01. Introduction

dain·2022년 10월 27일
네트워크
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컴퓨터네트워크

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Data Communications and Networking


1.1 Data Communications

용어 정리

  • Telecommunication
    ? 먼 거리에서의 통신
  • Data
    ? 데이터를 생성하고 사용하는 당사자들에 의해 합의된 어떤 형태로든 제시된 정보
  • Data communications
    ? 어떤 형태의 (예: 유선 케이블) 전송 매체를 통한 두 장치 사이에서의 데이터 교환

데이터 통신의 특성

  • Delievery 전달
    ? 정확한 목적지(장치나 사용자)에 데이터 전달

  • Accuracy 정확성
    ? 데이터 정확하게 전달

  • Timeliness 가시성
    ? 시간 안에 데이터 전달

위의 세가지 특성들에 의해 데이터 통신 시스템의 효율성이 결정된다.

데이터 통신의 구성 요소

  1. Sender 송신자
    • 데이터 메시지를 전송하는 장치
  2. Receiver 수신자
    • 데이터 메시지를 받는 장치
  3. Message 메시지
    • 통신되는 데이터 정보
  4. Medium 매체
    • 송신자로부터 수신자로 전달되는 메시지를 전송하는 물리적인 경로
  5. Protocol 프로토콜
    • 데이터 통신을 통제하는 규칙

데이터 흐름의 방향

  • 두 링크 장치 사이의 신호의 흐름 방향을 정의하는 방식

    • Simplex 단방향 방식
      • 일방통행
      • 예: 키보드, 라디오, 모니터, 영화
    • Half-Duplex 반이중 방식
      • 각 station은 송신과 수신이 모두 가능하지만, 순서가 명확해야 한다.
      • 즉, 양방향 통신이 가능하지만 한 순간에 한 방향만 가능
      • 예: 무전기
    • Full-Duplex 전이중 방식
      • 양 station, 동시에 송신 및 수신 가능 (동시에 양방향 통신 가능)

1.2 Networks

네트워크

  • 네트워크
    ? 통신 링크들로 연결된 장치(node)들의 집합

  • 노드
    ? 네트워크 상의 다른 노드에 이해 생성된 데이터를 수신하거나 전송할 수 있는 장치

네트워크의 판단 기준

  • Performance
    • 유저의 수, 전송 매체의 종류, 하드웨어, 소프트웨어 등의 여러 요인에 의해 결정된다.
    • Throughput(처리율)과 Delay(지연 시간)에 의해 평가된다.
  • Reliability
    • 오작동/오류로부터의 회복 의미
    • failure의 빈도와 faliure 이후 네트워크의 회복 시간에 의해 결정
  • Security
    • 비허가 접근 또는 바이러스로부터 데이터 보호

네트워크 연결(물리적 구조)의 종류

  • Point-to-Point 점대점 연결
    ? 두 장치 사이의 전용 링크 제공
    • 예시: Mesh, Star
    • 장점
      • 다중점 연결에 비해 구조적으로 성능 & 신뢰성 & 보안이 뛰어나다.
    • 단점
      • 확장 가능성이 낮고, 비용적 측면에서 비효율적이다.
  • Multipoint 다중점 연결
    ? 두 개 이상의 장치가 하나의 링크를 공유하는 구성
    • 장점
      • 비용적 측면에서 효율적이고, 확장이 가능하다.
    • 단점
      • 점대점 연결에 비해 구조적으로 성능 & 신뢰성 & 보안이 떨어진다.

Physical Typology

  1. Mesh
    ? 모든 장치에는 다른 모든 장치에 대한 전용 점대적 링크가 있다.
    • n개의 장치를 연결하는 완전 연결 메시 네트워크에 필요한 물리 채널의 수
      : n(n-1)/2
    • 장점
      • 전용 링크의 사용으로 각 연결의 데이터 전송 보장
      • robust, privacy, security
      • 에러의 식별과 격리에 용이
    • 단점
      • 요구되는 케이블과 포트의 수 ↑ → 비용 및 공간 차지↑
      • 설치 및 확장의 어려움

  1. Star
    ? 각 장치들이 Hub라고 불리는 중앙 컨트롤러에만 점대점 연결된다.

    ✏️ Hub는 link로 연결된 모든 node들에 전기 신호를 보내기 때문에 도청 등의 보안 상의 문제가 있으며, 충돌이 발생할 수도 있다. 이를 보완하는 것은 Switching Hub로 목적지에만 전기신호를 보낼 수 있지만 가격이 비싸다.
    ✏️ 스위치는 패킷을 직접 들여다보고 연결된 특정 노드에만 신호를 보내는 형태이다.

    • 장점
      • 각 장치들은 다른 장치들의 수와 상관없이 오직 하나의 링크와 포트만을 필요로 하므로 설치 및 확장에 용이하다.
      • Robustness 견고함
        : 하나의 링크에서 에러가 발생해도 해당 링크에만 영향
    • 단점
      • Hub에 에러가 발생할 경우, 모든 장치에 영향
  1. Tree
    ? star의 변형으로, hub가 여러개 있는 형태
    • active hub (central hub)
      : 리피터 포함

      ✏️ 리피터? 수신된 비트 패턴을 전송하기 전에 재생성하는 하드웨어 장치

    • passive hub
      : 연결된 장치 간의 간단한 물리적 연결 제공
  1. Bus
    ? backbone(=main cable)이라는 긴 공통선이 네트워크의 모든 장치들을 연결
    • 장점
      • 설치에 용이
      • 비용적 측면에서 효율적
    • 단점
      • 확장의 어려움
      • 에러를 탐지하고 고립하는 과정의 어려움
  1. Ring
    ? 각 장치가 좌우의 인접한 장치에만 점대점으로 연결되어 전체적으로 원형을 이루고 있는 형태
    • 장점
      • 네트워크에서 각 장치들에게 기회(토큰)을 균등하게 주면서 데이터를 받는 구조이기 때문에 장치들 간의 충돌이 발생하지 않는다.
    • 단점
      • 하나의 장치에서 에러가 발생할 경우 네트워크 전체에 영향
        → 해결: dual ring
  1. Hybrid
    ? 혼합된 형태의 네트워크의 연결 구조
    • 예시
      • 각 브랜치가 버스 구조로 장치들을 연결하는 메인 스타 구조

네트워크의 분류

  • 분류 기준: 크기, 소유권, 커버하는 거리, 물리적인 구조

  • 규모적인 측면으로의 분류

    • LAN (Local area networks)

      • 일반적으로 개인 소유
      • 하나의 사무실, 건물, 캠퍼스 연결

    • MAN (Metropolitan area network)

      • 도시 연결

    • WAN (Wide area network)

      • 대규모 지리적 영역(국가, 대륙, 전 세계)에서 데이터의 장거리 전송 제공


  • Internetwork
    ? 두 개 이상의 네트워크가 연결된 형태를 인터넷이라고 한다.

    • 예시

1.3 The Internet


1.4 Protocols and Standards

프로토콜

? 데이터 통신을 관리하는 규칙의 집합

표준

  • 표준? 합의된 규칙
  • 국제
    • ISO (The International Standard Organization)
      : 국제 표준화 기구
    • ANSI (American National Standard Institute)
      : 미국의 비영리 연구소
    • IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)
      : 컴퓨팅, 통신, 전기 엔지니어링 및 전자 표준 개발에 참여하는 최대 규모의 국가 전문 그룹
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02. Network Models

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