1.4 패킷 교환 네트워크에서의 지연, 손실, 처리율

 

-패킷 delay , loss 어떻게 일어날까?

 

먼저 패킷은 첫번째 라우터 버퍼에 도달하게 된다.

그리고 다음 라우터로 전송하기 위해서는 첫번째 라우터에 저장이 되어야 한다.

 

이 때 패킷이

첫번째 라우터에 도달하는 속도 > 다음 라우터에 전송되는 속도 일 경우

들어오는 것이 많아지니 점점 쌓이게 된다. => queue(= 다음 라우터로 나가기를 기다리는 줄)가 생기게 된다.

 

계속 패킷이 쌓이다 보면 첫 라우터에 저장 공간이 줄어들게 된다.

-> 더 이상 저장할 공간이 없어지면 (=가득 차게 되면) 데이터를 잃어버리게 된다. = loss 발생

 

 

 

-패킷 delay가 발생하는 4가지 지연 유형

 

1) 처리 지연(processing delay) :

비트 에러 조사

패킷을 어떤 output link로 보낼지 결정 : 그림에서는 output link 하나밖에 없는데 여러개 있을 수 있다.

microsecs보다 더 짧은 시간 => 아주 짧은 시간이 걸림

 

 

2) 큐잉 지연(queuing delay) : 패킷이 큐에서 링크로 전송되기 기다리는 시간

output link에서 전송하기 위해 기다리는 delay

라우터의 혼잡 수준에 달려있다 : 앞서 도착한 패킷의 수가 많고, 가는 링크가 좁으면 속도가 늦춰질 수밖에 없다.

 

 

3) 전송 지연(transmission delay) : 보내지기 위해 바로 앞에서 기다리고 있는 것

L : packet length (bits)

R : link transmission rate (bps)

전송 지연 = L / R

ex) 나가려고 하는 link = 10Mbps , 보내려고 하는 사이즈 = 100MB이면

걸리는 시간 = 100/10 = 10초

 

 

4) 전파 지연(propagation delay) : 패킷이 전파될 때 시간이 걸리는 것

링크의 처음부터 라우터 목적지 까지의 전파에 필요한 시간

물리매체에 따라 시간이 달라진다.

거리에 비례한다. (=거리가 길면 시간이 늘어난다)

d : 두 라우터 사이의 거리

s : 전파 속도 (보통 2x10^8 m/sec)

전파 지연 = 거리(d) / 속도(s)

 

 

전체 노드 지연 = 처리 지연 + 큐잉 지연 + 전송 지연 + 전파 지연

 

 

-전송 지연, 전파 지연 비교 예시

 

 

요금 계산소들 사이 = link

요금 계산소 = 라우터

차가 시속 100km(전파)로 달린다

각 자동차 = 비트

자동차 10대 전체 = 패킷

요금계산소는 12초마다 한 대의 차를 전송

 

요금계산소 빠지는데 1대에 12초 걸림 => 전체 10대에 120초 걸림 = 2분 => 전송지연

전파 지연 요금계산소들 사이 거리인 100km를 가는데 걸리는 시간 = 100km(거리) / 100km(시속) = 1시간 =>전파지연

 

총 60분 + 2분 = 62분 걸림

 

 

-큐잉 지연, 패킷 손실

a : 패킷이 큐에 도착하는 평균율

L : 하나의 패킷의 비트 수 (모든 패킷은 L비트)

R : 전송률 (비트가 큐에서 밀려나는 비율)

 

L*a = 비트가 큐에 도착하는 평균율(큐에 쌓이는 정도)

/

R

=> La / R = 트래픽 강도(traffic intensity)

 

La / R 이 0에 가까우면 큐잉 지연이 매우 적다.

La / R 이 1에 가까워지면 큐잉 지연이 크다.

La / R > 1 이면 큐잉 지연이 무한대이다.

 

 

-실제 인터넷 지연을 느끼기 위해 Traceroute라는 프로그램 이용 : 얼마나 시간이 걸리는지 알 수 있음

동작 메커니즘 : 첫번째 라우터까지 3번 탐사 패킷을 보냄

-> 두번째까지 탐사 패킷을 3번 보냄

-> 그 다음까지 -> ... 반복

걸리는 시간을 계산

=> 바다, 대륙을 건너면 시간이 오래걸림

 

 

-패킷 로스

패킷 로스는 라우터 안에 버퍼가 유한해서 생기는 것임. 가득 차면 버려야 함

 

 

-처리율(Throughput)

단위 시간당 얼마나 많은 데이터를 보낼 수 있느냐.

 

1) 순간적인 처리율(instantaneous throughput)

한 순간에 얼마나 많이 보냈느냐

 

 

2) 평균 처리율(average througnput)

긴 기간동안 얼마나 보냈느냐

 

bandwidth가 Rc가 더 커서 빨리가고 , Rs는 더 작아서 늦게간다.

bandwidth가 작은 link가 처리율을 결정한다.

= 병목링크(bottle-neck link)