컴퓨터 네트워크의 소개
컴퓨터 → 네트워크에 연결되면서 많은 가치를 창출 (스마트폰, PC 등등)
⇒ 네트워크란? (Network) - 구름
- 구름을 걷어내서 어떤 구조를 가지고 있는지
- 어떻게 카톡 매시지가 전달되고, 인터넷 검색하고 그 내용이 전달되는지를 다룬다.
1. 네트워크의 역사
→ 통신의 역사를 먼저 봐야한다.
네트워크: 여러명이 형상을 만들어 내는 것 (예시) 페이스북
- 네트워크가 가능하려면 통신이 가능해야한다.
- 통신은 네트워크를 구성하기 위한 필요조건
- 어떻게 내 컴퓨터가 다른 컴퓨터에 원하는 메시지를 전달하는가?
통신의 역사
디지털에 비해 아날로그 통신 → 정보 손실이 적다는 장점
1) 우편 : 굉장히 느림, 긴급한 상황의 경우에는?
2) 봉화 ⇒ 산에서 산, 국격을 연결해서 서울까지 연결
최초의 전자기 신호를 이용한 통신 시스템 ( 빛 - 전자기파를 이용하니까)
광통신 시스템 / 디지털 시스템 → 1, 2, 3개 등등 이산적인 개수에 따라 정보가 전달됨
⇒ 다중화 시켜야한다. 여러명이 관리하거나 여러개의 봉화를 사용하는 등
자동화시킨 것
3) 전보(Data Network, Digital Network): 스위치 —→ 스위치
1,0으로 된 내용을 받아적고 당일에 내용을 전달.
글자를 모스부호( 점과 선으로 글자를 표현 - 이진법과 비슷) 상호연결
전보는 1846년 Samuel F. B. Morse 가 발명4) 전화(Voice Network, Analog Network): 1876년 Graham Bell
누구나 통신 가능. 독점을 방지하기 위해 AT&T로 분리
실제로 네트워크라는 개념. 현대적 통신 개념이 사용
- 사용자의 폭발적 증가
- 수동 교환 → 자동 교환
- DDD → 1980년, 여러 단계를 거쳐서 다른 교환기로 전화를 걸 수 있게 됨 ⇒ 이세상의 모든 사람이 자동적으로 전화를 연결할 수 있는 시스템 ⇒ 컴퓨터
왜 데이터 네트워크가 먼저 나왔을까?
데이터를 동일한 양 음성 신호보다, 2진법 모스부호, 문자로 바꾸면 훨씬 더 적은양의 정보만으로도 동일한 정보 전송 가능
Analog Network / Digital Network
아날로그 네트워크는 네트워크 단계를 거쳐가면 거쳐갈수록 음질 에러가 생김
디지털 네트워크는 데이터 자체가 변조가 안됨. 긴 거리를 가더라도 데이터 품질 지킬 수 있음. 디지털 망이 정보를 가공하는 것에 편리하다는 것을 예전에도 알고 있었다.
옛날에는 정보를 훨씬 효율성. 효율적으로 전달할 수 있기 때문에 digital 망 사용. 요즘 디지털망은 음성 전송에 사용하는 이유는 압축이 편리해서 가공성 때문에 디지털망 사용.
Network edge )
단말 - 스마트폰, 이더넷, 친숙한 장비들 등등 , 서버
Network Core )
→ 어떻게 더 많은 단말을 지원하고 네트워크가 견딜 수 있는가. 확장성을 위주로 발전
Lastmile: 마지막 한단.
컴퓨터 통신 (Network의 역사) - Network edge의 역사 먼저
개인 컴퓨터 ⇒ 인터넷 통신 - 카페, 쪽지, 채팅 기능, 텍스트 기반 게임
추가적인 사회적 가치. 사용성 확장
어떻게 각 개인 컴퓨터를 연결할 것인가??
1) 기존 통신 수단 - 전화선그대로 사용
1. Dial-up Modem: 전화선(음성정보: 20~20,000Hz) 을 그대로 이용
- 전화선: 고주파는 잘라냄. 20~ 10000Hz or 8000Hz 그래야 더 많은 데이터를 전송할 수 있으니까.
- Binary Data → 가청 주파수로 통신. (fax에 전화해보면 알아 볼 수 있다.)
- 1200bps ~ 9600 / 14400 bps - 전화국 → 전송량이 굉장히 제한적
- 전화와 통신이 그대로 공존할 수 없는 문제 발생
- 전화를 걸어서 통신.
- 음성 정보 = 데이터 정보
- Network core = 전화망
- DSL(Digital Subscriber Line)
- 전화선을 통신선로로 사용
- Last mile (마지막 1단계)만 전화선을 사용
- 즉 Network core는 별도 존재
sprinter라는 장치를 사용- 1~8 Mbps 전송률
- 혼자 쓰는 선로
2) 케이블 모뎀 Cable Modem
TV - 동영상 데이터, 수백개의 채널 ⇒ 선로가 굵고 튼튼
- 케이블 TV 선로(동축선)을 이용
- 집 ——- 업체 : 30Mbps
- 하나의 선을 여러개의 집이 공유
- 실제는 30mbps 보다 느려지게 된다. (실제 광고 기가 lte도)
⇒ 컴퓨터 네트워크를 위한 전용망의 필요성!
3) FTTH(fiber to the home) : 집안까지 광케이블
구리선(전기적 신호)
- 대역폭 낮음
- 잡음에 취약
- 설치 비용이 낮다. 그러나 녹슬 수 있다.
=⇒ 광섬유(전자기파, 가시광선 신호를 전달)- 광섬유 - 전달할 수 있는 데이터의 양은 엄청남
- 대역폭 최고
- 빛만 차단하면 되니까. 잡음특성 유리
- 설치 비용이 높다. 꺾이지 않게 관리해야 함.
- 극단적인 코어망만 사용하다가 점점 개인망으로 점유율 높아지고 있음
- 국내에서 굉장히 활성화된 서비스 (아파트 문화)
4) 기타 Last Mile 통신 기법 - 데이터를 전송하기 위해 애초부터 설계됨
- WIFI - 무선/ 공유채널
- 다른 기지국을 쓰더라도 굉장히 많은 사람이 쓰게 된다면 잡음으로 작용
- Ethernet(이더넷) - 전용선
- 거의 언제나 이더넷이 더 빠르다
- 전용선으로 Giga bps 사용
- 3G(음성 최적화), LTE(Data 최적화)
- LTE로 넘어가면서 시스템의 구성이 인터넷에 더 최적화되게 변화됨
통신선로의 종류
구리선
1. 전화선(일반 pairt선): 싸다. 전송률 낮음
2. Ethernet(Twisted pair): 잡음 특성이 더 좋아짐.
3. 케이블 TV선(동축선): 원통(-)안에 정 가운데 신호선(+)
⇒ 굉장히 잡음에 강함. 튕겨냄, 비싸다. 전송률 높음
- 고성능 ethernet은 여러가닥의 twisted pair 사용. pair간 플라스틱, 전체 케이블에 알루미늄박 shield. 실제 동축선은 아니지만 더 전송할 수 있도록
광섬유
1. 단위 전송률의 가성비가 높다.
2. 잡음이 강함
3. 꺾이거나 충격을 받으면 X - 설치를 잘해야 한다.
무선(공기)
1. 잡음이 많다.
2. 공유채널
음성 정보 vs 데이터 정보 ⇒ Circuit Switching vs Packet Switching
- 음성정보를 위한 시스템
- Circuit Switching에 적합 (전화)
- 데이터 정보를 위한 시스템
- Packet Switching에 적합 (인터넷)
1. Circuit Switching
- 시작과 끝이 명시적으로 구분 - 꾸준히 정보가 전송(시작 ~ 끝) - 시작 - 끝까지 선로자원을 점유 - 시분할 전송, 주파수 분할 - 같은 주파수를 사용하지만 주파수를 나눠서 여러 채널 공유하는 것 - 선로에 특정 구간은 독점. 해당하는 특정 자원은 이 사람만 사용 가능 - 점유하는 선로를 이용, 자원을 할당해서 사용 - 회로 하나를 설정해서 재사용 - Circuit의 초기화 비용이 높다. - 과금은 시간단위2. Packet Switching : 우편 시스템과 비슷
- 시작과 끝이 모호 - 반드시 로그아웃하라는 이유 - 짤막짤막한 요청으로 응답을 받음. - 꾸준하게 사용 X - 굳이 선로를 뚫지 않고 편지를 배달하는 방식. 각각의 패킷마다 목적지 설정 - 패킷당 부하가 높다. - 초기화 비용은 낮다. - 과금 - 패킷당 과금, 데이터량 과금을 하는 시스템이 적절( 한달도 물론 사용하지만)
프로토콜?
- 규약
- 하나의 규약으로 묶기가 어렵다 ⇒ 계층적 규약 구조
- ISO/OSI 7 계층 모델
- 응용계층: 실제 네트워크를 사용하는 응용
- 카카오톡, 네이버 카페, 유튜브
- 표현(presentation) 계층
- HTML - 대체적으로 웹브라우저는 표현을 하기 위한 표준 프로토콜
- 세션 계층 - 응용 표현 객체의 전달
- HTTP
- 전송 계층(Transport 계층) - 전송 품질. 양 끝단 전송품질 보장
- 네트워크 계층 - 어떻게 Network Core가 끝단간의 전송을 구현할 것인가
- 전체적인 경로 구현
- 데이터링크 계층 - 각각의 link의 규약
- 물리 계층
- 인터넷 5계층
- 응용계층 ← 응용/ 표현/세션 계층
네트워크의 성능 지표
- 전송률
- 최대 전송률 - 공유 채널일 경우에는 거품이 있다.
- 평균 전송률에 더 관심을 가져야 한다.
- 최저 전송률
- 지연 시간(delay)
- 패킷 유실률 → 렉을 일으킬 수 있다.
