네트워크 개요

네트워크 용어의 이해

네트워크란 ?

사전적 의미

• A compiter network or data network is a digital telecommunications network which allows nodes to share resources.
• 각 엔드포인트 (PC, 서버 등의 단말) 간의 자원들을 공유할 수 있게 해주는 디지털 통신 네트워크
• 장거리 통신의 알파넷을 시작으로 네트워크 통신이 발전되기 시작
• Net + Work ⇒ NetWork : 컴퓨터들이 통신기술을 이용하여 그물망처럼 연결된 통신 이용 형태
  • ⇒ 두 대 이상의 컴퓨터들을 연결하고 서로 통신(이야기) 할 수 있는 것

인터넷과 인트라넷

• 인터넷하나의 프로토콜을 가지고 통신
• 브라우저를 통한 접근
• 네트워크(Net)를 묶는다(Inter)의 의미로 "여러개의 네트워크를 묶었다" 라는 뜻
• 인트라넷하나의 프로토콜을 가지고 통신
• 내부의 인터넷을 의미
• 엑스트라넷하나의 프로토콜을 가지고 통신
• 사내를 포함한 협력회사나 고객이 접근 가능

프로토콜

사전적 의미

• 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고 받는 양식과 규칙의 체계
• 형식, 의미, 동기 과정을 정의하지만 구현과 방법은 독립적

구성

• 물리적 측면 : 자료 전송에 쓰이는 전송매체, 단자, 신호, 회선 규격 등
• 논리적 측면 : 프레임 구성, 각 항목의 뜻과 기능, 전송의 절차 등
• 공개 범위에 따라 폐쇄적 프로토콜, 공개된 범용 프로토콜로 나뉨

프로토콜 3요소

• 구문 (Syntax) : 데이터의 형식, 코딩, 신호레벨을 나타냄
• 의미 (Semantic) : 오류확인 또는 조정 정보를 포함하는 의미
• 기간 (Timing) : 속도 조절 또는 순서를 의미하는 기간

기능

• 단편화와 조립 : 정보 전송의 오류 감소 효율 증대
• 캡슐화 : 정보의 보호를 위해 정보를 덧붙임
• 연결제어 : 데이터 전송을 위한 과정으로 노드 간의 연결 확립, 데이터 전송, 연결 해제의 단계가 존재
• 흐름제어 : 데이터의 약과 속도를 제한
• 오류제어 : 전송 도중에 발생 가능한 오류들을 검출하여 정정오류 수정을 위한 비트를 데이터에 부가하여 전송하고, 수신측에서는 오류발생을 검출하고 수정하는 방식오류 검출을 위한 비트를 데이터에 부가하여 전송하고, 수신측에서 오류 검출시에 오류 수정없이 송신 측 재전송을
  요구하는 방식
  • 오류 제어에 사용하는 코드 : 패리티 체크 , CRC
• 자동반복 요청 (ARQ : Automatic Repeat Request)
• 오류수정 방식 (FEC : Foward Error Correctiong System) :
• 동기화 : 송수신기 사이에서 같은 상태를 유지
• 순서지정 : 데이터의 순서를 지정
• 주소지정 : 네트워크 통신을 하기 위하여 송수신측 간의 인식이 가능하도록 하는 역할
• 다중화(Multoplexing) : 한정된 통신 링크를 다수의 사용자가 공유하거나 하나의 선로에서 여러 시스템이 통신
  • 주파수 분할 다중화 (FDM) :
  • 여러 개의 아날로그 신호를 하나의 아날로그 회선으로 전송하기 위한 다중화 방식
  • 시분할 다중화 (TDM) :
  • 전송회선의 데이터 전송 시간을 타임 슬롯이라는 일정한 시간폭으로 나누고 이들을 프레임으로 묶어서 채널별로 특정 시간대에 해당하는 슬롯에 배정하는 방식
• 전송 서비스 : 우선 순위 결정, 서비스 등급과 보안요구 등을 제어
  • 우선순위 : 특정 메세지를 최대한 빠른 시간 안에 목적지로 전송하기 위하여 메세지 단위에 우선수위를 부여하여 우선순위가 높은 메시지가 먼저 도착하는 것
  • 서비스 등급 : 데이터의 요구에 따라 서비스 등급을 부여하는 서비스
  • 보안 : 엑세스 제한과 같은 보안 체계를 구현

네트워크 분류

규모에 따른 분류

• WAN멀리 떨어전 지역의 네트워크 연결
• Wide Area Network
• MAN여러 빌딩이나 하나의 도시의 네트워크 연결
• Metropolitan Area Network
• LAN건물 안과 같은 작은 규모의 네트워크
• Local Area Network
• 백본 통신망 (Backbone Network)네트워크의 최상위 레벨로 네트워크의 중심을 이루는 주요 통신망
  • 특성전송속도 : 128mbps ~ 10 Gbps 이상
  • 국가단위에서 시행하는 초고속 정보통신망은 백본 통신망을 사용하여 기간망을 구성
  • 멀리 떨어져 있는 근거리 통신망이나 원거리 통신망을 연결하여 정보를 교환
• 별칭 : 기간망

위상에 따른 분류

• 네트워크 토폴로지
• 컴퓨터 네트워크 요소들을 물리적으로 연결해 놓은 것 또는 연결방식을 의미함
• LAN의 경우 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지로 가능

근거리 통신망 (LAN)

• 종류스타형트리형등등...
• 메시형
• 링형
• 버스형

 

전송 매체에 따른 분류

• 교환 시스템
  • 고정대역이 할당된 연결을 설정하여 데이터 전송하는 방식으로 통로가 지정되어 있는 형태
  • 안정적인 전송률과 라우팅 작업이 간편
  • 접속에 상개적으로 긴 시간 필요
  • 패킷 교환 방식
  • 일정한 크기로 데이터를 나누어 독립적 라우팅 과정을 거쳐 목적지에 도달하는 형태
  • 가상회선방식과 데이터그램 방식으로 나누어짐
    • 가상회선방식 :
      연결형 데이터 전송, 송수신 호스트 사이에 가상 연결을 설정, 모든 단위 데이터의 전달 경로 동일, 데이터를 교환하기 전에 논리적으로 연결하는 방식
    • 데이터그램 방식 :
      비연결형 데이터 전송, 경로 선택이 각 단위 데이터와 독립적으로 전송
    교환 시스템
  • 셀 교환 방식
    • 53byte 단위 (5byte는 헤더)의 고정 크기 패킷 생성네트워크 연결 시 가상회로를 설정하여 스위칭 시간 최소화로 네트워크 처리량 증가
    • 헤더는 페이로드 유형 정보, 가상 회선 식별자, 오류체크 정보를 포함
    • 패킷 교환방식과 유사하며 연결 지향 패킷 교환 네트워크를 사용
  • 전송에 필요한 최소 기능만 포함된 고정된 크기의 셀을 생성하여 전송하는 방식
• 회선 교환방식

연결 방시에 따른 분류

분류	유선 망	무선 망	모바일 망
매개체	Twisted Pair케이블 동축 케이블 광섬유 케이블	전파	전파
표준	IEEE 802.3	IEEE 802.11 IEEE 802.15 등	IEEE 802.16 IMT - 2000
최고전송속도	1000Gbits/s ( 광섬유 케이블)	866.7 Mbits/s (802.11ac)	672Mbits/s (HSPA+WINMAX)

 

유선망 이란 ?

컴퓨터 네트워크 연결을 유선으로 구성하는 경우 유선 LAN이라고 부름

• 특징
  • 대표적으로 LAN 환경에서 많이 사용되는 유선망의 형태는 Ethernet (IEEE 802.3 표준)
  • 무선방에 비래 속도가 빠르고 보안에 유리
  • 설치비용이 크다 (건축물의 경우 배선이 미리 되어 있거나 구조 변경 필요)
  • Twisted Pair, Coaxial(동축), Fiber Optic (광섬유) Cable 등이 있음

무선망 이란 ?

선이 없이 구성된 형태의 컴퓨터 망

• 특징
  • 무선 이터넷망을 일명 Wi-Fi망으로 불림
  • 머퓨터는 핫스팟 내에서 AP를 통하여 무선으로 언터넷 망에 접속
  • 케이블의 연결이 불필요 함으로 설치가 쉽고 설치비용 저렴
  • 유선에 비해서 보안이 취약

모바일 망 이란 ?

무선망의 단점을 보완하기 위해 수킬로 미터 지역을 지원하는 셀(Cell) 형태의 보마일 망 개발

• 단점 : 수십 미터 반경의 핫스팟 지역에서만 인터넷 사용 가능, 이동 중에는 이용할 수 없음
• 특징
  • Wibro (Wireless Broadband) 기술
  • LTE (Long Term Evolution) 기술 등 존재
  • 자동차, 기차 등에서 고속주행 (120km) 중에도 사용 가능
  • 수킬로 반경의 셀(Cell)이라는 수신가능지역 안에서 인터넷 연결
  • 셀 밖에서는 모바일망에 연결 불가

토큰링

LAN 기술로 IEEE 802.5 표준화 된 모델

여러 지국이 하나의 링에 이어져 형성되는 형태에서 토큰이 이동하며, 토큰이 주어진 지국에서만 통신 하는 형태의 네트워크 통신 기술

• 동작 방법
  • 3Byte로 이루어진 하나의 제어 토큰이 생성
  • 한방향으로 토큰이 순환
  • 토큰이 부여된 지국은 네트워크 통신

 

 

 

 

 

CSMA / CD

• 이더넷이란 ?
  • 여러 개의 호스트가 하나의 매체/링크를 공유하여 두 개 이상의 호스트가 동시에 접근하는 경우 충돌 발생
  • 링크를 공유하는 경우 원활한 통신을 위해 서로 간의 약속이 필요하며 이러한 네트워크 방식을 말함
  • 버스형 토폴로지의 경우 일반적인 링크를 공유하는 형태
  • 공유 링크에 접근하기 위한 프로토콜 중 임의 방식을 사용하는 프로토콜
    • ALOSH , CSMA , CSMA/CD , CSMA/CD
• CSMA 란 ?
  • CSMA : Carrier Sense Multiple Access 반송파 감지 다중 접근
  • 각 지국이 전송하기 전에 상태를 확인하는 방식
  • 프레임이 전송되는 시간차로 인하여 휴지(idle : 쉬는상태) 상태라면 즉시 프레임을 전송하는 방식
  • 콜리전(Collision)과 콜리전 도메인(collision Domain)
    • 콜리전 : 네트워크가 연결된 구간에서 서로 충돌이 나는 현상
    • 네트워크가 연결된 구간 중 콜리전이 발생할 수 있는 대역 또는 구간
• CSMA 충돌 방지 방법
  • 1 - persistent두 개 이상의 지국이 회선 휴지상태를 감지 확률이 높고 즉각 프레임을 전송하므로 높은 충돌 위험
  • 회선의 상태를 지속적으로 확인 휴지 상태 확인 후 즉가 프레임 전송
  • nonpersistent두 개이상의 지국이 같은 시간을 대기 중에 있다가 동시에 전송할 확률이 낮음
  • 지국이 회선을 감지하여 프레임을 전송하나 회선이 사용중인 경우 임의의 시간을 기다린 후 재 감지
  • p - persistent$q = 1 - p$
    • p가 1인 경우 즉시 프레임 전송
    • p가 1이 아닌 경우 q 만큼의 시간을 기다린 후 다시 감지
  • 지속적으로 회선을 확인하다가 회선이 휴지상태가 되는 순간 확률 (p)를 선정
• CSMA/CD
  • CSMA 방식에 충돌 처리 절차를 더한 것으로 충돌을 확인할 수 있기 때문에 사용 가능
  • 프레임을 전송함과 동시에 두 개의 다른 포트를 이용하여 충돌을 감지하여 재전송 시간을 책정
• CSMA/CA 란 ?
  • CSMA/CA : Carrier Sense Multiple Access with Collsion Avoidance
  • 지국이 충돌을 감지하기 위해 신호를 전송하는 동시에 신호를 받아야 함
  • 무선 네트워크의 경우 충돌 감지가 어려워 CSMA/CD 방식 채택이 어려움
  • 프레임에 우선순위를 부여함으로써 충돌을 회피
  • 충돌 회피 방법 종류
    • IFS (Inter Frame Space) : 프레임 간 공간
    • 채널이 휴지 상태인 것을 확인 하더라도 전송을 늦추어 충돌을 회피하는 형태
    • Contention Windows : 다툼구간
    • 전송할 준비가 되어 있는 지국은 임의의 수를 선택하여 대기
    • IFS 시간과 임의의 백오프 시간을 더 기다리고, 백 오프 타이머 내에 우선순위를 판단하여 처리