전송된다.
패킷의 길이를 L비트로, 라우터 A ~ 라우터 B까지의 전송률은 Rbps로 나타내자.
R은 라우터 B로 가는 링크의 전송률에 의해 결정된다.
전송 지연은 L/R이다.
- 전파 지연
일단 비트가 링크에 전해지면 라우터 B까지 전파되어야 한다.
전파 지연은 링크의 처음부터 라우터 B까지의 전파에 필요한 시간
비트는 링크의 전파 속도로 전파된다. (≤ 빛의 속도)
전파 지연은 (라우터 A ~ 라우터 B 사이의 거리) ÷ (전파 속도)
즉 d/s 이다.
전송 지연 vs 전파 지연
전송 지연: 라우터가 패킷을 내보내는 데 필요한 시간
전파 지연: 비트가 한 라우터 ~ 다음 라우터로 전파되는 데 걸리는 시간
| 전송 지연 | 전파 지연 | |
| 패킷 길이 | 관계 O | 관계 X |
| 링크 전송률 | 관계 O | 관계 X |
| 두 라우터 사이의 거리 | 관계 X | 관계 O |
∴ d(nodal, 전체) = d(proc, 처리) + d(queue, 큐잉) + d(trans, 전송) + d(prop, 전파)
큐잉 지연과 패킷 손실
다른 세 가지 지연과 다르게 큐잉 지연은 패킷마다 다를 수 있다.
ex) 비어 있는 큐에 10개의 패킷이 동시에 도착했을 때,
첫 패킷은 큐잉 지연x. 마지막 패킷은 상당히 많은 큐잉 지연을 겪게 됨.
언제 큐잉 지연이 크고, 미미한가?
패킷이 (L/R초마다) 주기적으로 도착한다면 모든 패킷은 빈 큐에 도착할 것이고 큐잉 지연은 없다.
반면에 몰려서(burst)하게 도착한다면 상당한 큐잉 지연이 생길 것이다.
패킷이 큐에 도착하는 평균율을 a(패킷/초).
R(비트/초)은 전송률, 즉 비트가 큐에서 밀려나는 비율이다.
편의상 모든 패킷이 L비트라고 가정했을 때
비트가 큐에 도착하는 평균율은 La비트/초 이다.
트래픽 강도(traffic intensity), 즉 La/R은 큐잉 지연 측정에 매우 중요한 요소이다.
트래픽: 네트워크 장치에서 일정 시간 내에 흐르는 데이터의 양
La/R > 1 이면, (비트가 큐에 도착하는 평균율) > (비트가 큐에서 전송되는 비율) 이 된다. 이 경우에 큐는 끝없이 증가하고 큐잉 지연은 무한대에 도달한다. 따라서 트래픽 강도가 1보다 크지 않게 시스템을 설계하는 것이 중요하다.
트래픽 강도가 1에 접근할수록 평균 큐 길이는 점점 증가한다.
큐가 꽉 차서 패킷을 저장할 수 없는 경우, 라우터는 그 패킷을 버린다(drop). 즉, 그 패킷을 잃어버리게 된다(lost).
손실 패킷의 비율은 트래픽 강도가 클수록 증가한다. 또한 손실 패킷은 종단 간에 재전송될 수 있다.
