packet delay,loss, throughput in networks

loss와 delay가 왜 발생하는가?

• 패킷들이 라우터 버퍼에서 대기(queue) 중이기 때문 (패킷은 자기 차례가될 때까지 queue)
• link할 패킷 도착률이 output link 용량을 일시적으로 초과하는 경우
• 버퍼가 꽉 찼는데 패킷들이 새로 들어오면 drop됨 (loss)
• buffer가 필요 없는 경우
  • 들어오는 속도보다 나가는 속도가 더 클 때
  • 항상 들어오는 속도가 나가는 속도보다 클 때 (buffer에 무한정 쌓이고 뒤 늦게 들어온건 버려지므로 buffer가 필요없다.)

 

 

Four sources of packet delay

• Processing delay: 처리하는 시간 (우선 순위 등에 의한 지연)
• Queue delay: 큐에 들어오는 순간부터 나갈 때까지의 시간   <- 가장 큰 지연 원인
• Transmission delay: 전송하는데 걸리는 시간
• Propagation delay: 전송 거리에 따른 지연시간(전파)

 

 

Queueing delay

• round trip 측정

 

 

 

traceroute와 ping

• traceroute:
  • 인터넷을 통해 거친 경로를 표시하고 그 구간의 정보를 기록하고 인터넷 프로토콜 네트워크를 통해 패킷의 전송 지연을 측정하기 위한 컴퓨터 네트워크 진단 유틸리티이다. 즉, 패킷이 목적지까지 가는 경로를 알아오는 명령어
  • 원리 및 동작
    • TTL: TCP/IP는 connection-less service이기 때문에, 잘못된 IP 주소를 넣어서 데이터를 전송하게 될 경우, IP packet은 네트워크 상에서 loop를 돌게 될 수 있다. 이 때문에, TTL 값이 필요하다. TTL은 라우터 하나를 지날 때마다 값이 하나씩 줄어들게 된다. 만약, 어떤 라우터에서 TTL 값이 0이된 메시지를 받는 다면, 에러 메시지를 원래 보낸 호스트에 보내주게 된다.
    • traceroute는 이런 TCP/IP 성질을 이용하여, TTL 값을 1에서부터 하나씩 늘려가면서 R에게 ping을 보내주는 것이다.
    • 예를 들어, S-(1)-(2)-(3)-R 순으로 네트워크가 연결되어 있다면, 맨처음 S는 TTL 값을 1로하여 보내주면, (1)에서는 S에서 보낸 메시지가 잘못되었다고 판단(TTL값이 0이 되서)하고, 에러 메시지를 S에 보내게된다. 이렇게 되면, S는 본래 처음 자신이 보냈던 시간과 받은 시간을 가지고 S와 (1) 사이의 RTT(round trip time)를 구하게 된다. 이런 식으로 TTL 값을 하나씩 늘려가다가 맨 마지막에 R까지 도달하게 되면, S와 R 사이의 라우터 혹은 노드 간의 링크에서 걸리는 시간들을 모두 측정할 수 있다.
• ping:
  • IP 네트워크를 통해 특정한 호스트가 도달할 수 있는지의 여부를 테스트하는 데 쓰이는 컴퓨터 네트워크 도구의 하나.
• 차이점:
  • ping 테스트는 패킷을 목적지 IP로 보내고 받을 때 성공 여부와 시간 정보만 표시된다.
  • tracer는 패킷이 흘러가는 경로를 추적하고 각각에 소요되는 시간 정보가 표시된다.

 

 

Packet loss

• 버퍼의 선행 링크에 대한 queue(aka buffer)의 용량은 한정적이다.
• 꽉 찬 queue에 도착한 패킷은 버려진다 (loss)
• 손실된 패킷은 이전 노드, source end 시스템에 의해 재전송되거나 전혀 재전송되지 않을 수도 있다.

 

Throughput

• : 송신자와 수신자 사이에서 bits가 전송되는 속도 (bits/time unit)
• instantaneous(즉각적인): 주어진 시점에서의 속도
• average: 장기간의 평균 속도

• Rs < Rc 일 때, 끝에서 끝까지 throughput 평균은?  Rs
• bottleneck link: 결국 경로 중 가장 느린 throughput 속도로 출력되게 된다.
• push out: 버퍼에서 우선 순위 조정

 

Throughput과 bandwidth의 차이

• Throughput은 네트워크 상의 어떤 노드나 터미널로부터 또 다른 터미널로 전달되는 단위 시간당 데이터량을 말한다.
• bandwidth는 주어진 시간 동안 하나의 회선을 통해서 얼마나 많은 양의 데이터를 전송할 수 있는가를 의미

 

 

 

 

 

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

출처: 위키백과

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