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컴퓨터 네트워크의 소개

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강의

http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1159726

컴퓨터 네트워크

  • 클라우드 네트워크.
  • 왜 클라우드라고 하는가? 그 안이 너무 복잡하여 어떻게 이루어졌는지 확인하기 힘들기 때문에 구름에 가려졌다는 의미
  • 우리는 이 구름을 걷어 조금이라도 안에 어떻게 이루어져 있는가 살펴보는 것이다.

1. 네트워크의 내부 구조

  • 계층적 구조

2. 네트워크의 역사

  • 통신의 역사
  • 봉화 : 최초의 전가기, 광통신, 디지털 신호를 이용한 통신 시스템.
    • 전자기 : 불빛으로 신호를 보내기 때문에
    • 광통신 : 멀리서도 보이니까
    • 디지털 : 봉화의 개수에 따라 의미가 다르므로

  • 어떻게 하면 전자기 신호를 효율적으로 만들 수 있을까?

    • 자동화

  • 전보 : 1846년 모스부호를 통한 신호를 보냄. 모스가 발명. 모스는 공학자가 아님 예술가.

  • CDMA : 핸드폰에 쓰이는 기술. 여배우가 발명 (Data Network or Digital Network)

  • 전화 : 1876년 Bell이 발명. (Voice Network or Analog Network)

    • 네트워크(현대적 통신) 개념이 처음으로 등장.

    • Data 네트워크가 voice 네트워크가 먼저 나옴.

    • data 네트워크는 적은 양으로 쉽게 가공하여 보낼 수 있기 때문 (효율성 측면)

    • 사용자의 폭발적 증가 (수동교환 -> 자동교환)
    • 전화의 네트워크 발달이 현재의 컴퓨터 네트워크 개념의 모티브

3. 컴퓨터 통신

  • Network Core 전에 Edge의 역사에 먼저 araboza.
  • 컴퓨터를 어떻게 컴퓨터 네트워크로 연결 시킬 것인가?
  1. 기존 네트워크 이용: 최대 10Kbps 전송률
    • dial-up Modem. 전화선을 그대로 이용.
    • 이진 데이터를 가청 주파수로 변경해서 보냄.
    • ex) 팩스로 볼 수 있음.
    • 전화선은 가늠. 선이 가늘다는 얘기는 데이터가 적게 보내진다는 이야기.
    • 요즘 랜선과 전화선을 비교하면 랜선이 굉장히 두꺼움.

  2. DSL (Digital Subscriber Line) : 1~8Mbps 전송률

    • 전화선을 통신선로로 사용
    • last mile (마지막 1단계)만 전화선 사용
    • Network core는 별도 존재

  3. 케이블 모뎀 : 30Mbps

    • DSL이 커지면서 케이블 TV 사업자들이 눈독을 들임
    • 기존에 영상을 보내는 케이블 선을 통해 통신하자는 생각 (동축선)
    • 기존 TV 영상을 보낼 정도의 선의 두께이니 시장에서 원하는 네트워크 영상을 보낼 스펙이 충분
    • 그런데 실제 30까진 안나옴. 업체에서 나오는 큰 선 하나를 여러 집이 공유하기 때문

  4. FTTH (fiber to the home)

    • 케이블 모뎀 보다 좋은게 여러가지 있다. 그 중 대표적인게 이것.

    • 집 앞까지 광케이블
    • 구리선(전기적 신호) 에서 광섬유(전자기파 전자광선 신호)로 바뀜
    • 대역폭이 엄청나게 증가
    • 관리비용이 증가
    • 잡음이 없어짐
    • 미국의 경우 단독주택이 많아 광케이블 설치가 힘듬. 하지만 아파트가 많은 우리나라 경우 하나만 끌오오면 설치 및 유지가 쉬워 비교적 망이 잘 되어 있음

  5. 기타 Last Mile 통신 기법

    • Wifi - 공유채널
    • Ethernent - 전용선
    • 3G(음성 최적화), LTE (데이터 최적화)

4. 통신선로의 종류

  1. 구리선
    • 전화선(일반 pair), Ethernet(트위스티드 pair), 케이블 TV선(동축선)
    • 전화선은 싸고 전송률이 낮음
    • 케이블선은 비싸고 높음
    • 이더넷선은 중간. 고성능 이더넷선이 있긴 함
  2. 광섬유
    • 단위 전송률의 가성비가 좋다.
  3. 무선(공기)
    • 잡음이 높음
    • 공유 채널

5. 음성정보 VS 데이터 정보

  • 통신이라는 것은 전화와 컴퓨터 통신의 발달을 기점으로 나눔.

5.1 음성정보

  • Circuit Switching에 적합
  • 즉, 전화에 적합
  • 시작과 끝을 명시적으로 구분
  • 꾸준히 정보가 전송
  • 사전에 할당됨. 시분할
  • 시작과 끝까지 선로자원을 점유
  • 과금은 시간단위

5.2 데이터 정보

  • Packet Switching에 적합
  • 인터넷에 적합
  • 시작과 끝이 모호
  • 우편이랑 비슷함
  • 자원을 점유하는게 아니라서 끊길 수도 있음
  • 과금은 패킷(데이터)당 부과
  • 패킷마다 목적지 주소를 가지고 있음
  • 초기화 비용이 낮음
  • 앞으로는 어떻게 패킷 스위칭 시스템에서 배우는 것

6. 프로토콜

  • 규약

  • 계층적 규약 구조

  • ISO / OSI 7계층 참고 모델

    • 응용 계층 : 사람이 실제 사용하는 것. 분산된 시스템을 하낭 통합된 응용 시스템으로 묶어주는 계층

      ex) 카톡, 구글.

    • 표현 계층 : 분산된 응용의 표현 방법에 대한 규약. 프레젠테이션 계층 ex) HTML

    • 세션 계층 : 응용의 접속 및 통신의 반복과 관련된 규약. 응용 /표현 객체의 전달. ex) HTTP

    • 전송 계층 : 양 끝단 전송 품질 보장

    • 네트워크 계층 : 어떻게 네트워크 코어가 끝단간 전송을 구현할것인가? 가장 복잡함. 우편 시스템에 비유하면 우체국이라고 보면 됨.

    • 데이터 링크 계층 : 패킷 하나의 합을 규약. 어떤 네트워크에서 다음 네트워크까지 가는데 가는 기술. 우체국에서 보면 우체부 기사.

    • 물리 계층 : 실제 사용하는 선을 어떤 것을 사용할 것인가? 우체국에서 보면 도로. ex) 구리선, 광섬유

  • 인터넷 5계층

    • 응용, 표현, 세션을 그냥 응용 계층이라고 통합해서 말함

7. 네트워즈 품질 (성능 지표)

  • 속도

    • 대역복 (Bandwidth) : 주파수 범위에 비례한 전송률(data rate orh throughput)
      • 1 Mbps 에 b는 bit. 1 MB/s의 B는 byte. 1MB/s == 8Mbps. Mbps == Mb/s

  • 신뢰도

    • 일관성
    • 접속이 많아질 경우 한정된 자원으로 인하여 서비스를 받지 못할 수 있음 (Coverage)
    • 사실상 자원을 많이 투자해서 대비하는거 외에는 신뢰도 품질 향상 시킬 수 있는 방법은 거의 없음
    • 지연이 길어지면 패킷 손실이 생김(잡음과 혼잡). 그러면 대역폭을 줄이게 됨
    • 그래서 잡음을 잡으면 대역폭이 증가함

  • 지연시간

    • 전송률은 구려도 실시간 통신이 중요한 비행시스템 같은 것은 지연시간을 거의 없게 하는 경우도 있다.
    • 통화(전화), 실시간 방송, 금융, 교통, IOT
    • 지연시간의 원인
    1. 처리 (processing) delay
      • 패킷의 정보를 처리하는데 드는 시간
      • 사실상 좋은 컴퓨터를 쓰는 방법밖에 없음
    2. 대기 (queueing) delay
      • 병목현상 해결의 문제
    3. 전송(transmission) delay
      • 패킷이 끝까지 통과하는 시간
      • 최근은 기술이 좋아져서 신경 안 쓴다.
    4. 전파 (Propagation) delay
      • 물리적 거리에 의한 지연

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