CS study 개념 정리 (1) - 네트워크 구성 요소

네트워크 전반에 걸친 내용을 정리해보려 합니다.

 

Internet과 internet

Internet: 전 세계의 host와 상호 통신이 가능한 대규모 네트워크 전체를 가리키는 말, network of networks라고도 한다.

internet: Internet보다 작은 복수의 네트워크를 가리키는 말 (2개 이상의 host가 연결되기만 하면, internet이라 부를 수 있다.)

네트워크의 구성 요소

1. 네트워크 엣지(network edge)

• hosts(=end systems): 네트워크 가장자리에 있는 여러 가지 형태의 통신 가능한 장치를 의미한다. application program을 실행(hosting) 해주기 때문에 host라고 부른다.

2. 네트워크 코어(network core)

• router 또는 switch: 사용자의 message가 올바른 목적지로 찾아갈 수 있도록 돕는 컴퓨터에 해당한다.

3. 엑세스 네트워크, 물리적 통신수단

• wired, wireless 통신 선
• 네트워크 코어와 엣지를 연결하는 역할을 수행한다.

또한 router와 router 또는 router와 host를 연결해주는 것을 link라고 부른다.

 

프로토콜(protocol)

통신 프로토콜 또는 통신 규약은 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 일련의 양식, 규칙, 체계를 정의하는 것을 의미한다.

프로토콜은 message의 양식, 네트워크 개체 간의 message를 주고 받는 순서 그리고 message 송수신시 수행할 행동 양식 등을 정의한다.

 

인터넷 표준

RFC: Request For Comments

IETF: Internet Engineering Task Force

프로토콜의 표준화는 매우 중요. 인터넷 프로토콜의 표준화 기관이 IETF이고, 이 곳에서 발표한 표준안이 RFC이다.

 

네트워크 가장가리 (Network Edge)

네트워크 엣지를 구성하는 요소들

1. End systems(=hosts)

2. Access networks

3. Links (physical media)

 

액세스 네트워크 (Access Networks)

네트워크 엣지를 네트워크 코어와 연결하는 역할을 수행하는 네트워크 유형이다.

access network의 특성

 

- bandwidth 단위 사용: 단위 시간당 실어 나를 수 있는 bit 수를 의미

- shared / dedicated로 네트워크 엑세스 제공 방식을 구분한다.

 

액세스 네트워크 유형

1. DSL (Digital Subscriber Line)

• 전화 회사에서 제공해주는 액세스 네트워크 유형으로 각각의 집마다 전용 회선(dedicated link)를 통해 central office에 연결된다.
• DSL modem을 각각의 집마다 가지고 있어 DSL modem에 컴퓨터를 연결해서 인터넷(Internet)과 연결될 수 있으며, splitter를 이용해 전화선과 인터넷선을 분할한다.
• DSLAM (DSL access multiplexer): 일종의 multiplexer, 모든 집의 회선을 받아 multiplexing 전화선이면 telephone network로 인터넷 선이면 인터넷 쪽(ISP)으로 연결된다.

 

2. Cable

cable network 회사를 통해 access network를 제공받는 방식, 여러 가구가 shared link(bandwidth가 굉장히 큼)를 사용해 연결된다.

• cable modem을 각각의 집마다 가지고 있어 cable modem에 컴퓨터를 연결해 인터넷에 접속이 가능하다.
• splitter에서는 cable modem과 TV로 가는 회선을 분리하는 역할을 수행, cable headend (전화 회사의 central office 개념)와 연결된다.
• CMTS (cable modem termination system): cable modem에 연결된 hosts가 인터넷에 연결되도록 돕는 시스템
• HFC (hybrid fiber coax): CMTS 또한 여러 개가 존재하여 네트워크를 형성하는데, CMTS 끼리는 굉장히 큰 대역폭을 갖는 fiber 회선으로 연결되고, cable model와 CMTS가 coax로 연결되어 HFC라는 이름으로도 cable network가 불린다고 한다.

3. Home network

집 네트워크를 인터넷에 연결하는건 앞서 설명한 cable, DSL network이고 집 내부에는 home network가 존재한다.

• 홈 네트워크에는 여러 개의 pc, 스마트폰 등이 연결되고, 홈 네트워크가 전화 회사 또는 케이블 회사 네트워크로 연결되어 인터넷과 연결되는 구조를 따른다.
• 홈 네트워크의 core에는 Router가 존재하며, Router에 여러 개의 pc 또는 wifi access point가 연결될 수 있다.
• 즉, 홈 네트워크에서 Router는 여러 개의 end systems(hosts)를 묶어 DSL modem 또는 Cable modem에 연결하는 역할을 수행
• 주로 서비스를 제공할 때 Router와 Wifi access point를 하나의 박스로 묶어서 제공한다.

4. Enterprise access network (Ethernet)

학교 혹은 회사같은 단체에서는 홈 네트워크보다 많은 hosts를 인터넷에 연결해줘야 한다. 따라서 이러한 네트워크는 여러 개의 Ethernet Switch를 Router와 함께 사용해 Access network로 연결될 수 있도록 돕는다.

• 이더넷(ethernet)은 네트워크 상에서의 통신 방식 중 하나를 의미하고, 빛의 전달 물질인 에테르(ether)에서 이름이 유래했다고 한다. 유선 인터넷이 된다면, 이더넷 통신 방식을 사용하면 된다고 보면 된다고 함.
• ex) 한 건물(or 한 개의 방)에 ethernet swtich를 배치해 건물 내부의 모든 hosts를 연결, 각 건물마다 배치된 ethernet switch가 router와 연결되어 ISP의 router와 연결된다.
• 기관의 network는 규모가 크다 보니 전화 회사나 케이블 회사를 거쳐 Internet과 연결되지 않고, 학교나 기관을 대표하는 router가 직접 ISP(Internet service provider)의 router와 연결된다고 한다.
• router는 dedicated link를 통해 연결되는데, 이 전용 회선은 ISP에서 직접 제공한다.

 

Hosts (= End Systems)

network application을 hosting 하는 주체이며, data packets 전송의 주체이다.

Data를 packets라고 불리는 덩어리(chunks)로 잘라서 전송하며, packet의 길이를 L로 packet을 액세스 네트워크로 전송하는 transmission rate를 R로 부르면,

위와 같은 수식으로 표현 가능하다. (위 수식은 Lbits 길이의 패킷이 link로 전송되는데 필요한 시간을 계산한다. 이를 transmission delay라는 delay 유형으로 부른다.)

Link (Physical media)

간단하게, 패킷의 이동 통로를 의미한다. 

 

2가지 종류

• guided media: signals propagate in solid media, e.g. copper(Ethernet), fiber(HFC), coax(HFC)..
• unguided media: signals propagate freely, e.g. radio(WiFi, cellular network)..

coax, fiber(유선 방식)

coaxial cable, fiber optic cable 등이 존재.

 

radio link

1. 전자기파를 통해 전달.
2. 물리적인 회선 없음
3. 반사, 장애물에 의한 가로막힘, 간섭 등이 발생
4. 양방향

radio link 유형

• terrestrial microwave (지상파)
• LAN (e.g. WiFi): 와이파이는 300m 내외만 커버 가능 -> 건물 내에서만 사용 가능
• wide-area(e.g. cellular): 수십km coverage area
• satellite (위성)