[쉽게 배우는 데이터 통신과 네트워크] CH3. 네트워크 기술

01. 교환 시스템

네트워크 양단에 연결된 호스트들이 전송하는 패킷은 전송 경로 중간에 위치한 교환 시스템을 거치는데, 교환 시스템은 데이터를 최종 목적지까지 올바른 경로로 중개하는 교환 기능을 제공한다.

 

교환 방식

• 데이터 통신망에서 제공하는 다양한 교환 방식을 설명한다.
  • 회선 교환 방식은 고정 대역폭의 전송률을 지원하므로 네트워크의 구조가 상대적으로 단순하다. (연결형 서비스 제공)
  • 패킷 교환 방식은 가변 대역의 전송률을 지원해 네트워크 구조가 복잡하다. (비연결형 서비스 제공)
  • 프레임 릴레이와 셀 릴레이 교환 방식은 데이터의 전송 속도를 향상시키는 기술이다.

 

회선 교환

• 고정 대역으로 할당된 연결을 설정하여 데이터 전송을 시작한다.
• 회선에 할당된 고정 크기의 안정적인 전송률로 데이터를 전달할 수 있다.
• 연결이 유지되는 동안에는 다른 연결에서 이 대역을 사용할 수 없다.

 

패킷 교환

• 컴퓨터 네트워크 환경에서 주로 이용한다.
• 데이터를 미리 패킷 단위로 나누어 전송하므로 패킷을 기준으로 교환 작업이 이루어진다.
• 데이터 전송을 위한 전용 대역을 따로 할당하지 않기 때문에 가변 크기의 전송률을 지원한다.
• 모든 패킷의 경로를 일정하기 유지시키는 가상 회선 방식과 패킷들이 각각의 경로로 전송되는 데이터 그램 방식이 있다.

 

1. 교환 시스템의 종류

전송 선로를 이용해 데이터를 전송할 때는 전용 회선을 이용하거나 교환 회선을 이용할 수 있다.

• 전용 회선 방식: 송수신 호스트가 전용으로 할당된 통신 선로로 데이터를 전송한다.
• 교환 회선 방식: 전송 선로 하나를 다수의 사용자가 공유한다.

 

교환 회선 방식을 이용한 네트워크 구성 예

• 교환 회선 방식을 이용해 데이터를 주고 받으려면 중간에 위치한 교환 시스템의 중개가 필요하다.
  • 사각형 안에 있는 교환기와 전송 선로들은 바깥에 있는 호스트들이 데이터를 송수신하기 위해 공유하는 자원이다.
• 호스트 a에서 호스트 f로 데이터를 보내려면 연결 설정을 통해 전송 경로를 결정해야 한다.
  • 외형상 가장 합리적인 경로는 교환기 1 -> 3 -> 5이다.
  • 만약 교환기 1과 3 사이에 트래픽이 많은 경우라면 교환기 1 -> 2 -> 3 -> 5가 대안이 될 수도 있다.
• 특정 전송 선로에 데이터가 집중되지 않으면서 효율적인 경로를 선택할 수 있도록 하는 것이 교환기의 중요한 역할이다.

 

1.1 회선 교환 (Circuit Switching)

(a) 회선 교환

• 통신하고자 하는 호스트가 데이터를 전송하기 전에 연결 경로를 미리 설정하는 방식이다.
• 연결 설정 과정에서 송수신 호스트 간의 경로가 결정되어 있기 때문에 모든 데이터가 같은 경로로 전달된다.
• 고정 대역의 논리적인 전송 선로를 전용으로 할당받으므로, 안정적인 데이터 전송률을 지원한다.

 

1.2 메시지 교환 (Message Switching)

• 전송하는 메시지의 헤더마다 목적지 주소를 표기하는 방식이다.
• 교환 시스템은 이전 교환 시스템에서 보낸 전체 메시지가 도착할 때까지 받은 메시지를 일시적으로 버퍼에 저장한다. 이후 모든 메시지가 도착하면 다음 교환 시스템으로 전달하는 방식을 사용한다. (데이터 전송이 교환기 단위로 이루어짐)
• 송신 호스트가 전송하는 전체 데이터가 하나의 단위로 교환 처리된다.
• 교환 시스템에서 전송 데이터를 저장하는 기능을 제공하기 때문에 송신 호스트가 보낸 시점과 수신 호스트가 받은 시점이 반드시 일치할 필요가 없다.

 

1.3 패킷 교환 (Packet Switching)

(b) 패킷 교환

• 회선 교환과 메시지 교환의 장점을 모두 이용한다.
• 송신 호스트는 전송할 데이터를 패킷이라는 일정 크기로 나눠 전송하며, 각 패킷은 독립적으로 라우팅 과정을 거쳐 목적지에 도착한다.
• 👎 패킷을 전송하는 과정에서 회선 교환 방식에 비해 더 많은 지연이 발생한다.
• 👎 전체 데이터의 전송 지연 시간은 가장 늦게 도착한 패킷의 전송 지연에 영향을 받는다. (각 패킷 전송 시간이 일정하지 않음)
• 교환기에서 패킷 경로를 선택하는 방식은 2가지다.
  • 정적 경로: 호스트 간의 전송 경로를 미리 고정한다.
  • 동적 경로: 네트워크 혼잡도를 비롯한 주변 상황에 따라 전송 경로를 지속적으로 조정한다.

 

👍 전송 대역의 효율적 이용

• 여러 호스트에서 전송한 패킷들이 동적인 방식으로 전송 대역을 공유하기 때문에 전송 선로의 이용 효율을 극대화할 수 있다.

 

👍 호스트의 무제한 수용

• 임의의 연결 요청에 고정 대역을 할당하지 않으므로 이론상 호스트를 무한히 수용할 수 있다.
  • 회선 교환 방식은 개별 연결 요청에 대해 고정 대역을 할당하므로 전송 대역이 부족하면 새로운 연결 설정 요청을 수용할 수 없다.
• 전송 대역을 사용하는 호스트의 수가 늘면 네트워크 혼잡도가 높아져 패킷의 전송 지연이 심화될 뿐, 연결 요청 수용은 가능하다.

 

👍 패킷에 우선순위 부여

• 특정 호스트가 전송하는 패킷들을 먼저 전송할 패킷과 나중에 전송해도 되는 패킷으로 구분하여 선택적으로 우선순위를 부여할 수 있다.

 

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2. 패킷 교환

데이터를 패킷 교환 방식으로 전송하는 네트워크는 가상 회선과 데이터그램이라는 2가지 전송 방식을 지원한다.

 

2.1 가상 회선 (Virtual Circuit)

가상 회선 방식에서 패킷 경로

• 연결형 서비스를 지원하기 위한 기능으로, 연결을 통해 전송되는 모든 패킷의 경로가 동일하다.
• 모든 패킷이 하나의 파이프로 표현되는 동일 경로로 전송되므로 패킷이 도착하는 순서가 보낸 순서와 같다.
• 회선 교환 방식과 비슷하지만, 가상 회선 방식은 패킷 교환 방식을 기반으로 하므로 데이터의 전송 단위가 패킷 단위로 이루어지는 반면, 회선 교환 방식은 패킷 기능을 지원하지 않는다.

 

2.2 데이터그램

데이터그램 방식에서 패킷 경로

• 패킷 교환 방식에서 비연결형 서비스를 이용해 패킷을 독립적으로 전송한다.
• 전송되는 패킷들이 독립적인 경로로 전달된다.
• 전송할 정보의 양이 적거나 상대적으로 신뢰성이 중요하지 않은 환경에서 사용된다.
• 각 전송 경로의 속도는 네트워크 혼잡도에 따라 가변적이다. (목적지에 도착하는 순서를 예측할 수 없음)

 

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3. 프레임 릴레이와 셀 릴레이

여러 계층에서 수행되는 복잡한 오류 제어 기능 중 중복되는 부분을 제거하면 패킷의 전송 속도를 높일 수 있다. 낭비 요소를 제거해 데이터 전송 속도를 향상시키기 위해 프레임 릴레이와 셀 릴레이 방식이 고안되었다.

 

3.1 프레임 릴레이

• 동일한 속도의 전송 매체로 고속 데이터 전송을 지원할 수 있도록 고안되었다.

 

프레임 릴레이 방식의 장점

• 송신 호스트가 데이터 패킷을 보내고, 수신 호스트가 긍정 응답 패킷으로 회신하는 과정을 패킷 교환 방식과 프레임 릴레이 방식에 각각 적용한 예이다.
• (a) 중간 라우터를 거치는 과정에서 데이터 링크 계층의 기능이 개별적으로 수행된다. 따라서 개별 링크에서 데이터 프레임과 긍정 응답 프레임을 반복 교환한다. (프레임 릴레이 방식보다 오류 제어가 과도하게 이루어짐)
• (b) 각 라우터의 개별 연결을 의미하는 홉(Hoop) 단위의 흐름 제어와 오류 제어 기능을 수행하지 않는다. 따라서 데이터의 전송과 긍정 응답의 처리가 큰 흐름으로 이루어져, 전송 패킷의 양이 반으로 줄어든다. (오버헤드 최소화)
• 연결형 패킷 서비스를 지원한다.
• 한 호스트에서 수신한 프레임을 다른 호스트로 중개하는 역할만 한다.
• 오류 복구나 흐름 제어 같은 기능은 수행하지 않으므로 데이터 링크 계층의 기능을 단순하게 설계할 수 있다.

 

3.2 셀 릴레이

• 프레임 릴레이 방식과 같이 오류 제어에 대한 오버헤드를 최소화한다.
• 셀(Cell)이라는 고정 크기의 패킷을 사용한다. 패킷의 크기가 고정되면 가변적인 경우보다 패킷 처리 과정에서 오버헤드를 더 줄일 수 있다.
• 2~100Mbps의 전송률을 지원한다. (프레임 릴레이 방식은 2Mbps 전송률 지원)

 

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02. LAN, MAN, WAN

호스트 사이의 연결 거리를 기준으로 네트워크를 LAN, MAN, WAN으로 구분할 수 있다. 이 연결 거리는 데이터의 전송 지연에 많은 영향을 미치므로 네트워크를 설계할 때 중요한 고려 사항이 된다.

 

1. LAN (Local Area Network)

• 단일 건물이나 학교 같은 소규모 지역에 위치하는 호스트로 구성된 네트워크
• MAN이나 WAN 환경보다 호스트 간의 간격이 가깝기 때문에 데이터를 브로드캐스팅 방식으로 전송한다.
• 보통 수십 Mbps ~ 수 Gbps의 전송 속도를 지원한다.
• 호스트를 연결하는 방식을 구성 형태에 따라 버스형, 링형으로 구분한다.

 

1.1 버스형

버스형

• 공유 버스 하나에 여러 호스트를 직접 연결한다.
• 한 호스트가 전송한 데이터를 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송하므로, 브로드캐스팅 방식이다.
• 각 호스트를 구분하는 호스트 주소를 사용하고, 전송 데이터에는 송수신 호스트의 주소를 표기한다.
• 둘 이상의 호스트에서 데이터를 동시에 전송하려고 하면 공유 버스에서 데이터 충돌이 발생할 수 있다.
  • 충돌이 발생할 가능성 자체를 차단하는 사전 해결 방식과 충돌을 허용하고 나중에 해결하는 사후 해결 방식으로 해결할 수 있다.
  • 이더넷(Ethernet)은 사후 해결 방식을 사용한다.

 

1.2 링형

링형

• 전송 호스트의 연결이 수환 구조인 링 형태이다.
• 데이터는 시계나 반시계 방향으로 전송되며, 특정 호스트에서 전송한 데이터는 반드시 링을 한 바퀴 돌아 송신 호스트로 되돌아온다.
  • 네트워크에 연결된 모든 호스트가 전송 데이터를 수신하는 브로드캐스팅 방식을 지원한다.
  • 데이터를 송신한 호스트는 자신에게 되돌아온 데이터를 네트워크에서 회수할 책임이 있다.
• 둘 이상의 호스트에서 데이터를 동시에 전송하면 충돌이 발생할 수 있다.
  • 일반적으로 토큰(Token)이라는 제어 프레임을 사용해 충돌 가능성을 차단한다.
    • 데이터를 전송할 호스트는 사전에 전송용 토큰을 확보해야 한다.
    • 네트워크에는 토큰이 하나만 존재하도록 설계되므로 특정 시간에 데이터를 전송할 수 있는 호스트는 하나뿐이다.
    • 토큰은 네트워크에 연결된 호스트를 모두 순환하도록 설계되어 모든 호스트가 동등한 전송 기회를 갖는다.

 

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2. MAN (Metropolitan Area Network)

• LAN보다 큰 지역을 지원한다. (연결 규모가 더 큼)
• 근처에 위치한 여러 건물이나 한 도시에서의 네트워크 연결로 구성할 수 있다.
• MAN을 위한 국제 표준안은 DQDB(Distributed Queue Dual Bus)이다.
  • 전송 방향이 다른 두 버스로 모든 호스트를 연결하는 구조를 지원한다.
  • (1) 분산 데이터 큐를 유지한다.
  • (2) 데이터를 전송할 때 발생할 수 있는 충돌 문제를 해결하기 위해 슬롯 링 개념을 변형한 FIFO 기반의 공유 슬롯 방식을 사용한다.
  • (3) ATM(Asynchronous Transfer Mode)과 호환이 가능하도록 53바이트의 프레임을 지원한다.

 

DQDB 구조에서의 호스트 연결

• 2개의 단방향 선로가 존재하며, 이 전송 선로를 통해 모든 호스트가 연결된다.
• 버스1에서는 헤드 역할을 하는 호스트 a가 일정 주기로 슬롯을 내보내고, 이 슬롯은 호스트 e에서 처리를 완료할 때까지 오른쪽으로 계속 이동한다. 버스2에서도 같은 원리가 적용되어 반대 방향으로 전송할 때 이용한다.
• 호스트 a에서 호스트 e까지의 물리적인 거리가 짧으면 점섬처럼 새로운 연결을 구성할 수 있다.
  • 직접 연결하는 추가 전송 매체를 사용함으로써 신뢰도를 높일 수 있다.

 

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3. WAN (Wide Area Network)

• 국가 이상의 넓은 지역을 지원하는 네트워크 구조
• 점대점(Point-to-Point)으로 연결된 WAN 환경에서는 전송과 더불어 교환 기능이 반드시 필요하다.

 

WAN 구조

• 전송 매체를 이용해 호스트를 일대일(1:1)로 연결하는 방식으로 네트워크를 확장한다.
• 데이터가 전달되는 과정에 교환 기능이 필요하다.
  • 호스트 a에서 호스트 e로 전송되는 데이터는 중간의 호스트 c에서 교환 과정을 거친다.
• 총 연결 거리를 줄이면서 전체 호스트를 효율적으로 연결하도록 설계해야 한다.
• 호스트를 스타형, 트리형, 완전형, 불규칙형 등 다양한 구조로 연결할 수 있다.

 

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03. 인터네트워킹

라우팅 장비는 네트워크 내부에서 패킷 교환 기능을 수행하는데, 둘 이상의 서로 다른 네트워크를 연결하는 기능을 인터네트워킹이라 한다.

 

게이트웨이의 역할

• 두 LAN을 연결하려면 중간에 있는 네트워크 장비가 데이터를 중개해야 한다.
• 네트워크 장비는 수행 기능에 따라 리피터, 브리지, 라우터로 구분한다.

 

리피터

• 계층 1 기능을 지원한다.
• 한쪽 단에서 들어온 비트 신호를 증폭하여 다른 단으로 단순히 전달하는 역할을 한다.

 

브리지

• 계층 2 기능을 지원한다.
• 한쪽 단에서 들어온 프레임의 MAC 계층 헤더를 다른 단의 MAC 계층 헤더로 변형해 전송할 수 있다.
  • 프레임의 목적지 주소와 송신 호스트의 주소가 같은 LAN에 소속되어 있으면 아무 행동도 하지 않는다.
  • 송수신 호스트의 위치가 서로 다른 LAN에 속하면 중개 기능을 수행한다.
• 리피터보다 LAN과 LAN 사이의 불필요한 트래픽 발생을 억제할 수 있다.

 

라우터

• 계층 3 기능을 지원한다.
• 교환 기능을 수행할 수 있으므로 여러 포트를 사용해 다수의 LAN을 연결하는 구조를 지원한다.
• 수신한 패킷을 해석해 적절한 경로로 전송하도록 경로를 배정하는 기능을 한다.

 

1. 브리지

브리지의 역할

• 브리지는 MAC 계층을 지원하므로 물리 계층과 MAC 계층의 기능을 수행하고, 이를 관리하기 위해 상위에 자체 관리 소프트웨어가 존재한다.
• 양쪽 LAN이 종류가 달라 한쪽 LAN의 헤더를 제거하고 다른 쪽 LAN의 헤더를 붙여준다.
• LAN1로부터 데이터를 수신할 때는 해당 MAC 계층 헤더를 해석하고 제거해야 한다. 브리지의 최상위 계층에서 MAC 헤더가 제고되고 LLC 헤더까지 포함된 데이터만 남는다. 반대로 LAN2로 전송할 때는 해당 LAN의 MAC 계층에 맞도록 헤더 정보를 적절히 추가해야 한다.
• 브리지는 연결된 LAN의 종류만큼 MAC 계층과 물리 계층을 해석할 수 있어야 한다. 동작 방식에 따라 트랜스페런트 브리지와 소스 라우팅 브리지가 있다.

 

1.1 트랜스페런트 브리지

• 브리지 사용자는 전송하는 프레임의 주소부에 라우팅에 관한 정보를 추가하지 않아도 되며, 필요한 라우팅 과정은 브리지가 자동으로 수행한다.
• 브리지에 연결된 임의의 LAN으로부터 프레임이 도착했을 때, 브리지가 수행하는 동작은 2가지 중 하나다.
  • (1) 해당 프레임의 수신 호스트가 송신 호스트와 동일한 방향에 위치한 경우는 프레임을 중개하는 과정이 필요 없기 때문에 무시해도 된다.
  • (2) 프레임의 수신 호스트가 송신 호스트와 다른 방향에 위치하는 경우는 수신 호스트가 있는 방향으로 프레임을 중개해야 한다.

 

브리지를 이용한 LAN의 연결

• 브리지 B1과 B2를 사용하는 환경에서 브리지 B1에는 LAN을 3개, B2에는 2개 연결한 예이다.
  • LAN1에서 전송한 프레임의 목적지 호스트가 LAN1에 위치하면 브리지의 B1 중개 기능은 필요 없다.
  • LAN2에 위치한 호스트가 목적지이면 2번 포트로, LAN3이나 LAN4이면 3번 포트로 중개해야 한다.
  • LAN4로 가는 경우에는 브리지 B2의 중개가 추가로 필요하다.
• 중개 기능이 올바르게 동작하려면 라우팅 테이블과 같은 라우팅 정보가 필요하다.
  • 수신할 프레임을 무시할지, 다른 LAN으로 전달할지는 전적으로 브리지의 라우팅 테이블을 근거로 판단한다.
  • 라우팅 테이블의 정보는 각 호스트가 어느 포트에 연결되어 있는지를 나타낸다.

 

라우팅 테이블

• 라우팅 테이블은 LAN이 동작하면서 자동으로 생성된다.
  • 브리지에 전원이 들어오면 라우팅 테이블의 내용이 비어, 초기에는 프레임의 수신자가 어느 쪽 포트에 위치하는지 판단할 수 없다.
  • 이 경우, 플러딩 알고리즘을 사용해 입력된 프레임을 브리지의 모든 포트 방향으로 전달한다.
  • 알고리즘 동작 과정에서 브리지에 입력된 프레임의 송신 호스트 주소를 근거로 송신 호스트가 몇 번 포트에 연결되었는지 알 수 있다. 데이터 전달 과정에서 얻은 프레임의 송신 호스트 주소와 포트 번호의 정보를 라우팅 테이블에 반영한다.
• 네트워크 동작 과정에서 라우팅 정보를 얻는 방식을 역방향 학습 알고리즘이라고 한다.
• 호스트의 위치가 바뀌어 라우팅 정보가 변경되는 경우에는 가장 최근 정보로 수정해주어야 한다.

 

스패닝 트리

이중 경로에 의한 잘못된 라우팅 정보

• 네트워크에 이중 경로가 존재하면 잘못된 라우팅 정보를 얻을 수 있다.
• 수신 호스트 주소가 호스트 a로 지정된 프레임이 전송되면 두 브리지는 데이터를 양쪽 포트로 전달하기 때문에 전송 프레임이 네트워크를 계속 순환하는 결과를 초래한다.
• 이중 경로가 존재하지 않도록 설계해야 한다. 순환 구조가 불가피하게 만들어지면 네트워크의 논리적인 연결 상태를 비순환 형태로 간주함으로써, 역방향 학습 알고리즘이 올바르게 동작하도록 해야 한다.
  • 네트워크의 비순환 구조를 스패닝 트리라고 한다. (지원하는 알고리즘은 스패닝 트리 알고리즘)
  • 임의의 브리지를 트리 구조의 최상위 브리지인 루트(Root)로 지정해야 한다.
  • 이를 위해 브리지가 자신의 고유 번호를 서로 공개함으로써, 번호가 가장 낮은 브리지를 루트로 선정할 수 있다.
  • 이후 루트 브리지에서 다른 모든 브리지까지의 최단 경로 트리를 구성하는 방식으로 LAN을 구축하는 과정을 거친다.

 

1.2 소스 라우팅 브리지

• 링 구조의 네트워크에서 사용한다. (트랜스레퍼런트 브리지는 버스 방식)
• 송신 프레임 내부에 수신 호스트까지 도달하기 위한 모든 경로를 기술함으로써, 중간 브리지에 필요한 라우팅 정보가 프레임 자체에 포함된다. 프레임을 수신한 브리지는 이 정보를 이용해 프레임을 적절한 경로로 전달한다.

 

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2. IP 인터네트워킹

IP 인터네트워킹의 구조

• 인터넷 환경에서 IP 프로토콜을 사용해 IP 인터네트워킹을 지원하려면 송수신 호스트 간의 여러 네트워크 인터페이스를 거쳐 패킷을 전달할 수 있어야 한다.
• 라우터 A가 이더넷 인터페이스와 PPP 인터페이스를 지원하고, 라우터 B는 PPP와 ATM 인터페이스를 지원하고 있다.
  • 이더넷과 ATM이라는 상이한 네트워크 인터페이스를 지원하는 사용자 간의 연결 구조가 가능함을 알 수 있다.
• 패킷을 올바르게 중개하기 위해 라우터들은 IP 프로토콜까지의 계층 기능을 지원하고, 송수신 호스트는 TCP/IP 응용 프로그램을 이용해 통신한다.

 

IP 인터네트워킹에서의 헤더 변환

• 라우터에는 양쪽 MAC 계층의 차이를 해결하는 기능이 필요하다.
• 라우터 A는 입력된 이더넷 헤더를 PPP 헤더로 변환하고, 라우터 B는 PPP 헤더를 ATM 헤더로 변환해주어야 한다.
• 데이터가 반대 방향으로 전달될 경우 헤더 변환은 반대로 이루어져야 한다.
• 헤더 변환 과정과는 별도로, 라우터를 거치는 동안에 전송되는 패킷이 특정 MAC 계층에서 전송하기에 너무 크면 패킷의 분할과 병합 과정이 이루어진다.

 

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3. 인터넷 라우팅

라우터의 역할은 수신된 IP 데이터그램을 적절한 경로로 전달하는 것이다. 그러려면 인터넷의 전체 구성과 현재 상태에 대한 정보를 활용해 경로를 선택해야 한다.

 

3.1 고정 경로 배정

• 간단한 구현만으로도 효과적인 라우팅이 가능한 방법으로, 송수신 호스트 사이에 영구불변의 경로를 배정한다.
• 👎 전송 경로가 고정되어 트래픽 변화에 따른 동적 경로 배정이 불가능하다.

 

라우터로 네트워크를 구성한 예

라우팅 테이블

• 5개의 네트워크가 있고, 라우터 8개로 이들을 연결하고 있다. (라우터 주위의 숫자는 라우터의 포트 번호)
• 각 라우터가 관리하는 라우팅 정보는 라우팅 테이블처럼 결정되는데, 경로 배정은 네트워크를 연결하는 선로의 전송 용량이나 네트워크 간의 데이터 전송량을 측정해 이루어진다.
• 라우팅 테이블의 값은 목적지 네트워크의 주소와 목적지로 향하는 경로 위에 있는 다음 라우터의 주소이다. 각 네트워크 내부에 존재하는 호스트에도 라우팅 테이블이 존재한다.
  
  • Net.1에 존재하는 호스트가 Net.5에 존재하는 호스트에 데이터를 전송한다고 가정하자.
  • 먼저 Net.1에 존재하는 호스트의 라우팅 테이블에 목적지가 Net.5인 데이터는 라우터 R1로 전송하라고 되어 있다면 해당 데이터는 R1로 간다.
  • 라우터 R1의 라우팅 테이블을 보면 Net.5로 가는 데이터는 라우터 R6으로 중개하도록 되어 있으므로 데이터는 라우터 R6으로 전달된다.
  • 최종 경로는 R1 -> Net.2 -> R6 -> Net.5가 된다.

 

3.2 적응 경로 배정

• 인터넷에서 사용되는 적응 경로 배정을 채택한다.
• 인터넷 연결 상태가 변하면 이를 데이터그램의 전달 경로에 반영하는데, 결정의 요소는 2가지다.
  • (1) 특정 네트워크나 라우터가 정상적으로 동작하지 않는 경우
  • (2) 네트워크의 특정 위치에서 혼잡이 발생하는 경우
• 👎 경로를 결정하는 과정이 복잡해지면 이를 처리하는 라우터의 부담이 증가하는데, 인터넷처럼 복잡한 망에서 이것은 굉장히 부담스러운 작업이다.

 

3.3 자율 시스템

• 다수의 라우터로 구성할 수 있으며, 라우터들은 서로 공통의 라우팅 프로토콜을 사용해 정보를 교환한다.
• 동일한 라우팅 특성에 의해 동작하는 논리적인 단일 구성체로 볼 수 있다.

 

자율 시스템

• 내부 라우팅 프로토콜: 자율 시스템 내부에서 사용하는 공통 프로토콜
• 외부 라우팅 프로토콜: 자율 시스템들 간에 사용하는 라우팅 프로토콜
• 동일한 자율 시스템에 위치한 라우터 사이에는 내부 라우팅 프로토콜을 사용하고, 서로 다른 자율 시스템을 연결하는 라우터 사이에는 외부 라우팅 프로토콜을 사용한다.

 

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04. 서비스 품질 (QoS)

1. QoS 개요

• QoS 기준은 보통 연결형 서비스를 위한 것이지만, 비연결형 서비스에도 부분적으로 적용된다.
• 주로 전송 계층 사용자가 요청하므로 전송 계층 연결을 설정할 때 필요한 서비스의 정도를 매개변수로 표시한다.
• QoS 서비스를 지원하려면 전송 계층에 해당 기능을 구현해야 하는데, 하위의 네트워크 계층이 기능의 일부를 수행할 수 있으면 전송 계층의 역할이 그만큼 줄어든다.

 

연결 설정 지연

• 연결 설정을 위한 request 프리미티브 발생과 confirm 프리미티브 도착 사이의 경과 시간
• 경과 시간이 짧을수록 서비스 품질이 좋으며, 네트워크 혼잡도 등의 영향을 많이 받는다. 연결 해제 요구에도 동일한 기준을 적용할 수 있다.

 

연결 설정 실패 확률

• 임의의 최대 연결 설정 지연 시간을 기준으로 연결 설정이 이루어지지 않을 확률
• 연결 해제 요구에도 동일한 기준을 적용할 수 있다.

 

전송률

• 임의의 시간 구간에서 초당 전송할 수 있는 바이트 수
• 양방향 값이 다를 수 있으므로, 별개로 다루어져야 한다.

 

전송 지연

• 송신 호스트가 전송한 데이터가 수신 호스트에 도착할 때까지 경과한 시간
• 양방향이 따로 다루어진다.

 

전송 오류율

• 임의의 시간 구간에서 전송된 총 데이터 수와 오류 발생 데이터 수이 비율

 

우선순위

• 다른 연결보다 먼저 처리함을 의미한다.
• 우선순위가 높은 연결이 우선순위가 낮은 연결보다 좋은 서비스를 제공받는다.

 

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2. 인터넷에서의 QoS

• 첫 번째 데이터가 응용 환경에 전달되는 시점은 전송 지연시간보다 더 늦어진다. (데이터를 버퍼에 저장하는 작업이 선행되어야 함)
• 전송 데이터를 특징에 따라 여러 종류로 분류한다.
  • 영상 데이터 등은 대용량의 실시간 전송이 필요하지만, 전송 오류 문제에는 상대적으로 관대하다.
  • 일반 컴퓨터 데이터는 실시간 기능은 필요 없지만, 전송 오류에 매우 민감하다.
• IP 프로토콜에는 특정 패킷의 우선순위를 조절하는 기능이 없으므로 모든 패킷을 동일한 기준으로 처리한다는 단점이 있다.
  • IP 프로토콜에서 QoS를 지원하려면 각 패킷을 서로 다른 QoS 기준으로 구분할 수 있어야 하고, 라우터에서 이를 처리해야 한다.
  • 사용하는 대역의 요구 조건에 따라 패킷을 구분하고, 네트워크 자원의 할당도 그에 부합해야 한다.

 

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References

• 쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크
• https://bugoverdose.github.io/computer-science/network-switching-systems/
• https://life-of-panda.tistory.com/73
• https://blog.naver.com/jk130694/220731774939
• https://velog.io/@myday0827/series/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0-%ED%86%B5%EC%8B%A0
• https://prinha.tistory.com/entry/Network-%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%82%B9-%EB%9D%BC%EC%9A%B0%ED%8C%85-%EC%9E%90%EC%9C%A8%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9C