네트워크 계층의 연결형 및 비연결형 서비스

* 데이터그램 네트워크는 네트워크 계층에서 비연결형 서비스 (connectionless service) 만을 제공

* 가상회선 네트워크 (virtual circuit network) 는 네트워크 계층에서 연결형 서비스(connection service) 만을 제공

* 트랜스포트 계층 서비스(TCP,UDP) 와 유사하지만 네트워크 계층 서비스는 다음과 같은 차이

- 호스트 사이의 서비스

- 연결형이나 비연결형 서비스 하나만 제공

- 종단 뿐만 아니라 네트워크 코아의 라우터에서도 구현


가상회선 (Virtual Circuit)

* 가상회선( VC, Virtual Circuit)

- 출발지와 목적지 호스트 간의 경로가 전화망과 같이 동작

* 성능 지향형(performance-wise)

* 출발지와 목적지 경로를 따라 네트워크 동작

- 데이터 전송 전에 각 콜(call) 의 연결 설정, 해제

- 각 패킷은 ( 목적지 호스트 주소가 아닌) VC 식별자(번호) 를 포함하여 전송

- 경로 상의 라우터는 현재 연결에 대한 상태를 유지

- 링크, 라우터 자원(대역폭, 버퍼) 들이 VC에 할당

* 전용자원 (dedicated resources ) = 예측 가능한 서비스(predictable service)



VC 구현(VC Implementation)

* VC의 구성요소

1. 출발지와 목적지 호스트 간의 경로( 일련의 링크들과 라우터들)

2. 경로에 있는 각 링크마다 부여되는 가상번호(VC 번호)

3. 경로 상 각 라우터의 포워딩 테이블 엔트리


* VC 에 속하는 패킷은 헤더 안에 ( 목적지 주소대신) VC 번호를 가짐

* VC 번호는 각 링크에서 변경될 수 있음

- 새 VC 번호는 라우팅 포워딩 테이블에서 얻음


VC 포워딩 테이블

VC 라우터는 현재 연결에 대한 연결 상태 정보를 유지! 



VC 시그널링 프로토콜

* signaling protocol

- vc 설정 및 해제를 위해 메시지를 교환하는 프로토콜

- ATM, 프레임 릴레이 , X.25에서 사용

- 오늘날 인터넷에서는 사용하지 않음


데이터그램 네트워크

* 네트워크 계층에서 콜 설정 이 없음

* 라우터는 종단 간 연결에 대한 상태 정보 필요 없음

-네트워크 수준에서의 " 연결" 개념 없음

* 패킷은 목적지 호스트 주소를 사용하여 전달

- 같은 출발지와 목적지를 갖는 패킷들이 다른 경로를 거칠 수 있음



데이터그램 포워딩 테이블


*32 비트 IP 주소    

- 40억개 이상의 주소

- 만약 라우터 포워딩 테이블이 목적지 주소마다 하나의 엔트리를 갖는다면 아주 큰 테이블이 필요


다음은 네개의 엔트리를 갖도록 나눈것!


*  Longest prefix matching

-목적지 주소의 프리픽스를 테이블 엔트리와 대응



ㅇ VC  와 데이터그램 네트워크 비교

* 인터넷 (datagram)

- 컴퓨터 사이에 데이터를 교환

* 유연한서비스 , 엄격한 타이밍 요구 없음

- 다양한 링크 유형

* 다른 특성

* 통일된 서비스 어려움

- 스마트한 종단 시스템(컴퓨터)

* 복잡한 기능(신뢰적인 데이터 전송, 혼잡제어, 순서대로 전달 등) 은 종단 시스템의 상위 계층(트랜스포트 계층) 에서 구현

* 네트워크 내부는 간단하고, 가장자리는 복잡


* ATM(VC)

- 전화망에서 발전

- 전화 통화

* 엄격한 타이밍, 신뢰성 요구

* 보장된 서비스 필요

- 간단한 종단 시스템

* 전화

* 네트워크 내부는 복잡



chapter goals : 


 * 네트워크 계층 서비스의 원리 이해

- 네트워크 계층 서비스 모델

- fowarding and routing

- 라우터 동작 방식

- 라우팅(경로 선택)

- 브로드캐스트, 멀티캐스트


 * 인터넷에서의 네트워크 계층 구현


outline : 

4.1 개요

4.2 가상회선(virtual circuit) 과 데이터그램 네트워크

4.3 what's inside a router

4.4 IP(internet protocol)

- datagram format

- ipv4 addressing

- ICMP(internet control message protocol)

- ipv6


4.5 라우팅 알고리즘

- link state(링크 상태)

- distance vector(거리 벡터)

- Hierarchical Routing(계층적인 라우팅)


4.6 인터넷에서의 라우팅

- RIP

- OSPF

- BGF

4.7 브로드캐스트와 멀티캐스트 라우팅



네트워크 계층

* 송신 호스트에서 수신 호스트로 패킷을 전달

- 송신 호스트는 트랜스포트 계층에서 세그먼트를 받아 데이터그램을 캡슐화

- 수신 호스트는 데이터그램에서 세그먼트를 추출하여 트랜스포트 계층에 전달

* 모든 호스트와 라우터에 네트워크 계층프로토콜 내장

* 라우터는 입력 링크의 IP 데이터그램의 헤더 필드를 조사하여 출력 링크로 전달


포워딩 : 라우터에 입력 링크에 도착한 패킷을 적절한 출력 링크로 이동

라우팅 : 

- 출발지에서 목적지까지 경로(path) 를 결정

- 라우팅 알고리즘

운전 여행 비유

- 라우팅은 출발지에서 목적지까지 여행을 계획하는 과정

- 포워딩은 한 교차로를 지나가는 과정



라우팅과 포워딩 간의 상호작용


연결 설정(Connection Setup_

* 일부 네트워크 계층에서의 또 다른 주요 기능은 연결 설정

- 인터넷을 제외한 ATM, 프레임 릴레이(frame relay) , X.25

* 데이터그램이 전송되기 전에 두 호스트와 전달되는 라우터들 간에 가상연결(virtual connection) 설정

- 라우터가 포함


* 네트워크와 트랜스포트 계층 연결 서비스

- 네트워크

* 두 호스트 간

* 가상 연결인 경우 전달되는 라우터 포함

- 트랜스포트

* 두 프로세스 간


* 네트워크 서비스 모델

- 송신 호스트와 수신 호스트에서 트랜스포트 계층을 연결하는 채널을 위한 네트워크 서비스 모델은?


* 개별 패킷(data gram) 을 위한 서비스

- 보장된 전달( guaranteed delivery)

- 특정 지연 시간 이내의 보장된 전달(40ms)  

* 패킷 흐름(flow)을 위한 서비스

- 순서화(in-order) 된 패킷 전달

- 보장된 최소 대역폭 (minimum bandwidth)

- 보장된 패킷 간 간격

- 두 개의 패킷 전송 사이의 송신자의 시간 간격이 수신자에서의 시간 간격과 같음(또는 변화가 특정 값보다 크지 않음) 을 보장



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