[컴퓨터네트워킹 : 하향식 접근] delay, loss, throughput

1.4.1 패킷 교환 네트워크에서의 지연 개요

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■ 노드처리지연(processing delay) : 패킷 헤더를 조사하고 그 패킷을 어디로 보낼지를 결정하는 시간(일반적으로 수 msec)

■ 큐잉지연(Queuing delay) : 큐에서 링크로 전송되기를 기다리는 시간, 특정 패킷 큐잉 지연 길이는 큐에 앞서 도착한 패킷의 수에 의해 결정됨

- 큐가 비어 있고 다른 패킷이 전송중인 상태가 아니라면 큐잉지연은 0, 트래픽이 많고 다른 많은 패킷이 전송 대기 중이면 큐잉 지연은 매우 길어짐

- 큐잉 지연은 수 마이크로초~수 밀리초

■ 전송지연(transmission delay) : 패킷의 모든 비트를 전송하는 데 필요한 시간

- 패킷의 길이를 L, 라우터 A에서 B까지 링크 전송률을 R bps라 할 때, R은 라우터 B로 가는 링크의 전송률에 의해 결정됨

- 예를 들어 10 Mbps 이더넷 링크의 경우 전송률 R은 10 Mbps인 것(100Mbps면 100Mbps임)

- 이 때 전송지연은 L/R임. 일반적으로 수 마이크로초에서 수 밀리초

■ 전파지연(propagation delay) : 링크의 처음부터 라우터 B 까지의 전파에 필요한 시간

- 전파속도는 링크의 물리 매체(광 섬유, 꼬임쌍선)에 따라 다른데 범위는 2*10^8 미터/초~3*10^8미터/초 임(빛의 속도와 같거나 약간 작음)

- 전파 지연은 구 라우터 사이의 거리를 전파 속도로 나눈 것 => d/s임

- 일반적으로 수 초

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■ 전체 노드 지연

[컴퓨터네트워킹 : 하향식 접근] delay, loss, throughput

1.4.2 큐잉 지연과 패킷 손실

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■ 큐잉 지연

- 앞서 소개 된 3가지의 지연과 달리 큐잉 지연은 패킷마다 다를 수 있음

- 큐잉 지연의 길이를 좌우하는 요소

=> 트래픽이 큐에 도착하는 비율, 링크의 전송률, 도착하는 트래픽의 특성, 즉 그 트래픽이 큐에 도착하는 버스트(burst)

- a : 패킷이 큐에 도착하는 평균율(단위:패킷/초) | R : 전송률(비트가 큐에서 밀려나는 비율) | L :모든 패킷의 비트수(편의상

- 이 때 비트가 큐에 도착하는 평균율 = La 비트/초 , 큐가 매우 커서 무한대 비트를 저장할 수 있다고 가정

- 트래픽 강도(traffic intensity) : La/R => 이는 큐잉 디연을 측정하는 데 매우 중요함

- La/R > 1 : 비트가 큐에 도착하는 평균율이 비트가 큐에서 전송되는 비율을 초과함

=> 이 경우 큐는 끝없이 증가하고 큐잉 지연은 무한대에 도달함

=> 따라서, 트래픽 공학의 주요 규칙 중 하나는 트래픽 강도가 1보다 크지 않게 시스템을 설계하라는 것

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■ 패킷 손실

- 위에서 큐가 무한대 패킷을 가질 수 있다고 가정함

- 현실적으로 큐의 용량은 스위치 설계와 비용에 크게 의존하며, 일반적으로 유한 용량을 가짐

- 큐 용량이 유한하므로 트래픽 강도가 1에 접근함에 따라 패킷 지연이 실제로 무한대가 되진 않는다

- 다만, 패킷이 도착해서 큐가 꽉 찬 것을 발견하면, 라우터는 그 패킷을 버림(drop, lost)

- 종단 시스템 입장에서 패킷 손실은 캐핏이 네트워크 코어로 전송되었으나, 네트워크로부터 목적지에 나타나지 않는 것으로 보임

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1.4.3 종단간 지연

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■ 종단간 지연

- 출발지 호스트와 목적지 호스트 사이에 N-1개의 라우터가 있다고 할 때

- 또한 네트워크가 혼잡하지 않으며(큐잉 지연 무시)

- 각 라우터와 출발지 호스트의 처리 지연은 dproc이고 각 호스트와 출발지 호스트에서의 전송률은 R비트/초

- 각 링크에서의 전파지연은 dprop

- dtrans = L/R

- 위에 노드 지연을 더하면 종단간의 지연을 얻을 수 있음

- dend-end = N(dproc + dtrans + dprop)

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1.4.4 처리율(Throughput)

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■ 순간적인 처리율(instantaneous throughput)

- 컴퓨터 네트워크를 통해 호스트 A와 B가 커다란 파일을 전송하는 것을 고려할 때

- 어느 한 순간에 호스트 B가 파일을 수신하는 비율(비트/초)

■ 평균 처리율(average througnput)

- 위 경우에서 파일이 F 비트이고, 호스트 B가 해당 파일을 수신하는데 T초가 걸린다면

- 평균 처리율은 F/T(비트/초)

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