Day 52 (네트워크)

<목차>

 

1. 인터넷 구성

2. Network Core, Network Edge

3. 네트워크 접속과 물리적 매체

4. ISP

5. 패킷지연

 

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1. 인터넷 구성

node는 네트워크에 연결된 장치의 통칭한다. 

host는 end system와 같은 말이며 ip를 가진 장치를 의미한다. 1tier architecture에서 사용하는데 1pc에 여러대 단말장치set을 구성하여 사용한다.

1tier : 호스트/터미널 시스템
2tier : 클라이언트/서버 시스템
3tier : 2tier + 2tier시스템

호스트들은 네트워크 응용프로그램을 통해 인터넷에 참여하는 것 즉, 프로세스간의 통신을 의미한다.

패킷스위치(라우터, 링크계층 스위치)이용 패킷은 송신측과 수신측의 정보가 있는 데이터를 의미한다.

 

인터넷은 느슨한 계층적 구조로서  계층적 구조라는 것은 트리구조로 관리가 이루어지며 ISP위에 ISP위에 ISP로 구성되며 단일 루트가 아닌 다중 루트로 구성된다.

느슨하다는 것은 ISP에 가입후에 그 사용 및 용도에 제한 없이 사용이 가능하다는 것이다.

인터넷 표준은 RFC라는 문서로 문서화 되어 있으며 IETF는 RFC의 확장 조직을 의미한다. 최근에는 제약이 점점 늘어가는 추세로서 일종의 가이드라인이 제공되는 셈으로 시스템 구성이 쉬워지고 있다.

 

분산응용프로그램을 사용할수있는 통신 기반구조로서 궁극적으로는 Application간 공유가 가능하게 하는 것이다.

비연결형 서비스와 연결지향형 서비스가 있다. 두가지 모두 전송층에서 사용하는 방식으로 대표적으로 TCP/UDP 방식이 있다,

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2. Network Core, Network Edge

 네트워크 엣지와 코어는 네트워크를 나누는 단위로서 사용이 가능하며 네트워크 엣지는 응용프로그램과 호스트등의 application layer와 transport layer로 구성되고 네트워크 코어는 라우터와 같이 network layer, datalink layer, physical layer로 구성된다. 네트워크 코어의 보안이슈는 가용성 무결성 기밀성이지만 네트워크 엣지의 보안이슈는 가용성만 있다.

 

1)네트워크 엣지는 종단 시스템(end system(=hosts))를 의미한다.

 

통신 model에는 client/server model과 peer-peer model방식이 있다,

client/server model방식은 client가 질의(request, = 요구)하고 이에 대해 server가 응답(response, = 구현)하는 방식이다.

peer-peer model방식은 상업용 model이 아니기 때문에 흔히 볼수없고, 관리자가 없기 때문에 관리가 되지 않아 대부분의 국가에서는 허용하지 않는 통신 방식이다.

 

연결지향 서비스에는 대표적으로 TCP방식이 있다. 데이터 전송을 신뢰할수있게 TCP에서 데이터의 안전한 전송을 보장하는 것이다. 안전한 전송은 대이터가 깨지거나 순서가 변경되지 않게 하기 위한것이다. 따라서 Application은 데이터의 유효성을 검증하지 않고 바로 사용하기 때문에 부담이 적어진다.

흐름제어(flower control)방식은 수신자가 상한선을 제시하여 송신자의 속도를 제어하는 것이다.

혼잡제어(congestion control)방식은 네트워크에 혼잡상태가 발생하면 전송속도를 낮추는 제어방식이다.

 

비연결형서비스에는 대표적으로 UDP방식이 있다. 주로 퍼모먼스를 중요하게 하여 속도가 빠르고 헤더의 크기도 작다. 하지만 보장성이 없어 Application에서 TCP의 데이터의 유효성을 검증하는 작업도 수행한다. 

 

 

2) 네트워크 코어 end system들을 연결하는 라우터의 연결조직을 의미한다.

 

코어 네트워크는 데이터의 상태와는 무관하게 전달만을 수행하기 때문에 어떻게 전달할것인가가 주요 이슈이다.

 

●Circuit switching(회선교환)

송수신간 회선의 대역폭과 경로를 사전에 정하고 이용하는 방식이다. 사전에 정하고 이용하는 것을 '예약'이라고 하며 예약된 자원은 전용되며 공유하지 않아 유일하게 사용이 가능하다. 따라서 네비게이션화 되어있으며 일정한 성능을 보장한다. 네트워크 자원을 분할하여 사용하고, 충돌이 일어나지 않는다.

 

FDM방식과 TDM방식이 있다.

FDM	주파수를 전부 수신하고, 수신한 주파수 중에서 사용할 주파수를 선택해 해당 주파수의 데이터를 사용
TDM	패킷 전송과 비슷하게 Shell에 주소가 있지 않아 수신하는 순서로 사용할 데이터를 정함

 

●Packet switching (패킷교환)

중단 시스템 간에 수신측과 송신측의 주소가 포함된 메시지를 Packet이라는 작은 단위로 분할하여 전송한다.

한번에 하나의 패킷을 전송하며 사용자들의 패킷은 네트워크 자원을 공유하기 때문에 예약되지 않고 우선순위도 없다.

따라서 통계적 다중화(statistical multiplexing)이라는 예약하지 않고 무작위로 전송하는 방식으로 데이터를 라우터로 보내고 라우터 에서는 store and forward 방식으로 처리를 하게 되어 지연이 발생하게 된다. 지연 심각해져 라우터에 queue가 전부 차서 혼잡상태가 되면 손실이 일어난다.

데이터 전달 방식은 Datagram network를 이용하여 목적지까지 라우터를 통해 패킷을 전송하는 것이다. 세션동안 경로가 정해지지 앖았기 때문에 경로가 일정하지 않고 변경될 수 있다. 완전한 패킷교환 네트워크이다.

 

3. 네트워크 접속과 물리적 매체

접속환경 : 가정접속, 기관접속, 이동접속, 무선접속 / 최근에는 이동접속 = 무선접속이라는 인식 강함

접속에서의 대역폭 및 공유, 전용여부가 중요한 관점이다.

가정접속 : point to point / 전화선 혹은 케이블 모뎀을 이용해 접속한다. // 한국은 현재 전화선은 사용하지 않는 방식이다.

 

기관접속 : LAN을 이용해 edge라우터에 연결한다.

무선접속은 wifi망을 이용하는 것으로서 IP가 부족하기 때문에 사설 IP를 사용하며 무선 기지국인 access point는 공유기를 사용한다.

 

4. ISP

ISP의 최상단은 tier1 ISP라고 하며 단일 ISP는 아니다.tier1 ISP아래에 tier2 ISP가 있고 그 아래 tier3 ISP순으로 내려간다.ISP순서의 마지막인 local ISP를 통해 사용자가 서비스를 받는 것이다. 패킷망을 이용해 통신을 하면 TCP가 end system에서 작동하여 경로를 알 필요가 없다. 

 

5. 패킷 지연

패킷의 지연이 많아지게되면 손실이 발생한다.

●패킷이 지연되는 4가지 요소

처리지연 processing delay	큐잉지연 queueing delay	전송지연 transmission delay	전파지연 propagation delay
통계적 다중화로 인한 지연	store and forward로 인한 지연	통신에 사용하는 회선의 물리적인 케이블에서 생기는 지연	데이터가 전자로 이동하면서 생기는 지연
수 마이크로초정도로 보통 무시	혼잡도에 따라 다르다	물리적인 지연이기 때문에 무시	수 마이크로 초로 보통 무시

(d_nodal = d_proc + d_queue + d_trans + d_prop)

 

따라서 해결 가능한 지연은 큐잉지연(Queueing Delay)이다.

R은 전송률이기 때문에 지정값이다. L은 패킷의 길이로 bits다. a는 패킷이 큐에 도착하는 평균 속도로 패킷/초단위이다.

따라서 트래픽 강도는 L과 a에 비례하고 R에 반비례관계에 있다.

따라서 트래픽 강도 = La/R 관계에 있다.