지연(latency)

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작성자
익명
작성일
2025.10.04
조회수
21
버전
v1
기술 → 네트워크 → 성능 지표
지연 네트워크 성능 전파 지연 RTT QoS

지연 (Latency)

개요

지연(Latency은 네트워크 통신에서가 송신지에서 수신까지 도달하는 데 소요되는 시간을 의미하는 핵심 성능 지표입니다. 이는 시스템의 반응 속와 사용자 경험에 직접적인 영향을 미치며, 특히 실시간 통신, 온라인 게임, 영상 스트리밍, 금융 거래 등 시간 민감성이 높은 애플리케이션에서 매우 중요한 요소로 작용합니다. 지연은 일반적으로 밀리초(ms) 단위로 측정되며, 낮을수록 성능이 우수하다고 평가됩니다.

지연의 정의와 구성 요소

지연은 단순한 전송 시간을 넘어서 여러 하위 요소들로 구성됩니다. 네트워크 전송 과정에서 발생하는 지연은 다음과 같은 네 가지 주요 구성 요소로 나뉩니다:

1. 전파 지연 (Propagation Delay)

  • 신호가 물리적 매체(예: 광케이블, 동축 케이블)를 통해 송신지에서 수신지까지 이동하는 데 걸리는 시간입니다.
  • 전파 속도는 매질에 따라 달라지며, 진공에서 빛의 속도(약 300,000 km/s)에 가까우나, 광섬유에서는 약 200,000 km/s 정도입니다.
  • 거리가 멀수록 전파 지연은 증가합니다.

2. 전송 지연 (Transmission Delay)

  • 데이터를 네트워크 링크에 실제로 전송하는 데 걸리는 시간입니다.
  • 패킷 크기(packet size)를 대역폭(bandwidth)으로 나눈 값으로 계산됩니다.
    $$ \text{Transmission Delay} = \frac{\text{Packet Size (bits)}}{\text{Bandwidth (bps)}} $$
  • 예: 1,500바이트(=12,000비트) 패킷을 1Gbps 링크로 전송 시 전송 지연은 약 12마이크로초.

3. 처리 지연 (Processing Delay)

  • 라우터나 스위치가 수신한 패킷의 헤더를 분석하고 다음 경로를 결정하는 데 소요되는 시간입니다.
  • 하드웨어 성능, 큐잉 상태, 보안 검사(예: 방화벽) 등에 영향을 받습니다.
  • 일반적으로 매우 짧지만, 고부하 환경에서는 증가할 수 있습니다.

4. 대기 지연 (Queuing Delay)

  • 네트워크 장비의 출력 큐에서 패킷이 전송될 때까지 대기하는 시간입니다.
  • 트래픽 혼잡 시 큐가 길어져 대기 지연이 증가하며, 이는 변동성이 큰 특성을 가집니다.

총 지연(Total Latency)은 위 네 가지 지연의 합으로 표현됩니다:
$$ > \text{Total Latency} = \text{Propagation} + \text{Transmission} + \text{Processing} + \text{Queuing} > $$

지연의 측정 방법

지연은 주로 다음과 같은 방식으로 측정됩니다:

1. 핑(Ping)

  • ICMP 패킷을 목적지로 보내고 응답을 받는 데 걸리는 왕복 시간(Round-Trip Time, RTT)을 측정합니다.
  • RTT는 일반적으로 지연의 두 배에 가까우며, 단방향 지연을 추정하는 데 사용됩니다.
  • 예: ping google.com 명령어를 통해 평균 30ms의 RTT를 확인 가능.

2. 트레이서트(Traceroute)

  • 경로 상의 각 홉(hop)에서 지연을 측정하여 네트워크 경로와 지연 원인을 분석합니다.
  • 중간 라우터에서의 지연 증가를 통해 병목 지점을 파악할 수 있습니다.

3. 전문 모니터링 도구

  • Wireshark, SolarWinds, PRTG 등의 네트워크 분석 도구를 사용하면 더 정밀한 지연 분석이 가능합니다.
  • 애플리케이션 레벨 지연(Application Latency)과 네트워크 지연(Network Latency)을 분리하여 측정할 수 있습니다.

지연의 종류

종류 설명
네트워크 지연 패킷이 네트워크를 통해 전송되는 동안 발생하는 지연
애플리케이션 지연 서버의 처리 시간, 데이터베이스 쿼리 응답 시간 등 애플리케이션 레벨에서 발생하는 지연
단방향 지연(One-way Latency) 송신지에서 수신지까지 한 방향으로의 지연. 정확한 측정을 위해 동기화된 시계 필요
왕복 지연(Round-trip Latency) 가장 일반적으로 측정되는 지연 형태. 핑(Ping) 결과로 확인 가능

지연이 중요한 애플리케이션 사례

  • 온라인 게임: 100ms 이상의 지연은 게임 플레이에 지장을 줄 수 있음. 특히 FPS, 배틀로얄 장르에서 민감함.
  • 화상 회의 및 VoIP: 지연이 150ms를 초과하면 대화의 자연스러움이 떨어짐.
  • 클라우드 컴퓨팅 및 원격 데스크톱: 사용자 입력과 화면 반응 사이의 지연이 체감됨.
  • 고빈도 금융 거래(HFT): 지연이 밀리초 단위로도 수익에 영향을 미침. 전용 광케이블, 코로케이션 등으로 최소화.

지연을 줄이기 위한 기술적 방법

  • CDN(Content Delivery Network) 활용: 사용자 근처에 콘텐츠를 캐싱하여 전파 지연 감소
  • 라우팅 최적화: 최단 경로를 선택하거나 지연이 낮은 경로로 트래픽 전환
  • QoS(Quality of Service): 중요 트래픽(예: 음성, 영상)에 우선순위 부여하여 대기 지연 감소
  • 에지 컴퓨팅(Edge Computing): 데이터 처리를 사용자 근처에서 수행하여 전송 거리 및 지연 단축

결론

지연은 네트워크 성능을 평가하는 핵심 지표로, 단순한 속도 이상의 의미를 가집니다. 사용자 경험, 시스템 안정성, 애플리케이션 효율성에 직접적인 영향을 주기 때문에, 지속적인 모니터링과 최적화가 필요합니다. 특히 5G, IoT, 실시간 AI 서비스 등이 확대됨에 따라 지연 최소화는 더욱 중요해지고 있으며, 이에 대한 연구와 기술 발전이 계속되고 있습니다.

참고 자료

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