(LAB 03) Network Measurement

Lab 03 요약: 네트워크 성능 측정 및 분석

 

Lab 03에서는 AWS 환경에서 네트워크 대역폭, 지연 시간, 패킷 손실 등이 네트워크 성능에 미치는 영향을 실험하고 분석합니다. 이를 위해 iperf, tc(netem), scp와 같은 도구를 활용하며, 다양한 네트워크 조건에서의 성능 차이를 이해하고 최적화 방법을 탐구합니다.

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주요 실습 단계

 

1. 대역폭 및 지연 시간 측정

  • 도구: iperf, ping, tc

  • 실험 절차:

    1. Ping으로 RTT 측정: 클라이언트와 서버 간 라운드트립 시간을 측정.

    2. UDP 대역폭 측정: iperf를 사용하여 최대 대역폭 측정 (-b 옵션 사용).

    3. TCP 처리량 측정: iperf로 TCP 전송 속도 측정.

  • 네트워크 조건 변경:

    • tc 명령어로 지연 시간(delay) 및 대역폭(rate) 설정.

    • 다양한 지연 시간 (10ms, 50ms, 200ms, 500ms)에서 성능 분석.

    • TCP 윈도우 크기 조정(-w 옵션)으로 처리량 최적화.

 

 

2. 패킷 손실 실험

  • 패킷 손실 설정:

    • tc netem loss 명령어를 사용하여 링크에 손실을 추가.

    • 패킷 손실률(0.1% ~ 10%)을 점진적으로 증가시키며 성능 변화 관찰.

  • 실험 결과:

    • 처리량 vs. 손실율 그래프 생성.

    • 손실률이 높아질수록 네트워크 처리량이 감소하는 원인 분석.

 

3. TCP 윈도우 크기 조정

  • 윈도우 크기 변경:

    • 서버와 클라이언트의 rmem_max, wmem_max 값 변경.

    • iperf의 -w 옵션으로 TCP 윈도우 크기를 64KB, 128KB, 256KB로 설정.

  • 이론적 최적화:

    • Bandwidth-Delay Product(BDP) 기반으로 최적 윈도우 크기 계산.

    • 이론적 윈도우 크기에서 최적 성능 확인.

 

4. 파일 전송 성능 분석 (SCP)

  • 설정:

    • 클라이언트와 서버에서 임시 파일 시스템 생성.

    • 무작위 데이터 파일(data.bin, 200MB)을 생성 및 전송.

  • SCP 전송 속도:

    • 지연 시간 증가(최대 50ms)와 패킷 손실 설정(최대 10%)에 따른 성능 변화 분석.

  • 결과 분석:

    • SCP가 SSH 프로토콜의 제한으로 인해 성능 저하를 겪는 원인 탐구.

 

5. CERN 데이터 전송 시뮬레이션

  • 지연 시간 및 패킷 손실 측정:

    • LA와 스위스 간의 네트워크 조건(지연 시간, 손실률) 시뮬레이션.

    • 대규모 데이터 다운로드 시의 성능 한계 분석.

  • 제안된 해결책:

    • TCP 윈도우 크기 및 네트워크 재구성을 통한 성능 최적화 방안 제시.

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학습 목표

1. 네트워크 성능 요소 이해:

    • 대역폭, 지연 시간, 패킷 손실이 네트워크 처리량에 미치는 영향 학습.

2. 네트워크 시뮬레이션 도구 활용:

    • iperf, tc, scp와 같은 도구 사용법 익히기.

3. TCP 성능 최적화:

    • Bandwidth-Delay Product 기반 최적 윈도우 크기 설정 이해.

4. 실제 환경 문제 해결:

    • CERN과 같은 고지연 환경에서 데이터 전송 문제 해결 전략 탐구.