[CS][컴퓨터 네트워킹 하향식 접근] Chapter1.4 Performance : loss, delay, throughput

 

 

Chapter01. Computer Networks and the Internet

 

 

 

How do packet loss and delay occur?

• router buffer 에 있는 packet queue에서 차례를 기다린다
• 일시적으로 arrival rate > output link capacity = packet loss
• transmission delay : 패킷이 전송 중일 때
• queueing delay : 패킷이 buffer 안에 있을 때
• 사용 가능한 free한 buffer : free buffer가 없는 경우에 도착 패킷이 drop/loss

 

 

Packet delay : four soruces

• d_proc
  • nodal processing
  • 패킷 처리에 걸리는 시간
  • bit error 검사 시간이 포함될 수도
  • output link 결정
  • 일반적으로 msec
• d_queue
  • queueing delay
  • queue에서 대기하는 데에 걸리는 시간
  • 전송을 위해 output link에서 대기하는 시간
  • router의 혼잡(router에 얼마나 많은 트래픽이 있는지) level에 따라 다르다
• d_trans
  • transmission delay
  • L/R
  • L은 packet의 길이(bit), R은 link transmission rate(bps)
• d_prop
  • propagation delay
  • d/s
  • d는 physical link의 길이
  • s는 propagation speed

 

 

Caravan analogy

• 차 10대가 순서대로 1줄로 달리는 상황
• 차의 속도 : 100km/h
• toll booth는 12초마다 1대의 차를 service
• 첫번째 자동차가 toll booth에 도착할 때마다 입구에서 다른 9대의 차가 도착할 때까지 기다려서 그 뒤에 줄을 서서 대기한다 = store and forward
• toll booth 사이를 지나는 시간 : 1시간
• toll booth를 거치는 시간 : 12초 * 10대 = 120초 = 2분
• 2번째 toll booth 전에 차들이 다 줄 서는 데에 걸리는 시간은 ? 62분

 

• 차의 속도 : 1000 km
• toll booth는 1분마다 1대의 차를 servcie
• toll booth 사이를 지나는 시간 : 6분
• toll booth를 거치는 시간 : 10분
• 차량 대열의 처음 몇 자동차는 마지막 자동차가 첫번째 toll booth를 벗어나기 전에 두 번째 toll booth에 도착 → 7분이 지났을 때 첫번째 car는 2번째 toll booth에 도착하지만 3대는 아직 첫번째 toll booth에 있음

 

 

 

Packet queueing delay

• R : link bandwidth (bps)
• L : packet length (bits)
• a : average packet arrival rate
• La/R
  • 0이랑 가까우면 queueing delay가 적음
  • 1과 가까우면 queueing delay가 큼
  • 1보다 크면 도착하는 작업이 서비스할 수 있는 것의 이상 = 평균 지연 시간이 무한대

 

 

"Real" Internet delays and routes

• traceroute program
  • destination으로 향하는 end-end Internet path를 따라 source to router로의 delay 측정을 제공
  1. distination으로 향하는 router i의 경로에 도달할 packet 3개를 보낸다
  2. router i가 packet을 sender에게 반환
  3. sender는 transmission과 reply 사이의 시간 간격 측정
• TTL 값을 주고 1씩 감소시켜 0이 되면 drop, 오가는 시간을 측정 → 반복하다 보면 목적지까지 감

 

 

Packet loss

• link에 있는 queue(buffer)은 용량이 유한
• packet이 full한 queue에 도달하면 drop됨
• lost packet은 이전 노드나 sourece end system에 의해 재전송 되거나 안될 수도 있음

 

 

Throughput

• 파일 다운로드 속도, 처리량
• bit가 send에서 receiver로 전송되는 속도 (bits/time 단위)
• instantaneous : 지정된 시점의 속도, 짧은 시간 동안의 속도
• average : 더 긴 시간 동안의 속도, 전체 시간

• R_s < R_c : bit는 router를 통해 흘러간다 → R_s bps의 속도로 클라이언트에 도착하여 R_s bps의 처리율을 나타낼 것이다
• R_s > R_c : router는 자신이 수신하는 만큼 빠르게 bit를 전달 X, 라우터에서 bit들이 대기하게 됨
  • bottleneck link = 병목링크 : 늦은 속도에 의존적, core 속도보다 edge 속도가 더 느려 의존적, end-end throughput을 제한하는 end-end path의 링크

 

 

Throughput : network scenario

• 연결 당 end-end throughput : $min(R_{c}, R_{s}, R/10)$
• 실제로 R_c 또는 R_s는 종종 bottleneck을 일으킴