컴퓨터 네트워킹 하향식 접근 - Chapter 1, 4장 패킷 교환망에서 지연과 손실

지연과 손실 발생

패킷들은 라우터 큐(queue 또는 buffer)에 대기

• 패킷은 큐에 대기하고 차례를 기다림
• 패킷 도착률이 출력 링크 용량을 초과
• 대기 중인 패킷을 보관할 메모리가 가득 차면 패킷 손실이 발생

 

4가지 패킷 지연

1. 처리 지연
2. 큐잉 지연
3. 전송 지연
4. 전파 지연

 

1. d_proc : 노드 처리(Nodal Processing) 지연

• 헤더 조사 후 출력 링크 결정을 하는데 걸리는 시간
• 비트 오류 검사

 

2. d_queue : 큐잉(Queueing) 지연

• 전송을 위해 출력 링크에서 대기하는 시간
• 라우터에서의 혼잡 정도에 의존
• 패킷이 처리되기 전에 버퍼에서 얼마나 대기해야 하는가?
  • 트래픽 패턴에 따라 다르다.
    • 큐에 도착하는 속도
    • 도착하는 트래픽의 특성
    • 링크의 전송 속도
• 트래픽 강도(traffic intensity) : La / R = bits의 도착률 / bits의 수행률
  • R = 링크 대역폭 (bps)
  • L = 패킷 길이 (bits)
  • a - 패킷 평균 도착률 (packets / sec)
  • 큐잉 지연의 정도 측정을 위해 중요
• 트래픽 강도가 0에 가까울 때 : 평균 큐잉 지연이 작다
• 트래픽 강도가 1에 가까울 때 : 지연이 커진다.
• 트래픽 강도가 1보다 클 때 : 기하 급수적으로 큐잉 지연이 발생한다.

 

3. d_trans : 전송(Transmission) 지연

• R : 링크 대역폭(bandwidth), (bps)
• L : 패킷 길이 (bits)
• 전송 지연 = L / R
  • 저장 후 전달 지연
  • 패킷의 모든 비트를 링크로 전송하는데 필요한 시간
• 전송 지연은 패킷 길이와 전송률의 함수, 거리와 무관

 

4. d_prop : 전파(Propagation) 지연

• d = 물리적인 링크의 길이
• s = 전파 속도
  • 물리적 매체에 따라 다름
  • 2 X 10^8 m / sec ~ 3 X 10^8 m /sec
• 전파 지연 = d / s
  • 링크의 처음에서 다음 라우터까지 전파되는데 걸리는 시간
• 전파 지연은 거리의 함수, 패킷 길이 혹은 전송률과 무관

 

 

 

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인터넷에서의 지연과 경로(route)

Traceroute program :목적지를 향한 end - end 인터넷 경로를 따라, 출발지에서 라우터까지 지연 측정을 제공한다.

 

패킷 손실 (Packet loss)

• 링크 앞에 있는 큐(버퍼)는 유한한 용량을 가진다.
  • 큐가 가득 찼을 때 패킷이 도착하면, 패킷이 버려진다. (즉, 손실된다.)
  • 손실된 패킷은 이전 노드에 의해 재전송되거나, 출발지 시스템에 의해 재전송되거나, 아예 재전송되지 않을 수 있다.

 

처리율(Throughput)

• 송신자와 수신자 사이에서 전송된 비트들의 비율 (bits / time unit)
  • Instantaneous(순간 처리율) : 주어진 시간 지점에서의 비율
  • Average(평균 처리율) : 장기간에 걸친 비율
• 전송 경로에 있는 가장 느린 링크의 속도가 전체 처리량을 결정한다.
  • 병목 현상 때문

 

병목 링크
종단 간 경로에서 종단 간 처리량을 제한하는 링크