[네트워크]패킷 교환 네트워크에서 지연과 손실

패킷 교환 네트워크(Packet Switching Network)에서 지연(delay)이나 손실(loss)가 어떻게 일어나게 되는 걸까?

 

(1) 지연(delay)

패킷 교환 네트워크 지연의 종류

검색, 이메일, 지도 등 많은 인터넷 애플리케이션의 성능이 네트워크 딜레이에 엄청난 영향을 받는다. 

 

(1) Processing delay

 

패킷의 헤더를 검사하고 패킷을 보낼 위치를 결정하는 데 필요한 시간이 Processing delay의 일부이다. 또한 업스트림 노드에서 라우터 A로 패킷의 비트를 전송할 때 발생한 패킷의 비트 수준 오류를 확인하는 데 필요한 시간도 포함한다. 고속 라우터의 Processing delay는 일반적으로 마이크로 초 이하다(즉, 실제로 별 문제 없는 지연임). 이 Processing delay 후 라우터는 라우터 B로의 링크 앞에 있는 대기열로 패킷을 보낸다.

 

(2) Queuing delay

 

Processing delay 후 라우터 B로의 링크(라우터 A와 B를 잇는 링크)를 앞에 있는 대기열로 패킷이 보내졌다. 

특정 패킷의 대기열 지연(Queuing delay)의 길이는 링크로의 전송을 기다리고 대기하고 있는 더 일찍 도착하는 패킷의 수에 따라 달라진다.

대기열이 비어 있고 현재 다른 패킷이 전송되지 않는 경우 패킷의 대기 지연은 0이 된다.
반면에, 만약 트래픽이 많고 많은 다른 패킷들도 전송되기를 기다리고 있다면, 대기열 지연은 길어질 것이다.
대기열 지연은 실제로 마이크로초에서 밀리초 걸린다.

 

(3) Transmission delay

 

패킷 교환 네트워크에서 흔히 그렇듯이 패킷이 선착순으로 전송된다고 가정하면, 우리의 패킷은 전송되기 전에 도착한 모든 패킷이 전송되어야만 전송될 수 있다.

패킷의 길이를 L bits로, 라우터 A에서 라우터 B로의 링크의 전송 속도를 R bits/sec으로 나타내면, 전송 지연은 L/R이 된다. 이는 패킷의 모든 비트를 링크에 전송하는 데 필요한 시간이다. 전송 지연은 일반적으로 마이크로초에서 밀리초 정도 걸린다.

 

(4) Propagation delay

 

일단 비트가 링크로 전송되면, 그것은 라우터 B로 전파되어야 한다. 링크의 시작에서 라우터 B로 전파되는 데 필요한 시간은 전파 지연이다. bit는 링크의 전파 속도로 전파된다. 전파 속도는 링크의 물리적 매체(즉, 광섬유, 트위스트-파이버 구리선 등)에 따라 달라지며 2*10*8m/sec ~ 3*10*8m/sec의 범위로 빛의 속도와 같거나 조금 더 작다.

전파 지연은 두 라우터 사이의 거리를 전파 속도로 나눈 것이다. 즉, 전파 지연은 d/s이며, 여기서 d는 라우터 A와 라우터 B 사이의 거리이고 s는 링크의 전파 속도이다. 패킷의 마지막 비트가 노드 B로 전파되면, 패킷과 패킷의 모든 이전 비트는 라우터 B에 저장된다.

 

전체 프로세스는 라우터 B가 포워딩을 수행하면서 계속된다. 광역 단위에서는 전파 지연이 밀리초 단위로 나타난다.

 

(2) 손실(loss)

 

가끔씩 패킷은 목적지에 도착하기 전에 라우터에서 라우터로 여러번 튕겨진다. 이 과정에서 패킷이 손실되는데, 손실된 데이터 패킷은 성능 저하로 이어질 수 있다. 네트워크에서 너무 많이 튕긴 데이터 패킷은 손실될 수 있다.

 

홉 수(hop count)는 패킷당 최대 바운스 횟수(튕기는 횟수)를 설정해 이 문제를 해결한다. 바운싱은 단순하게 말하면, 최종 목적지를 찾을 수 없어서 라우터에서 다른 라우터로 전송되는 것을 말한다.

특정 패킷이 최대 홉 수 또는 목적지에 도달하기 전에 허용되는 최대 홉 수에 도달하면, 패킷이 바운싱하는 라우터가 해당 패킷을 삭제하고, 이로인해 패킷 손실이 발생하게 된다.

 

* 자세한 내용은 링크에서 볼 수 있다.