컴퓨터 네트워크 Week 3-2 : Performance, Security, Protocol layers, service models

Performance: loss, delay, throughput

How do packet loss and delay occur?

• 라우터 버퍼의 패킷 대기열 queue
  • 패킷 대기열, 차례 대기
  • 링크 도착률 (일시적)이 출력 링크 용량 초과 : 패킷 손실

일반적으로 라우터의 처리 속도가 매우 높다

왼쪽에서 들어오는 도착률이 오른쪽으로 나가는 출력 보다 크면 loss가 발생

오른쪽으로 나가는 출력이 여러개로 분산될 수 있다.

 

Packet delay: four sources

source에서 detination으로 router를 통과한다.

각 node를 지날때 다양한 지연을 겪는다.

이 지연이 쌓여서 전체 노드 지연을 일으킨다. 

d_proc :  처리 지연 processing delay 비트 오류 확인  출력 링크 결정  일반적으로 < msec 패킷의 헤더를 조사하고 어디로 보낼지 결정한다 노드 처리 후에 라우터는 라우터 B에 이르는 링크에 앞선 큐에 보낸다.	d_queue : 대기 지연 queueing delay 출력 링크에 전송 대기 시간  라우터의 혼잡 수준에 따라 다름 큐에서 링크로 전송되기를 기다리는 지연 큐에 저장되어 있는 앞선  패킷의 수에 의해 결정 된다. 도착률이 계속해서 떨어지면 대기열을 초과해서 발생 transport layer에서 host속도를 제어하며 해결한다.
d_trans : 전송 지연 transmission delay  L : 패킷 길이 (비트)  R : 링크 전송 속도 (bps) 목적지로 가는 전송률로 결정 d_trans = L / R 라우터가 패킷의 모든 비트를 링크로 밀어내는데 필요한 시간	d_prop : 전파 지연 propagation delay  d : 물리적 링크의 길이  s : 전파 속도 (~ 2x108 m / sec)  d_prop = d / s 링크로 전해진 다음 목적지까지 전파되는 시간

dtrans 및 dprop 매우 다르다 

Caravan analogy

• 자동차는 시속 100km로 "전파"합니다.
• 요금소 서비스 차량까지 12 초 소요 (비트 전송 시간)
• 자동차 ~ 비트; 캐러밴 ~ 패킷

Q : 2 차 톨게이트 전에 캐러밴이 줄을 서기까지 얼마나 걸리나요?

• 요금소를 통해 고속도로로 전체 캐러밴을 "밀어내는"시간 = 12 * 10 = 120 초
• 마지막 차량이 1 차에서 2 차로 모두 전파하는 데 걸리는 시간 : 100km / (100km / hr) = 1 시간

A : 62 분

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• 이제 자동차가 시속 1000km로 '전파'한다고 가정합니다.
• 이제 요금소가 자동차 서비스를 제공하는 데 1 분이 걸린다고 가정합니다.

Q : 모든 차량이 첫 번째 부스에서 서비스를 받기 전에 차량이 두 번째 부스에 도착합니까?

A : 네! 7 분 후 첫 번째 차량이 두 번째 부스에 도착합니다. 아직 첫 번째 부스에 세 대의 자동차

Packet queueing delay (revisited)

• R : 링크 대역폭 (bps)
• L : 패킷 길이 (비트)
• a : 평균 패킷 도착 속도

 

• La / R ~ 0 : 평균. 대기열 지연 작음
• La / R-> 1 : 평균. 대기 지연이 큼
• La / R> 1 : 더 많은 "작업"도착이 서비스 될 수있는 것보다 많습니다. 평균 지연 시간은 무한합니다!

“Real” Internet delays and routes

• "실제"인터넷 지연 및 손실은 어떤 모습입니까?
• traceroute 프로그램 : 목적지에 대한 종단 인터넷 경로를 따라 source에서 router까지 지연 측정을 제공한다. 모든 i :
• 목적지를 향하는 경로에서 라우터 i에 도달할 3 개의 패킷을 전송합니다 (수명 필드 값 i).
• 라우터는 보낸 사람에게 패킷을 반환합니다.
• 발신자는 전송과 응답 사이의 시간 간격을 측정합니다.

Real Internet delays and routes

*Online traceroute tools

https://www.ultratools.com/tools/traceRouteResult

https://ping.eu/traceroute/ 

*Traceroute in Linux OS

   - $sudo apt-get install traceroute

www.cnn.com 

Packet loss

• 버퍼의 이전 링크에 유한 용량이 있습니다
  
• 전체 대기열에 도착하는 패킷이 삭제됨 (일명 손실됨)
  
• 손실된 패킷은 이전 노드, 소스 엔드 시스템에 의해 재전송되거나 전혀 전송되지 않을 수 있습니다.

Throughput

• 처리량 : 송신자에서 수신자로 비트가 전송되는 속도 (비트 / 시간 단위)
• 순간 : 주어진 시점에서의 속도
• 평균 : 장기간에 걸친 비율

• Rs <Rc 평균 엔드 엔드 처리량은?
  • 서버가 배출한 비트는 라우터를 통해 올바로 흘러갈 것이다.
• Rs > Rc 평균 엔드 엔드 처리량은?
  • 라우터는 자신이 수신하는 비트만큼 빠르게 그 비트들을 전달할 수 없을 것이다.

병목 링크 bottleneck link

종단 처리량을 제한하는 종단 경로의 링크

Throughput: network scenario

• 연결 당 종단 처리량 : 최소 (Rc, Rs, R / 10)
• 실제로 : Rc 또는 Rs는 종종 병목 현상입니다.

10 개의 연결이 (공정하게) 백본 병목 링크를 공유합니다. R bits /sec

 

 

 

 

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Network security

• 네트워크 보안 분야 :
  
  • 악당이 컴퓨터 네트워크를 공격하는 방법
  • 공격으로부터 네트워크를 방어하는 방법
  • 공격에 면역이있는 아키텍처를 설계하는 방법
• 원래 (많은) 보안을 염두에두고 설계된 인터넷
  
  • 원래 비전 : "투명한 네트워크에 연결된 상호 신뢰하는 사용자 그룹"☺
  • 추격”을하는 인터넷 프로토콜 디자이너
  • 모든 계층의 보안 고려 사항!

Bad guys: malware

• malware는 다음으로부터 호스트에 침입 할 수 있습니다.
  
  • virus : 수신 / 실행 객체 (예 : 이메일 첨부)에 의한자가 복제 감염
  • worm : 자체적으로 실행되는 개체를 수동적으로 수신하여 자가 복제 감염
• spyware malware는 키 입력, 방문한 웹 사이트를 기록하고 정보를 수집 사이트에 업로드 할 수 있습니다.
• 감염된 호스트는 botnet에 등록되어 스팸 또는 분산 서비스 거부 (DDoS) 공격에 사용될 수 있습니다.

Bad guys: denial of service 

• 표적 서비스 거부 (DoS, Denial of Service) : 공격자는 가짜 트래픽으로 리소스를 압도하여 합법적 인 트래픽에 리소스 (서버, 대역폭)를 사용할 수 없게 만듭니다.

1. 대상 선택
2. 네트워크 주변의 호스트에 침입 (봇넷 참조)
3. 손상된 호스트에서 대상으로 패킷 보내기

Bad guys: packet interception

packet "sniffing":

• 브로드 캐스트 미디어 (공유 이더넷, 무선)
  
• 무차별 네트워크 인터페이스는 통과하는 모든 패킷 (예 : 암호 포함!)을 읽고 / 기록합니다.
  

우리의 장 끝 실습에 사용되는 Wireshark 소프트웨어는 (무료) 패킷 스니퍼입니다.

Bad guys: fake identity

IP spoofing : send packet with false source address

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Protocol “layers” and reference models

네트워크는 다음과 같이 많은“조각”으로 복잡합니다.

• 호스트
• 라우터
• 다양한 미디어 링크
• 응용 프로그램
• 프로토콜
• 하드웨어, 소프트웨어

Why layering?

복잡한 시스템 처리 :

• 명시적인 구조를 통해 복잡한 시스템 구성 요소의 식별, 관계 가능
  
  • 토론을위한 계층화 된 참조 모델
    
• 모듈화는 시스템의 유지 보수, 업데이트를 용이하게합니다.
  
  • 계층의 서비스 구현 변경 : 나머지 시스템에 투명
    
  • 예 : 게이트 절차 변경은 시스템의 나머지 부분에 영향을주지 않습니다.
    
• 해로운 것으로 간주되는 레이어링
  
• 다른 복잡한 시스템의 계층화?

Internet protocol stack

• application: 네트워크 application 지원
  • IMAP, SMTP, HTTP
• transport: process-process 데이터 전송
  • TCP, UDP
• network: source에서 destination으로 datagram의 라우팅
  • IP, routing protocols
• link: 인접 네트워크 요소간 데이터 전송
  • Ethernet, 802.11 (WIFI), PPP
• physical: bits "유선에 on the wire"