TCP Slow Start 그래프 분석

"OPNET 기초다지기" 3.5절의 TCP 예제를 수행해보면 Slow start 구간에서 결과 그래프가 지수적으로 증가하지 않고 다음 그림처럼 선형적으로 증가하는 것을 볼 수 있다.

 

이렇게 논리적으로 예측된 결과와 OPNET 시뮬레이션 결과값 사이의 차이를 이해하는 것은 네트워크 시뮬레이션에 대한 감각을 익히는데 대단히 중요하다(비단 OPNET에만 한정되는 사항은 아니다). 논리적으로 예측한 결과값을 얻을 수 있도록 시뮬레이션 조건을 설정해주고, 다시 OPNET 시뮬레이션 결과값을 논리적 해석과 연결시키는 이러한 부분이야 말로 OPNET 사용에 있어서 가장 핵심적인 부분이라고 필자는 생각한다.

3.5절의 TCP 예제에서 CWND(Congestion Window)의 크기가 선형적인 증가폭을 보여주는 원인은 3가지인데, 1) 네트워크 환경 조건과, 2) TCP 파라메터 설정, 3) 결과 그래프 표시방법의 차이이다. 즉, 교재의 TCP 예제에서도 CWND 크기는 지수함수적인 방법으로 증가하고 있지만, 이 3가지 조건이 잘 맞지않은 관계로 예쁜 지수 함수로 보이지 못하고, 마치 직선인 것처럼 (찌그러져서) 보인 것이다.
다음 그림은 3.5절의 예제에서 몇 가지 설정사항만을 변경하여 다시 시뮬레이션한 결과이다. (빨간색 점과 녹색선은 이해를 돕기위하여 필자가 그려 넣어준 것이다) 동일한 소스 코드를 통한 시뮬레이션 결과이지만, 적합한 네트워크 환경 조건 및 TCP 파라메터 설정을 통해 CWND가 지수함수적 패턴으로 증가하는 현상을 잘 보여주고 있다.

여기에서 한 가지 주목해야할 사실은, 적절한 시뮬레이션 조건을 설정해준다 할지라도 시뮬레이션 결과 그래프는 논리적인 분석 그래프 모습과는 좀 다를 수 있다는 것이다. 위의 그림에서 녹색선은 (네트워크 서적에서 흔히 보여주는) 이론적인 예측 그래프이며, 빨간색 점은 (마지막 점을 제외하고) 이 녹색 그래프를 그리는데 사용된 CWND 값이다. 즉, 우리가 논리적인 예측을 할 때에는 모든 CWND 값을 사용한 것이 아니라, 일정 주기 간격으로 CWND 값을 샘플링하여 사용한 것이다. 더욱이, 엄밀하게 말해서 그 샘플링 간격이 일정하지도 않다. (위의 그림에서 빨간색 점의 x축(시간) 간격은 일정하지 않다. 뒤로 갈수록 길어진다.) 따라서, 기계적으로 CWND 값을 수집하는 경우(이는 실장비의 값을 측정하는 경우에도 마찬가지이다)에는 논리적인 분석처럼 예쁜 지수함수 그래프를 얻을 수 없다.