네트워크 용어의 이해

• 네트워크(Computer network / data network)

: 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 통신인 알파넷을 시작으로 네트워크 통신이 발전되기 시작

 

• 인터넷

: 네트워크(Net)를 묶는다(Inter)는 의미, "여러 개의 네트워크를 묶었다"

: 하나의 프로토콜을 가지고 통신

: 브라우저를 통한 접근

 

• 인트라넷

: 내부의 인터넷

: 하나의 프로토콜을 가지고 통신

 

• 엑스트라넷

: 사내를 포함한 협력회사나 고객이 접근 가능

: 하나의 프로토콜을 가지고 통신

 

• 프로토콜

: 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고 받는 양식과 규칙의 체계

  (컴퓨터 내의 동일한 약속을 통한 통신 규약)

: 형식, 의미, 동기 과정을 정의하지만 구현과 방법은 독립적

 

: 구성

  - 물리적 측면 : 자료 전송에 쓰이는 전송 매체, 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

 

: 프로토콜의 3요소

  - 구문(Syntax) : 데이터의 형식, 코딩, 신호 레벨을 나타냄

  - 의미(Semantix) : 오류 확인 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

  - 연결 제어 -> 데이터 전송을 위한 과정으로 노드 간의 연결 확립, 데이터 전송, 연결 해제의 단계가 존재

  - 흐름 제어 -> 데이터의 양과 속도를 제한

  - 오류 제어 -> 전송 도중에 발생 가능한 오류들을 검출하여 정정

  - 동기화 -> 송수신기 사이에서 같은 상태를 유지

  - 순서 지정 -> 데이터의 순서를 지정

  - 주소 지정 -> 네트워크 통신을 하기 위하여 송수신측 간의 인식이 가능하도록 하는 역할

  - 다중화(Multiplexing) -> 한정된 통신 링크를 다수의 사용자가 공유하거나 하나의 선로에서 여러 시스템이 통신

  - 전송 서비스 -> 우선 순위 결정, 서비스 등급과 보안 요구 등을 제어

 

• 네트워크 분류

: 규모에 따른 분류

  - WAN(Wide Area Network) : 멀리 떨어진 지역이 네트워크 연결, public network

  - MAN(Metropolitan Area Network) : 여러 빌딩이나 하나의 도시의 네트워크 연결, 거의 안쓰임

  - LAN(Local Area Network) : 건물 안과 같은 작은 규모의 네트워크

Metropolitan Area Network, Wide Area Network, Local Area Network, Apposite Technologies

  - 백본 통신망(Backbone Network), 기간망 : 네트워크의 최상위 레벨로 네트워크의 중심을 이루는 주요 통신망

    멀리 떨어져 있는 근거리 통신망이나 원거리 통신망을 연결하여 정보를 교환

    전송 속도 : 128Mbps ~ 10 Gbps 이상

    국가 단위에서 시행하는 초고속정보통신망은 백본 통신망을 사용하여 기간망을 구성

IMPROVING THE QUALITY OF EDUCATION AND RESEARCH OUTPUT IN AFRICA A CASE OF ETHIOPIAN EDUCATION AND RESEARCH NETWORK (ETHERNET) - Scientific Figure on ResearchGate.

: 위상에 따른 분류

  - 네트워크 토폴로지 : 컴퓨터 네트워크 요소들을 물리적으로 연결해 놓은 것 또는 연결방식

    LAN의 경우 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지로 가능

: 전송 매체에 따른 분류

  - 교환 시스템

     · 회선 교환 방식

      : 고정 대역을 할당된 연결을 설정하여 데이터 전송하는 방식으로 통로가 지정되어 있는 형태

      : 안정적인 전송률과 라우팅 작업이 간편

      : 접속에 상대적으로 긴 시간 필요

      : 물리적 연결, 단선되거나 기계고장 ->물리적 시간, 복구 투자 필요

회선 교환 방식

     · 패킷 교환 방식

      : 일정한 크기로 데이터를 나누어 독립적 라우팅 과정을 거쳐 목적지에 도달하는 형태

      : 가상 회선 방식 -> 송수신 호스트 사이에 가상 연결을 설정, 모든 단위 데이터의 전달 경로 동일

      : 데이터그램 방식 -> 경로 선택이 각 단위 데이터와 독립적으로 전송

                             -> 통신자 체내에서는 부담 x, 패킷변화에 따라 단말기에서 재조립해야하는 부담

데이터 그램 방식

     · 셀 교환 방식

      : 전송에 필요한 최소 기능만 포함된 고정된 크기의 셀을 생성하여 전송하는 방식

        (53byte 단위(5byte는 헤더)의 고정 크기 패킷 생성

      : 패킷 교환 방식과 유사, 연결 지향 패킷 교환 네트워크를 사용

       (패킷 교환 방식에서는 각각 데이터 단위 크기가 다름, 셀 교환 방식은 그 크기가 일정)

      : 네트워크 연결 시 가상 회로를 설정하여 스위칭 시간 최소화로 네트워크 처리량 증가

      : 헤더는 페이로드 유형 정보, 가상 회선 식별자, 오류체크 정보를 포함Computer network / data network)

      : 장애 생길 시 회선 수리 다시해야함 (상대적으로 부담), 회선대로 가서 패킷 재조립 부담 적음

가상회선, 셀 교환 방식

: 연결 방식에 따른 분류

  - 유선망 : 컴퓨터 네트워크 연결을 유선으로 구성하는 경우 유선 LAN이라고 부름

    특성 : 대표적으로 LAN 환경에서 많이 사용되는 유선망 형태는 Ethernet (IEEE 802.3 표준방식)

           : 무선망에 비해 속도 빠름, 보안에 유리

           : 설치비용 큼 (건축물의 경우 배선이 미리 되어 있거나 구조 변경 필요)

           : Twisted Pair, Coaxial (동축), Fiber Optics (광섬유) Cable 등이 사용

  - 무선망 (Wi-Fi 망) : 선이 없이 구성된 형태의 컴퓨터망

    특성 : 컴퓨터는 핫스팟 내에서 AP(Access Point)를 통하여 무선으로 인터넷 망에 접속

    장점 : 케이블의 연결이 불필요, 설치가 쉽고 설치비용 저렴

    단점 : 유선에 비해 보안이 취약

  - 모바일망 : 수십 미터 반경의 핫스팟 지역에서만 인터넷을 사용하고 이동 중에 이용할 수 없는 무선망의 단점을 해결      하기 위해 수 킬로미터 지역을 지원하는 셀(Cell) 형태 모바일망이 개발

    : Mobile WiMAX = WiBro(Wireless Broadband) 기술, LTE(Long Term Evolution)기술 등 존재

    : WiBro기술은 자동차나 기차와 같이 고속주행(120km) 중에도 사용 가능

    : 수 킬로미터 반경의 셀(Cell)이라는 수신가능지역 안에서 인터넷에 연결

    : 셀 밖에서는 모바일망에 연결 불가

 

• 토큰링

: LAN 기술로 IEE 802.5 표준화 된 모델

: 여러 지국이 하나에 링에 이어져 형성되는 형태에서 토큰이 이동하며, 토큰이 주어진 지국에서만 통신하는 형태의 네트워크 통신 기술

: 동작 방법

  - 3Byte로 이루어진 하나의 제어 토큰이 생성

  - 한 방향으로 토큰이 순환

  - 토큰이 부여된 지국은 네트워크 통신

 

• CSMA/CD

: 이더넷

  - 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 필요, 이러한 네트워크 방식을 말함

  - 버스형 토폴로지의 경우가 일반적인 링크를 공유하는 형태

  - 공유 링크에 접근하기 위한 프로토콜 중 임의 방식을 사용하는 프로토콜 : ALOHA, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

 

: CSMA (Carrier Sense Multiple Access 반송파 감지 다중 접근)

  - 각 지국이 전송하기 전에 상태를 확인하는 방식

  - 프레임이 전송되는 시간차로 인하여 휴지(쉬는) 상태라면 즉시 프레임을 전송하는 방식

  - 콜리전(Collision) : 네트워크가 연결된 구간에서 서로 충돌이 나는 현상

  - 콜리전 도메인(Collision Domain) : 네트워크가 연결된 구간 중 콜리전이 발생할 수 있는 대역 또는 구간

  - ex) 전송하고자 하는 지국이 동시에 휴지(idle) 상태 확인

         -> 휴지 상태임을 인지하고 동시에 프레임을 전송하게 되면 충돌 발생

  - CSMA 충돌 방지 방법

    · 1-persistent

      : 회선의 상태를 지속적으로 확인 휴지 상태 확인 후 즉각 프레임 전송

      : 두 개 이상의 지국이 회선 휴지 상태를 감지 확률이 높고 즉각 프레임을 전송하므로 높은 충돌 위험

    · nonpersistent

      : 지국이 회선을 감지하여 프레임을 전송하나 회선이 사용중인 경우 임의의 시간을 기다린 후 재감지

      : 두 개 이상의 지국이 같은 시간을 대기 중에 있다가 동시에 전송할 확률이 낮음

    · p-persistent

      : 지속적으로 회선을 확인하다가 회선이 휴지상태가 되는 순간 확률(p)를 선정

      : q = 1 - p

       (p가 1인 경우 즉시 프레임 전송, p가 1이 아닌 경우 q 만큼의 시간을 기다린 후 다시 감지)

 

: CSMA/CD

  - CSMA 방식에 충돌 처리 절차를 더한 것, 충돌을 확인할 수 있기 때문에 사용 가능

  - 프레임을 전송함과 동시에 두 개의 다른 포트를 이용하여 충돌 감지, 재전송 시간은 책정

Runtux   rob-nowman ,  renepick

: CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)

  - 지국이 충돌을 감지하기 위해 신호를 전송하는 동시에 신호를 받아야 함

  - 무선 네트워크의 경우 충돌 감지가 어려워 CSMA/CD 방식 채택 어려움

  - 프레임에 우선순위를 부여함으로써 충돌을 회피

  - 충돌 회피 방법 종류

    · IFS (Inter Frame Space, 프레임 간 공간) : 채널이 휴지 상태인 것을 확인하더라도 전송을 늦추어 충돌을 회피

    · Contention Windows (다툼 구간) : 전송할 준비가 되어 있는 지국은 임의의 수를 선택하여 대기

    · IFS 시간과 임의의 백오프 시간을 더 기다리고, 백오프 타이머 내에 우선순위를 판단하여 처리