컴퓨터 네트워크 9주차: Net) VC, Router

Network(IP) Layer:

sender : 일명 송신자, segment를 datagram으로 캡슐화(encapsulate)하여 링크 계층으로 보내는 사용자
receiver : 일명 수신자, 송신자가 보낸 datagram을 받아 전송 계층으로 보낸다.

 

router : IP datagram의 헤더 부분을 조사하여 이 데이터그램이 목적지로 가기 위해서 어느 link로 가야 하는지 적절하게 내보내는 역할

 

Forwarding: Router input에서 output으로 패킷을 보내는 것. (하나의 라우터 통과) (dest가 결정한다.)

Routing: source에서 dest로 어떤 루트로 갈지 결정. 

 

data plane : local, per-router function.
    라우터의 input port로 들어온 datagram이 어떻게 output port로 forward되는지를 결정
control plane : network-wide logic.
    datagram이 출발 호스트로부터 목적지 호스트까지의 길을 라우터들 사이에서 어떤 경로를 통해 갈 것인지를 결정

• - traditional routing algorithm : implemented in router
• - software-defined networking (SDN) : implemented in server

forwarding table(routing table):

    header에 있는 정보를 routing algorithm으로 돌려서 output link를 결정함.

 

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Connection Setup:

*network layer에서는 ATM, frame relay, X.25만 맺음 

datagram이 지나기 전, 두개의 end-system과 연결하는 router들이 미리 virtual connection을 맺음.

 

 

Network service model:

인터넷에서는 아무것도 안보장함

각각의 패킷간:

• integrity, timing

datagram의 flow간:

• throughput, jittering(패킷간 간격), in-order

CBR: (constatnt bit rate)

VBR: (variable bit rate)

ABR: (available bit rate)

UBR: (unspecified)

자세히 볼 필요 없음.

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Connection, connection-less service:

datagram network는 connectionless service 제공

virtual circuit은 connection service제공

Nerwork vs Transport:

network: Host to host, Only one choice, End-system and NW Core

Transport: Process to process, UDP/TCP, End-system only 

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Virtual circuit:

• 연결기반으로 작동하고 ATM, frame-relay, X.25에서 사용
• call setup: 데이터가 흐르기 전 call
• VC identifier: 각 패킷은 virtual call identifier를 가지고 있고 이로 목적지를 식별함. (dest address 대용으로 사용)
• state: 각 라우터는 state를 유지함 (보내는 경로를 알고 있음)
• Dedicated resources: link, router 자원은 VC로 할당/독점 됨. (predictable함)

VC가 가진 정보:

path, VC number, entries in forward table.

라우터를 지날 때 마다 VC number는 갱신된다.

1. 라우터(1)에게 1번 interface로 12번 VC identifier를 가진 datagram이 들어옴.
2. forwarding table을 보고 VC identifier를 22로 고쳐서 3번 interface로 내보냄.
3. so on~

VC call setup (signaling protocols):

1. initiate call
2. incoming call
3. accept call
4. call connect
5. data flow begins
6. receive data

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Datagram networks(destination-based forwarding):

call setup 없음, state없음(network level에서의 connection 없음), 최종목적지의 address만 가지고 forwarding함.

2^32개(40억)의 주소를 전부 명시할 필요는 없음 -> range로 표현 (사진을 보자~!)

 

Longest prefix matching:

*는 don't care.

여러개가 매칭이 될 경우 LPM으로 더 매칭되는 비트가 긴 Link로 보냄.

 

Datagram VS VC network:

VC network:

• 유선 전화에서 발전,
• 단순한 종단기기,
• 엄격한 timing,
• reliability requirement

Internet(datagram):

• 컴퓨터간 교환(탄력적),
• 다양한 link type,
• 종단기기에 많은 기능,
• 탄력적(엄격하지 않은 timing)

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Router:

라우팅 알고리즘/프로토콜(RIP, OSPF, BGP 등이 있다)

datagram을 input port에서 output port로 넘기는 역할을 한다. 

Control plan: 라우팅 프로세서, 즉, software 부분이다. 

Data plane: data를 직접 보내는 hardware부분이다.

*SDN에서는 control plane만 바꾸면 data plane을 조정할 수 있다.

 

Input port:

lookup & forwarding: datagram의 목적지 주소를 보고 table로 output port를 lookup해서 보냄 (match plus action)

    goal: 라우터로 들어온 line speed로 딜레이 없이 보내는 것

    queueing(delay): 들어오는 패킷이 나가는 패킷보다 많으면 발생.

    2가지 forwarding 방식:

    1. Destination-Based Forwarding: destination IP address만을 보고 forwarding.
    2. Generalized Forwarding: (SDN)도착지의 주소 뿐만 아니라 네트워크의 혼잡 상태 등,

        여러 가지를 고려하여 forwarding

Switching Fabric:

Switching Fabric: Input link로 들어온 패킷을 적절한 output link로 출력해 주는 과정을 말한다

Switching rate: 패킷이 인풋으로 와 아웃풋으로 나가는 속도. (N*line rate여야 함.)

Memory 방식:

    컴퓨터가 한대 있다. 받은걸 메모리에 저장(복사) 후 테이블 보고 전송. 

    속도가 느림. 

Bus 방식:

    메모리를 거치지 않아 빠름,

    bus contention: switching speed가 버스의 대역폭에 제한을 받음.

    동기화 문제로, 동시에 못 보냄 (arbitration으로 해결)

interconnection network(crossbar):

    가장 idle함, 여러 버스가 연결 되어 있음, 빠름, 동시에 보내기 가능 but 하드웨어 비용문제

    so, banyan network 사용

banyan

    단계별로 연결된 선을 조절함 -> 비용 절감

    Cisco 12000: 60Gbps까지 전송 가능.

 

Output Port:

buffering: 나가는 속도가 들어가는 속도보다 느린 경우 발생

scheduling discipline: 버퍼에서 뭐 부터 먼저 보낼지 정하는 것 

 

Output Buffer:

아웃풋 버퍼링 공식

Input Buffer:

HOL(head of line) blocking: input 큐에서 bus contention문제로 뒤에 있는 패킷이 기다리게 되는 상황