건국대학교 컴퓨터네트워크 강의노트 2
Computer Networking: A Top down Approach

Chapter 3: Transport Layer (Cont'd)

  • Finite State Machine (FSM)

    • rdt 3.0: Timing
      • sender가 ACK를 기다리는데, 어느정도 기다려도 오지 않으면 timeout
      • reasonable timeout
      • ACK가 그냥 delay 되는 거라면 retransmission은 중복. seq가 있어서 receiverㅏ 처리 IMAGE IMAGE IMAGE
      • Performance of rdt
        • 동작은 좋은데 성능이 구리다
        • ex) 1Gbpgs link, 15ms prop delay, 8000bit packet $$ D(trans) = L / R = 8 microsecs $$ $$ U(sender) = (L / R) / (RTT + L / R) = 0.008 / 30.008 = 0.00027 $$ IMAGE
        • 점유율이 0.00027. bandwidth 낭비. RTT동안 전송이 없으니까.

  • Pipelined protocols.

    • 병렬로 여러개 보낸다. buffer가 여러개 필요하다

      • go-back-N
      • Selective Repeat

    • Pipelining: increased utilization IMAGE $$ U(sender) = (3L / R) / (RTT + L / R) = 0.024 / 30.008 = 0.00081 $$

      • 3배 좋아짐.

    • Go-back-N

      • n개: window size. [0 ~ n-1]
      • ack없이 n개까지 보낸다.
      • Cummulative ack
        • 1, 2, 3, 4 있으면 4만 ack.
      • 가장 처음 패킷 timer 측정 ack

    • Selective Repeat

      • ack없이 n개까지 보낸다.
      • Inidividual ack
        • 1, 3 패킷마다 개별적 ack
      • 매 패킷 timer 측정

  • Go-Back-N: sender

    • sender도 reciever도 window 를 운영. IMAGE
    • Sliding window: ACK를 받을때 마다 window가 움직인다.
    • duplicate ACK 가능성.
    • 제일 오래된 패킷 기준 timeout. 다 다시 보낸다.
    • sender extended FSM
    • receiver extended FSM
      • ACK-only: 가장 큰거
      • out-of-order pkt:
        • discard: no receiver buffering
        • re-ACK: seq 가장 높은거.
    • GBN in action IMAGE
      • 3, 4, 5 잘 갔는데 다시보낸다. 조금 비효율적.

  • Selective repeat

    • GBN은 timeout시 다시보내는 패킷이 많다. (순서가 바뀌어오는거 다 버린다.)
    • error난 packet만 재전송
    • receiver: individually ack
      • 매 패킷마다 timer
    • window IMAGE
      • sedner
        • 데이터 available window, 패킷 전송
        • timeout: 에러난 패킷만 재전송
        • ACK
          • 나머지는 놔둔다
    • Select repeat in action IMAGE
    • 단점
      • 패킷마다 timer
      • buffer management
      • 딜레마
        • 윈도우 사이즈가 충분히 커야한다.

5. TCP

프로토콜이 제법 복잡하다.

  • Overview

    • point-to-point: 1 sender - 1 receiver
    • reliable, in-order-byte
      • 시간이 좀 걸린다.
      • bandwidth 보장 x
    • pipelined (window size N)
      • TCP congestion / flow control
    • full duplex data
      • 양방향 통신
      • MSS: maximum segment size. 패킷 최대 길이 2^16
    • Connection-ordiented
      • handshaking 한다.
    • flow controlled

  • TCP segment structure IMAGE

    • 총 크기가 TCP는 20 bytes, UDP는 8 bytes. 옵션이 있으면 더 길다.
    • sequence number: 0 ~ 2^31-1
    • U: 급하다
    • A: ACK only : P: Push. buffer가 차지 않았다.
    • R: RST. 비정상종료
    • S: SYN
    • F: FIN
    • receive window: window size N은 가변적.
      • 매 윈도우 size는 0 ~ 2^16-1
      • 3 -> 3만 넘치지 않게 보내라
      • => flow/congestion control
    • urg data pointer: urgent data 위치

  • TCP seg, numbers, ACKS

    • Sequence numbers
      • segment data의 첫번째 byte number
      • 첫번째 패킷: 1, length 1024, MSS
      • 두번째 패킷: 1025
    • acknowledgements
      • cumulative ACK
        • 첫번째 패킷 SEQ 1, MSS 1024 => ACK 1025
        • 다음 SEQ 1025를 기대한다. IMAGE

  • TCP round trip time, timeout

    • timeout이 RTT보다는 커야지
      • 그런데 RTT는 유동적
      • too short: 불필요한 재전송
      • too long: slow reaction
    • RTT를 어떻게 재지?
      • sampleRTT: 정상적인 패킷 RTT 계산. 최근 몇개 평균 $$ EstimatedRTT = (1 - a) * EstimatedRTT + a * SampleRTT $$s
        • 보통 a = 0.125
      • timeout interval: EstimatedRTT + “safety margin”
        • EstimatedRTT 변동이 컸다면 -> safety margin도 크게 $$ DevRTT = (1-b) * DevRTT + b * (SampleRTT - EstimatedRTT) $$
        • 보통 b = 0.25 $$ TimeoutInterval = EstimatedRTT + 4*DevRTT $$

  • Reliable Data Transfer

    • RDT services

      • pipelined segments
      • culmulative acks
      • signle transmission timer

    • retransmission triggered

      • timeout events
      • duplicate acks

    • TCP sender events

      • app에서 데이터 전송하려 할 때
        • segment를 seq로 만든다.
        • seq -> byte-stream. 첫번째 byte의 byte number
        • timer -> oldest unacked segment 기준
        • expiration interval: TimeoutInterval

    • timeout

      • Retransmission
      • Go-Back-N 이니까 oldest부터 다시 보낸다.

    • ack received

      • window sliding
      • timer restart

    • TCP sender

    • TCP retransmission scenarios IMAGE IMAGE

    • TCP fast transmit

      • time-out period가 상대적으로 길다
      • duplicate ACK가 쌓이면 transmit
      • “triple duplicate ACK” => resend unacked segment with smallest seq # IMAGE

  • TCP Flow control IMAGE

    • (receiver control)
    • sender의 buffer가 넘어가지 않도록 속도를 조절해서 보내는 것. IMAGE
    • rwnd: receive window, TCP header 값. 패킷 보낼때 마다 써서 보낸다.
    • rwnd에 따라 조절해서 전송

  • connection management IMAGE

    • sender와 receiver의 handshake
    • connection을 맺으면서 seq, rcvBuffer
    • 2-way handshake IMAGE
      • 항상 잘 작동할까?
        • variable delay
        • message loss
        • failure scenarios IMAGE
        • 2way는 모자라다.
    • 3-way handshake IMAGE IMAGE
    • TCP: closing connection
      • 4-way handshake
        • FIN bit가 1인 Segment를 보낸다.
        • 받은 FIN에 ACK 응답 IMAGE

6. principles of congestion control

패킷이 너무 많이 생겼을 때
RTT가 너무 많아졌을 때, 덜 만들자

  • Congestion
    • “source가 데이터를 너무 많이, 빨리 보내서 네트워크가 이를 처리하기 어려운 상태”
    • flow control과는 다르다
      • flow control: 상대방 버퍼 문제
      • congestion control: 전체 데이터 문제
    • manifestation
      • lost packet (router-buffer overflow)
      • long delay (router-buffer queueing)
    • top-10 problem!
      • delay가 커지고, loss가 커지면 congestion
    • Scenario 1
      • one router, infinite buffer IMAGE
    • Scenario 2
      • one router, finite buffer IMAGE
      • Idealization: packet knowledge
        • sender가 router가 available한 상태일 때만 전송한다. IMAGE
      • Idealization: known loss
        • sender가 패킷이 손실된 걸 알고 다시 보낸다. IMAGE
      • Realistic: duplication
        • 패킷은 송실될 수 있고
        • congestion
          • 다시보낸 것까지 감안한 성능이 “good put” IMAGE
    • Scenario 3
      • sender 4개
      • multihop paths
      • timeout / retransmit IMAGE IMAGE

7. TCP congestion control

  • additive increase, multiplicate decrease
    • 증가할 땐 합 적용, 감소할땐 곱적용
      • cwnd 1씩 증가: 1 -> 2 -> 3 -. … -> 99 -. 100
      • cwnd 절반으로 감소: 100 -> 50 -> 25 IMAGE IMAGE
    • cwnd deafult: 4096 -> 2048 -> 1024 ….
    • TCP sending rate $$ rate ~~= cwnd/RTT (bytes / sec) $$
  • TCP slow start IMAGE
    • initially cwnd = 1 MSS
    • double cwnd every RTT
    • 처음 rate는 slow, 점점 지수적 증가
  • TCP: detecting, reacting to loss
    • timeout이 걸린다:
      • cwnd를 1로 셋팅 (반으로 줄이는 게 아니라)
      • slot start
    • TCP RENO: 똑같은 ACK가 3개 (중간에 몇개 빼먹었다)
      • cwnd를 반으로
    • TCP Tahoe: 항상 cwnd를 1로
      • (timeout 이건, 중복 3개 ACK건)
    • TCP: switching from slow start to CA (Congestion Avoidance) IMAGE
      • variable ssthresth
        • sshthresh 까지는 지수적으로 증가
        • sshthresh 넘어가면 linear하게
        • 문제가 발생하면 (timeout, duplicate ack 3)
          • Tahoe에선 1
          • RENO에선 반으로.
          • sshthresh는 직전 cwnd의 절반
  • TCP throughput
    • W: window size $$ (avg.TCP throughput) = 3/4*W/RTT (bytes/s) $$

Chapter 4: Network Layer: The Data plane

1. Overview of Network layer

  • Network layer
    • End-to-End
    • 모든 router에 ip 가 필요 (switch, 기지국에는 필요없다)
    • router는 header를 조사해서 next를 찾는다
    • router별 network layer: routing table
  • 기능
    • Forwarding
      • 다음번 hop을 찾아서 보내는 것
    • Routing
      • 길 찾기
      • 최단 경로 찾기: routing alogrithm
  • Data plane
    • forwarding 역할
      • 다음 번 hop이 어디인가
  • Control plane
    • 전체 routing algorithm 돌려서 경로설정
    • Network-wide
    • traditional routing algorithm: 라우터에 구현
    • SDN: server에서 구현
  • Per-router control plane IMAGE
    • 라우터마다 control plane
    • 자기 라우팅은 자기가 계산
    • 주기적으로 control plane 돌려서 routing table 갱신
    • 기존 router에선 control plane, data plane이 분리되어 있지 않음
  • Locally centralized control plane IMAGE
    • 서버에서 라우팅 관리
  • Network service model
    • Sender와 receiver 사이의 channel 역할
    • individual datagram services
      • guaranteed delivery
      • guaranteed delivery (< 40 ms delay)
    • flow of datagram services
      • in-order delivery
      • guaranteed minimum bandwidth
      • packet inter spacing: 어느정도 띄워서 보낸다
    • 이런거 다 안된다! 오늘날 인터넷은 그저 best effort. guarantee는 없다. IMAGE

2. What's inside a router

IMAGE

  • Input port functions IMAGE
    • line termination: physical layer
    • link layer protocol: datalink layer
    • lookup, forwarding: deccentralized switching
      • ip header를 보고 “matching”, next hop을 찾고
      • 목표: “line speed” processing
      • queueing
      • destination-based forwarding: destination 주소만 본다 (traditional)
      • generalized forwarding
  • Destination-basesd forwarding IMAGE
    • longest prefix matching IMAGE
      • TCAM (ternary content addressable memories)
        • matching 되는 컨탠츠로 찾겠다.
        • ns 단위로 처리 가능
        • content addressable
    • Switching fabrics IMAGE
    • switching rate: rate at which packets can be transfer from inputs to outputs
  • Switching via memory
    • 1 세대.
    • copy 때문에 느리다.
  • Switching via a bus
    • bus contention. 버스 성능에 따라 속도가 제한
    • Cisco 5600: 32 Gbps bus. enterprise router로 충분
  • Switching via interconnection network
    • bus가 여러개: bus bandwidth limitation 극복
    • banyan network (중요한 곳만 연결), crossbar, other interconnection nets
    • Cisco 12000: 60Gbps. 망 연결할 때 많이 쓴다.
      • KT 망 - KONKUK 망 - SK 망
  • Input port queueing IMAGE
    • HOL (Head of the line) Blocking: 큐의 처음 부분이 다른 애들이 나아가는걸 막는다.
    • 보통 queueing을 한다고 하면 output port에만
  • Output port IMAGE
    • HOL 문제 해결
    • 주로 router/swtich.
    • 보통 output port에 버퍼링한다. IMAGE
    • HOL 문제가 없어서 queuing delay가 훨씬 줄어든다.
  • buffering을 얼마나 할 것인가?
    • N: flow 포트 수. C: capacity $$ RTT * C / \sqrt(N) $$
    • ex) RTT: 250ms, C = 10Gbps, N: 16 포트
    • 계산결과: 2.5G bits ..?
  • Scheduling mechanisms IMAGE
    • scheduling. 큐가 여러개라면 어떤 패킷을 처리할 것인가
    • FIFO scheduling
      • 먼저 들어오는 패킷을 먼저 처리
      • discard policy: 큐가 꽉 찼다면
        • tail drop: 나중에 들어온거
        • priority: 우선순위 낮은거
        • random: 임의
    • Scheduling policies: priority IMAGE
      • multiple classes: 여러 priority. header에 marking 필요
      • 비율을 잘 맞춰야 한다. high N개 할 때마다 low 1개씩.
    • Round Robin (RR) scheduling: IMAGE
      • 돌아가면서
    • Weighted Fair Queueing (WFQ) IMAGE
      • Round Robin 일반화.
        • highest: 3개씩
        • middle: 2개씩
        • lowest: 1개씩

3. IP: Internet Protocol

IMAGE best effort.

  • IP datagram format IMAGE
    • length: $2^{16}$ = 64KB 최대.
    • 16-bit identifier, fragment offset: MTU로 짜르고, 모은다
    • upper layer: TCP, UDP
    • TCP 20 bytes, IP 20 bytes, App layer overhead
  • IP fragmentation, reassembly
    • 패킷을 MTU 단위로 쪼개는 걸 fragmentation, 모으는 걸 reassemble
    • identification, offset으로 모은다
    • example IMAGE
      • offset은 octet단위
  • IP addressing IMAGE
    • IP: 32-bit identifier
    • interface: connection between host/router and physical link
    • IP주소는 매 인터페이스마다 할당
    • subnet mask
  • Subnets IMAGE
    • IP address
      • subnet part
      • host part
    • Subnet
      • 라우터 거치지 않고 서로 접근 가능한 영역 IMAGE
      • 얘는 서브넷이 6개다.
      • CIDR이 /30 이면 호스트가 2개 (00: network address, 11: broadcast address)
    • CIDR: Classless InterDomaion Routing IMAGE
      • CIDR로 라우팅테이블 크기를 줄일 수 있다.
  • IP addresses: how to get one?
    • hard-coded by system admin in a file. 수동으로 파일에 박아 넣는다.
      • Windows: control-panel …
      • UNIX: /etc/rc.config
    • DHCP
      • dynamic 할당 / 반납
      • renew 가능
      • address 재사용 허용
      • 더 많은 모바일 유저
    • DHCP Overview
      • host가 서브넷에 들어오면 “DHCP discover” broadcast
      • DHCP server responds with “DHCP offer”
      • host request “DHCP request”
      • server sends address “DHCP ack”
      • Well-known port: 68
    • DHCP: more than IP address
      • DHCP 는 IP address 할당 그 이상의 일을 한다
      • router의 IP를 같이 준다
      • DNS Server의 이름과 주소
      • network mask
    • DHCP: example IMAGE
      • laptop에서 필요한거: 자기 주소, DNS, router
      • DHCP request: UDP, IP, Ehternet으로 encapsulate
      • Ehternet frame은 LAN에서 broadcast
    • 그러면 실제로 IP를 어디서 갖고오지?
      • 한국: KRNIC.NET -> KT, SKT
      • 전세계: ICANN
    • How does an ISP get block of addresses?
      • ICANN: Internet Corporation for Assigned
      • allocates addresses
      • manages DNS
      • assgin domain names, resolve disputes
  • NAT: network address translation IMAGE
    • single NAT IP address, different port -> different local addresses
    • motivaltion
      • 주소 1개를 여러 디바이스가 공유 (6만개)
      • 로컬 네트워크에서 주소 변경
        • 외부엔 알리지 않아도 된다
      • ISP에 비해 편리하다
      • 보안요소
        • 디바이스가 바깥세상에서 Visible 하지 않으므로
    • Implementation: NAT router
      • outgoing datagrams replace
        • (source IP, port) -> (NAT IP, new port)
      • remember
      • incoming datagrams replace (“NAT table”) IMAGE
      • 16-bit port-number field
      • 단점
        • router는 layer 3 까지만 처리해야한다.
        • address 부족은 IPv6에서 해결되어야 한다.
        • end-to-end 위반
          • NAT는 중개자가 필요하다
        • NAT traversal
          • Server에 직접 연결하고 싶을 떈? 방법이 없다.
  • IPv6
    • motivation
      • initial motivation: 32-bit address space가 모자르다
      • additional motiviation (header)
        • processing / forwarding speed up
        • QoS
    • IPv6 datagram format
      • fixed-length 40 byte header
      • 꼭 필요한 것만 있다
        • option이 없다.
        • fragmentation을 허용하지 않는다. IMAGE
        • flow label: QoS support
          • flow 가 무엇인가. src ~ dest로 연속해서 만드는 패킷들의 집합 (stream). 아직 잘 정의되진 않음
        • payload len: data length
        • next hdr: UDP냐 TCP 등의 추가 header. Next hdr에서.
        • hop limit: TTL reply 횟수
        • IPv4옵션 (여기 routing 해라) 가 없다.
        • fragmentaation, ID가 없다. flow label이 생김
        • 단순화했음에도 헤더의 길이가 늘어났다. address가 32bits -> 128bits가 됐으므로
    • Other changes from IPv4
      • Checksum. 단순화 시키기 위해 삭제. 통신장비의 성능이 좋아져서 error도 적다. processing time을 줄이기 위해
      • options: 허요, 하지만 Next header field에서.
      • ICMPv6: new version of ICMP
        • additional message type: “Packet Too Big”
        • multicast group management functions
    • Transition from IPv4 to IPv6.
      • 사람들이 잘 안바꾼다.
      • 동시에 모든 router를 upgrade할 수는 없다.
        • no “flag days”
        • IPv4와 IPv6를 같이
      • Tunneling IMAGE
        • IPv6 datagram을 IPv4 datagram payload로 전송 IMAGE
    • IPv6: adoption
      • 중국이 가장 많이 쓴다
      • Google: 8%의 client
      • NIST: 정부의 1/3 도메인
      • 20년 정도 걸릴듯
      • 20년간의 app 변경, WWW, Facebook, …

4. Genralized Forward and SDN

SDN: Network 가상화 기술. (Software Defined Network)
각 라우터의 control 모듈을 중앙서버에 모아두었다. IMAGE 각 라우터 별 flow table이 있고, flow table을 주고 받는 프롵콜 OpenFlow가 있다.

  • OpenFlow data plane abstraction
    • flow: 헤더 필드로 파악
    • rules
      • Pattern: 매칭, 목적지, 주소가 어디라면
      • Actions: drop, forward, midify, 경우에 따라선 controller에게 보낸다
      • Priority: 우선순위 높은 놈붙터 처리
      • Counters: 통계. 매칭이 일어났을 때마다 +1 IMAGE
  • OpenFlow: Flow table entries IMAGE IMAGE IMAGE
    • OpenFLow abstraction
      • match + action: match와 action으로 서비스 정의
      • Router
        • match: longest prefix
        • action: forward
      • Switch
        • match: destination MAC
        • action: forward or flood(broadcast)
      • Firewall
        • match: IP
        • action: permit or deny
      • NAT
        • match: IP and port
        • action: rewrite IMAGE

Chapter 5: Network Layer: The control plane

Chapter Goals

  • traditional routing algorithm
  • SDN controllers
  • Internet Control Message Protocol: ICMP
  • network management: SNMP
  • OSPF: routing algorithm, BGP, OpenFlow, ODL, ONOS, ICMP, SNMP

1. Introduction

  • Network-layer functions
    • forwarding: data plane
    • routing: control plane
    • Two approaches
      • per-router control (traditional)
      • logically centralized control (software defined networking)
    • Per-router control plane IMAGE
    • Logically centralized control plane IMAGE

2. Routing Protocols

  • goal: “good” path를 결정한다.
    • “good”: least cost, feastest, least congested
    • routing: “top-10” challenge
  • A link-state routing algorithm
    • Dijkstra's algorithm
      • 다익스트라.
      • 모든 노드가 완벽한 정보를 알고 있다. (그래프 연결, 엣지간 코스트 등)
      • 그걸로 각자 계산
      • least cost path. 최소 경로를 찾자. 자기 자신부터 모든 노드까지
      • k iteration
      • notation
        • C(x,y): x와 y 사이 cost
        • D(v): source부터 v까지 현재 최솟값
        • p(v): v까지 가는 경로의 직전 노드
        • N`: 현재까지 계산한 것중 확정된 것. 더 이상 짧은 길이 존재하지 않는다. IMAGE
        • complexity
          • $n(n+1)/2 = O(n^2)$
          • 효율적인 구현: $O(nlogn)$
      • link state는 모든 노드가 다 각자 완벽한 그래프 정보를 수집, 각자 계산
        • 완벽한 정보를 수집하기 위해 broadcast
        • 모든 정보가 교환될 떄 까지 계산 안하다가 한꺼번에 계산
  • Distance vector algorithm
    • 이웃된 노드하고만 정보 교환
    • k 번 정보교환으로 routing table 완성
    • Bellman-ford IMAGE
    • distance vector가 단순하니까 많이 쓰지만
      • 완벽한 정보를 모아서 계산하는게 아니라 현재 상태에서 계산.
      • 실제로 라우터에선 RIP 하는 경우 30초마다 계산
      • maximum hop count가 15라고 한다면 7.5분이 걸린다.
      • 중간에 링크 1개가 끊어지면?
        • 최정 경로 탐색까지 30초, 1분, 1분 30초, …. 걸리게 된다. IMAGE
    • Comparision of LS and DS algorithm
      • message complexity
        • LS: n 노드 수, e Edge 수 -> $O(nE)$
        • DV: neighbor 끼리만 exchange. convergence time이 가변적.
      • speed of convergence
        • LS: $O(n^2)$ for $O(nE)$ messages
        • DV: 가변적, LS보다 느리다
      • robustness: router 하나가 고장나면?
        • LS: 한꺼번에 broadcast
          • 중간에 hacker가 개입하지 않도록 authentication 해야함
        • DV: error propagate 에 시간이 많이 걸린다.

3. Infra-AS routing in the Internet: OSPF

  • Making routing scalable
    • 망이 늘어남에 따라 목적지가 늘어난다.
    • routing table size가 기하급수적으로 늘어나면 안된다.
    • 어떻게 줄일까?
    • 이상적
      • 모든 router는 identical (똑같지 않다. 기관이 다르고 … 국가가 다르고 …)
      • network “flat”
    • scale: 도착지가 몇십억
      • router에 모든 주소를 다 넣을 수 없다!
    • administrative autonomy
      • 망마다 자치
      • internet: 네트워크의 네트워크
      • 각 network admin, 기관마다 네트워크 알아서 해라. (너네는 DV 해라, 우리는 LS 하겠다.)
  • Internet approach to scalable routing
    • AS “autonomous systems”
    • Infra-AS routing
      • 기관 내 라이터들끼리 라우팅 프로토콜 알아서 해라
    • Inter-AS routing
      • 기관 별, 바깥 세상 라우터끼리 정보교환
    • Interconnected ASes IMAGE
  • Inter-AS tasks IMAGE
    • 3a는 Intra-AS, Inter-AS 둘다 해야함.
    • Inter-AS
      • 3a->1c: AS3와 다른 네트워크 정보 전송
      • 1c->3a: AS1, AS2, 그 외 네트워크 전보 3a에 전송
    • Infra-AS
      • 교환해서 자기만 갖고 있을 게 아니라 propagate 필요
  • Intra-AS Routing
    • IGP (Interior gateway protocols)
    • intra-AS의 대표적 프로토콜
      • RIP: DV, metric: hop count
      • OSPF: Ls, metric: bandwidth/delay, metric이 단순 (IS-IS 존재)
      • IGRP: cisco가 만든, OSPF에서 발전한 protocol. metric이 복잡하다.
    • OSPF (Open Shortest Path First)
      • “open”: 오픈소스다.
      • link-state algorithm 사용
        • link state broadcasting/flooding
        • topology가 각 노드에
        • 그래서 dijkstra로 shortest least cost path를 찾아낸다.
      • flooding 한다.
        • IP를 통해서 flooding 정보 공유 (TCP나 UDP를 쓰지않음.)
        • link state
      • Is-IS: OSPF랑 비숫
    • OSPF “advanced” features
      • security: authentication. (한 라우터가 잘못된 정보를 준다면 문제가 될 것.)
      • multiple: same-cost paths 동일한 값 path 허용 => load balancing (RIP에선 단 1 경로)
      • TOS 값에 따라 cost 측정 가능
        • ex) satelite link 굉장히 느린데, 이메일 같은 건 이거 써도 됨.
      • multicast 기능
      • hierarchical OSPF
        • 내부가 복잡하면 (건물 수십개) Flat보다 계층 라우팅이 효율적
    • Hierarchical OSPF IMAGE
    • area2 에서 area1 을 알 필요가 없다.
    • area별 OSPF
    • two-level hierarchy: local area, backbone
      • link-state advertisements
    • area border
    • backbone routers
    • boundary routers

4. routing among the ISPs: BGP

요즘 BGP 안쓰는 데가 없다.

  • BGP (Border Gateway Protocol)
    • 사실상 inter-domain routing protocol
  • BGP provides
    • eBGP: external BGP
      • 나한테 주면 여기저기 보낼 수 있다는 AS정보를 받을 수 있다.
    • iBGP: internal BGP
      • 받은 reachability information을 내부 라우터에 전달. 이렇게 forwarding table을 만든다.
    • BGP에서 중요한건 policy
      • intra-routing protocol에선 최소비용이 중요
      • inter-routing protocol에선 최소경로보다 “reachability”
      • 그래서 reachability information 교환.
    • 다른 네트워크에 “I am here"을 알려준다. 알려주지 않으면 reachability가 전달되지 않음.
  • eBGP, iBGP connections IMAGE
    • BGP session: 두 BGP 라우터가 주기적으로 정보교환
      • 1개의 session을 만든다.
      • TCP connection으로 교환하는건 path vector IMAGE
      • AS 3, X 에게 보낼 수 있음을 알려줌
    • Path attributes and BGP routes
      • 서로 교환하는 reachability information
        • prefix + “attributes” = “route”
        • 어떤 네트워크 + attributes
      • Attributes에는
        • AS-PATH: 이러이러한 경로를 통해 X까지 보내주겠다.
        • NEXT-HOP: 갈때 next hop이 뭐다.
      • Policy-based routing
        • 정책적으로 결정한 바에 의해 routing 해주겠다. (reachability가 있다 / 없다)
  • BGP path advertisement IMAGE
  • BGP messages
    • TCP 위에 connection 만들어서 정보 교환.
      • OPEN: connection 만드는
      • UPDATE: path. 새로운 경로를 알려준다. 또는 policy로 인해 withdraw
      • KEEPALIVE: 계속 살린다
      • NOTIFICATION: 에러 발생시 알려준다
  • BGP: achieving policy via advertisements IMAGE
    • BGP policy를 통해 transit traffic을 막을 수 있다.
    • x: dual-homed. 2개 이상의 네트워크와 연결
  • Why different Intra-, Inter-AS routing?
    • policy
  • scale
    • hierarchical을 통해 scale할 수 있다
  • performance
    • Inter-AS에선 policy가 더 중요

5. SDN

기존 라우터에서 하던 RIP, IP, IS-IS 등의 프로토콜을 전부 다른 서버/클라우드에서 한다 (control plane). data plane에는 하드웨어 기계만.
“middlebox”: 다른 layer의 firewalls, load balancer, NAT boxes 등도 control plane에 존재 가능
최근 네트워크는 SDN. 이동통신사, Google

  • Why a logically centralized control plane?
    • avoid router misconfiguration, great flexibility
      • control을 맘대로 고칠 수 있다.
      • 기존 hardware-based 에선 Cisco, Huawei가 라우터 안고쳐주더라.
    • table-based forwarding으로 프로그래밍이 가능해진다
      • centralizzed easier
      • distributed difficult: manufacturer가 입맞에 맞게 안고쳐주더라.
    • open (non-proprietary)
      • 소유권이 개방. module program들이 모두 옾느소ㅡ
    • 비유 IMAGE
  • Traffic engineering IMAGE
    • uxyz 경로가 가장 빠른데, 로드밸런싱 목적으로 uvwz
    • SDN에서 traffic engineering하기 편하다.
    • tradition에선 바꾸기 어렵다.
  • SDN perspective: data plane switches
    • Switch도 SDN 이용 가능
  • SDN perspective: SDN controller IMAGE
    • southbound API: openflow
    • northbound API: control plane은 controller가 필요
  • Components of SDN controller IMAGE
    • RESTful API
    • OpenFLow
  • OpenFlow protocol IMAGE
    • controller와 스위치 사이 작동
    • TCP 이용 + encryption
    • 3가지 종류
      • controller-to-switch
      • asynchronous (switch-to-controller)
        • 일방향. 문제발생 -> controller로 보낸다
      • symmetric: 통계
    • controller-to-swtich messages
      • features: 스위치기능 query. 이때 switch reply
      • configure
      • modify-state: flow table operation
      • packet-out: 에러처리? controller can send this packet out of specific switch port
    • switch-to-controller
      • packet-in: 처리 못하겠으면 controller에게
      • flow-removed: 스위치에서 table entry가 삭제됐음을 보고
      • port status: port 상태 변화 전송
  • OpenDayloght (ODL) controller IMAGE
    • ODL Lithium controller
    • OpenFlow 1.0, SNMP
    • RESTful API
    • SAl, Network service apps 다 오픈소스다.
  • ONOS controller IMAGE
    • 통신회사에서 많이씀.
  • SDN challenges
    • control plane: 잘 만들어야 한다. dependable , reliable 등등 골고루 잘 들어가야함
    • rebustness to failures: 장애가 나더라도 잘 돌아가야한다.
    • dependability, security
    • networks
      • ex) real-time, ultra-reliable, ultra-secure

6. ICMP: The Internet Control Message Protocol

에러가 나서 패킷을 버리게 되면 source에게 알려줘야 한다.

  • ICMP: internet control message protocol
    • Error reporting
      • 이유를 알려줘야 한다. IMAGE
    • Echo -> ping
    • ICMP message
      • type + code + 버린 패킷 8 bytes
  • Traceroute and ICMP
    • 첫 패킷은 TTL = 1 이걸 3번
    • 다음은 TTL = 2 …
    • TTL = n
    • 중간에 어떤 node가 문제가 있는지 알 수 있다.

7. Network management and SNMP

  • autonomous systems: 1000개 이상의 hardware / software
  • 다른 복잡한 시스템: management가 필요
  • Infrastructure for network management IMAGE
    • managed device: 관리를 위한 MIB (Management Information Base)
    • device 상태에 관한 Database
    • Two ways IMAGE
    • message types IMAGE
    • message formats IMAGE

6. The Link and LANs

  • 원칙
    • error detection, correction (transfer의 error는 end-to-end)
    • 이웃된 노드 연결 - channel. channel을 sharing 할 수도 (공기, bus)
    • link layer addressing: 48 bits
    • local area network: Ethernet, VLAN. Ehternet은 WAN에서도 쓰인다.
  • terminology
    • 이웃된 노드간의 프로토콜
      • host-router, router-router
    • 이웃된 노드간의 연결을 link라 한다.
      • wired link: 유선. bandwidth 혼자 다 씀
      • wireless link: 무선. 기지국과 단말기. 느리고, 공유. host는 많음
    • datalink layer의 통신 단위는 frame
      • network packet
        • ip: datagram
        • transport: stream (TCP), datagram (UDP)
    • data-link layer는 link로 연결된 물리적 이웃노드간 datagram을 전달해주는 역할 담당
  • Link layer: context
    • 다른 링크라면 다른 link protocol
      • ex) ehternet, frame relay, 802.11
    • 각 link protocol은 다른 서비스 제공
      • reliable 혹은 reliabe하지 않음
  • Link layer services
    • framing
      • network, ip에서 packet / datagram을 줬다.
      • 이웃된 노드에게 전달해야한다.
        • header와 trailer를 붙여서 framing, encapsulate
      • shared medium이라면 누가 access하게 할 것인가.
      • “MAC” 누가 매체를 차지하게 할 것인가.
        • Medium Access Protocol. 이를 위한 주소 체계
        • header에 source | destination
      • 이웃된 노드 간 reliable delivery
        • 3장에서 하는 법을 배웠다.
        • low-bit error. (fiber, some twisted pair)
        • wireless links
          • high error rates
          • 왜 end-to-end reliability와 link-level reliablity 둘다 하지?
          • -> IP가 unreliable하다. 중간 router가 packet drop, 혹은 순서가 바뀔 수도
          • 따라서 datalink에서 에러처리 해도 완벽하지 않다.
    • flow control: 받는 놈이 받을 수 있을 만큼 준다
    • error detection: reliable service를 위해, 1의 보수 checksum
    • error correction: 다시 보내기, 중복해서 보내기
    • half-duplex and full-duplex
      • half-duplex: 양방향. 한순간에 한쪽만
      • full-duplex: 양방향, 동싱통신
  • Where is the link later implemented? IMAGE
    • LAN 카드. (또는 NIC 카드. Network Interface Card)
    • 버스에 꼽혀있다.
    • Ehternet card, 802.11 card, Ethernet chipset
    • 카드니까 hardware + software + firmware
  • Adaptors communicating IMAGE
    • sending side
      • frame encapsulation: ip packet을 담는다
      • header에 LAN 카드 주소, checking bits
    • receiving side
      • error control
      • flow control
      • error recovery

2. Error detection

IMAGE EDC 체크해서 계산값과 같으면 -> 에러 X, 다르면 -> 에러

  • Parity checking
    • single bit parity IMAGE
      • 1 bit error를 감지
      • odd number parity: 1의 갯수가 홀수인가
      • even number parity: 1의 갯수가 짝수인가
      • 비트가 2개 바뀌면 못잡아낸다
    • two-dimensional bir parity IMAGE
      • 얘도 비트가 많이 틀리면 못잡아낸다.
      • parity는 그냥 간단히 hardware 체크
      • checksum을 많이 한다. UDP에서 했다.
  • Cyclic redundancy check (CRC) IMAGE
    • 많이 쓴다.
    • G: 양쪽 값이 고정된 값.
    • $ D * 2^r \text{ XOR } R $ 값이 G로 나누어 떨어져야한다. IMAGE

3. Multiple access protocols

매체를 공유할 때 (공기, 버스의 경우) 누가 매체를 차지하게 할 것인가

  • 두 가지 link type

    • point-to-point
      • PPP
      • point-to-point link between Ethernet switch, host
    • broadcast (매체를 공유하고 있음)
      • upstream HFC: cable TV. 동축케이블 공유
      • 802.11 wifi
      • 인공위성

  • Multiple access protocols

    • single shared broadcast channel
      • channel을 sharing
    • 경우에 따라 2개 이상의 노드가 전송을 하면
      • 충돌 발생. 패킷이 개진다. 재전송이 필요해짐
    • multiple access protocols. MAC protocol
      • 분산 알고리즘이다.
      • control signal을 보내는 채널이 따로 없다. (no out-of-band channel, coordination)
      • channel communication은 알아서 해야한다.
    • An ideal multiple access protocol
      • 전체 channel capacity가 R bps 일때
      • desiderata
          1. 노드가 1개라면 R을 다 쓸수 있다.
          1. 노드가 M개 있다고 하면 $R / M$ 만큼 갖게 해야함.
          1. fully decentralized
          • 중앙 집중 노드가 없다. 알아서 해야한다.
          • no synchronization of clocks, slots
          1. 단순할 수록 좋다.

  • MAC protocols: taxonomy

    • channel partitioning: channel을 나눠쓴다.
      • TDMA: time division multiple access. 시간을 slot으로 나눠 쓴다.
      • FDMA: frequency division multiple access. 주파수를 나눠서 사요
      • CDMA: Code division multiple access. chipset이 각자 encoding
    • random access
      • 임의로 access. 충돌을 허용. recovery 방법 내장
    • taking turns
      • token 이 있어서 token 가진 애한테만 채널 사용
      • 보낼 데이터가 많다면 혜택을 준다.

  • Channel partitioning MAC protocols: TDMA IMAGE

    • TDMA: time division multiple slots
    • 장점: 1slot만큼 bandwidth guarantee
    • 단점: 안쓰는 애한테도 channel 할당

  • Channel partitioning MAC protocols: FDMA IMAGE

    • FDMA: frequency division multiple access
    • 동시에 다 보내기는 하지만 전체적인 bandwidth는 $ R/n $. 안쓰는 애 낭비

  • Random access protocols

    • 누구든지 쓰고 싶을 때 써라. 몇가지 조건
      • send 하려는 노드가 있으면
        • R을 혼자 다 쓴다.
        • 중앙집중 노드가 coordination 하지 않음. 알아서 분산
      • 2개 이상의 노드가 전송 -> collision
    • random access protocol spec
      • collision detect 방법이 있어야함.
      • collision recover 방법이 있어야한다.
    • examples
      • slotted ALOHA
      • ALOHA
      • CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

  • Slotted ALOHA IMAGE

    • 가정
      • 모든 프레임은 동일한 크기
      • time을 equal size slot으로 나눈다
      • slot이 시작할 때만 보낸다.
      • 시작할 때만 보내므로 동기화
      • 동시에 2개 이상의 노드가 보내면 충돌.
      • 모든 노드가 collision detect 가능
    • Operation
      • 보낼 데이터가 있으면 slot이 시작되는 시간까지 기다린다.
      • collision detection.
        • 가능하면 한다 -> Ethernet (CSMA/CD)
          • ack 에러가 났다고 바로 보내면 다시 충돌. wait time 조절
        • 못하면 acknowledgement (CSMA/CA)
          • 온다: OK
          • 안온다: 재전송
    • pros
      • single active node가 channel을 다 쓸 수 있다.
      • highly decentralized: node의 slot만 sync 필요
      • simple
    • cons
      • collision이 일어나면 slot 낭비
      • idel slot. 노는 slot이 있다.
      • node들이 collision detect 방법을 알고 있어야한다.
      • clock synchronization

  • Slotted ALOHA: efficiency

    • n개의 경쟁: $ p(1-p)^{N-1} $ 확률로 성공.
    • MAX efficiency: $ Np(1-p)^{N-1} $
    • P를 잘 조절했을 때 최대 $ 1/e ~= 0.37 $
    • 37%의 효율
    • 그대로 단순해서 많이 쓴다.

  • Pure (unslotted) ALOHA IMAGE

    • unslotted ALOHA: simpler, no synchronization
    • 기다리지 않는다. 데이터가 있으면 바로 보낸다.
    • 충돌이 훨씬 많이 일어 날 것.

  • Pure ALOHA efficiency

    • $ p(1-p)^{N-1}(1-p)^{N-1} $
    • $ = p(1-p)^{@(N-1)} $
    • $ 1/2e ~= 18% $
    • Slotted ALOHA보다 효율이 나쁘다.

  • CSMA (carrier sense mutliple access)

    • CSMA: listen before transmit
    • 보내기전에 채널, bus를 확인, 아무도 안보내면 내가 보낸다
    • channel을 sense해보면, 보내고 있을 때 전압이나 전류가 다르다.
      • idel일 때만 보낸다.
      • busy할때는 기다린다.
    • CSMA collisions
      • 여전히 collision은 발생
      • 거리가 있고, propagation delay가 있으므로
    • CSMA/CD (collision detection)
      • CSMA/CD: mechanism이 있다.
      • 보내놓고 충돌이 일어나는지 확인
        • 일어나면, 송신 중단 (재밍) 하고 나중에 아무도 안보낼 때 다시 보낸다.
    • Ethernet CSMA/CD algorithm
      • 충돌이 일어나고, 나중에 아무도 안보내서 다시 보냈더니 또 충돌이 일어날 수 있다.
      • binary backoff: $ 0 < w < 2^{J} $인 난수 w, 여기서 J는 충돌횟수.
    • efficiency $$ efficiency = 1 / (1 + 5t(prop)/t(trans))$$
      • ALOHA보다 훨씬 좋다.

  • “Taking turns” MAC protocols

    • channel partitioning MAC protocosl
      • 시분할 / 주파수 분할 / 코드분할
      • $1/N$
    • random access MAC protocosl
      • low load: single node가 channel 다 쓰는게 가능
      • high load: collision이 자주 일어나면 overhead
    • “taking turns” protocols
      • token등으로 돌아가면서 쓰게 한다.

  • polling IMAGE

    • master: control signal
    • slave: 지시받은 대로 행동
    • concerns
      • polling overhead: 일일히 물어봐야한다.
      • latency: 통신하는 데 걸리는 시간
      • SPoF (master)

  • token passing IMAGE

    • node끼리 token 전달
    • token있는 동안 데이터 전송 가능

  • Cable access network IMAGE

    • 이미 있는 cable network를 통해 인터넷을 한다.
    • spliter: downstream 데이터를 보고 cable TV 신호면 TV로, 인터넷 신호면 modem으로
    • cable network로 Internet frame, 케이블 TV chanelm, control.
    • downstream만 있는게 아니고, upstream 도 있다
      • internet frame
      • TV remote control signal
      • control signal
    • downstream, upstream 주파수 대역이 다르다.
    • downstream이 upstream보다 훨씬 빨라야 한다. 트래픽이 많을 것이므로
      • multiple downstream 40Mbps, single CMTS가 40Mbps를 나눠서 전송
      • multiple upstream 30Mbps. upstream 데이터가 적으모로 모든 유저가 channel을 time slot으로 경쟁
    • cable IMAGE
      • 기본적으로 FDM: upstream, downstream 모두 주파수 분할해서 쓴다
      • 경우에따라 TDP upstream: 데이터가 downstream에 비해 많지 않으므로 time slot 경쟁

  • CSMA/CA

    • 무선에선 Collision Detection 불가.
    • 멀리 가면 signal이 약해진다. collision이 일어나도 감지 불가
    • Collision Avoidance한다.

  • Taking turns

    • Polling from control: Bluetooth
    • Token passign: FDDI, token ring

4. LANs

data link layer와 physical layer를 포함한다. (2개를 cover한다.)
link layer를 또 2개로 나눈다: MAC, LLC (logical link control) LAN에서도 addressing한다. 48bits
ARP, Address Resolution Protocol
Ethernet 주소는 hardware board에 찍혀있다.
     자신의 IP는 쉽게 알 수 있다. 상대방의 주소는? IP는 알 수 있는데, Ethernet을 알려면 ARP 필요
Switch: 가장 유명한 link layer 장비
VLAN: 가상화

  • Addressing
    • 32-bit IP address:
      • network-layer 주소 체계
      • host를 찾을 땐 ip 주소로
      • application 찾아갈 땐 transport layer 16 bits port number
    • MAC (or LAN, Ehternet, physcial) address:
      • 48 bit 주소
      • LAN 카드에 찍혀있다
      • 1A-2F-BB-76-09-AD
      • ISP가 바뀌면 IP가 바뀌는데, MAC은 flat하다. (게층적이지 않음)
    • LAN address and ARP IMAGE
      • LAN카드에 고유의 MAC주소가 찍혀있다
      • 서로 통신하려면 IP주소 또는 MAC주소를 알고 있어야 한다.
    • LAN 주소
      • MAC 주소는 IEEE에서 관리
      • 회사가 IEEE에서 MAC주소를 받아서 장사한다.
      • 전세계에서 unique
    • 비유
      • MAC주소: 주민등록번호
      • IP: 우편번호
    • flat address -> 이전되도 MAC은 안바뀐다. portability 우수
    • IP주소는 해당 네트워크에서 IPfmf qkedkdigka
      • 계층적: subnet과 host
    • ARP: address resolution protocol
      • IP는 DNS라던가 cache로 알아낸다.
      • LAN카드 주소는? ARP로 물어본다.
      • 매 호스트마다 ARP table이 있어야한다, soft state: TTL 덕분에 시간 지나면 지워진다.
        IP | MAC | TTL
      • ARP broadcast: FF-FF-FF-FF-FF-FF
        • 자기 Ethernet, IP address를 뿌릴것
        • 상대가 받아서 응답. 서로 ARP table update
      • “plug-and-play”: 별도의 설정 없이 LAN카드가 알아서 다 한다.
    • Addressing: routing to another LAN IMAGE
      • 같은 LAN이면 ARP, Ethernet 주소를 알게 된다.
      • A에서 B로 통신하려면?
        • B의 Ethernet 주소를 모른다.
        • next hop인 router의 LAN카드 주소를 써서 보낸다.
  • Ethernet
    • token ring, FDDI, … 중에서 Ethernet이 이겼다.
    • chip 하나로 구현, multiple speeds. 10M에 연결하면 10M, 1G에 연결하면 1G
    • 인터넷 초창기부터 쓰이고
    • 단순, 싸다
    • speed가 10Mbps ~ 10Gbps IMAGE
      • bus broadcast
      • CS해도 collision overhead
      • 요즘은 Media sharing 하지 않음.
      • 스위치구조를 bus가 아닌 crossbar로, CSMA/CD하면 충돌 안일어난다.
    • physical topology
      • bus: 90년대 많이 씀 IMAGE
      • star: 오늘날, switch 형태. CSMA/CD까지 하면 진짜 충돌 안일어난다. IMAGE
    • Ethernet frame structure IMAGE
      • preamble
        • synchronization 하기 위함
        • 10101010으로 7bytes, 10101011로 마지막 1byte
        • 이 패턴이 시작되면 프레임이 시작되는 걸 알 수 있다.
        • clock sync도 하고, 프레임 감지
      • addresses: source, destination MAC 주소
        • dest부터 시작하고 source가 있음
      • type: 대부분 IP지만, Novell IPX, AppleTalk등 있음
      • CRC: cyclic redundancy check
        • error detect: 에러나면 drop
    • Ethernet: unreliable, connectionless
      • 요즘은 에러가 정말 안난다.
      • 하지만 에러가 나면 에러처리 안하고 drop
      • LAN 중 대부분 conectionless
        • connection 만드는 LAN: ATM
      • connectionless: handshaking 안한다. 데이터 있으면 보낸다.
      • unreliable: error가 있으면 drop
        • 에러나면 처리는 TCP 아니면 Applicatio, 또는 안하던가
      • MAC protocol은 CSMA/CD, 에러나면 binary backoff
    • 802.3 ethernet standards: link & physcial layer
      • 802.3: CSMA/CD
      • MAC 위의 LLC는 생략되어 있다.
      • differnet speeds: 2Mbps, 10Mpbs, 100Mbps, 10Gbps… IMAGE
      • MAC protocol: ATM, token ring, CSMA/CD, CSMA/CA
      • Physical
        • 앞 숫자가 속도. 100BASE-Tx -> 100Mbps
        • T: Twisted pair, F: Fiber
  • Ethernet switch
    • link-layer device
      • 자기 포트로 오는 frame을 조사해서 MAC주소를 보고 다른 곳으로 전달
      • Bus건 Switch건 CSMA/CD
        • 물론 Switch의 경우 collision이 일어나지 않음. 다른 장비 호환성을 위해.
    • transparent
      • host는 switch가 있는지 없는지 모른다.
    • plug-and-play
      • configure할 필요 없다.
    • switch: multiple simulateneous transmissions IMAGE
      • A->A`, B->B`가 동시에 발생해도 충돌이 일어나지 않는다.
    • switch: self-learning IMAGE
    • Interconnecting switches IMAGE
      • 매 스위치마다 self-learning
    • Institutional network IMAGE
    • Switches vs router IMAGE
    • VLANs IMAGE
      • port-based VLAN
        • 물리적으로 1개의 switch
        • 논리적으로 2개의 switch
      • traffic isolation 된다
      • router에서 물리적 2개의 switch가 연결된 것 처럼 가능
    • VLANS spanning multiple switches IMAGE
      • 포트는 16개. 조직이 커지면 switch 1개 더 연결
      • 논리적으로 1개의 switch
      • VLAN 할땐 VLAN ID를 쓴다.
      • 2개 LAN 연결로 spanning 할땐 802.1q VLAN. 2byte tag, tag control
  • Multiprotocol label switching (MPLS) IMAGE
    • IP: connectionless, 매 패킷을 독립적으로 전송
    • 전파망: connection 위에 전송. 일단 1번 라우팅, 그 다음부턴 그대로 전송
      • 첫번째 연결에서 모든 라우팅이나 기타 요구사항으로 리소스 reserve, 이후 그 ID로 모든걸 다 한다.
    • label: 20bit짜리. connection 만들어줘서, forwarding을 빨리 할 수 있다.
      • routing은 이미 결정 되어 있으므로, ip header가 아닌 MLPS header를 보고 routing
    • Virtual circuit (VC) 을 만들어서
    • IP header에 주소가 있긴 하다.
  • MLPS capable router
    • label-switched router
    • ip를 뒤져보지 않고, label을 뒤진다.
      • MPLS forwading table 존재 (P는 독립적)
    • flexibility: IP-목적지로 라우팅
      • 얘는 목적지만이 아닌, source 주소, QoS라우팅 가능
      • 목적지가 같으면 항상 같은길
      • link fail이 났을 때: 좀 더 빨리 복구 가능
        • pre-computed packup bath 지정 가능
    • MPLS vs IP paths IMAGE
      • IP routing: destination 주소로만 forwarding
      • MPLS: source를 참고해서 flexible 하게
        • fast forwarding 가능
        • security에서 유리
        • 과금도 유리, label 단위, 시간 재기도 좋다.
    • MPLS signaling IMAGE
      • 사용자 데이터를 보내기 전에 라우팅 정보, 커넥션 만들기, 끊기 등
      • control data를 보내는 걸 signaling이라 함
      • RSVP
        • MPEG => bandwidth 보장 필요. “reservation”
        • Reservation Protocol
        • connection 만들 때 reservation
    • MPLS forwarding tables IMAGE
      • in label: 들어오는 패킷 label
      • out label: 목적지가 A일 때 label을 붙여준다.
        • locality: 들어올 때 10, 나갈때 6
        • label 중복 가능성이 있으므로
      • dest: 목적지
      • out interface
        • in-label, dest보고 결정.
  • data center networking
    • 수 만개, 수십만개의 호스트로 구성
      • 아마존, 유튜브, Akamai, Google
    • challenges
      • 각종 application이 있고, 수많은 유저가 있다.
      • 어떻게 traffic을 분석해서 가장 효율적으로 access할 수 있을까?
      • load balancing: 데이터 센터 트래픽이 상당하므로 bottle neck 발생 가능
    • Data center networks IMAGE
      • Tier-1 switch, Tier-2 switch, ToR: Top of the rack 스위치
      • load balancer: application-layer routing
      • rich interconnection among switches IMAGE
        • switch 간 bottleneck을 해결하기 위해
        • 수많은 redundancy를 통해 reliability를 늘린다.
        • 이 중 하나가 bottleneck이 걸리면 다른 곳으로 돌아가게. throughput을 늘리자.