Computer Networking: a Top Down Approach - (6)

Transport Layer - (3)

Pipelining : Increased Utilization

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Go-Back-N

• 한번에 여러개를 보낼것이다.
• Window Size 만큼 패킷을 덩어리로 보낸다. 이 사이즈만큼은 Feedback 받지 않고 그냥 보낼 수 있다.
• ACKs : cummulative한 방식 (쌓는다는 의미)
  • ex : ACKs 11 : 0~11까지 잘 받았다는 의미
• Sender 부담이 크다
  • Window Size만큼 패킷을 덩어리로 보내는데 패킷별 타이머 중 특정 패킷타이머가 작동하면 그 윈도우 안에 들어있고 번호가 큰 패킷들을 전부 재전송한다.
  • ex) window size = 4, [0, 1, 2, 3] 전송할 때 timer 0 이 터졌으면 0이상의 모든 패킷들 다 재전송

GBN : sedoer extended FSM

• receiver이 매우 단순하다. 자기가 받아야 할 Sequence # 만 주구장창 기다린다. 모든 결정과 업무를 Sender가 한다. 예시를 그림으로 보자

• win size = 4라고 가정

  1. sender는 덩어리로 패킷 0,1,2,3을 보냄.
  2. receiver는 0이 와서 ACK 0 응답
  3. 그 다음 패킷 1이 와서 ACK 1 응답,
  4. 근데 패킷 2가 오는 도중 Loss 발생!
  5. 그 후 3이 오긴 했으나 Receiver는 2를 기다리므로 무시한다…, 그대로 ACK 1을 보낸다. 패킷 2가 올때까진 계속 ACK 1이 전송된다.

Sender 입장.

1. ACK0, ACK1이 왔으니 패킷 4, 패킷 5를 보냄
2. 그런데 이에대한 응답으로 ACK1이 왔다. 이 말인 즉슨, “2가 중간에 유실됬구나” 를 의미한다.
3. 패킷 2에 대한 타이머가 울린다. 다시 2부터 win size (N) 만큼 보낸다.

여기서 왜 Go-Back-N인지 알 수 있다. window size N만큼 돌아와서 다시 거기부터 덩어리로 보내야하기 때문이다.

window의 의미

• 한번에 보낼 수 있는 크기
• window안에 있는 패킷들은 버퍼에 저장하고 있어야 한다. 아직 재전송 확률이 있기 때문에 버퍼에 담고있어야한다는 의미. 하나 잘못 보냈다고 다시 여러개를 재전송한다는 것은 매우 비효율적이다.

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Selective Repeat

• Receiver가 개별적으로 패킷에 대한 응답 (<=> cummulative 와 대조됨)
  • ex) ACK 11 : 11만 왔어요
• Sender는 응답이 오지 않은 패킷만 재전송! 효율적임.

• 이번엔 Sender 뿐만 아니라 Receiver도 순서대로 안 왔을 경우 임시 저장을 위한 버퍼가 있다.
• 어떤 패킷이 안 왔는지 판별해야 하기 때문이다. 이번엔 Receiver의 부담이 크다.

아래 예시를 통해 알아보자.

1. 패킷 0이 와서 ACK 0 전송, 패킷 1이 와서 ACK 1 전송
2. 패킷 2가 안 왔고 (Loss), 패킷 3이 왔다 ACK는 무조건 보내야하므로 ACK3 을 전송.
3. 이 때 Receiver는 패킷 3을 버퍼에 저장.** Sender가 패킷 2의 타이머로 타임아웃을 해서 패킷2를 다시 보내기 전까지 기다리기 위해 패킷3을 버퍼에 저장한다.**
4. 패킷 2가 오기전에 패킷 4와 패킷 5가 왔다. 이것도 버퍼에 저장하고 ACK 4, ACK 5 를 전송.
5. 드디어 패킷2가 왔다. 버퍼에 2,3,4,5 순서 맞춰서 한꺼번에 Application Layer 로 보낸다.

6. 그다음 진행은 안받은 ACK 6 해야하니까 패킷 6부터 다시 시작하는것.

   1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 2 - 6 - 7 - ……

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Selective Repeat : 딜레마

• 패킷의 Sequence #는 패킷 번호처럼 쭉 늘어난다고 생각해보자.
• Sequence #는 Header의 필드고, 이 크기는 작으면 작을수록 좋다. (오버헤드문제)
• 우리가 원하는건 최소한의 크기를 가진 Sequence # 를 설정해두고 계속 재사용해서 쓰는게 Best
  • 이 # 범위가 어떻게 될까

1번 케이스 그림 (a)

window size 3이니까 Seq #를 4 ( [0, 1, 2, 3] )로 설정해보았다. 패킷 0, 1, 2 를 잘 보냈고 잘 받았다. ACK 0, 1, 2를 전송. 그런데 ACK들이 유실되었다.

• 먼저 패킷 0의 타이머가 타임아웃이 터질것이다. 그래서 패킷 0을 재전송하는것인데 이것의 Sequence # 가 0이기 때문에 3 다음의 번호가 다시 0으로 반복되니까 새로운 패킷인줄 알게 되는 것이다.
• 이때 원래같으면 받아야할 패킷이 올 때 까지 들어오는 패킷들은 버퍼에 2번째칸부터 순서대로 저장하고 원하는 패킷이 오면 버퍼 맨 앞에 넣어 다시 순서대로 보내는것이 정석이다.
• 이 상황에선 오히려 독이 된 것이다. 재전송했기 때문에 해결되어야 하는데 새로운 패킷인줄 알고 버퍼에 저장해버려 오류상황이 끝나지 않게 된 것.

즉 N개의 win size일 때 N+1은 불가능하다! Sequence # 를 더 늘리자!

얼마쯤 될까? 2N이라고 예상이 된다.

2N개를 사용하면:

• 송신자: 0,1,2,3,4,5(N=3 기준)
• 지연된 패킷이 도착해도 새로운 패킷과 번호가 겹치지 않음