[네트워크] 1차시 - 컴퓨터 네트워크의 소개 (1), (2), (3)

//공부 기록용 포스팅입니다. 틀린 부분이 있을 경우 댓글로 알려주시면 감사합니다! 😎

 

 

현대의 컴퓨터는 네트워크와 분리해서는 생각할 수 없다. 수많은 정보의 교류, 부가가치의 창출은 모두 네트워크를 통해서 이루어진다. 본 과목에서는 컴퓨터 네트워크의 구성요소를 이해하고 어떻게 전 세계의 컴퓨터들이 네트워크로 연결되는지를 이해한다. 또한 컴퓨터 네트워크가 가지고 있는 특성을 이해하여 네트워크와 연동된 소프트웨어 제작 시 이를 적절히 응용할 수 있도록 돕는다.

• 컴퓨터들이 혼자가 아니라 여럿이 있을 때 어떻게 작업을 이뤄 나갈 것인가에 대해서

 

1. 컴퓨터 네트워크

• 컴퓨터는 네트워크에 연결되어 있을 때 풍부한 가치 창출을 할 수 있다.
• 네트워크의 내부 구조
  • 계층적 구조(Layered Architecture)

 

2. 네트워크의 역사(= 통신의 역사)

• 통신은 네트워크를 구성하기 위한 일종의 필요조건
  • 우편 > 봉화(최초의 전자기 신호(= 광 통신, 디지털)를 이용한 통신 시스템: 빛을 이용) > (자동화) > 전보 > 전화(= 네트워크, 현대적 통신)
    • 디지털: 아날로그 통신보다 디지털 통신이 이산적이기 때문에 정보의 손실이 적다.
    • 전화: 사용자의 폭발적 증가
• 컴퓨터 통신(Network의 역사 - 네트워크 엣지의 발전) 

  

  • network edge의 발전 - lastmile(마지막 1마일)
  • 네트워크 코어(core): 어떻게 더 많은 단말을 지원하면서 네트워크가 견딜 수 있는가에 집중(확장성)
  • 네트워크 엣지(edge): 네트워크 가장자리에 존재
    • 외부와 연결되어 있지 않으면 컴퓨터는 굉장히 제한됨
    • standalone 컴퓨터를 인터넷에 연결하면 참여적인 역할을 하는 디바이스가 될 수 있다.
    1. 기존에 있던 통신수단(= 전화)을 활용해서 네트워크 엣지를 네트워크 코어에 연결할 수 있다.
       • Dial-up Modem: 전화선을 그대로 이용, 음성 정보
       • Binary 데이터 → 가청 주파수로 전환해 데이터를 전송
       • 전송률이 1200 bps ~ 9600 bps(14,400 bps) 전송량이 굉장히 제한되어 있다. (요즘의 1/100,000)
       • 전화를 걸어서 통신
       • 음성 정보와 데이터 정보를 동일하게 취급
       • 네트워크 코어 ≡ 전화망
    2. DSL(Digital Subscriber Line)
       • 전화선을 통신선로로 사용
       • Last mile(마지막 1단계)만 전화선을 사용한다. 즉, 네트워크 코어는 별도로 존재한다.
       • 전화선을 사용하지만 전화국에서 DSL 서버를 통해 전화망(음성 신호)과 인터넷 코어(비음성 신호)로 나눈다.
       • 1 ~8 Mbps 전송률: 멀티미디어 서비스 가능
    3. Cable modem
       • 전화선 대신 케이블 TV 선로(= 동축선)를 이용해서 통신
       • 전화선에 비해서 동축선이 더 좋지만 전화선은 독점적인 권한을 가지고 있는 것에 비해 케이블 TV선은 하나의 선을 여러 명이 공유하기 때문에 실제로 30 Mbps의 전송률보다 적은 전송률
    4. FTTH(Fiber to the Home)
       • 집 앞까지 광케이블을 끌어 오겠다
       • 기존의 데이터선은 구리선을 이용해서 전기적 신호를 전송하는 것에 반해서 광케이블은 광섬유를 이용해서 전자기파(가시광선) 신호를 전송하기 때문에 대역폭이 극강이다.
       • 구리선은 도체이기 때문에 꺾이더라도 전기가 전달되지만 광섬유는 빛이 지나가는데 광섬유가 꺾이면 빛이 단절되기 때문에 설치비용이 높다.
       • 전자기파는 전자기적 잡음에 취약하지만 광섬유는 가시광선을 이용하기 때문에 검은색 페인트만 칠해도 주변의 잡음으로부터 안전하게 보호할 수 있다.
    • 기타 Last Mile 통신 기법
      • Wifi - 공유 채널
      • Ethernet - 전용선을 사용하기 때문에 Wifi보다 빠르다
      • 3G(음성 최적화), LTE(데이터 최적화)

 

3. 컴퓨터 네트워크를 위한 통신선로의 종류

• 구리선
  • 전화선(일반 pair), Etherent(twisted pair), 케이블 TV선(동축선)
  • 싸다 ↔  비싸다, 전송률 낮음 ↔  전송률 높음
  • 고성능 ethernet은 여러 가닥의 twisted pair, pair 간 플라스틱 격벽, 전체 케이블에 알루미늄박 shield
• 광섬유
  • 단위 전송률의 가성비가 높다.
  • 잡음에 강하고 반영구적이다.
• 무선(공기)
  • 잡음이 많고, 공유 채널
• 파장이 짧을수록, 주파수가 높을수록 더 많은 데이터를 전송하기 유리하다.

 

4. 컴퓨터 통신 이전과 이후

• 이전
  • 음성 통신
  • 아날로그 통신
• 이후
  • 데이터 통신
  • 디지털 통신
• 음성 정보 vs 데이터 정보
  • 음성 정보: Circuit Switching에 적합
  • 데이터 정보: Packet Switching에 적합
  ⇒ Circuit Switching(전화)과 Packet Switching(인터넷)의 차이
  • Circuit Switching
    • 시작과 끝이 명시적으로 구분
    • 시작부터 끝까지 꾸준히 정보가 전송
    • 시작부터 끝까지 선로자원을 점유한 상태에서 재사용
      • 자원을 미리 점유하는 것은 상당한 비용이 있지만 투자 대비 가치가 있다. → 꾸준히 사용하기 때문
      • Circuit 초기화 비용 높음, 과금이 시간 단위로 이루어짐
    • 시분할, 주파수 분할(하나의 선로로 서로 다른 주파수)
  • Packet Switching
    • 시작과 끝이 모호
    • 편지 배달 방식(보내는 사람, 받는 사람 적어서 보냄)
      • 자원을 점유하지 않았기 때문에 렉이 발생할 수 있음
    • 패킷당 부하가 높음(패킷 안에 보내는 사람, 받는 사람을 매번 적어야 하기 때문)
    • 초기화 비용이 적다, 패킷당 과금, 데이터당 과금

 

5. 프로토콜

• 규약
• 계층적 규약(protocol) 구조
  • ISO/OSI 계층 참고 모델
    • 응용계층: 네트워크를 사용하는 응용계층을 사용한다. 예) 카톡, LOL, 네이버 카페, youtube
    • 표현계층(presentation layer): 어떻게 내가 원하는 응용을 표현할 것인가. 예) HTML
       (아래부터 직접적으로 통신과 연결)——————————————————————————————————————
    • 세션계층: 응용/표현 객체의 전달, 표현계층에 특화된 전송 방식 예) HTTP
    • 전송계층(transport layer): 양 끝단 전송 품질보장, 패킷 수준에서 통신
    • 네트워크계층: 어떻게 네트워크 코어가 끝단 간에 전송을 구현할 것인가. 실질적인 코어안의 경로를 설정, 실질적으로 인터넷을 구현
    • 데이터링크계층: 각 링크의 규약, 경로상의 링크 안에서 데이터를 어떻게 전송할 것인가.
    • 물리계층: 링크를 유선/무선으로 할지, 유선이라면 구리선을 쓸 것인지에 대해
  • 인터넷 5 계층: (응용, 표현, 세션) → 응용 계층

 

6. 성능지표

• 전송률
  • 최대 전송률, 공유 채널일 때에는 최대 전송률에 거품이 있다.
  • 평균 전송률
  • 최저 전송률
• 지연시간(delay)
• 패킷유실률: 패킷이 유실되면 시스템 자체가 예측 불가능하게 만들어 패킷을 다시 전송해야 해서 지연시간이 늘어날 수 있다.

 

[복습]

1. 컴퓨터는 네트워크에 연결되어 있을 때 풍부한 가치 창출을 할 수 있다.
2. 네트워크 코어: 확장성
3. 네트워크 엣지
   • Dial-up Modem(전화선, 1200 ~ 9600 bps)
   • DSL(last mile만 전화선, 1 ~ 8 Mbps)
   • Cable Modem(동축선, 30 Mbps)
   • FTTH(광케이블, 잡음 특성)
4. 음성정보: Circuit Switching에 적합, 시작부터 끝까지 선로자원을 점유한 상태에서 재사용
5. 데이터 정보: Packet Switching에 적합, 시작과 끝이 모호, 자원을 점유하지 않음
6. 프로토콜: 계층적 규약 구조 - 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리계층
7. 성능지표: 전송률, 지연시간, 패킷유실률

 

 

 

 

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한국항공대학교 김철기 교수님의 [컴퓨터 네트워크] 강의 정리입니다. 감사합니다. 

 

http://www.kocw.net/home/m/cview.do?lid=c0b61ad3352abe5b 

컴퓨터 네트워크

http://www.kocw.net/home/m/cview.do?lid=37fb7a937ee5dfde 

컴퓨터 네트워크

http://www.kocw.net/home/m/cview.do?lid=44ed844bd070eef3 

컴퓨터 네트워크