Network 기본

 

컴퓨터 네트워크는 3부분의 기본 프레임워크로 나뉘어서 설명할 수 있다.

 

 

1.  Network Edge 

구성 요소: Application, Hosts (즉, PC, 스마트폰, 서버 등)

역할: 네트워크의 "끝단"에서 실제로 데이터를 생성하고 소비하는 주체

• client→ user (웹브라우저, 앱)
• server → 웹서버, 게임 서버, 스트리밍 서버 등

즉, 네트워크 엣지는 "네트워크를 이용하는 당사자들"이 위치한 부분

 

 

2.  Network Core 

구성 요소: Routers 

역할: 네트워크 엣지에서 온 데이터를 빠르고 효율적으로 목적지로 전달

• 패킷 스위칭(packet switching) 기반
• 경로 선택(routing) 알고리즘 사용

네트워크 자체는 데이터를 이해하지 않으며, 단지 최적 경로로 전달하는 역할 (고속도로 역할)

 

 

3.  Access Network & Physical Media

구성 요소: Communication links

역할: 사용자의 호스트(엣지)와 네트워크 코어를 물리적으로 연결하는 구간

접속 네트워크 종류:

• 가정/사무실: 이더넷, 와이파이
• 이동통신: LTE, 5G
• ISP(인터넷 서비스 제공자)가 제공하는 광케이블, DSL

 

 

 

 

 

서킷 스위칭(Circuit Switching) vs 패킷 스위칭(Packet Switching)

 

 

서킷 스위칭

 

통신 시작 전에 두 단말 간 전용 경로(회선)를 예약.

 

특징:

• 전송 중 다른 사용자와 경로 공유 X (독점적 사용)
• 연결(setup) 시간 필요
• 지연이 거의 일정 (QoS 보장)

• ex) ->  옛날 전화망(유선 전화), LTE에서 음성통화

Pros : 안정적, QoS 보장
Cons : 비효율적 (대기 중에도 회선 자원 차지)

 

 

 

패킷 스위칭

 

메시지를 잘게 쪼개 패킷 단위로 독립 전송. 각 패킷은 라우터를 거치면서 독립적으로 경로 선택.

• 특징:
  • 전용 회선 없음 → 네트워크 자원 효율적 사용
  • 혼잡 시 지연 발생 가능
  • 패킷 순서 뒤바뀔 수 있음
• 예시: 인터넷(IP 네트워크), 이메일, 웹 브라우징

Pros : 효율적, 자원 공유 가능
Cons : 혼잡 시 큐잉 지연 발생, QoS 보장 어려움

 

 

 

 

 

 

Nodal Delay (지연요소 4가지 in router)

 

 

 

(1) Processing Delay (처리 지연)

• 라우터가 패킷 헤더를 보고 목적지 주소 확인, 오류 검사, 큐에 넣는 데 걸리는 시간.
• 일반적으로 μs 수준 (짧음).
• 좋은 성능의 라우터 → 지연 줄일 수 있음.

 

 

(2) Queuing Delay (큐잉 지연)

• 패킷이 나가기 전에 버퍼(queue)에서 대기하는 시간.
• 네트워크 혼잡 상태에 따라 가변적.
• 경우에 따라 ms ~ 초 단위까지 커질 수 있음.
• 가장 예측 불가하고 큰 지연 요인.

 

 

(3) Transmission Delay (전송 지연)

• 패킷을 링크로 내보내는 데 걸리는 시간.
• 계산식: L / R
  • L = 패킷 길이 (bits)
  • R = 링크 전송률 (bps)
• 회선 대역폭(속도)을 늘리면 해결 가능.
• 예: 1,000bit 패킷을 1Mbps 회선으로 보낼 때 → 1ms

 

 

(4) Propagation Delay (전파 지연)

• 신호가 매체(광섬유, 구리선, 무선)를 따라 전달되는 시간.
• 계산식: d / s
  • d = 물리적 거리 (m)
  • s = 전파 속도 (~2×10^8 m/s, 광섬유에서 빛의 속도 수준)
• 거리 기반 → 서울 ↔ 미국 약 10,000km → 최소 50ms 정도
• 물리적으로 줄이기 힘듦 (케이블 길이 단축 or 더 빠른 매체 사용해야 함)