Network core - packet switching, circuit switching, network structure

Network core

• 상호 연결되는 라우터들의 그물(mesh)
• packet-switching: 호스트가 애플리케이션 계층 메시지를 패킷으로 분할
  • source에서 목적지로 가는 경로를 통해 하나의 라우터에서 다음 라우터로 패킷 전달
  • 최대 링크 용량(full link capacity)으로 전송된 각 패킷

 

Packet-switching:

컴퓨터 네트워크와 통신의 방식 중 하나로 현재 가장 많은 사람들이 사용하는 통신 방식이다. 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 방법

 

 

Packet-switching: store-and-forward

• R bps로 L-bit 패킷을 링크로 보내는데 L/R 초가 걸린다.
• store and forward: 패킷을 다음 링크로 전송하기 전에 라우터에 저장한 뒤 전달하는 방식
  • 전체 패킷은 다음 링크에 전송되기 전에 라우터에 도착되야 한다.
• end-end delay = 2L/R (propagation delay는 0이라고 가정할 때)
  • 라우터에 저장하는 데 L/R이고 보내는데 L/R이므로

 

Packet-switching: queueing delay, loss

들어오는 속도가 나가는 속도보다 빨라서 발생

• 링크 도착 속도(비트 단위)가 일정 기간 링크 전송 속도를 초과하는 경우:
  • 패킷이 대기열로, 링크에서 전송될 때까지 대기
  • 메모리(버퍼)가 가득 차면 패킷을 손실(loss)할 수 있음

 

Two key network-core functions

• routing: 패킷이 가져간 자원 대상 경로 결정 - routing algorithm
  • routing algorithm: 출발지에서 목적지로 패킷을 전송하기 위해 네트워크 계층은 최고의 경로를 결정해야한다.
• forwarding: 라우터 입력에서 적절한 라우터 출력으로 패킷이 이동

 

Packet switching 정리

• 데이터를 패킷이라는 단위로 쪼개서 전송하는 방식이다.
• 패킷은 다음 링크로 전송하기 전에 라우터에 저장을 한 뒤 전달하는 store and forward 방식을 따른다.
• 패킷의 헤더에는 출발지(source)와 목적지(destination) 정보가 있다.
• 라우팅 알고리즘을 이용해 경로를 설정하고 중간의 라우터들을 거쳐 최종 목적지에 도달하게 된다.
• 이러한 과정에서 패킷은 다음 라우터로 이동하기 위해 큐에서 대기(queueing)하는데 이 때 수용할 수 있는 큐의 범위를 초과하게 되면 손실(loss)가 발생하게 된다.

 

 

 

Alternative core: circuit switching

• 자원과 목적지 사이의 "call" 용으로 예약된 end-end resources
• 하단 그림을 보면, 다이어그램에서 각 링크에는 4개의 회로가 있다.
  • call은 상단 링크의 두 번째 회로와 오른쪽 링크에서 첫 번째 회로를 얻는다.
• 전용 리소스(dedicated resources): no sharing
  • 회로와 같은 성능
• 기존 전화 네트워크에서 일반적으로 사용됨

 

 

위쪽에서 2번째 회로를 사용 중인데, 이 때 다른 사람들이 이 선을 못 씀

 

한 선을 또 쪼개서 여러명이 쓸 수 있게 할 수 있음

 

 

 

 

 

 

 

 

Circuit-switching 정리

• 하나의 회선을 할당 받아 데이터를 주고받는 방식
• 먼저 통신을 위한 연결을 해야하며 연결이 되고 나면 출발지(source)로부터 목적지(destination)까지 도착하는데 사용되는 회전 전체를 독점(dedicated)하기 때문에 다른 사람이 끼어들 수 없다.
• circuit switching은 전화와 같은 실시간 통신에 사용된다. 따라서 속도와 성능이 일정하다

 

 

 

 

 

 

Packet switching  VS  circuit switching

• Packet switching은 더 많은 사용자가 네트워크를 사용할 수 있게한다. 여러명이 나눠쓰는 것
• 여러명이 동시에 접속할 확률은 낮기 때문에 (Packet switching으로 충분)
• Packet switching은 동시에 집중적으로 여러명이 접근 할 때 좋다.
  • resource sharing
  • simpler, no call setup
• excessive congestion possible: packet delay and loss
  • protocols는 믿을 수 있는 데이터 전송과 혼잡 컨트롤을 위해 필요하다.

 

 

 

 

 

출처: 위키 백과

출처: [Computer Networking: A Top-Down Approach] 

출처: https://swalloow.tistory.com/55