컴퓨터 네트워크 Week 3-1 : packet/circuit switching, internet structure

네트워크 핵심

• 상호 연결된 라우터router의 그물망
• 패킷 전환 packet-switching : 호스트 host는 애플리케이션 계층 메시지를 패킷으로 나눕니다.
• 소스source에서 대상destination까지 경로상의 링크를 통해 한 라우터에서 다음 라우터로 패킷 전달
• 전체 링크 용량으로 전송되는 각 패킷 (한번 전송될 때 전체 용량을 차지한다. not shared)

 

 

Packet-switching : store-and-forward

• Transmission delay 전송 지연 : Rbps에서 L 비트 패킷을 링크로 전송 (푸시 아웃)하는 데 L / R 초가 걸립니다.
• Store and forward 저장 및 전달 : 전체 패킷이 다음 링크에서 전송되기 전에 라우터에 도착해야합니다.
• End-end delay 종단 지연 : 2L / R (위), 전파 지연이 없다고 가정합니다 (곧 지연에 대해 자세히 설명).

Packet-switching: queueing delay, loss

• 패킷 큐잉 queuing 및 손실 loss :  링크에 대한 도착 속도 (bps)가 > 일정 기간 동안 링크의 전송 속도 (bps)를 초과하는 경우 :
  • 패킷이 대기하고 출력 링크에서 전송되기를 기다립니다.
  • 라우터의 메모리 (버퍼)가 가득 차면 패킷이 삭제 (손실) 될 수 있습니다.

"이러한 오류의 가능성으로 전화통화와 비디오 회의 통화에서 적당하지 않다."라고 일부 주장한다.

Two key network-core functions

Forwarding 전송:

• 지역 활동 : 라우터의 input link에서 적절한 라우터의 output link로 도착 패킷 이동시킨다.

Routing 라우팅 :

• 전역 작업 : 패킷이 사용하는 소스-대상 경로 결정
• 라우팅 알고리즘 과 라우팅 protocol로 routing table을 만든다
• 각 라우터는 자체 테이블을 가진다.

Alternative to packet switching: circuit switching

• source와 destination 간의 "call"을 위해 예약된 end-end 자원 할당
• 다이어그램에서 각 링크에는 4 개의 회로가 있습니다.
  • call은 상위 링크에서 두 번째 회선, 오른쪽 링크에서 첫 번째 회선을 가져옵니다.
• 전용 리소스 : 공유 없이 혼자 사용한다. *장점 서비스 품질을 알 수 있다.
  • 회로와 같은 (보장된) 성능 같은 양의 지연 발생
• 호출되지 않는 경우 circuit segment는 idle 상태이다. (공유 없음) 낭비된다. *단점
• 일반적인 전화 네트워크에서 일반적으로 사용

Circuit switching: FDM and TDM frequency

주파수 분할 다중화 (FDM) Frequency Division Multiplexing

• (좁은) 주파수 대역으로 분할된 광학, 전자기 주파수
• 각 호출은 자체 대역을 할당하고 해당 폭이 좁은 대역의 최대 속도로 전송할 수 있습니다.

시분할 다중화 (TDM) Time Division Multiplexing

• 슬롯으로 나눈 시간
• 각 호출에 주기적 슬롯이 할당되어, (더 넓은) 주파수 대역의 최대 속도로 전송할 수 있지만 해당 시간 슬롯 동안에 만 전송 가능

시간과 빈도의 측면으로 자원을 예약한다

Packet switching versus circuit switching

패킷 교환을 통해 더 많은 사용자가 네트워크를 사용할 수 있습니다!

Example)

• 1Gb/s link
• each user:
  • 100 Mb/s when “active”
  • active 10% of time 10개의 time slot으로 나눈다.

 

circuit-switching: 10 users

packet switching: with 35 users, probability > 10 active at same time is less than .0004 *

Q: how did we get value 0.0004* 옆에 공식으로(이항분포확률) p=0.1로 하고

Q: what happens if > 35 users ? 점점 확률이 올라간다.

 

패킷 교환이 "slam dunk winner"입니까?

• "bursty"데이터(간혈적 이벤트 데이터)에 적합합니다. - 때로는 전송할 데이터가 있지만 그렇지 않은 경우도 있습니다.
  • 자원 공유
  • 더 간단하고 통화 설정 없음
• 과도한 혼잡 가능성 : 버퍼 오버 플로우로 인한 패킷 지연 및 손실 transfor layer의 tcp 프로토콜의 제어-flow
• 전송을 했는데 전송이 실패되어 다시 전송하라는 요청이 오면 host에서 tcp는 잘못을 인지하고 전송 속도를 늦춘다.
•  안정적인 데이터 전송, 혼잡 제어에 필요한 프로토콜
• Q : 회로와 같은 동작을 제공하는 방법은 무엇입니까?
  • 전통적으로 오디오 / 비디오 애플리케이션에 사용되는 대역폭 보장
•  Q : 예약 된 리소스 (회로 스위칭)와 주문형 할당 (패킷 스위칭)의 인간 비유는 무엇입니까?
  
  • circuit : 전화기 packet : ip?

Example HTTP vs. VoIP Traffic

• 1Mbps VoIP는 HTTP와 1.5 Mbps link를 공유한다.
• HTTP 버스트는 라우터를 정체시켜 오디오 손실을 유발할 수 있습니다.
  • HTTP를 통해 오디오에 우선 순위를 부여하고 싶습니다.
  • 패킷은 포트 번호로 차별할 수 있다.
  • 패킷은 다른 클래스에 속하는 것으로 표시할 수 있다.

 

 

Priority Queueing

• 우선 순위가 가장 높은 대기 패킷을 먼저 보냅니다.
• 우선 순위가 다른 여러 클래스
  • 공정성 : 일부 연결에 우선 순위를 부여합니다.
    
  • 지연 제한 : 우선 순위가 높은 연결은 지연이 더 낮습니다.
    
  • 그러나 동일한 우선 순위 내에서 여전히 FIFO에서 작동하므로 지연이 제한되지 않습니다.
    
  • 상대적으로 운영 비용이 저렴함 (O (log N)), N 대기열에있는 패킷 수

Traffic Metering / Policing

• 응용 프로그램이 오작동하는 경우 (VoIP가 선언 된 속도보다 더 높게 전송)? DDOS
  
• 표시 marking 및 / 또는 단속 policing:
  
  • sources가 대역폭 할당을 준수하도록 강제
    
  • 다른 사람으로부터 보호 (격리) 제공
    
  • 네트워크 수신에서 수행

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Internet structure: a “network of networks”

• 호스트는 액세스 인터넷 서비스 공급자 (ISP)를 통해 인터넷에 연결합니다.
  
  • 주거, 기업 (회사, 대학, 상업) ISP
• 차례로 액세스 ISP는 상호 연결되어야합니다.
  
  • 두 호스트가 서로 패킷을 보낼 수 있도록
• 결과 네트워크 네트워크는 매우 복잡합니다.
  
  • 진화는 경제와 국가 정책에 의해 주도되었습니다.
• 현재 인터넷 구조를 설명하기 위해 단계적으로 접근 해 보겠습니다.

Question : 수백만의 액세스 ISP가 주어 졌을 때 이들을 어떻게 연결합니까? 

완전 연결성으로 연결하면 O(n^2)인데 이건 너무 커서 물리적으로 불가능하다.

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Option : 각 액세스 ISP를 하나의 글로벌 전송 ISP에 연결합니까?고객 및 공급자 ISP는 경제적인 합의가 있습니다.

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그러나 하나의 글로벌 ISP가 실행 가능한 사업이라면 경쟁자가있을 것입니다.

다양한 규모의 ISP가 있다.

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그러나 하나의 글로벌 ISP가 실행 가능한 사업이라면 경쟁자가있을 것입니다…. 연결되기를 원하는 사람

더 연결되어 인터넷이라는 지점에서 상호 연결하고 교환 지점을 통해 일부 직접 링크가 있을 수 있다.

그들은 서로를 연결하기 위해 인터넷 교환 지점을 사용할 수 있다.

ISP가 직접 직접 사업 계약이나 사업을 가지고 있다면  링크를 사용하여 직접연결할 수 있다. 피어링크?

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그리고 ISP에 접속망을 연결하기 위해 지역 네트워크가 발생할 수 있습니다.

 

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콘텐츠 제공 업체 네트워크 (예 : Google, Microsoft, Akamai)는 자체 네트워크를 운영하여 서비스와 콘텐츠를 최종 사용자에게 가깝게 제공 할 수 있습니다.

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• "중앙": 잘 연결된 대규모 네트워크의 작은 수
• “계층 -1”상용 ISP (예 : 레벨 3, Sprint, AT & T, NTT), 국내 및 국제 범위
•  콘텐츠 제공 업체 네트워크 (예 : Google, Facebook) : 데이터 센터를 인터넷에 연결하는 사설 네트워크로, 종종 Tier-1 지역 ISP를 우회합니다.

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