컴퓨터통신#1

LeeMir, 02 March 2021

개요

교재
  • Computer Networking : A Top-Down Approach
  • 2장 (Application), 6장(Data Link), 8장(Security), 9장(Multimedia)는 범위에 해당하지 않음
  • 1장 (Introduction), 3장 (Transport), 4~5장(Network), 7장(Wireless, Mobile)을 할 예정
  • 7장은 가볍게 나갈 예정
Top-Down Approach
  • Internet은 5개의 Layer를 갖는다
    • Application // Transport // Network // Data link // Physical
  • 대부분의 교재에서는 Physical Layer => Application Layer의 순서로 설명하지만, 이 교재에서는 거꾸로 설명한다
  • 즉, Application Layer => Physical Layer : Top-Down Approach
  • 주로 Logical Network(Network / Transport / Application Layer)를 다룰 예정
What’s the Internet
  • 무수히 많은 연결된 compution devices
    • hosts = end systems(ES)
    • running network application
    • edge에 위치
  • commnication links
    • AP(Access Point) : 공유기
    • BS(Base Station) : 기지국
  • packet switches
    • routers and switches
    • core 부분에 위치
  • Internet : “a network(logical) of networks(physical)”
    • IP주소가 통신이 가능하도록 해줌
  • protocol이 메시지를 주고 받게 해줌
    • TCP, IP, HTTP, Skype(VoIP : Voice over IP, 인터넷 전화), 802.11(Data Link Layer)
  • Internet Standards(표준)
    • IETF : Internet Engineering Task Force
      • 인터넷 프로토콜 만드는 기구
    • RFC : Request For Comments
      • 표준 문서
What’s the Internet: a service view
  • 서비스를 제공하는 Applications의 기반 구조
    • ex) Web, VoIP, e-mail, games, e-commerce, social nets, …
  • Applicatons에게 API(Application Programming Interface)를 제공함
What’s a Protocol
  • syntax : message format
  • semantics : field 값의 meaning과 그에 따른 Action
  • timing : X라는 것을 받으면 Y를 보내고, Y라는 것을 받으면 Z를 보내고, …
  • 통신을 관장하는 Rules => Protocol
    • Rule을 지켜야 통신을 가능하게 해준다!
  • Human protocol
    • Hi => Hi => Got the time? => 2:00
  • Computer network protocol
    • TCP(=> connection-oriented, 연결 지향적) connection request / response를 이용해 “논리적 연결” 후 HTTP 문서 같은 것을 주고 받음.
    • Internet IP에는 “연결”이라는 개념이 없다
Network Structure
  • Network Edge
    • Hosts : Clients(요청하는 것) and Servers(요청받는 것)
    • Server는 보통 Data Centers에 있음(호스팅 서비스)
  • Access Networks, Physical Media
    • DSL(댁내망) : 이미 있는 전화선을 이용해 DSL Modem과 Central Office를 연결되게 하는 방식
    • Cable Network : 집들이 서로 공유하는 선을 이용해 Cable Modem과 Cable Headend를 연결하는 방식
    • Home Network(Wireless) : AP와 Router를 합쳐서 Wired Ethernet으로 쓸 수도, Wireless로 쓸 수도 있는 방식, Cable 또는 DSL 모뎀으로 Headend 또는 Central Office와 연결
    • Ethernet : 전용망, 회사 / 대학교에서 사용
  • Wireless Access Networks
    • Wireless LANs : WLAN
      • 802.11 b/g/n(Wifi)
    • Wide-area Wireless Access(Cellular Network)
      • provided by telco(telecommunication corporation, 통신사) operator 10’s km
      • 3G, 4G:LTE, 5G, (6G)…
  • Physical Media (통신 링크)
    • Physical link : transmitter와 receiver 사이를 연결해주는 링크
    • Data Bit에 해당하는 Signal로 바꿔 전파
    • Guided Media(=Wired) : 구리, 섬유, 동축 케이블로 전파
      • Twisted Pair(TP) : 구리선 두가닥이 꼬여서 이루어져 있음
        • Category 번호가 클수록 품질이 좋음(Category 5부터 이더넷으로 쓰임)
      • Coax(동축 케이블)
      • Fiber Optic Cable(광섬유)
        • 빛이 통하면 1 빛이 안통하면 0
        • 고속 통신(High-Speed Data Rate)이 가능, 에러율 낮음(리피터를 자주 설치할 필요가 없고, 도청에 강함)
        • 가격이 비싸고 다루기 어려움
    • Unguided Media(=Wireless) : 공중(Radio, Microwave…)으로
      • Radio
        • 반사, 간섭, 장애물 등의 방해 요소가 존재
        • 선이 없어서 자유로움, 이동이 편함
        • 에러율 높음(High Bit Error Rate)
        • Microwave, WLAN, Wide Area(광역), Satellite(위성) 등 여러 종류가 존재
        • 위성 : LEO(저궤도), MEO(중궤도), GEO(고궤도)가 존재, Foot print(영역)은 GEO가 제일 큼
The Network Core
  • Router들이 연결된 집합
  • Packet-Switching 방식 사용(Internet이 이 방식의 일종인 Data Gram을 이용)
    • Application Layer에서 출발한 Message를 Packet들로 쪼개서 전달함
    • Packet들을 Router에서 다음 Router로 전달함
      • Router에서 경로를 찾는 Protocol이 수행됨
    • Packet들을 보낼 때에는 사용할 수 있는 최대 용량을 꽉꽉 채워서 보냄
    • Store-and-Forward 방식
      • 한 Router에 Bit가 도착했을 때 바로 다음 Router로 전송하지 않고, 한 패킷이 모두 도착할 때까지 기다렸다가 진행함
      • 한 Packet당 L bits이고, 링크의 전송속도는 R bps라면, Transmission time = L/R
    • Queueing Delay
      • 다수의 고속 링크에서 하나의 Router로 Packet들이 보내지고, 다음 Router로는 저속 링크로 보내질 때 Queue에 Packet들이 쌓임
      • 속도차이가 심해 Queue에 쌓이다가 Queue의 최대 용량을 초과하게 되면 Loss 발생
  • 핵심 기능
    • Routing : Router에서 Packet을 분석해 Routing Algorithm에 따라 Forwarding Table을 생성함
    • Forwarding : Forwarding Table을 참조해 Packet을 어디로 이동할지 결정하여 보냄
  • Circuit-Switching 방식
    • 3계층에서 이루어지는 Packet-Switching과 달리, 2계층에서 이루어짐
    • Router 대신 Switch가 존재
    • 하나의 Link는 다수의 Channel로 이루어져 있음
    • Dedicated Resources : No Sharing, 전용으로 사용할 Channel을 미리 지정함(Stateful)
      • 반면, Packet-Switching의 Router는 Stateless임
    • 연결이 끊어질 때까지 계속 상태를 유지함
      • 낭비의 가능성이 있음
    • ex) 전화
    • FDM 방식과 TDM 방식을 이용하기도 함
      • FDM : Frequency를 기준으로 나눠서 데이터를 보내는 것(ex : 라디오, TV)
      • TDM : (Time을 기준으로) 데이터를 계속 번갈아 보내는 것