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컴퓨터 네트워크

컴퓨터 네트워크 ch1(4)

개발자뚝딱이 2019. 10. 15. 19:20

Performance : Delay, loss throughput


Performance in Networks

  • 네트워크 성능 측정 기준
    • Throughput, delay, loss
  • Throughput
    • 네트워크를 통해 실제적으로 얼마나 많은 데이터를 보낼 수 있는가
    • "bit per second"
  • Delay (Latency)
    • 한 패킷을 목적지까지 보내는데 얼마나 시간이 걸리는가
    • Delay = transmission time + propagation delay + queueing delay + processing delay 

 

Four sources of packet delay

1. Processing delay

  • 라우터에서 발생하는 지연
  • packet이 도착하면 에러가 났는지 확인
  • table을 통해 어디로 갈지 확인

2. Queueing delay

  • 총 도착한 packet가 outlink capacity보다 커질 때 buffer에 담는다
  • queue에서 기다리는 시간
  • congestion이 발생하면 queueing delay가 생긴다
  • queue 사이즈를 얼마나 크게 할 것인가가 고민
  • ㎲부터 ㎳까지 생길 수 있다
    • delay variation jitter
    • 인터넷 상에서 packet이 빨리 도착했다가 늦게 도착했다 하는 것들은 queueing delay 때문

3. Transmission delay

  • packet을 전송할 때 걸리는 시간
  • R = link bandwidth (bps)
  • L = packet length (bits)
  • Transmission delay = L/R

 

4. Propagation delay

  • source부터 destination까지 bit가 전달 될 때 걸리는 시간
  • d = physical link의 길이 (path)
  • s = 전파가 매체를 통해서 전달되는 속도 ( ~ $2\times10^8 m/s$)
  • propagation delay = d/s

 

 

Delay in packet-switched networks

Example [one packet, one hop]

  • 1Mbit 파일을 64kbps 링크를 통해 보낸다
  • source와 destination 사이의 거리는 4800km이고
  • link의 속도는 $2\times10^8m/s$
  • processing delay를 무시해라

$d_{total} = d_{prop} + d{tans}$

$d_{prop} = d/s = 4800\times10^3m/2\times10^8m/s = 24[ms]$

$d_{trans} = 1\times10^6bits/64\times10^3=15.625[sec]$

$d_{prop}$ 보다  $d_{trans}$가 훨씬 크다. propgation delay는 무시할 수 있다!

 

 

Example

  • under the same condicion except the link speed
  • Link speed = 1Gbps

$d_{total} = d_{prop} + d_{trans}$

$d_{prop} = d/s = 4800\times10^3/2\times10^8=24[ms]$

$d_{trans} = 1\times10^6/1\times10^9=1[ms]$

 

high-speed links에서는 propagation delay를 무시할 수 없다!!!

 

 

 

Delay comparison

Circuit Establishment + packet switching으로 보내는 시간

 

 

Example [multiple hops, multiple packets]

  • Number of hops = N = 3
  • Message Length = L = 5500 [bits]
  • Link rate = R = 9600 [bits/sec]
  • Packet size (payload + header) = P = 1040 [bits]
  • Header overhead = H = 40 [bists]
  • Circuit establishment = $d_{setup}$ = 0.2 [sec]
  • Propagation delay per hop = $d_{prop}$ = 1 [ms]
  • queueing delay와 processing delay는 무시한다

 

 

$d_{total} = d_{setup} + d_{t_prop} + d_{trans}$

$d_{setup} = 0.2sec$

$d_{t_prop} = 3\times1m/s$

$d_{trans} = 5500bits/9600bps = 0.573sec$

 

$d_{total} = 0.776 [sec]$

 

 

 

40 + 1000 [ P1 ~ P5 ]

40 + 500 [ P6 ]

 $d_1 = transmission n_time_for_one_packet\times(N-1)+N\timesd_{prop}$

$d_1 = 1040/9600\times2+3\times0.001=0.220[sec]$

$d_2=1040\times5+540/9600[sec]$

 

 

 

packet switching 하는데 걸리는 시간 + call setup 시간

 

 

 

 

Queueing delay (revisited)

  • Very complex component in network delay
  • R = link bandwidth (bps)
  • L = packet length (bits)
  • a = average packet arrival rate
  • traffic intensity = La/R

 

  • La/R ~ 0 : average queueing delay small
  • La/R -> 1 : delays become very large
  • La/R > 1 : more "work" arriving than can be serviced (congestion)
  • For infinite queue : delay is infinite
  • Finite queue : loss is very large

 

"Real" Internet delays

  • Traceroute (tracert for window)
    • Utility program that provides delay measurement from source to router along end-end Internet path towards destination
  • Traceroute operation
    • sends three packets that will reach router i on path towards destination
    • router i will return packets to sender
      • When a router sees a packet with TTL=0, it discards the packet and send an ICMP packet to the source
      • 라우터를 통과할 때마다 TTL을 1만큼 감소
    • sender times interval between transmission and reply

 

 

Packet loss

  • queue (buffer) has finite capacity
  • when packet arrives to full queue, packet is dropped (lost)
  • lost packet may be retransmitted by previous node, by source end system, or not retransmitted at all

 

Throughput

  • throughput : rate (bits/time unit) at which bits transferred between sender/receiver
  • instantaneous : rate at given point in time
  • average : rate over long(er) period of time)

bottleneck link : link on end-end path that constrains end-end throughput

 

 

Throughput : Internet scenario

  • per-connection end-end min(Rc, Rs, R/n)
  • in practice : Rc or Rs is often bottleneck

 

 

 

 

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