✔️ Definition of Computer Networks

• 단일 기술로 상호 연결된 자율 컴퓨터 모음
  • 메인프레임에 연결된 다수의 단말은 컴퓨터 네트워크가 아님 => 자율성(autonomous)
  • 동일한 네트워크에 있는 모든 기계와 대화 또는 통신 가능 => 단일 기술로 상호 연결
• 컴퓨터의 존재가 투명하거나 개별 시스템이 보이지 않는 분산 시스템과는 다릅니다.
  • 독립된 컴퓨터의 집합은 단일 일관성 있는 시스템으로 나타나며, 이는 분산 시스템에서 각 컴퓨터를 구분할 수 없음을 의미합니다.
  • 미들웨어와 같은 컴퓨터 네트워크의 모든 세부 정보를 숨기는 소프트웨어 필요
  • 클라우드(Fog) 컴퓨팅, GRID, 웹은 인터넷을 통해 분산 시스템을 구축하려는 전형적인 예이다.

Why Computer Networks in Business Applications?

• 리소스 공유 – 정보, 프린터, 하드 디스크, 스캐너, CD 버너
  
• 통신 매체 – 이메일, IP 전화, 데스크톱 공유, CVS(동시 버전 시스템), 화상 회의, 원격 의료
  
• 전자상거래 – 홈쇼핑, 모바일뱅킹, 전자 벼룩시장, 2차 품목 온라인 경매
  

Why Computer Networks in Home Applications?

• 원격 컴퓨터에 연결 또는 원격 정보에 대한 액세스 – WWW, 전자도서관(www.acm.org, www.computer.org), 온라인신문, 위키(위키피디아)
  
• 개인 대 개인 통신 – 멀티미디어 이메일(even smell), 인스턴트 메시지(UNIX talk, 메신저), 트위터, 페이스북, 채팅방, 뉴스그룹, 화상회의, 원격학교, 원격병원
  
• 인터랙티브 엔터테인먼트 – IPTV, VOD, 생방송, 가상현실, 가상관현악단, 사이버펫, 사이버툼, 실시간 시뮬레이션 게임
  
• 전자상거래 – 전자현금, 암호화폐(디지털화폐), 홈쇼핑, 전자은행, 온라인 경매
  
• 유비쿼터스 컴퓨팅 – 텔레미터
  

Mobile Users

• 이동통신망 및 핫스팟은 IEEE 802.11 기반 으로 한다.

• 다양한 모바일 장치 – 스마트폰은 인터넷 전화 네트워크, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant), 태블릿 PC, 휴대폰 통화가 융합되어 있다. – 이동 사무실, 택시, 수리공 – 렌터카 반납 직원, 무선 주차 미터, 무선 자동 판매기, 유틸리티 미터 판독, 무선 스모크 미터 – 은행 및 쇼핑을 위한 M-커머스 – 위성위치확인시스템(GPS) – 근거리 무선 통신(NFC) 전화기가 RFID 스마트 카드 역할을 할 수 있게 한다. – 센서 네트워크 – 웨어러블 컴퓨터: 이메일 보내기, 명함 교환, 위치 알림 기능을 수행하는 스마트 워치
  

✔️ Internet Software Structure

• 클라이언트-서버(Clinet-Server) 패러다임 – 중앙 집중식 리소스 공유를 위한 효율적인 모델
  
• P2P(Peero to Peer) 패러다임 – 분산 리소스 공유를 위한 효율적인 모델
  

Client-Server Paradigm

• 전통적인 인터넷 프로그램 패러다임

– 예: WWW, ftp, telnet

• 각 프로세스는 서버 또는 클라이언트의 역할을 수행합니다.
• 서버에는 DB(데이터베이스)가 있고 클라이언트는 I/O(입출력)을 담당합니다.
• 중앙 집중식 정보를 효율적으로 공유하지만 서버 병목 현상
• 병목현상이란?
  

Peer-to-Peer Paradigm (P2P)

새로운 인터넷 프로그램 패러다임

– 예: Napster, BitTorrent, e-mail, skype 등..

• 각 프로세스가 서버 및 클라이언트 역할을 함
• 정보가 각 사용자 또는 피어에 분산되므로 서버 없음
• 서버 측에서 병목 현상이 발생하지 않았지만 특정 정보를 찾는 것은 어렵습니다.

✔️ Social Issues

• 좋은 것과 나쁜 것은 함께 온다.. 편리함은 불편과 함께 온다.
• 일부 영역에서는 검열이 필요하다. – 문제는 주제가 정치, 종교 또는 성에 관련될 때 발생한다. – 사람과 네트워크 운영자, 고용주와 직원, 대학과 학생, 정부와 시민 사이의 일부 갈등 등..
  
• 인터넷에 연결하는 것은 우리의 삶을 위협하는 심각한 문제를 야기한다. – 쿠키, 오해의 소지가 있는 정보, 스팸(스팸), 본트(손상된 컴퓨터의 네트워크), 일부 귀중한 정보를 요청하는 피싱(위장) 메시지, 전자 메일 바이러스, 신원 도용 등..
  

✔️ Network Hardware

네트워크 그룹화에 기반한 4가지 metric(시각화,미터법,..)

1️⃣ 전송 기술(Transmisson Technology)

• Boradcasting 또는 Point-to-Point 네트워크

2️⃣ 축척도(Scale)

• Nano, Body, Personal, Local, Metropolitan 또는 Wide area 네트워크

3️⃣ 미디어 유형(Type of Media)

• 유선(wired) 또는 무선(Wirless) 네트워크

4️⃣ 스위칭 기술(Switching Technique)

• 패킷 스위칭 또는 회로 스위칭 네트워크

1️⃣ Classification by Transmission Technology(전송기술)

• 브로드캐스트(Broadcast) 네트워크 – 단일 통신 채널 공유 – 간편하고 간단하며 저렴한 유지가능 – 당연하게도 Broadcasting 및 Multicasting 통신 지원
  
• 포인트 투 포인트(Point-to-point) 네트워크 – 스위치를 통해 기계 간 많은 연결 유지 – 어렵고 복잡하며 비용이 많이 들지만 확장 가능 – 기본적으로 unicasting 통신을 지원합니다.
  
• 소규모 네트워크는 브로드캐스트 네트워크로 설계된 반면, 대규모 네트워크는 포인트 투 포인트 연결로 구성됩니다.
  • 소규모 : broadcast
  • 대규모 : Point-to-point

2️⃣ Classification by Scale(축척도)

3️⃣ Type of Media (미디어 유형)

PAN (Personal Area Networks)

---

• 1인용 네트워크
• 일부 주변 장치(프린터, 하드 디스크, PDA, 모니터 등)연결
• Broadcasting 네트워크
• 주인(Master)와 하인(Slave)같은 관계 유지
• 예시
  • 블루투스, USB, RFID, ZigBee 등..

LAN (Local Area Networks)

---

• 규모가 수 킬로미터 이내인 개인 소유 네트워크
  • 최악의 경우 전파 지연 제한
  • 간단한 관리
  • 수천 대 미만의 컴퓨터 연결
• 10Mbps에서 10Gbps의 속도로 실행
• Broadcasting 네트워크
  • Bus 또는 ring topology
• 마스터가 없으므로 다음에 보낼 사람을 결정하기 위한 중재 메커니즘이 필요합니다.
  • 마스터 없음 → 중재 메커니즘 필요
• 예시
  • IEEE 802.3(이더넷), IEEE 802.11(WIFI), IEEE 1394(파이어와이어), 전력선 네트워크
• 토폴로지(영어: topology, 문화어: 망구성방식)는 컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드 등)을 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식을 말한다

Typical LAN Configuration

MAN (Metropolitan Area Networks)

---

• 도시를 뒤덮을 크기
• 여전히 간단한 topology(네트워크 연결방식)
  • 여전히 broadcast, 이는 MAN이 스위칭 요소를 포함하지 않는다는 것을 의미
  • broadcast → switch 사용 x ( point to point만!)
  • LAN에 비해 미디어 액세스를 보다 체계적으로 제어하여 성능 향상 필요
• 네트워크가 빠르고 커질수록 LAN의 성능이 저하되므로 LAN은 MAN이 될 수 없음
• 예
  • 케이블 텔레비전 네트워크, 무선 MAN(WiMAX로 알려진 IEEE 802.16), DQDB(분산 대기열 이중 버스)

WAN (Wide Area Networks)

---

• 넓은 지리적 지역, 한 나라에 걸쳐서
  • broadcasting networks는 규모가 커질수록 성능이 떨어짐
• 저장 및 전달 서브넷(store-and-forward subnets)(핵심 네트워크)과 호스트(hosts) 또는 LAN(액세스 네트워크)으로 구분됨 → 코어와 접근 네트워크로 구분됨!!
  • 서브넷(Subnets)은 전송 라인(Trasmssion lines)과 스위칭 소자(Switching elements)로 구성됩니다.
    • 전송 라인(Trasmssion lines): 회로(Circuits), 채널(Channels), 트렁크(Trunks), 링크(Links)
    • 스위칭 소자(Switching elements): 패킷 스위칭 노드(Packet Switching Node), 라우터(Rotuers), 스위치(Switch)
• 💡 WAN을 구축하는 세 가지 방법 1️⃣ 항상 일정한 속도를 보장하는 관련 당사자들 사이에서 독점적으로 사용되는 자체 회선 2️⃣ VPN(Virtual Private Networks)은 기본 물리적 네트워크가 공유되지만 독점적인 사용이라는 착각을 일으키므로 라우터(routers)에 IPsec 프로토콜과 같은 일부 프로토콜을 설치해야 합니다. 3️⃣ 여러 사용자가 특정 미디어를 공유할 수 있는 연결 서비스를 제공하는 ISP(인터넷 서비스 공급자, Internet Service Provider)
  

WAN Topology & Operation

---

Three WAN Examples

---

Wireless Networks

---

• 케이블 연결이 없지만 속도가 느림
• 무선 PANs (Personal)
  • 블루투스: "블루투스"는 덴마크의 국왕-하랄드 블래트랜드였던 바이킹의 이름을 따서 지어졌다. 블래트랜드는 "블루투스"로 느슨하게 번역되었다. 하지만 고대의 왕 이름이 무선 전송 기술과 무슨 관계가 있었을까? 그들은 서로 연결되어 있지 않을 수도 있지만, 그것은 흥미로운 기원에서 비롯된다. 하랄드 블래트랜드는 데마크와 노르웨이를 통합했고, 따라서 무선 기술이 사람들을 단결(uniting)시켰다고 보도되었다.
• 무선 LANs (Local)
  • 무선 LAN(IEEE 802.11)
• 무선 WANs (Wide)
  • 셀룰러 폰

Bluetooth & Wireless LAN

---

Some Wrong Predications

---

• 이더넷을 발명한 밥 메트칼프(1995)는 "모바일 무선 컴퓨터는 움직이는 파이프가 없는 욕실-포트포티와 같습니다. 그것들은 차량, 건설 현장, 그리고 록 콘서트에서 흔할 것이다. 제 조언은 당신의 집을 전선으로 연결하고 그곳에 머무르라는 것입니다."
• 컴퓨터 사업에 뛰어들지 않는 이유에 대한 T.J. 왓슨의 설명(1945)은 다음과 같다. 2000년까지 4~5대의 컴퓨터는 전 세계에 충분할 것이다.
• Ken Olsen, 1977년 DEC 설명회장은 개인용 컴퓨터 시장을 크게 공략하지 않는 이유에 대해 다음과 같이 설명했습니다. 어떤 개인이 그의 집에 컴퓨터를 가질 이유는 없다.

Home Networks

---

• 많은 기기가 가정에서 연결되고 있음 – 컴퓨터(데스크탑 PC, 노트북, PDA, 주변기기), 엔터테인먼트(TV, DVD, VCR, 캠코더, 카메라, 스테레오, MP3), 통신(전화, 휴대폰, 인터콤, 팩스), 가전(전자파, 냉장고, 시계, 용광로, 에어컨, 조명), 원격 측정(유틸리티 미터, 연기/광선, 온도 조절기, 베이비 캠)
  
• Home Networks의 LAN과 다른 요구사항 – 간편한 설치, 완벽한 운영, 저렴한 가격, 확장성, 안전성 과 신뢰성
  
• 유선 또는 무선 중 어느 쪽입니까?
  • 설치의 용이성으로 인해 비용은 무선이 선호되지만 보안은 유선 연결을 선호함
  • 쉬원 설치 : 무선
  • 보안성 : 유선

What will we hear from the vendor’s help desk after long waiting?(그냥..머..)

---

• 매뉴얼을 읽으십시오.
• 컴퓨터를 재부팅합니다.
• 당사 하드웨어를 제외한 모든 하드웨어 및 소프트웨어를 제거하고 다시 시도하십시오.
• 웹 사이트에서 최신 드라이버 다운로드
• 모두 실패하면 하드 디스크를 다시 포맷한 다음 CD-ROM에서 Windows를 다시 설치합니다

세계 평화를 가져오는 것 외에는 모든 것을 해야 할 그의 새 데스크톱 컴퓨터가 아무것도 하지 않고 있다는 사실에 당황한 한 전화가 걸려와서 도움을 청했다. IBM 기술자는 문제 없다고 말했다. 먼저 "창"을 열어 특정 프로그램을 실행합니다. 대화는 계속되었고, 잠시 후 전화를 건 사람은 창문을 닫아도 괜찮겠느냐고 물었다. 왜, IBM 기술자가 물었다. 왜냐하면, 전화를 받은 사람이 응답했기 때문에, 날씨가 매우 쌀쌀해졌습니다.

4️⃣ Networks Classification Based on Switching Techniques ( 스위칭 기술)

→ 서킷과 패킷이 있다.

• 서킷 :FDM, TDM
• 패킷 : with VCs, Datagram

🔥 Circuit vs Packet Switching

---

Circuit

• "통화(Call)"를 위해 예약된 End-to-End 리소스 – 링크 대역폭(link bandwidth), 스위치 용량
  
• 전용 리소스 : 공유 없음
• 회로와 같은(Circuit-like)(보증된) 성능
• 콜 설정(Call Setup) 필요함
• 링크 대역폭(bandwidth)을 "조각(Pieces)"으로 분할

  • FDMA(Frequency Division Multiple Access, 주파수분할다중접속)

  • TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할다중접속)

  • CDMA(Code Division Multiple Access, 부호분할다중접속)

    →링크 대역폭을 주파수(Frequency), 시간(Time), 부호(Code) 조각으로 분할

Packet Switching

• 패킷으로 분할된 각 End-to-End 데이터 스트림
• 사용자 A, B 패킷이 네트워크 리소스를 공유함
• 각 패킷이 전체 링크 대역폭을 사용합니다.
• 필요에 따라 사용되는 리소스
  • STDMA(Statistical Time
    Division Multiple Access, 통계 시분할다중접속)

Circuit Switch vs. Packet Switch Network Block Diagram

---

Packet vs. Circuit Switching Utilization

---

패킷 교환을 통해 더 많은 사용자가 네트워크 사용 가능

• 1Mbit 링크
• 각 사용자:
  • "활성"일 경우 100kbps
  • 10%의 활동적인 시간
• 패킷 스위칭:
  • 35명의 사용자,가능성> 10명 이상의 활성 상태는 0.0004 미만

❗️❓ 패킷지연의 4가지 원인

1. 결절처리(nodal processing)

• 비트 오류 검사
• 출력 링크 결정

2. 대기행렬(queueing)

• 출력 링크에서 전송 대기 시간
• 라우터의 혼잡 수준에 따라 다름
• (받는 패킷의 비트/받는 패킷의 속도) * 남은 큐패킷순서

3. 전송 지연(Transmission delay)

• R= 링크 대역폭(bps)
• L = 길이(비트)
• 링크에 비트 전송 시간 = L/Rlink = L/R

4. 전파 지연(Propagation delay)

• d = 물리적 링크 길이
• s = 중간(~2x108m/초)의 전파 속도
• 전파 지연 = d/s

→ 문제풀때 전송지연과 전파지연 잘 구분해야함!

❗️**참고: s와 R은 매우 다른 수량**

---

✔️ Network Software

• 설계 복잡성을 줄이기 위해 레이어 스택으로 구성되어 있다.

계층 유지(Keeps hierarchy)

• 각 계층은 상위 계층에 특정 서비스 제공
• 각 계층은 일종의 가상 시스템 구현

계층화(Layering)

• 정보 숨기기, 추상 데이터 유형, 데이터 캡슐화, 객체 지향 프로그래밍으로 알려져 있음
• "분할 및 정복 접근 방식"을 사용하여 설계 복잡성 감소
• 상위 계층에서 하위 계층의 기술적 세부 정보 숨김

---

More Network Terminology(주요 네트워크 용어)

• 📚 서비스(Service)
  • 계층이 수행하는 작업 정의
• 📚 인터페이스(Interface)
  • 서비스에 수직으로 액세스하는 방법을 알려줌
  • “계층”이 그 위의 계층에 제공하는 기본 요소 집합
• 📚 프로토콜(Protocol)
  • 서비스를 수평적으로 구현하는 방법 정의
  • 커뮤니케이션 진행 방법에 대한 당사자 간의 합의
  • 해당 “엔티티 간”의 가상 통신을 제어하는 통신 규칙 집합
• 📚 네트워크 아키텍처(Network Architecture)
  • 계층 및 프로토콜 세트
• 📚 프로토콜 스택 및 제품군(Protocol stack and suite)
  • 프로토콜 목록

📚Protocol,  How to Define a Protocol?

• 메시지 구문
  • 어떤 필드를 포함?
  • 어떤 형식?
• 메시지의 의미
  • 메시지가 무엇을 의미?
  • 예를 들어, "확인되지 않음" 메시지는 수신자가 손상된 파일을 받았음을 의미합니다.
• 메시지 수신 시 수행할 작업
  • 예를 들어, OK가 아닌 메시지를 받으면 전체 파일을 재전송합니다.

Analogy of Protocol Operation (프로토콜 운영의 유사성)

→ 머신이나 사회에서 동일하게 작동된다…!

A 레이어 5→ 4 → 3→2→1

→ B레이어 1→2→3→4→5 로 올라간다.

📚 ❗️Services

일련의 기본 요소(시스템 호출)가 서비스 정의

→ Lower layer에서 얻은걸 개념적으로 표현한 단어

🤔 Relationship of Services to Protocols

• 서비스는 계층 간의 인터페이스와 관련된 반면 프로토콜은 피어 엔티티 간에 전송되는 패킷과 연관됩니다.
  • 서비스 : 계층 간의 인터페이스와 관련
  • 프로토콜 : 엔티티간의 전송되는 패킷과 연관되있음
• 프로토콜은 서비스의 구현입니다.

Design Issues for Layers(도면층의 설계 문제)

• 신뢰성(Reliability)
  • 오류 감지, 오류 수정, 라우팅(순서가 맞지 않는 라우터를 피하면서 대상으로 이어지는 작업 경로를 찾는 방법)
• 진화(Evolution)
  • 프로토콜 계층화, 주소 지정 또는 이름 지정(복수의 대상 및 소스), 이더넷(1024바이트), 확장성
• 자원 할당(Resource allocation)
  • 통계적 다중화(효율적으로 공유하는 방법), 흐름 제어(빠른 송신자 및 느린 수신자), 혼잡 제어(네트워크 과부하를 완화하는 방법),서비스 품질(경쟁 요구 사항을 조정하는 방법)
• 보안(Security)
  • 기밀성(도청 방지), 인증(사칭 방지), 무결성(메시지에 대한 은밀한 변경 사항 전달)

Connection-Oriented and Connectionless Services

• CO(Connection-Oriented, 연결지향) 서비스
  • 전화 시스템을 본떠서 모델링
  • 튜브 또는 회로와 같은 역할
  • 비트 또는 패킷이 전송된 순서대로 도착함
  • 회로를 설정해야 합니다.
    • 연결 설정, 데이터 전송 및 해제
• CL(ConnectionLess) 서비스
  • 우편 시스템, 일명 데이터그램 서비스 모델링
  • 전송된 패킷의 순서가 유지되지 않습니다.
  • 설정이 필요 없음

Two Service Variations(두 가지 서비스 변형)

신뢰성

• 신뢰할 수 있는(승인된) 연결 지향(연결 없음) 및 신뢰할 수 없는(인식되지 않은) 연결 지향(연결 없음)
• 일부 패킷 또는 비트 손실을 허용할 수 있는 실시간 애플리케이션과 같이 빠른 전송이 필요한 경우 신뢰할 수 없는 서비스가 선호됨
  • 빠른 전송 → 신뢰할 수 없는 서비스 선호

메시지 시퀀스 VS 바이트 스트림

• 메시지 시퀀스에서 메시지의 경계는 유지됨. 전송 중에 메시지가 분할되거나 병합되지 않음
• 바이트 스트림 전송은 다른 방식으로 작동

✔️ Network Software - Two Service Variations

• ISO별 OSI(개방형 시스템 상호접속,Open System Interconnection) 참조 모델
  • 서로 다른 모형을 비교하기 위한 일반 모형
  • 서비스 및 프로토콜을 지정하지 않고 각 계층이 수행해야 할 작업을 알려줘야함
• IETF에 의한 TCP/IP 참조 모델
  • 일반적이지 않지만 작동 가능
  • 서비스 및 프로토콜을 지정

🌿 ISO (International Standards Organization) OSI 7 Layers(OSI 7계층)

[설계원리]

1) 다른 수준의 추상화가 필요한 새 계층

2) 각 계층은 명확한 기능을 수행합니다.

3) 각 계층의 기능은 표준 프로토콜에 대해 선택되어야 한다.

4) 경계를 가로지르는 정보 흐름을 최소화해야 한다.

5) 레이어 수가 적절해야 합니다.

1️⃣ 물리적 계층(**The Physical Layer)

• 비트 전송의 추상화를 제공합니다.
• 전송 매체를 통해 전파되는 데이터를 물리적 신호로 변환
• 기계적, 전기적, 타이밍 인터페이스 및 물리적 전송 매체를 다룸
• 전형적인 일반적인 질문
  • 1비트 및 0비트에 몇 볼트입니까?
  • 비트는 얼마나 오래 지속됩니까?
  • Simplex인가 duplex인가?
  • 커넥터의 핀은 몇 개입니까?

2️⃣ 데이터 링크 계층(**The Data Link Layer)

• 네트워크 계층에 안정적인 회선을 제공합니다.
  • 전송 장치에 일련의 비트를 채우도록 데이터를 프레임화
  • 오류 감지 및 수정 알고리즘 실행
  • 분할, 시퀀싱 및 승인 수행
• 빠른 전송자가 느린 수신기의 흐름 제어에 빠지지 않도록 함
• Boradcast 네트워크의 채널 액세스를 제어합니다. MAC(Medium Access Control) 하위 계층
  • 중간접근제어 하위계층
  • 주어진 시간에 공유 채널을 사용할 사용자를 결정하는 방법은 무엇입니까? ..

3️⃣ 네트워크 계층(The Network Layer)

• 링크 집합을 논리적으로 연결하여 소스와 대상 간의 종단 간(end-to-end) 링크 추상화를 구성합니다.
  • 서브넷에서 패킷 라우팅
  • 정체 제어
  • QoS(Quality of Service)
  • 인터넷 워킹
  • 회계(청구)

4️⃣ 전송 계층(The Transport Layer)

• 오류 제어, 흐름 제어 및 다중화된 종단 간(end-to-end) 링크의 추상화를 만듬.
  • 종단 간 흐름 제어가 링크별 흐름 제어가 아님
  • 다중 전송 프로세스의 데이터 다중화 및 다중 수신 프로세스로의 데이터 역다중화
• 다양한 유형의 서비스를 프로세스에 제공
  • 인터넷 보증 없이 신뢰할 수 있는 전송 및 빠른 전송

5️⃣ 세션 계층(The Session Layer)

• 전송 계층에서 제공하는 서비스 외에도 다양한 고급 서비스를 제공합니다.
  • 두 개의 심플렉스 전송 장치을 사용한 Full-Duplex 서비스
  • 전송 순서를 추적하는 대화 상자 컨트롤
  • 상호 배제를 위해 토큰 관리를 실행합니다.
  • 전송이 중단된 위치를 기억하기 위해 체크포인트로 동기화를 실행합니다.

6️⃣ 프레젠테이션 계층(The Presentation Layer)

• 전송된 정보의 구문 및 의미에 대한 우려
  • 인코딩 및 디코딩
  • 압축
  • 암호학

7️⃣ 응용 프로그램 계층(**The Application Layer**)

• 애플리케이션별 프로토콜
  • HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)
  • TELNET(TELecommunication NETwork, TEL 통신 네트워크)
  • FTP(File Transfer Protocol, 파일 전송 프로토콜)
  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol, 단순 메일 전송 프로토콜)

인터넷의 주요 목표(Primary Goals of Internet)

• 기존 상호 연결된 네트워크의 활용도를 개선하기 위한 효과적인 기술 필요
  • ARPANET 및 ARPA 패킷 무선 네트워크, 두 개의 네트워크를 상호 연결해야 함
• 주요 목표 달성을 위한 접근 방식
  • 1️⃣ 통합 방법? 유니파이드 네트워크 VS 이기종 네트워크(Unified vs heterogeneous)
    • 통합 시스템: 다양한 관리 처리 방법
  • 2️⃣ 다중화 방법? 패킷 스위칭 대 회로 스위칭
    • 두 애플리케이션의 특성(예: 원격 로그인)에 적합한 네트워크는 패킷 스위칭
  • 3️⃣ 어떻게 상호 연결합니까?
    • 패킷 전환 저장 및 전달

2단계 목표(Second Level Goals)

• 네트워크 또는 게이트웨이의 손실에도 불구하고 인터넷 통신은 계속되어야 한다.
• 인터넷은 여러 유형의 통신 서비스를 지원해야 한다.
• 인터넷 아키텍처는 다양한 네트워크를 수용해야 한다.
• 인터넷 아키텍처는 해당 리소스의 분산 관리를 허용해야 합니다.
• 인터넷 아키텍처는 비용 효과적이어야 한다.
• 인터넷 아키텍처는 쉽게 호스트 연결을 허용해야 합니다.
• 인터넷 아키텍처에 사용되는 자원은 책임을 져야 한다.
• 이러한 목표는 중요도 순으로 나열

인터넷 설계 원리(Internet Design Principles)

• 미니멀리즘
  • 다른 네트워크와 상호 연결하는 데 필요한 내부 변경 사항 없음
• 최선의 서비스
  • 신뢰성에 대한 보증 없음
• 상태 비저장(stateless) 라우터
  • 진행 중인 연결에 대한 흐름별 상태 유지 관리 안 함
• 분산 제어
  • 인터넷에 대한 글로벌 제어 없음

🌿 TCP/IP 참조 모델(TCP/IP Reference Model)

• 수백 개의 대학과 정부 기관을 연결하는 ARPANET에서 진화
• 위성 및 라디오 네트워크와 같은 더 많은 네트워크가 추가
• 1974년에 처음 정의

TCP/IP 스택의 프로토콜(Protocols in the TCP/IP Stack)

1️⃣ 인터넷 계층

• 무선(Conectionless) 서비스
• IP와 ICMP

2️⃣ 전송 계층

• 2개의 end-to-end 프로토콜
• TCP: 안정적인 연결 지향 프로토콜 (신뢰할 수 있는 유선)
  • reliable connection-oriented protocol
• UDP: 신뢰할 수 없는 연결 없는 프로토콜(신뢰할 수 없는 무선)
  • unreliable connectionless protocol

3️⃣ 응용 프로그램 계층

• 모든 상위 수준 프로토콜을 포함합니다.
• FTP, TELNET, SMTP, SMTP, DNS, HTTP 등

🤨 OSI 모델에 대한 비판(Critiques of OSI Model)

• OSI 모델은 TCP보다 나은 반면 TCP 구현은 OSI보다 낫다. ( 모델은 OSI, 구현은 TCP)
• 타이밍이 좋지않다.
  • 표준화 시간은 성공에 매우 중요!

• 나쁜(?) 좋지않은 기술
  • 포괄적이지 않고 중복됨
• 잘못된(?) 좋지않은 구현
  • 크고, 다루기 힘들고, 느리다
• 나쁜(?) 좋지않은 정책(Bad Politics)
  • 관료 주도

🤨 TCP/IP 모델에 대한 비판(Critiques of TCP/IP Model)

• 서비스, 인터페이스 및 프로토콜 구분 없음
• 다른 프로토콜 스택을 설명하는 데 적합한 참조 모델이 없음
• 링크(호스트-네트워크) 계층은 일반적인 의미의 계층이 아니며, 실제로 인터페이스이다.
  • 물리적 링크 계층과 데이터 링크 계층을 구분하지 않음
• TCP와 IP를 제외한 많은 다른 프로토콜들은 특별하다. ( TCP 는 특별하지 않음..)
  • 예를 들어, Talnet은 그래픽 사용자 인터페이스와 마우스를 고려하지 않고 설계된 프로토콜이다.

✔️ 네트워크 예(Example Networks)

• 비연결성 WAN
  • ARPANET
  • NSFNET
  • 인터넷
• 연결 지향 WAN
  • X.25
  • 프레임 릴레이
  • ATM
• 비연결성 LAN
  • 이더넷
  • 무선 LAN(802.11)
• 비연결성 PAN
  • RFID 및 센서 네트워크

비연결성 VS 연결 지향 네트워크(Connectionless VS. Connection-Oriented Networks)

비연결성 네트워크

• ARPANET/인터넷 커뮤니티
• 통화 설정 없음
• 전체 대상 주소를 가진 각 패킷이 서로 다른 경로를 취함
• 내결함성(가장 높은 우선 순위)

연결 지향 네트워크

• 전화 회사
• 통화 설정 필요
• 연결 번호가 단순하거나 주소가 없는 각 패킷은 동일한 경로를 사용합니다.
• 서비스 품질 및 청구 우선 순위

비연결성 WAN

1️⃣ The ARPANET

• ARPA(Advanced Research Projects Agency)가 구축한 네트워크
• 1950년 말 국방부가 시작한 핵전쟁에서 살아남을 수 있는 지휘통제망
• 서브넷과 호스트로 구성된 패킷 교환 데이터그램 네트워크
  • 서브넷은 IMP(인터페이스 메시지 프로세서)를 56kbps 회선으로 연결합니다.
  • 위성 네트워크 및 모바일 패킷 무선 네트워크 추가
• TCP/IP, 소켓, DNS는 여러 개의 네트워크로 구성된 이 네트워크를 위해 발명되었다.

2️⃣ NSFNET

• NSF(U.S. National Science Foundation)가 구축한 네트워크
• 최초의 TCP/IP WAN은 1970년대 후반부터 TCP/IP를 채택
• ARPANET은 DoD와 접촉하는 대학에만 개방되기 때문에 NSF는 모든 대학을 연결하려고 했습니다.
• 처음에, 56kbps 전용회선으로 6개의 슈퍼 컴퓨터 센터를 연결하는 백본 네트워크를 구축

3️⃣ 인터넷(Internet)

• 최근 인터넷의 격변은 전화, TV, 인터넷 서비스와 같은 트리플 플레이어를 위한 하나의 네트워크인 통신 융합이다.

인터넷의 구조(Architecture of the Internet)

• 다양한 네트워크를 연결하는 TCP/IP 프로토콜을 기반으로 구축된 대규모 가상 네트워크
• 수백만 개의 end-hosts가 서로 통신하는 느슨한 계층형 네트워크
• 다단계 계층으로 구성된 느슨한 네트워크 모음
  • 허브 또는 라우터에 연결된 10-100대의 시스템
  • 부서 BB의 10초 라우터(백본)
  • 캠퍼스 BB에 있는 10개의 부서 BB들
  • 지역 서비스 공급자의 10대 캠퍼스 BB
  • 전국 BB의 100대 지역 서비스 제공자
  • 국제 트렁크로 연결된 10개의 국가 BB

Conceptual Internet

Internet BackBone

PacBell NAP Architecture

PacBell NAP Architecture

DGU NETWORK

4️⃣ 5세대 이동전화 네트워크(**Fifth-Generation Mobile

Phone Networks)**

• 인터넷보다 더 많은 구독자
• 1G 시스템(AMP): 1982년 음성 아날로그 신호 전달용
• 2G 시스템(GSM): 1991년 문자 메시지, 더 나은 품질을 위한 디지털 음성 신호 전송
• 3G 시스템(UMTS a.k.a. WCDMA): 2001년에 디지털 음성 및 광대역 데이터 서비스를 모두 제공하기 위해
• 4G 시스템(LTE): MIMO(Multiple Input and Multiple Output)와 같은 고급 기술로 더 빨라집니다.
• 5G 시스템: 현재 배포 중

셀룰러 네트워크(Cellular Networks)

문제: 전파 스펙트럼은 부족한 자원이다.

• 5개의 3G 라이선스가 400억 달러에 경매됨
• 5G용 주파수 대역은 여전히 경매중

솔루션: 주파수 재사용 전략 채택

• 영역을 각각 주파수 스펙트럼을 재사용하여 전달할 대화 수를 늘리는 셀로 나눔
• 3G에서 셀은 모든 주파수를 사용하여 지향성 안테나*에 대한 허용 가능한 수준의 간섭을 허용

*Directional Antenna : 특정한 방향에 대해 더 효과적으로 전자기파를 방사하거나 수신하는 특성을 갖는 안테나

3G 이동 전화 네트워크의 건축(Architecture of the 3G Mobile Phone Networks)

• 액세스 네트워크와 코어 네트워크의 두 부분으로 구성됩니다.
• 핵심 네트워크는 두 개의 네트워크로 나뉘는데, 하나는 인터넷용이고 다른 하나는 PSTN용이다.

3G [엑세스-코어(인터넷,PSTN)]

✔️❗️ 이동성 지원 방법(How to Support Mobility)

• 모바일 사용자가 대화 중에 한 셀에서 다른 셀로 이동할 때 핸드오버 또는 핸드오프 필요
• 현재 셀을 어떻게 찾나요?
  • 각 휴대폰에는 위치를 알려주는 HSS(Home Subscriber Server)가 있습니다.
• 주파수 대역을 재할당하려면 어떻게 해야 합니까?
  • soft handover VS hard handover
  • 소프트 핸드오버를 통해 모바일은 주어진 시간에 두 개의 기지국에 연결하여 서비스 중단을 방지할 수 있습니다.

휴대 전화의 보안 및 개인 정보 보호(Security and Privacy of Mobile Phones)

• 보안은 인터넷 결제 회사보다 phone 회사에서 더 심각한 문제이다.
• 가입자의 ID 및 계정 정보가 들어 있는 SIM(Subscriber Identity Module)카드와 핸드셋을 분리합니다.
• SIM에는 암호화 및 인증을 위한 암호화 키가 있습니다.

✔️ 무선 LAN(Wireless LANs)

• 단거리 무선 신호로 작업
• 표준: IEEE 802.11 a.k.a. WiFi 일반적인 속어 이름
• 작동 주파수 대역: 무선 전화와 같은 다른 장치와 경쟁하는 ISM 대역(902-928Mhz, 2.4-2.5GHz, 5.7Ghz-5.8Ghz)
• 기지국의 존재 여부에 따라 두 가지 작동 모드 지원, 액세스 지점을 통한 네트워킹 및 임시 네트워킹

이더넷(Ethernet)

• 알로하넷에서 진화함!
• 밥 메트칼프와 데이비드 보그스는 최초의 근거리 통신망을 설계했는데, 이는 발광(빛을 머금은) 에테르를 따서 이더넷이라고 명명되었다.
• CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), 즉 IEEE 802.3
• 이더넷은 다른 LAN, 토큰링, 토큰버스 중에서 승자이다.

2개의 WLAN 구성(Two Wired LAN Configurations)

다중 경로 페이딩 효과(Multipath Fading Effect)

• 다중 경로 페이딩으로 인해 신호가 취소되거나 에코에 의해 강화되어 느려짐
• 다중 경로 페이딩 극복과 속도 향상을 위한 새로운 표준
  • 802.11 a/g(OFDM): 54Mbps, 802.11b(스펙트럼 확산): 11Mbps, 802.11n(광대역 및 4개 안테나): 450Mbps

IEEE 802.11

• 충돌을 방지하기 위해 CSMA/CA를 채택하여 채널을 스캔하고 유휴 상태인 경우 임의 시간 후에 전송
• 숨겨진 스테이션 문제로 인해 CSMA/CA가 제대로 작동 X

RFID 네트워크(RFID (Radio Frequency Identification) Networks)

• 식별 확인, 공급망 관리, 레이싱 측정, 바코드 교체용 RFID 태그 및 리더
  • RFID 태그는 마이크로칩과 수신 안테나로 구성됩니다.
• Reader 로부터의 전파로부터 전력이 공급되는 패시브 RFID VS 전원을 갖는 액티브 RFID
  • UHF RFID(신호를 보내기 위한 후방 산란, 수 미터), HF RFID(유도, 미터 이하), LF RFID(동물 추적용)
• 동시에 응답할 태그가 여러 개 있을 때 충돌 문제
  • 802.11의 유사한 접근 방식, 식별로 응답하기 전에 짧은 무작위 간격 대기

✔️ 센서 네트워크(Sensor Networks)

• 센서 노드는 온도, 진동 및 기타 센서가 있는 작은 컴퓨터입니다.
• 멀티홉 네트워크를 통해 센서 정보 릴레이
• 태양으로부터 에너지를 흡수할 수 있지만 배터리를 가지고 있다.
  • 센서 노드의 재충전은 거의 불가능하기 때문에 에너지 효율이 가장 중요한 문제이다.

✔️ A Variety of Access Networks

✔️ ****Who’s who in the International

Standards World****

• 국제전기통신연합

– CCITT(V.24(RS-232), X.25)

• 국제표준기구

– 200개의 기술 위원회

• 전기 전자 기술자 협회

✔️ Who’s who in the Internet Standards World

• ITU-T 및 ISO와 다름
  – ISO나 ITU를 위한 사람들은 정장을 입는 반면, 인터넷을 위한 사람들은 청바지나 군복을 입는다.
• IRTF(인터넷 연구 태스크포스) 및 IETF(인터넷 엔지니어링 태스크포스)
  • RFC(의견 요청)
  • David Clark는 인터넷 표준에 대해 "대략적인 합의와 실행 중인 코드"에 대해 언급했다.
  • www.ietf.org: 인터넷 및 IETF 활동과 관련된 아카이브를 유지관리

✔️ IP RFCs

✔️ Metric Units