[데이터통신과 네트워킹] Chapter 10. IP 패킷 전송과 성능분석 기법

Chapter 10 IP 패킷 전송과 성능분석 기법
 1. IP 패킷 전방위 전송기법
 2. 모바일 IP 기술
 3. 네트워크 성능과 큐잉모델
 4. 큐잉분석과 네트워크 설계

Chapter 10 IP 패킷 전송과 성능 분석 기법
 1. IP 패킷 전방위 전송기법
  1.1 패킷 전달 서비스
   - 라우팅(Routing)
   · 전송 측에서 목적지 까지 패킷이 거쳐 가는 최적의 경로를 선택
    네트워크 계층에서 중요한 기능

    ※ 네트워크 계층은 패킷의 전달기능, 즉 물리적 네트워크에 의한 패킷의 처리 과정을 감독하는 기능

   - 연결과 관련된 두 가지 중요한 개념
     · 직접 전달 방식(direct delivery)
     · 간접 전달 방식(indirect delivery)

   1.1.1 직접 전달 방식
     · 패킷의 전송 측과 최종 목적지가 동일한 물리적인 네트워크에 연결 된 경우에 전달하는 방식

   1.1.2 간접 전달 방식
     · 패킷의 전송 측 호스트가 연결된 네트워크와 최종 목적지 호스트가 연결된 네트워크가 동일 하지 않은 경우에 전달되는 방식

  1.2 전방위 전송기법
   - 전방위 전송(forwarding)
     · 최종 목적지로 전달되는 경로상에 패킷을 위치시킨다는 의미

    ※ forwarding
       다음 홉 까지 패킷을 전달하는 행위

   - 라우팅(routing)
     · 전방위 전송이 원활하게 이루어지기 위한 라우팅 테이블의 생성과 참조

    ※ Routing
       송신측에서 수신측까지의 경로를 설정하는 행위

   ∴ 하나의 호스트가 전송할 패킷을 갖고 있거나, 라우터가 전방위 전송을 해야 하는 패킷을 수신한 경우, 최종 목적지에 이르는 최적 경로를 찾기 위해 라우팅 테이블을 조사(look-up)하는 것
     = '최종 목적지 기반 전방위 전송기법'

   결국 호스트나 라우터에서 라우팅 테이블이 반드시 필요
라우팅 테이블에 들어가는 목록(entry)의 수가 너무 많아져 이에 대한 해결 방안이 필요하게 됨

   1.2.1 다음 홉 기법
    - 홉 기법(next-hop method)
     라우팅 테이블의 내용을 줄이는 기법

    1.2.2 네트워크-특정 기법
     - 네트워크-특정 기법(network-specific method)은 동일한 물리적 네트워크에 연결된 모든 목적지 호스트의 주소에 대한 모든 항목을 사용하는 것이 아니라, 목적지 네트워크의 주소 자체를 사용하여 하나의 항목으로 대체하는 방식

   1.2.3 기정 라우팅 기법
    - 정해 놓은 패킷의 경로 이외에 모든 경로를 default 라우터를 놓는 방법

  1.3 전방위 전송 과정
   - 네트워크 구성
    R1 라우터를 중심 으로 4개의 네트워크 연결
    '175.50.65.200/26': 기정 라우터

   - R1 라우터의 라우팅 테이블 작성법
     · 라우팅 테이블의 열(column)에 마스크, 네트워크 주소, 다음 홉, 인터페이스 등 4개의 항목 필요

     · 테이블의 첫째 줄(line)부터 마스크의 n값(프리픽스 값)이 큰 것 부터 순서대로 작성

     · '/26' (n=26)이 가장 큰 값, '175.50.65.192/26'으로 표현되는 네트워크가 R1라우터와 직접 연결

     · 다음으로 큰 값은 '/25' (n=25)가 되고 '175.50.65.128/25'로 표현되는 네트워크는 R1라우터와 직접 연결
       다음 홉을 나타내는 항목에 대한 표기는 불필요

     · 앞의 방법을 반복하여 라우팅 테이블을 작성

     · 테이블의 마지막 줄, 인터넷에 연결되어 있는 라우터의 주소 '175.50.65.200/26' 기정 라우터의 항목

   ex) R1 라우터에 목적지 주소가 '175.50.65.140'인 IP 패킷이 도착했을 때
    · 첫 번째 마스크(/26)에 IP 패킷의 목적지 주소인 '175.50.65.140'에 적용하면, 그 결과는 '175.50.65.128'이 되는데, 이에 대응하는 네트워크 주소를 테이블에서 찾아보면 '175.50.65.192'

    = 대응하는 두 개의 주소가 서로 일치하지 않음
     · 두 번째 마스크(/25)를 IP 패킷의 목적지 주소인 '175.50.65.140'에 적용하면, 그 결과 '175.50.65.128'

    = 테이블상의 대응하는 네트워크 주소인 175.50.65.128과 일치
     · 전방위 전송을 실행하기 위해서 필요한 다음 홉 주소를 테이블에서 찾아보면 테이블에는 다음 홉 주소가 나타나 있지 않음

    = 직접연결이 되어 있기 때문
     · 인터페이스 번호 m0를 통해서 패킷의 전방위 전송(forwarding)이 이루어짐

예제

 2. 모바일 IP 기술
   · 하나의 호스트가 한 네트워크에서 다른 네트워크로 이동하는 경우, 고정 호스트를 기반으로 하는 주소체계는 더 이상 그대로 사용할 수가 없다.

  2.1 이동 호스트와 주소 변환
   - 이동 호스트가 새로운 네트워크로 이동해 갈 때 호스트의 주소를 변경하는 방법
    · 호스트는 새로운 주소를 얻기 위해 DHCP2를 사용할 수 있으나 이 방법은 발신지 IP 주소, 수신지 IP 주소, 구성을 요청하는 IP 주소 등을 포함하는 파일들이 호스트가 이동할 때마다 새롭게 변경되어야 함

    · 호스트가 이동할 때마다 재부팅 되어야 하며, 호스트 이동에 따른 변화가 있을 때마다 DNS 테이블을 수정해야 함

    · 데이터 전송 중에는 연결 상태와 IP 주소의 변화가 없이 유지되어야 하는데, 호스트가 이동하게 되면 데이터 전송이 중단될 수 밖에 없게 됨.

  - 모바일 IP
  영구적인 IP주소를 유지하면서, 이동 호스트가 한 네트워크에서 다른 네트워크로 이동할 수 있도록 설계된 IETF에서 제안한 표준 프로토콜

   2.1.1 홈 주소와 관심 주소
    - 호스트는 원래 주소와 함께 임시 주소(관심 주소)를 하나 더 갖도록 함
    · 홈 주소(Home Address)
     원래의 주소 / 영구적이고 홈 네트워크에 연결된 호스트에 연관

    · 관심 주소(Care-Of Address)
     임시 주소 / 일시적으로 사용되며 외부 네트워크(foreign network)에 연관

    - 이동 호스트가 외부 네트워크로 이동해 가면 에이전트 발견과 등록단계 동안 이동 호스트는 관심 주소(COA)를 부여 받음

   2.1.2 홈 에이전트와 외부 에이전트
    - 홈 에이전트(Home Agent)
     · 이동 호스트의 홈 네트워크에 연결된 라우터가 됨

     · 이동 노드에 대한 현재 위치(IP 주소) 정보를 유지

     · 원격지 호스트(Remote Host)가 이동 호스트로 패킷을 보냈을 때 이동 호스트의 역할을 대행

      = 패킷을 수신한 다음, 외부 에이전트로 패킷을 전송
    - 외부 에이전트(Foreign Agent)
     · 외부 네트워크에 연결된 라우터가 됨

     · 홈 에이전트로부터 전송된 패킷을 받아서 이동 호스트로 전달

     · 이동 호스트가 외부 에이전트처럼 동작할 수도 있지만 이동 호스트가 스스로 관심 주소를 수신할 수 있어야 함

     · 이동 호스트는 홈 에이전트와 통신이 가능해야 함

     · 이동 호스트와 외부 에이전트가 동일한 경우, 이때의 관심 주소를 '동일 위치의 관심 주소(collocated care-of address)'라고 함

     = 이러한 경우, 모바일 IPv6에서는 외부 에이전트가 필요 없게 됨

  2.2 데이터 전송 과정
   - 이동 호스트와 원격지 호스트 간의 데이터 통신
     · 에이전트 발견(Agent discovery), 등록(registration), 데이터 전송(data transfer)등 3단계를 거쳐 이루어짐

     · 1단계와 2단계에서는 이동 호스트, 외부 에이전트, 홈 에이전트 등이 관련되고, 3단계에서 원격지 호스트가 포함됨

    이동 호스트와 원격지 호스트 간의 데이터통신 수행

   - 1단계 : 에이전트 발견(ICMP 사용)
    에이전트 광고
    에이전트 요청

   - 2단계 : 등록(UDP 사용)
    · 이동 호스트는 외부 에이전트에 자신을 등록해야 한다.
    · 이동 호스트는 자신의 홈 에이전트에 등록해야 하는데, 이것은 이동 호스트를 대신해서 외부 에이전트에 의해 이루어진다.
    · 이동 호스트의 등록이 만료되면, 등록을 갱신해야 한다.
    · 이동호스트가 홈 네트워크로 돌아왔을 때 등록을 취소해야 한다.

   - 3단계 : 데이터 전송
    · 원격지 호스트에서 홈 에이전트로
    · 홈 에이전트에서 외부 에이전트로
    · 외부 에이전트에서 이동 호스트로
    · 이동 호스트에서 원격지 호스트로