Section 01. 유선통신망

01. 회선 교환망(circuit switching network)

💡 회선 교환망: 자동 스위치를 이용해 회선을 (자동으로) 움직여 통신하는 네트워크

• 전선(circuit) / 바꿔가며 (switching)

⇒ 통신을 원하는 호스트가 데이터를 전송하기 전에 연결 경로를 미리 설정하는 방식

- 수동식 회선 교환

• 전화기 발명 초기, 전화번호를 누르는 단추 X → 10명의 사람과 전화하려면 각각 10대의 전화기가 필요
  
• 이후, 수동식 전화교환 시스템(회선 교환) 등장
  • 교환원이 전선을 바꿔 꽂아 상대방 연결 (→ 추후 자동 스위치 → 라우터)

- 전자식(자동식) 회선 교환

• 수동식 이후 전자식 교환기가 생겨 전화번호를 누르면 번호에 해당하는 선(circuit)을 자동으로 연결
• (전화망처럼) 자동식 회선교환 방식을 사용하는 네트워크를 회선 교환망이라고 한다.

- 공중 교환 전화망(PSTN; Public Switched Telephone Network)

• 전화망에서는 통신이 시작되기 전, 통신 합의 과정과 콜 셋업 필요

1. 콜 셋업(call setup)

💡 콜 셋업: A 전화기에서 B 전화기로 가는 여러 개의 경로 중 하나를 결정하는 단계

회선 = 서킷

• A 전화기에서 02 574를 누르면 02번 교환기 - 5번 교환기 - 7번 교환기로 가는 여러 길 중 하나가 선으로 열결된다 ⇒ 콜 셋업 (번호를 주소로 사용)
• 콜 셋업 성공시, 전화벨이 울리고 전화를 받으면 통신 시작!

1. 통신 합의 과정

💡 통신 합의 과정: 전화망에서 통신이 시작되기 전 거치는 단계

• 연결 요청, 연결 요청 수락 …
• 수신자가 이미 전화 중이거나 수락하지 않으면 통신 합의 X.

콜 셋업으로 결정된 경로는 통신이 끝날 때까지 A, B 전화기만 독점적으로 사용

→ 통신이 끝나기 전 다른 사람이 경로 사용 불가

⇒ 통신 과금 방식 단순 (시간당)

⇒ 즉, 공중 교환 전화망은 회선 교환 방식 사용, 누구나 사용할 수 있는 전화망

02. 패킷 교환망(packet switching network)

- 인터넷 망 = 패킷 교환망

🌟 **인터넷: 다양한 종류의 LAN들을 하나의 망으로 묶은 것**

• 3번 네트워크 계층 담당
• 네트워크 계층의 데이터 단위 ⇒ 패킷(packet)
• 패킷을 출발지에서 목적지까지 전송하는 프로토콜 ⇒ IP (네트워크 계층 속 프로토콜)

IP 주소를 보고 라우터가 패킷을 어느 선으로 보낼지 결정

→ 이것이 모이면 경로! ⇒ 인터넷은 패킷 교환망이다

- 회선 교환망 → 패킷 교환망 비교

• 전자식 교환기 → 라우터
  • 이때, 연결된 LAN들과 라우터들을 관리하는 주체들은 서로 다르다. ⇒ 서로 다른 라우터들이 협업을 통해 패킷을 전송하는 것.
    
• 전화번호 → IP 주소
• 통신 합의 과정과 콜 셋업 → 전보(datagram) 방식
  • 합의 없이 무조건 데이터 전송. 정해진 경로 X
  • 목적지에서 가장 빠르다고 생각하는 길로 패킷 이동
  • 여러 개의 패킷을 전송할 때, 각각 다른 길로 가게되어 순서가 뒤바뀌거나 사라질 수도 있다 ⇒ TCP(전송 계층)가 검수
    
• 사용 시간으로 과금 → 전송된 데이터의 양으로 과금

03. 전화망과 인터넷망의 비교

전화망	인터넷망
관리 주체 분명	서로 다른 관리 주체
일관된 시스템에 의해 데이터 전송	라우터의 협업에 의해 패킷 전송
콜 셋업을 통해 이동경로 결정	최대한 빠른 길로 패킷 전송
정해진 경로 공유 불가(독립적)	모든 선을 패킷들이 공유
데이터의 안정적 전송	네트워크 효율성 향상(우선)
데이터가 순서에 맞게 도착	가끔 데이터 순서가 바뀌거나 사라짐

- 인터넷망이 패킷 교환망인 이유

• 라우터들이 고장나더라도 목적지까지 데이터를 전송하는 것을 중요시 함 → 인터넷의 시초 아파넷(미국 국방성이 주도함) 설계 당시 전쟁으로 라우터가 고장날 것을 염려. → 콜 셋업으로 특정 경로를 고정한 것보다 데이터가 성공적으로 전송될 것이기 때문
  

• 회선 교환의 단점

  • 교환기가 고장 날 경우 통신이 멈출 수 있다
  • 선을 다른 사람과 공유하지 못하고 독점하기 때문에 네트워크 효율성이 떨어진다

• 패킷 교환의 장점

  • 라우터가 몇 개 고장 나더라도 우회하여 패킷을 보낼 수 있다
  • 모든 선을 패킷들이 공유하여 네트워크 효율성이 올라간다.

- 전화망과 인터넷망의 기능적 비교

	전화망(회선)	인터넷망(패킷)
콜 셋업이 필요한가?	O	X
데이터가 같은 경로로 이동하는가?	O	X
데이터가 순서대로 도착하는가?	O	X
선을 다른 사람과 공유하는가?	X	O
중계기가 고장 나는 경우 통신이 가능한가?	X	O
사용 시간으로 과금하는가?	O	X
전송된 데이터의 양으로 과금하는가?	X	O

- 회선 교환의 단점

• 선을 다른 사람과 공유하지 못해 네트워크 효율성이 떨어진다.
• 교환기가 고장 날 경우 통신이 멈출 수 있다.

04. 사설망(Public Network)

💡 사설망: 개인이나 특정 기업이 사적인 목적을 위해 전용 회선을 설치하고 사설 IP 주소를 부여하여 만든 근거리 통신망(LAN), 인트라넷.

⇒ 외부에 노출되지 않는 네트워크 (↔ 공중망(public network))

- 사설망 사용 이유

사설망을 사용하는 이유는 보안 때문이다.

1. IP 카메라 해킹 → 동영상 유출 사고
2. 해킹에 의해 데이터 유출 혹은 시스템이 망가지는 사고

• 금융 전산망은 인터넷망, 내부 사설망을 법적으로 분리하도록 함 ⇒ 망 분리
  

- VPN(Virtual Private Network)

💡 VPN: 이미 설치된 인터넷 망을 이용하여 구축된 사설 네트워크

• 회선 교환과 패킷 교환의 장점을 모두 가진 가상 회선(virtual circuit) 방식 사용

• 삼성, LG처럼 전세계에 지사를 갖는 회사는 모든 곳에 사설망을 구축하는 것은 어렵다.
  • 인트라넷 구축 시, 보통 해당되는 컴퓨터만 연결 → 즉, 회선이 없는 지역에서는 망에 접근 불가능 → 회사 규모가 커질 경우 전용선 구축 비용이 천문학적
    
  • 예시) 지사나 영업소, 이동근무자가 지역적 제한 없이 업무를 수행할 수 있도록 통신사로부터 망을 독점적으로 임대하여 연결 → 사설망과 같은 효과
• 확장성이 뛰어난 인터넷(공중망)을 인트라넷처럼 사용할 수 있도록 (가상 머신처럼) 사설망을 가상화 시켜 인터넷 위에 구현 → 가상사설망
  • JVM을 설치하면 자바 코드를 어디서든 실행할 수 있는 것과 같은 원리?

⇒ 즉, 공중망을 전용선으로 사설망을 구축한 것처럼 사용할 수 있는 방식이다.

Section 02. 무선통신망(= 이동통신망)

01. 무선통신망의 역사

- 무선 호출기

• 처음 만들어진 무선통신 시스템
• 단방향
• 일정 양의 숫자만 전송 가능
• (과거) 삐삐, (현재) 진동벨

- 초기 휴대폰

• 1984년, 이동통신 서비스 시작
  • 초기 휴대폰은 기계도, 요금도 비쌌다.
• 1997년, 새로운 통신 서비스, 발신 전용 무선 전화 씨티폰
  • 서비스 시작 후 3년 만에 큰 적자를 내고 사업을 접음
• 1997년 말, PCS(Personal Communication Service) 휴대폰
  • 통신 품질이 떨어지는 대신 수신, 발신, 문자 서비스까지 가능
  • 요금도 저렴 → 급속도로 보급

02. 세대별 이동통신 서비스

1. 1G: AM/FM 라디오와 같은 아날로그 방식으로 음성 전송
2. 2G: 아날로그 → 디지털. 코드분할 방식(CDMA) 기술 상용화
3. 3G: 무선 데이터 통신 가능
4. 4G(LTE): 고속 무선 데이터 통신 가능. 음성은 3G
5. 5G: 최대 20Gbps의 속도. 응답지연 시간의 혁신적인 축소 → 데이터 전송 속도 상승

03. 휴대폰 서비스의 특징

- 셀(cell)

💡 셀: 하나의 기지국이 담당하는 영역. 기지국의 전파가 닿는 지역

실제로 기지국의 영역은 원이지만 그림 상 겹쳐 그려야하는 불편함을 없애기 위해 육각형으로 표시

셀룰러 폰(cellular phone): 휴대폰의 영어 명칭, 셀에서 통신이 가능한 전화

- 핸드오프(hand-off, 핸드오버(hand-over))

💡 핸드오프: 휴대폰이 현재의 셀에서 다른 셀로 이동할 때, 데이터를 빠른 속도로 다음 기지국으로 넘겨주는 기능

• 휴대폰이 기지국을 벗어나도 통신이 가능하도록 하는 기술 (씨티폰(발신만 가능)은 안테나가 설치된 지역에만 통신 가능)
  

- 기본 기지국(base station)

💡 기본 기지국: 자신의 전화기가 등록되어 있는 기지국

• 가장 통신이 자주 일어나는 기지국
• 등록된 사용자를 추적

• 누군가 나에게 전화를 건다 → 데이터(발신자)는 기본 기지국으로 전송 → 이 데이터를 사용자가 머물고 있는 기지국으로 전송 → 원활하게 통신 가능
• 현재 위치 파악을 위해 휴대폰과 기지국은 주기적으로 통신을 한다.