네트워크 2강 - 네트워크의 구성요소

이번 글에서는 네트워크의 개론적인 내용을 알아보자. 

 

네트워크는 크게  Edge와 Core로 구성되어 있다.

Edge는 네트워크를 사용하는 프로그램( 혹은 애플리케이션)이 실행되는 EndSystem, Access Network, Host로 구성되고 Core는 주로 길찾기 기능을 담당하는 Router들로 구성된다.

 

인터넷에서의 가장 중요한 원칙은 Core는 데이터 전송만 담당하고 복잡한 부분은 Edge로 몰아넣는 것이다.

 

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호스트와 매체

• 호스트란?
  • Network Application을 Hosting하는 디바이스다. Network Application은 네트워크를 사용하는 애플리케이션이다. 카톡이나 웹브라우저 등등 우리가 일상적으로 사용하는 거의 모든 프로그램은 네트워크 애플리케이션이다. 네트워크 애플리케이션이 아닌 예를 들자면 컴퓨터에서 계산기정도가 있겠다.
  • EndSystem과 같은 말이다.
• Media의 종류
  • Guided Media : 신호가 Wire를 이용해서(Solid Link) 퍼진다.
    • Twisted Pair(약어로는 TP, 구리(Copper)를 사용하며 다른 말로는 연선이라고도 한다.)
      • 규격에따라 Category5, Catergory 6가 사용되며 각 100Mbps~1Gbps, ~10Gbps 정도의 속도를 가진다.
    •  Coaxial Cable(동축케이블, BroadBand라고도 불린다.)
      
      • HFC에 광섬유와 함께 쓰인다.
    • Fiber Optics Cable (광섬유)
      • 빛을 이용하므로 빠른 전송속도를 가지고 오류 발생도 적다.
  • Unguided Media : 신호가 전자기파 (Electronic Magentic Spectrum)를 이용해서 퍼진다.
    • 신호가 자유롭게 퍼지므로 노이즈가 많이 발생한다.
    • 신호가 뒤섞여 Garbage가 되는 일을 방지해야 한다.

 

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스위칭의 종류

스위칭이란 데이터를 주고 받는 것을 뜻한다. 데이터를 주고 받는 방식에는 두가지 방법이 있다.

• Circuit Switching
  • 연결마다 어떤 리소스(통신 회선 등)를 사용할지 예약하고 경로를 미리 설정해서 사용하는 방식이다. -> Call Setup과정을 거친다. 
  • Sharing이 안되므로 데이터 송수신이 연속적인 전화에는 적합하나 데이터 송수신이 순간적으로만 많이 생기는 인터넷에는 부적합하다.
  • 리소스를 예약해서 사용하므로 Congestion이 발생하지 않는다. 또한 한 연결이 리소스 전부를 사용해서는 안되므로 리소스 자체를 분할해서 사용해야 한다.
  • 리소스 분할 방식으로는 주파수를 기준으로 분할하는 FDM 방식와 시간을 기준으로 분할하는 TDM 방식이 있다.
• Packet Switching
  • 리소스를 예약해서 사용하지 않는다 -> Call Setup이 없다.
  • 데이터 전송을 위해 Link의 최대 Capacity를 사용해서 전달한다.
  • 한번에 주고받는 메세지의 크기가 너무 크다면 한 애플리케이션이 링크(회선)를 독점적으로 사용하게되므로 부적절하다. 따라서 메세지를 Packet(패킷)이라는 작은 단위로 나눈다. 
    • Circuit Switching과 달리 경로를 미리 설정해놓지 않으므로 패킷의 헤더 부분에 경로를 적어놓고 라우터는 헤더를 보고 적절한 경로를 선택한다.
    • 따라서 라우터는 패킷을 다 받을 때까지 큐에 저장했다가 헤더를 잘라내서 알맞은 경로를 고르고 내보내야한다. 이 과정을 Store and Forward라고 한다.
  • Congestion 문제
    • 1. 패킷을 다 받을 때까지 Store하고
    • 2. 라우터 내부에서 프로세싱을 기다려야하고
    • 3. 나가는 경로가 당장 사용가능하지 않다면 기다려야 하므로
    • Queueing Delay가 발생한다. 또한 내부 큐(버퍼)가 가득 찬다면 Packet Loss가 발생할 수도 있는데 이 두 상황을 Congestion(혼잡)이라고 한다.

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인터넷이란?

• Internet : Network of Networks
  • 네트워크 상에서 모든 호스트(=endsystem)들이 서로 직접 연결한다고 생각해보자. 약 N^2개의 연결이 필요하고 새로운 연결이 추가될 때마다 기존의 모든 호스트들과 연결을 맺어야 한다.
  • 그러므로 당연히 트리처럼 계층적인 연결이 필요하다.
  • ISP : Internet Service Provider, Access Network(LAN이라고 생각하자)간 연결해주는 사업자이다.(KT나 SK브로드밴드 등등) 인터넷은 무료라는것은 서로 통신을 한다는 것 자체에 요금이 부과되지 않는다는거지 연결을 해주는데 필요한 Infra를 제공받는 것이 무료는 아니다.
  • ISP는 사업자라는 것에 주목하자. 사업자이므로 당연히 이익이나 협약에 따라 정책(Policy)이 있다.
  • ISP들은 소규모 ISP(작은 지역을 연결하는 ISP) 부터 대규모 ISP(대륙 간 연결을 위해 해저케이블을 까는 ISP)까지 Multi-tire Hierarchy 를 형성한다. ISP끼리 연결해주는 IXP도 있고 ISP는 상위 ISP에게는 Customer, 하위 ISP에게는 Provider가 된다.
  • Content Provider Network : 정적인 웹페이지 하나 로딩하는데에는 큰 데이터 송수신이 필요없다. 하지만 넷플릭스나 유튜브같이 4k 화질의 영화를 제공하는 Content Proivider라면 큰 데이터 송수신이 필요하고 자사의 이익이 ISP의 배를 불리는데 큰 역할을 할 것이다. 그렇다면 당연히 Content Provider들도 일부적으론(아무리 큰 기업이라한들 인터넷과 같은 큰 구조를 만들 순 없으니) 자신들만의 네트워크를 구축해서 ISP 비용을 절감할 수 있다. 이 네트워크를 Content Provider 네트워크라고 한다.

 

 

본 게시물은 kocw 이화여자대학교 이미정 교수님의 컴퓨터 네트워크 강의를 듣고 정리한 글임을 밝힙니다.

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