[컴퓨터 네트워크] 네트워크 코어(Network Core)

코어 네트워크(Core Network)

정의

접속 네트워크(Access Network)들을 연결하기 위해 ISP들이 운영하는 광역 네트워크이다.

 

구성

라우터들을 고속의 링크로 연결

※ 라우터: 고속의 링크들을 연결한 것 

 

종단간(End to end) 경로

N개의 링크와 (N - 1)개의 라우터의 연결

라우터 구조

라우터가 하는 역할 2가지

1. 네트워크들을 링크를 통해 연결 - 연결 기능

2. 입력된 정보의 패킷(입력되는 정보의 단위)을 교환 - 교환 기능

패킹 스위칭(Packet Switching)

패킷(Packet)

• 전송 장치 간에 전달되는 정보 단위
• 공유 링크의 공정한 정송을 위한 긴 메시지를 작은 패킷 단위로 나누어서 전송

패킷 스위치(Packet Switch)

• 입력 링크와 출력 링크 간에 패킷 단위 교환
• L2(링크 계층) 스위치, 라우터

라우터 링크 전송 속도와 지연 시간

링크 전송 속도(Link transmission rate)

• 초당 링크가 전송 가능한 비트의 수(bit per second, bps)
• 링크의 종류에 따라 달라진다.
• Fast Ethernet 링크: 100Mbps, Gigabit Ethernet 링크: 1000Mbps

패킷 전송 지연 시간(Transmission delay)

• 전송 장치가 패킷을 링크로 전송하는데 걸리는 시간
• 패킷 크기: L 비트, 링크 전송 속도: R bps
  패킷 전송 지연 시간: L/R seconds
• L = 7.5Mbits, R = 1.5Mbps -> 전송 지연시간 = 5 sec

라우터 저장-전달(Store-and-Forward) 전송

• 수신 패킷을 버퍼 메모리에 저장
• 패킷을 완전히 수신 후 패킷 전송 시작
• 출발지와 각 라우터에서 전송 지연시간 발생

종단간 패킷 전송 지연시간: D_end-to-end

• 패킷 크기: L 비트, 링크 전송속도: R bps, 링크 개수: N -> 라우터의 개수 = N - 1인 것을 알 수 있다.
• D_end-to-end = N * (L / R), 전달 지연시간 미고려

라우터 큐잉 지연시간과 패킷 손실

큐잉 지연시간(Queuing delay)

• 패킷이 패킷 스위치(라우터)의 출력 링크의 큐 버퍼 메모리에서 전송 전에 대기하는 시간
• 출력 링크의 전송 속도보다 많은 양의 패킷이 해당 링크로 교환될 때 발생

패킷 손실(Packet loss)

• 버퍼 메모리에서 패킷이 저장되지 못하고 없어지는 현상
• 유연한 크기의 버퍼 메모리에 저장될 수 없을 만큼 많은 양의 패킷이 해당 링크로 교환될 때 발생한다.

라우팅 테이블과 라우팅 프로토콜

라우팅 테이블(Routing table)

• 입력 패킷에 대한 교환 규칙을 정의하는 자료구조
• 패킷 전달 테이블(Forwarding table)

라우팅 프로토콜(Routing protocol)

• 라우팅 테이블을 자동으로 생성하는 프로토콜

회선 스위칭(Circuit switching)

• 스위치의 입력 포트에 연결된 회선(링크)을 출력 포트에 연결된 동일 전송 속도의 회선으로 교환
• 회선 교환 작업을 일련의 스위치에서 반복하여 종단 장치를 일정 전송 속도의 전용 회선으로 연결
• No sharing link
• No store-and-forward
• No queing delay

회선 스위칭의 특징과 응용

• 일정한 전송 속도 보장
• 짧고 일정한 지연 시간이 보장
  • 전화와 같이 연속적인 신호 전송과 실시간을 요하는 응용에 적합

회선 스위칭의 문제점

데이터가 발생되지 않는 구간에서는 회선이 낭비된다.

패킷 스위칭과 회선 스위칭

회선 스위칭: 링크 일부 전용

• 링크 전송속도: 1Mbps
• 사용자 수: 10명
• 1인당 100Kbps 전용 회선 할당

패킷 스위칭: 링크 공유

• 링크 전송속도: 1Mbps
• 전체 시간 중 10%만 링크 사용
• 35명의 사용자 중 11명 이상이 동시에 링크 사용할 확률(0.04%)
• 35명이 100Kbps 이상의 전송 속도로 링크를 사용할 확률 99.94%
• 1명만 사용하는 경우 1Mbps 전송 속도 사용
• 불연속적인 데이터 전송에 매우 효율적

인터넷 코어 구조

상위 ISP 네트워크들의 네트워크

고속의 링크들이 패킷 스위치인 라우터들로 그물망처럼 연결된 네트워크(Mesh of Routers)