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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(링 크) 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
Receiver Out of order
R3
R4
R5
R1 R2
A connectionless packet-swtiched network
4 3 2 1
1
2
3
4 2
3 3
1
4 1 3 4 2
12
4.3 패킷 교환 (계속)
비연결형 네트워크에서 포워딩 처리
라우터는 목적지 주소를 기반으로 패킷을 전달
1 2
3 4
Output interface Destination
address
Routing table
1 2 3 A
B
H Destination
address
SA DA Data
Send the packet out of interface 2
SA DA Data
Legend
SA: Source address
DA: Destination address
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4.3 패킷 교환 (계속)
비연결형 네트워크에서 지연
Time Time Time Time
Souce Destination
1
2
3
T o ta l d e la 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
L1
2L2
1Label Label Outgoing
Incoming
Legend
SA: Source address DA: Destination address L1, L2: Labels
18
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 B
2
A to B
3
A to B 4 Label
Port Port
3 14 1
Label
Outgoing Incoming
A to B
Port Port
66 3 1
Label Label Outgoing Incoming
A to B
Label
A to B
Port Port
22 4 1
Label
Outgoing Incoming
19
4.3 패킷 교환 (계속)
가상 회선망에서 연결설정의 확인응답
Port Port
3
1
1
1 4
4 2
2 2
3
3 3
14 1
Label Label
Label Label
Outgoing Incoming
Port Port
66 3 1
Label
Outgoing Incoming
A
B A to B
A to B A to B
Network Network
R3
R5
Port Port
22 4 1
Label
Outgoing Incoming
R4
R1 R2
Acknowledge packet Virtual circuit
Legend
77 1 22
2 3 66
14 4
22 77 66
20
4.3 패킷 교환 (계속)
설정된 가상 회선에서 패킷의 흐름
1
1
1 4
4 2
2 2
3
3 3
A
NetworkNetwork
R3
R5
R4
R1 R2
Port Port
3
14 66
1
Label Label Outgoing Incoming
22 Label
Port Port
3 66 1
Label
Outgoing Incoming
A to B
A to B A to B
Label
Port Port
4 22 1
Label
Outgoing Incoming
77
B
DataA
DatagramVirtual circuit Legend
B
DataA
14B
DataA
66B
DataA
22 77
A B
Data21
4.3 패킷 교환 (계속)
연결-지향 네트워크에서 지연
Time Time Time Time
Source Destination
1
2
Transmission time
3
4
5 S e tu p T e a rd o w n
T o ta l d e la 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
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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 재전 송 오류 메시지 전송
