What does Internet look like? & What happens on the Internet? - 1

INTERNET FROM A SERVICE VIEW(서비스 관점에서 본 인터넷)

• 인터넷은 하나의 인프라이다.
• 인터넷은 다양한 애플리케이션에 서비스를 제공한다.
  • 웹, VoIP, 이메일, 게임, 전자 상거래, 소셜 네트워크 등
• 애플리케이션에 프로그래밍 인터페이스를 제공한다.
  • 애플리케이션 프로그램이 인터넷에 연결할 수 있는 훅(hooks)을 제공한다.
  • 다양한 서비스 옵션을 제공한다.

 

INTERNET COMPONENTS - 1

 

• Millions of connected computing devices(연결된 수백만대의 컴퓨팅 장치)
  • Hosts = end systems(종단 시스템)
  • Running network apps(실행되고 있는 네트워크 앱들)
• Communication links(통신 링크)
  • Fiber(광섬유), copper(구리선), radio(라디오), satellite(위성) 등 다양한 메체
  • Transimission rate : bandwith(대역폭 - 데이터가 전송되는 속도)
• Packet switches
  • forward packets (chunks of data) - 데이터를 작은 조각(패킷)으로 나누어 전달한다.
  • Routers and switches - 패킷을 전달하고 네트워크를 연결하는 장치들
• "Network of networks"
  • ISP(인터넷 서비스 제공업체)간의 연결

 

INTERNET COMPONENTS - 2

 

• Protocols
  • Control sending and receiving of messages(메시지들을 보내고 받는 것을 제어한다)
  • TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11
• Internet standards
  • Thoroughly tested specification(철저히 테스트된 명세)
  • Formalized regulation that must be followed(따라야 할 공식 규정)
  • RFC : Request for comments(의견 요청서 - 인터넷 표준의 개발 및 논의를 위한 문서)
  • IETF: Internet Engineering Task Force(인터넷 표준을 개발하고 관리하는 기구)

 

CORE & EDGE NETWORK

• Network edge:
  • Hosts: clients and servers
  • Servers often in data centers(서버들은 종종 데이터 센터에 위치한다)
• Access network, physical media(접속 네트워크, 물리적 매체)
  • Wired, wireless communication links
• Network core
  • Interconnected routers
  • Network of networks

 

 

NETWORK STRUCTURE(EDGE NETWORK)

 

ACCESS NETWORKS AND PHYSICAL MEDIA

• Q: 어떻게 end systems을 엣지 라우터에 연결할까?
  • 가정용 접속 네트워크
  • 기관용 접속 네트워크(학교, 회사)
  • 모바일 접속 네트워크
• Keep in mind
  • 접속 네트워크의 대역폭(초당 비트 수)은?
  • 공유된 네트워크인가, 전용 네트워크인가?

 

 

ACCESS NETWORK(HOME NETWORK)

 

 

 

ENTERPRISE ACCESS NETWORKS (ETHERNET)

• 전형적으로 회사, 대학 등에서 사용이 된다.
  • 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps 전송률을 지원한.
  • 오늘날 end system들은 전형적으로 Ethernet switch에 연결된다.

 

WIRELESS ACCESS NETWORKS

• 공유 무선 네트워크는 end system을 라우터에 연결한다.
  • 기존 base station(일명 access point)을 통해

 

NETWORK STRUCTURE(NETWORK CORE)

 

NETWORK CORE

• Mesh of interconnected routers
• Packet-switching(패킷 스위칭)
  • Hosts break application-layer messages into packets
  • Forward packets from one router to the next
  • Across links on path from source to destination
    • Each packet transmitted at full link capacity

 

STORE-AND-FORWARD

• Store and forward
  • Entire packet must arrive at router before it can be transmitted on next link
    (전체 패킷은 다음 링크로 전달되기 전에 라우터에 도달해야 한다)

• one-hop numerical example
  • L = 7.5 Mbits
  • R = 1.5 Mbps
  • one-hop transmission delay = 5 sec (= L/R)
• End-end delay = 2L/R (asuuming zero propagation delay)
  • Propagation delay - 송신지에서 수신지까지 전파되는 데 걸리는 시간(송신지와 수진지 간의 물리적 거리가 멀수록 올라감)

 

 

QUEUING & LOSS

• 만약, 특정 시간 동안 링크로 도착하는 데이터의 비트 속도가 링크의 전송 속도를 초과하면
  • 패킷들이 큐에 쌓여서 링크에서 전송될 때까지 기다려야 한다.
  • 메모리(버퍼)가 가득차면 패킷이 삭제(손실)될 수 있다.

 

FORWARDING AND ROUTING

• Forwarding: move packets from router's input to appropriate router output
• Routing: determines source-destincation route taken by packets
  • Routing algorithms
    • Dijkstra
    • Bellman-Ford
    • distance vector

 

 

CIRCUIT SWITCHING

• 출절지와 목적지 간의 "call"를 위해서 End-end 간 자원이 할당되고 예약된다.
  • 이는 전통적인 전화 네트워크에서 일반적으로 사용된다.
• Dedicated resources(전용 자원): 공유가 없다
  • 성능이 보장된다.
  • call에 사용되지 않을 경우 회로 세그먼트는 IDLE 상태로 존재한다.

 

CIRCUIT SWITCHING IN FDM VS TDM

 

CIRCUIT SWITCHING

 

• Data Traffic이 없을 때는 IDLE 상태가 된다.

 

PACKET SWITCHING

 

• 패킷 스위칭의 경우 계속해서 독점적인 사용이 아니므로, 보다 IDLE 한 상태가 생기지 않는다.

 

PACKET SWITCHING  vs  CIRCUIT SWITCHING

 

• Packet switching allows more users to use network!

Example

• 1 Mbps link
• Each user
  • 100 kb/s when "active"
  • active 10% of time
• Circuit-switching
  • 10 users
• Packet switching
  • with 35 users, probability > 10 active at same time is less than .0004

 

 

그럼 패킷 스위칭이 무조건 유리할까?

• Great for bursty data(버스터 데이터에 적합하다)
  • Resource sharing(리소스 공유)
  • Simpler, no call setup(단순하며, Call setup이 필요없음)
• Excessive congestion possible: packet delay and loss(과도한 혼잡 가능성 - 패킷 딜레이와 로스)
  • 신뢰성있는 데이터 전송과 혼잡 제어를 위한 프로토콜이 필요하다

 

How to provide circuit-like behavior?

• Bandwith guarantees needed for audio/video apps
  • 오디오 및 비디오 애플리케이션을 위한 대역폭 보장이 필요하다.(QoS, SDN, 전용 대역폭 등)

 

human analogies of reserved resource (circuit switching) vs on-demand(Packet switching)?

• Reserved resource
  • 레스토랑에서 사전 예약을 통해 원하는 자리 확보
• on-demand
  • 레스토랑에서 대기 리스트에 이름을 올리고, 빈 자리가 생기면 즉시 자리 확보