4. 패킷 교환 네트워크에서의 지연, 손실과 처리율

컴퓨터 네트워크/Ch1. 컴퓨터 네트워크와 인터넷

smile blog 2023. 3. 13. 15:34

패킷 교환 네트워크에서의 지연 개요

지연 유형

큐잉 지연 (queuing delay)
- 큐에서 링크로 전송되기를 기다리는 시간
전송 지연 (transmission delay)
- 선입선출 방식. 앞의 모든 패킷들이 전송되기를 기다리는 시간
- 라우터가 패킷을 내보내는 데 필요한 시간
  - 패킷 길이와 링크 전송률의 함수
  - 두 라우터 사이의 거리와는 관계X
전파 지연 (propagation delay)
- 링크의 처음부터 라우터 B까지의 전파에 필요한 시간
- 비트가 한 라우터에서 다음 라우터로 전파되는데 걸리는 시간
  - 두 라우터 사이의 거리에 대한 함수
  - 패킷 길이나 링크 전송률과는 관계X

큐잉 지연과 패킷 손실

가장 복잡;

큐잉지연
- 패킷마다 다름
- 큐잉 지연이 의존하는 것들
  - 트래픽이 큐에 도착하는 비율
  - 링크의 전송률
  - 도착하는 트래픽의 특성
- 트래픽 강도(La/R)
  - a: 패킷이 큐에 도착하는 평균율 R: 전송률 L: 패킷 비트
    - 무한대 패킷을 가질 수 있다고 가정
  - 비트가 큐에 도착하는 평균율: La
  - La/R >1: 비트가 큐에 도착하는 평균율이 비트가 큐에서 전송되는 비율을 초과함
    - 큐는 끝없이 증가함 & 큐잉 지연은 무한대에 도달함
    - ⇒ 트래픽 강도가 1보다 크지 않게 시스템을 설계해야함
  - 트래픽 강도가 0에 가까울때: 패킷 도착이 드물고 간격이 멀어서 다음에 도착하는 패킷이 큐에서 다른 패킷을 발견하는 경우가 없음
  - 트래픽 강도가 1에 가까울 때: 패킷 도착이 전송용량을 초과하여 큐가 생성됨. 평균 큐 길이는 점점 증가함. 평균 큐잉 지연이 급속히 증가

패킷 손실
- 현실에서는 큐는 일반적으로 유한 용량을 가지므로 트래픽 강도가 1에 접근함에 따라 패킷 지연이 실제로 무한대가 되지는 X
- 패킷이 도착해서 큐가 꽉 찬 것을 발견하게 됨
  - 이렇게 패킷을 저장할 수 없는 경우에 라우터는 그 패킷을 버림
- 손실 패킷의 비율은 트래픽 강도가 클수록 증가함
- 손실 패킷은 모든 데이터가 잘 전달되었다는 것을 보장하기 위해 종단간에 재전송될 수도 있음

종단 간 지연

Traceroute (네트워크 지연 진단 프로그램)

사용자가 목적지 호스트 네임을 제시하면 출발지 호스트에 있는 프로그램은 목적지를 향해 여러 개의 특별한 패킷을 보냄
이 패킷들은 목적지로 전진하면서 여러 개의 라우터를 통과함
한 라우터가 이 패킷 중 하나를 받으면 그 패킷을 목적지까지 전달하지 않는 대신 출발지로 짧은 메시지를 보냄
- 목적지 호스트가 마지막 패킷을 받으면 그 목적지 노드는 그 패킷을 파기하고 출발지로 메시지를 보냄
- 출발지는 한 패킷을 보내고 그에 해당하는 응답 메시지를 받을 때까지 경과된 시간,이름,주소를 기록함
메시지에는 라우터의 이름과 주소가 포함됨

종단 시스템, 애플리케이션 그리고 다른 지연

의도적 지연
VoIP (voice-over-IP) 애플리케이션에 있는 미디어 패킷화 지연
- VoIP 송신측은 패킷을 인터넷으로 보내기 전에 패킷을 인코딩된 디지털 음성으로 채워야 함
- 패킷을 채우는 시간(패킷화 지연) ⇒ 사용자가 느끼는 품질에 영향을 줄 수 O

컴퓨터 네트워크에서의 처리율 (throughput)

파일 전송을 포함하는 다른 애플리케이션의 경우, 지연은 심각하지 않으나 가능한 높은 처리율을 갖는 것이 바람직

서버-클라이언트 처리율을 구하기 위해서

처리율: 병목 링크의 전송률이 처리율이 됨

처리율: *min{Rc, Rs}

*min{Rc, Rs}: Rc,Rs의 값 중 최소값을 선택한다