네트워크 계층 소개 -...
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1
Objectives
• 패킷 교환의 개념
• 패킷 교환 서비스 (연결형, 비연결형)
• 비연결형 패킷교환망에서의 패킷 포워딩
• 연결형 패킷교환망에서의 패킷 포워딩
Chapter 4
네트워크 계층 소개
2
목 차
• 개요
• 교환
• 네트워크 계층에서의 패킷교환
• 네트워크 계층 서비스
• 다른 네트워크 계층 문제점들
3
개요
4.1
4
4.1 개요
블랙박스로서의 인터넷
전체 인터넷은 수백만의 컴퓨터를 연결하는 블랙박스
네트워크
A B
Physical
Data link
Network
Transport
Application
Physical
Data link
Network
Transport
Application
Internet
5
4.1 개요 (계속)
서로 연결된 LAN과 WAN의 조합으로서 인터넷
인터넷은 연결장치를 통하여 연결된 수많은 네트워크(또는) 링크로 구성
인터넷은 LAN과 WAN의 조합인 인터네트워크
6
교환
4.2
7
4.2 교환
회선 교환(Circuit Switching)
메시지 전달 전에 발신지와 목적지 사이에 물리회선(링크) 생성 후 메시지 전달
메시지 전달 완료 후 연결해제
회선교환망의 좋은 예: 초기 전화시스템
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4.2 교환 (계속)
패킷 교환(Packet Switching)
오늘날 인터넷의 네트워크 계층: 패킷 교환망
상위층으로부터 받은 메시지를 패킷 단위로 분할
발신지에서 목적지까지 패킷 단위로 전달
패킷교환망은 패킷을 최종 목적지까지 전달 결정
사용방법: 데이터그램(datagram), 가상회선(virtual
circuit)
9
패킷 교환
4.3
10
4.3 패킷 교환
발신지에서 메시지는 데이터그램 단위로 분할
각 데이터그램이 발신지에서 목적지로 전달
수신된 데이그램은 목적지에서 원래의 메시지로 재조립
제공되는 서비스
비연결형 서비스(connectionless service)
연결-지향(connection-oriented) service
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4.3 패킷 교환 (계속)
비연결형 서비스
각 패킷을 상호독립적으로 처리
네트워크내의 교환기를 라우터(router)라고 함
Sender Network
Network
ReceiverOut of orderR3
R4
R5
R1 R2
A connectionlesspacket-swtiched network
4 3 2 1
1
2
3
42
3 31
4 43 21
12
4.3 패킷 교환 (계속)
비연결형 네트워크에서 포워딩 처리
라우터는 목적지 주소를 기반으로 패킷을 전달
1 2
43
Outputinterface
Destinationaddress
Routing table
12
3
A
B
H
Destinationaddress
SA DA Data
Send the packetout of interface 2
SA DA Data
Legend
SA: Source address
DA: Destination address
13
4.3 패킷 교환 (계속)
비연결형 네트워크에서 지연
Time Time Time Time
SouceDestination
1
2
3
Tota
ldela
y
14
4.3 패킷 교환 (계속)
연결-지향 서비스
연결설정, 데이터 전송, 연결해제 과정 사용
메시지에 속한 모든 패킷 간에 서로 관계성을 가짐
데이터그램 송신 전에 경로를 지정하는 가상회선(virtual circuit) 생성
연결 생성 후 가상회선을 통하여 데이터그램 전달
패킷에는 가상회선 식별자(레이블)가 있어야 함
각 패킷은 레이블을 기반으로 포워딩
15
4.3 패킷 교환 (계속)
연결-지향 패킷 교환망
전송 경로인 가상회선을 따라 전달
4 3 2 1
4
3
2
1
4 3 2 1 4 3 2 1
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4.3 패킷 교환 (계속)
연결-지향 서비스 생성 단계
연결설정단계
가상회선을 위한 엔트리 생성
요청 패킷: 발신지와 목적지 주소 전달
확인응답 패킷: 테이블 내의 엔트리 완성
데이터 전송 과정: 엔트리를 기반으로 순서대로 전달
연결해제단계
발신지는 패킷을 모두 보낸 후 해제 패킷 송신
목적지는 확인응답 패킷으로 응답
모든 라우터는 해당 엔트리 삭제
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4.3 패킷 교환 (계속)
연결-지향 네트워크의 포워딩 처리 과정
레이블 값을 기반으로 포워딩 결정
1 2
3 4
Routing Table
Port Port
2L1 L21
Label Label
OutgoingIncomingLegend
SA: Source address
DA: Destination address
L1, L2: Labels
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4.3 패킷 교환 (계속)
가상회선망에서 연결설정 요청 패킷 전송
1
1
1
4
4
2
2 2
3
3
3
A
B
Network
Network
R3
R5
R4
R1 R2
Request packet
Virtual circuit
Legend
A to B
A to B
1
A to B2
A to B
3
A to B
4
LabelPort Port
3141
Label
OutgoingIncoming
A to B
Port Port
3661
Label Label
OutgoingIncoming
A to B
Label
A to B
Port Port
4221
Label
OutgoingIncoming
19
4.3 패킷 교환 (계속)
가상 회선망에서 연결설정의 확인응답
Port Port
3
1
1
1
4
4
2
2 2
3
3
3
141
Label Label
Label Label
OutgoingIncoming
Port Port
3661
Label
OutgoingIncoming
A
B
A to B
A to B A to B
Network
Network
R3
R5
Port Port
4221
Label
OutgoingIncoming
R4
R1 R2
Acknowledge packet
Virtual circuit
Legend
77
1
22
2
663
14
4
7722
66
20
4.3 패킷 교환 (계속)
설정된 가상 회선에서 패킷의 흐름
1
1
1
4
4
2
2 2
3
3
3
ANetwork
Network
R3
R5
R4
R1 R2
Port Port
314 661
Label Label
OutgoingIncoming
22
LabelPort Port
3661
Label
OutgoingIncoming
A to B
A to B A to B
LabelPort Port
4221
Label
OutgoingIncoming
77
DataBA Datagram
Virtual circuit
Legend
DataBA14
DataBA66
DataBA22 DataBA77
21
4.3 패킷 교환 (계속)
연결-지향 네트워크에서 지연
Time Time Time Time
SourceDestination
1
2
Transmission time
3
4
5
Setu
pT
eard
ow
n
Tota
ldela
y
6
7
22
네트워크 계층 서비스
4.4
23
4.4 네트워크 계층 서비스
발신지에서 제공되는 서비스
패킷화
상위 계층으로부터 온 데이터를 데이터그램으로 캡슐화
다음 홉의 논리주소 찾기
라우팅 테이블을 참조
다음 홉의 물리주소(MAC) 찾기
ARP(address resolution protocol) 이용
필요한 경우 데이터그램 단편화
데이터그램이 MTU(maximum transmission unit)보다 클 경우
24
4.4 네트워크 계층 서비스 (계속)
발신지에서 제공되는 서비스 (계속)
25
4.4 네트워크 계층 서비스 (계속)
라우터에서 제공되는 서비스
다음 홉의 논리주소 찾기
다음 홉의 MAC 주소 찾기
단편화
26
4.4 네트워크 계층 서비스 (계속)
라우터에서 제공되는 서비스 (계속)
27
4.4 네트워크 계층 서비스 (계속)
목적지 컴퓨터에서 제공되는 서비스
단편들을 재조립
상위 계층에 전달
재조립 타이머 설정, 완료 전에 타이머가 만료되면 재전송 오류 메시지 전송
28
4.4 네트워크 계층 서비스 (계속)
목적지 컴퓨터에서 제공되는 서비스 (계속)
29
그 밖의 서비스
4.5
30
4.5 그 밖의 서비스
오류 제어(Error Control)
흐름 제어(Flow Control)
혼잡 제어(Congestion Control)
라우팅(Routing)
보안(Security)