네트워크 구성
우리가 항상 사용하는 스마트폰과 PC는 네트워크와 연결되어 있어 다양한 일들을 할 수 있다. 네트워크는 크게 3가지로 구성되어 있다.
- 네트워크 엣지(Network edge)
- 엑세스 네트워크(Access network)
- 네트워크 코어(Network core)
각각의 네트워크 구성요소들을 알아보자.
네트워크 엣지(Network edge)
네트워크의 가장 가장자리이며 여기에는 수많은 end system들이 존재한다. end system이란 host라고 생각하면 되는데 host는 클라이언트나 서버를 뜻한다. 네트워크 엣지란 네트워크의 가장 말단에 존재하는 여러 구성요소라고 생각하면 된다.
엑세스 네트워크(Access network)
end system과 end system이 통신을 할 떄 Network core로 들어가기 위한 라우터들이 존재하는데 통신을 하고자 하는 end system에서 경로상에 있는 첫번째 라우터(edge router)에 연결하는 네트워크를 access network라고 한다(edge router와 system을 연결시켜주는 network). 즉, end system이 네트워크에 연결되기 위해 제공되는 네트워크가 access network라고 보면 된다. 예를 들어 스마트폰에서 와이파이에 접속하거나 PC에 랜선을 꼽는 것 모두 엑세스 네트워크에 접속하는 것이라고 할 수 있다. 대부분 KT나 SKT같은 ISP(Internet Service Provider)가 엑세스 네트워크를 제공해준다.
access network를 연결시켜주는 다리 연결을 해주는 라우터들의 집합을 Core Network라고 하며 Core Network에는 라우터들만 존재한다.
< edge router에 어떻게 end systems가 연결될까? >
- 집은 residential access networks를 설치하면 된다.
- 학교, 회사 기관은 institutional access networks를 설치하면 된다.
- 기지국 같은 곳은 mobile access network를 설치하면 된다.
DSL(Digital Subscriber Line)
Accee network의 예시로 DSL이 있다. 통신사에 연결된 link가 집 안에서 전화기, 인터넷으로 나눠지며 모두 같은 네트워크에 물리게 된다. 그런데 전화는 dedicate, 인터넷은 share이다. 그림을 보면서 이해해보자.
- 가정의 DSL modem: 컴퓨터의 디지털신호를 아날로그 신호로 변환해준다.
- 가정의 splitter: DSL modem을 거쳐 온 컴퓨터의 데이터와 전화의 음성을 서로 다른 주파수로 central office의 DSLAM에 보낸다. 그리고 central office의 DSLAM으로부터 받은 데이터를 음성과 데이터로 분리하여 보낸다(가정으로 보낸다).
먼저 가정은 telco(유선 로컬 전화 서비스를 제공)로 부터 DSL 인터넷 접속 서비스를 받는다. 가정의 DSL모뎀은 PC의 digital data를 받아서 telco의 CO(Central Office)로 전송하기 위해 디지털 데이터를 아날로그 신호로 바꿔주는 역할을 한다. 또한 CO에 위치한 DSLAM과 데이터 교환을 하기 위해 existing telephone line(기존 전화 회선)인 twisted pair(TP,꼬임쌍선)을 사용한다. PC와 전화기에서부터 온 분리된 data들은 DSL phone line을 통해 동시에 전달되며, 서로 다른 주파수로 전달된다. DSL 접속은 downstream의 대역폭(bandwidth)은 크게, upstream의 대역폭은 좁게하여 전송된다. 그 이유는 downstream(CO -> 가정)로 데이터가 전달 되는 것이 upstream(가정 -> CO)보다 많기 때문이다. 그래서 upstream과 downstream의 데이터 전송 속도도 다르다. 즉, 접속이 비대칭하다. 이를 접속이 asymmetric하다고 한다. (대역폭이 크면 전송속도가 빠르다.) 이를 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line, 비대칭 디지털 가입자 회선)이라고 한다. 하나의 DSL phone line은 data가 동시에 전송되는 것이 가능하다.(PC와 전화기에서 부터 온 분리된 데이터들을 동시에 전달 가능하므로) 이렇게 동시에 전송이 가능한 특징을 가지고 있는 링크는 dedicated link이라고 한다. 전화는 dedicated link이고 인터넷은 shared link이다. telephone network와 ISP에서 downstream된 data와 음성 신호가 CO의 DSLAM을 만나 다시 모아지고 dedicated line을 통해 비교적 빠른 속도로 전송된 data들은 splitter를 만나 splitter에 의해 들어온 데이터와 음성 신호를 분리하고 데이터를 PC로 보내준다.
< upstream >
(사용자에서 보내는 데이터)
PC의 digital data는 DSL modem을 통해서 디지털 신호에서 아날로그 신호로 바뀌고 이후 음성신호와 같이 DSL phone line을 통해 동시에 전달이 된다. spliiter에서 음성 신호와 데이터를 서로 다른 주파수로 central office의 DSLAM으로 보낸다.
< downstream >
(사용자가 받는 데이터)
telephone network와 ISP에서 downstreame된 data와 음성 신호가 CO의 DSLAM을 만나 다시 모아지고 dedicated line을 통해 비교적 빠른 속도로 전송된 data는 스플리터를 만나서 이 때 들어오는 데이터와 음성 신호를 분리하고 데이터를 PC로 보내준다.
보통 사람들이 업로드보단 다운로드를 많이해서 downstream의 전송률이 높도록 설계되어있다. upstream과 downstream의 전송률이 달라 asymmetric이다.
dedicated link는 데이터의 동시 전송이 가능한 형태이며, 데이터가 동시에 전송되어도 서로 충돌하지 않는다. 가성에서 사용하는 DSL line은 dedicated link를 사용한다. 하지만 shared link는 동시에 데이터를 보내면 서로 충돌이 발생하기 떄문에 전송할 수 없다. 오직 하나의 data packet만을 link를 통해 전송할 수 있다. cable network인 HFC access link에서 shared link를 사용한다.
cable network
Cable network는 DSL과는 다르게 음성이 아니라 TV 데이터가 보내진다. 비트들은 파형의 형태로 날라가고 높은 주파수와 낮은 주파수를 섞어 보내서 수신하는 쪽에서 분리가 가능하다. 이것을 frequency division multiplexing(주파수 분할 다중화)이라고 한다. 그래서 텔레비전, 인터넷, 전화 등의 신호들을 섞어서 보낼 수 있는 것이다. 위 그림에서 Channel은 텔레비전의 채널과 같다고 생각하면 된다. 각각의 채널은 주파수가 다 다르며 위의 그림처럼 1번 ~ 9번 까지 비디오, 데이터 등 다른 주파수들을 섞어서 보내는 것을 볼 수 있다.
Hybrid Fiber Coax(HFC)
각 집들은 cable headend로 가는 access network를 공유한다. DSL과는 다르게 dedicated access가 아니고 shared access를 한다. 그리고 cable은 fiber cable과 coaxial cable이 있다. fiber는 bandwidth가 높아 수백개의 가정집을 연결할 경우에 사용하고 fiber에서 각 가정집으로 연결되는 케이블은 bandwidth가 비교적 낮은 coaxial cable을 사용한다. downstream의 전송률은 30Mbps까지, upstream은 2Mbps까지이며 upstream과 downstream의 전송률이 달라 asymmetric하다고 한다.
이 방식에서 가정은 동네 케이블 회사로 부터 인터넷 접속 서비스를 받는다. 수백 가구로부터 흘러오는 데이터를 교환시키는 link는 shared link이며, 물리적으로는 coaxial cable(동축 케이블)이 데이터를 동네에서부터 개별 가정까지 연결해주는 역할을 한다.
cable headend의 CMTS는 가정의 케이블 모델에서부터 온 아날로그 신호를 다시 디지털 포맷으로 변환하는 역할을 하며, 이것은 DSL 네트워크의 DSLAM과 유사한 기능을 제공하는 셈이다. 가정의 케이블 모뎀은 HFC 네트워크를 다운스트림과 업스트림, 2개의 채널로 나누는 역할을 한다. HFC는 2가지 성격을 띈다.
1) HFC란 hybria fiber coax를 의미하는 데, 여기서 fiber(광)은 가정에서 동네까지를 연결하는 physical media이고, coax는 동네에서 집까지를 연결하는, downstream에 이용되는 physical media이다. 동네란 CMTS가 위치한, 동네 케이블 회사를 말한다.
2) 이 네트워크도 asymmetric, 비대칭 접속을 채택한다. downstream 전송속도를 더 빠르게, upstream 전송속도를 더 느리게 두어 bandwidth에 차이를 준다.
<주파수 대역>
upstream: 5MHz ~ 42MHz
downstream: 54 MHz ~ 750 MHz
- 54 MHz ~ 500 MHz : 아날로그(케이블TV) 방송
- 500 MHz ~ 552 MHz : 인터넷 대역
- 552 MHz ~ 750 MHz : 디지털TV 등 부가서비스 대역
home network
과거에는 DSL이었지만 현재는 cable이다.
firewall(방화벽): 보안에 관련된 기능, 비정상적인 것을 걸러냄
NAT: IP주소를 할당받아 사용하게 됨. 현재 IP주소가 부족해서 집 안에서는 임의의 IP주소를 할당해 안에서만 쓰게 한다.(무선의 최대 전송률은 54Mbps, 유선은 최대 1Gbps이다.)
Enterprise access networks(Ethernet)
이더넷은 컴퓨터 네트워크 기술의 하나로, 일반적으로 LAN, MAN 및 WAN에서 가장 많이 활용되는 기술 규격이다. 예시로 학교 PC를 보면 유선으로 꼽혀져 있는데 이것이 이더넷 케이블이다. 학교 내에 Ethernet switch로 다 연결되어 있는 것이다. 초창기엔 10Mbps에서 시작했으나 10Gbps까지 성장했다. 원래는 Enterprise(기업)에서만 쓰였으나 지금은 속도가 잘나와서 국가기관망을 이더넷으로 바꾸었다.
Wireless access networks
< Wireless LANs >
무선 랜은 쉽게 말해서 Wifi이다. 비교적 근거리에서 사용가능하다.
< wide-area wireless access >
기지국을 통해서 서비스하는 cellular(무선 전화) 네트워크이다. 과거에는 음성 중심이었지만 지금은 스마트폰의 증가로 인터넷 영역으로 편입되었다. 비교적 먼거리에서 사용이 가능하다.
네트워크 코어(Network core)
네트워크 코어는 전체 네트워크 시스템의 중앙에 위치하여 데이터를 전송하는 핵심적인 역할을 한다. 우리가 통신을 할 때 end system과 end system이 연결되어야 하는데 이 연결을 제공해 주는 것이 Network core이다.
네트워크 코어의 구조는 수많은 라우터들이 그물처럼 얽혀있는 구조(Mesh of interconnected routers)라고 보면 된다. 네트워크 코어에서 패킷을 교환하는 것을 Packet switching이라고 한다.
네트워크 코어에서는 라우터들은 상호 연결되어 있어서 end system간의 데이터 교환을 돕는다. internet protocol stack의 application layer에서 생성되는 message는 호스트들에 의해 여러 개의 패킷으로 쪼개진다. (참고로, 데이터들이 방문하는 네트워크상의 모든 장치들은 각각의 internet protocol stack을 가지고 있다.) 호스트에 의해 쪼개진 패킷들은 network core에 위치한 router들을 거쳐 receiver(end system)으로 전송된다.
네트워크 코어의 라우터의 역할
- Forwarding
- Routing
Routing
데이터를 송신하는 호스트는 패킷을 라우터로 보낼 때, 각 패킷마다 헤더(header)에 목적지 end system의 정보를 포함시킨다. 따라서 헤더를 가진 packet을 통해, 라우터는 source - destination 루트(이 패킷이 어느 경로로 가야하는지)를 결정한다.
Forwarding
패킷이 어느 경로로 가야하는지를 알아내면 link를 통해서 패킷을 그 곳으로 보내주는 역할을 한다. packet header로 이동할 라우터를 찾으면, 그 라우터에 들어온 data이 output link를 결정하는 테이블이 있는 것이다. 이 table이 패킷의 다음 링크를 결정한다. 이 때 각 패킷은 링크의 최대 전송률 속도로 전송된다.
패킷이 어디로 갈지 판단하는 과정. forwarding table을 만드는 과정이며 routing 알고리즘으로 판단한다. 즉, 패킷은 링크의 최대 전송속도와 같은 속도로 전송된다는 의미이다.
link와 router에서 데이터가 이동하는 방식에는 두가지가 있다. packet switching과 circuit switching이다.
Packet switching(패킷 교환 방식 (store-and-forward))
switching이란 어디로 갈 지 길을 바꿔주는 역할을 하는 것을 말하고 packet switching은 store-and-forward(저장 후 전달)방식을 사용한다. 저장 후 전달하는 방식은 패킷의 첫 비트가 라우터로 도착하고 next link로 전송되기 전에, 한 패킷의 모든(entire) 비트가 라우터에 도착해야한다는 개념이다. 그림으로 이해해보자
패킷 교환 방식으로 source에서 destination까지 패킷이 전달된다고 가정해보자. 각 링크는 초당 R bps의 속도로 패킷을 전송하고, 각 패킷은 L bit이다. 한 패킷의 모든 bit가 라우터에 다 도착할 때 까지, 이미 도착해 있는 packet 1 의 일부 비트들은 다음 링크로 출발하지 못하고 기다려 주어야 한다. 그러므로 packet 1 이 라우터에 다 도착하여 저장이 완료되면(store), 그 시간은 1L/R초이다. 1L/R 초에서 2L/R 초가 될 동안, 첫번째 패킷은 destination으로 연결된 링크를 타고 전송되고, 소스에서는 두번째 패킷이 라우터를 향해 출발한다. 그렇다면 2L/R 초가 흐르면, packet 1은 destination(end system)에 있고 packet 2는 라우터에 저장이 완료(모든 비트들이 도착)된다. 첫번째 패킷이 destionation에 도착하면 end-end delay가 2L/R (전파 지연은 0이라고 가정) 초가 된다는 뜻인데, 만약 store-and-forward 방식이 아니였더라면, 지연은 발생하지 않으므로 end-end delay는 1L/R초가 된다는 것도 알아두면 좋다. (즉, store-and-forward 방식을 사용해서 지연시간이 1L/R초가 된거다.)
그림처럼 라우터를 사이에 둔 두 링크가 모두 같은 속도라면 좋겠지만, 대부분은 그렇지 않다. 만약, 출력링크로 패킷을 내보내는 속도가 패킷이 라우터로 들어오는 속도보다 느리다면 라우터에는 queue가 생기며, 시간이 흘러 이 큐는 패킷을 받아들일 저장공간이 부족하여 넘치게 될 것이다.
queueing delay : 각 패킷 스위치(라우터)는 여러 개의 link를 가진다. 이 link에 대해, 도착하는 패킷이 전송되어야 할 링크(next link)가 이미 다른 패킷을 전송하는 중이라면 도착하는 패킷들이 대기해야 할 공간인 buffer가 존재한다. 이렇게 도착하는 패킷이 버퍼에서 대기하는 상황을, queueing delay라고 한다.
packet loss(drop) : 버퍼의 용량은 한정적이므로, 이 버퍼가 넘치면 방금 도착한 패킷이나 이미 저장되어 있는 패킷은 버려진다.
위의 그림에서 라우터는 데이터릐 목적지 주소를 보고 어디로 보내야 할지를 판단해야한다. 판단해서 보내는 기능을 Forwarding이라고 한다. 근데 라우터는 뭘 보고 어디로 보내야 할지를 판단할까?? 바로 local forwarding table을 보고 판단을 한다. 이 local forwarding table은 라우터끼리 만들어야한다. 데이터가 발생하기 전에 라우터들끼리 미리 정보를 주고받는다. 그래서 라우터들끼리 누가 존재하고 누가 연결되어 있고 어디로 보내는게 가장 합리적인지를 미리 결정(routing algorithm)한다. 그리고 이것을 forwarding table로 만든다. 이후 패킷이 들어오면 forwarding table에 근거하여 내보내는(Forwarding) 일을 진행할 수 있다.
<정리>
1. 라우터에 들어오는 패킷의 header에는 목적지 주소가 있다.
2. 이 주소에 대한 경로 정보를 미리 정하는 routing algorithm에 의해 각 라우터에 local forwarding table이 만들어진다.
3. 이후 라우터에 패킷이 왔을 때, 패킷의 목적지 주소와 table의 header value를 보고 해당하는 output link로 보낸다.
Forwarding : 패킷이 왔을 때 실제 전달하는 기능
Routing : 경로를 만들기 위해서 라우터들끼리 협력하는 것
Circuit switching (회선 교환 방식)
Circuit switching은 전화를 위해 개발되었다. Circuit switching은 end system간의 통신을 위해 경로 상 필요한 자원인 link를 독점적으로 예약(reserve)해놓고 사용한다. 이 방식은 리소스를 할당해놓는다는 개념으로(dedicated resources) 데이터를 언제든지 보낼 수 있다는 의미이며 보장(guaranteed)된 일정 전송률로 데이터를 보내는 것이 가능하다는 뜻이다. 하지만 예약한 링크로 데이터를 보내지 않고 있을 때 다른 데이터가 이 링크를 사용할 수 없다는 단점이 있다. packet switching은 circuit switching과 다르게 on-damand방식을 사용한다. 다른 데이터가 링크를 사용하고 싶다면 요청 후 사용이 가능하다. on-demand방식은 링크를 공유한다고 볼 수 있으므로 효율적이지만 delay가 가능하다는 단점을 수반한다.
on-demand방식: 사용자가 있는 곳 까지 찾아가서 무언가를 수행하는 것, 사용자의 요구에 따라 무언가 제공되는 것
(다른 데이터가 링크를 사용하고 싶을 때 "나 링크 쓸래"라고 요청을 하고 사용 가능하다면 사용하도록 하는 방식이다. )
source와 destination 사이의 경로를 정해버리면 queueing delay가 완화되고 중간에서의 손실도 줄어든다. 하지만 사용을 하지 않으면 그냥 낭비가 되기 때문에 전화 통화처럼 계속 데이터를 주고 받을 때 적합하다. 예를 들어 친구랑 통화를 한다면 내 목소리와 친구 목소리가 흘러가는 경로가 미리 준비가 되어있는 것이다.
< circuit-switching의 특징 >
1. 공유하지 않아 독립적이다.
2. 경로를 미리 지정한다.
3. delay와 loss가 완화된다.(라우터에 도착하는 패킷은 미리 지정된 경로로 빠르게 전송이 되기 때문이다.)
4. Bandwidth를 고정하면 사용자의 수가 정해져있어서 resource가 없으면 연결이 안된다.
위의 그림에서 한 링크가 4개의 회선(channel)으로 구성되어 있다. 따라서 각 회선은 (링크의 전송 속도)/4의 속도로 데이터를 전송하며, 이 데이터 전송 속도는 destination까지의 링크가 몇 개 이고, 라우터가 몇 개 있는지와는 상관이 없다.
위의 그림처럼 여러 개의 channel이 존재할 수 있는 데, 링크 내에서 channel을 나누는 기준은 2가지가 있다.
< 1. FDM >
식은 channel을 주파수 대역 별로 나누는 방식이다. 즉, 링크의 주파수 스펙트럼을 공유하는 형태이며, 여기서 제공되는 주파수 대역(색깔 별)은 고정 제공된다. 이 주파수 대역 각각의 대역 폭을 bandwidth라고 하며 이는 전송 속도와 크게 관련이 있다.
< 2. TDM >
channel을 시간대별로 나누는 방식이다. 그림 속에 있는 그래프를 색깔 별로 구분지어 보자. 4가지의 색이 시간(time)이 지남에 따라 반복되어 나타나고 있다. 이렇게 각각의 색으로 나눠놓은 구간은 모두 1개의 slot(슬롯)이라고 한다. 그렇다면, 이 그래프는 4가지 슬롯이 시간이 지남에 따라 반복되고 있다는 뜻인데, 여기서 언급되는 이 4개의 슬롯을 합한 구간을 frame(프레임)이라고 한다. 즉, 한 프레임은 4개의 슬롯으로 구성되어 있는 것이다. 이 그래프는 위의 circuit switching을 설명할 때 사용한 그림과 상응하는데, 그림 속 link가 4개의 channel로 이루어져 있기 때문에 여기서 한 프레임이 4개의 슬롯으로 구성된 모습을 띄는 것이다.
하나의 시간 slot은 reserve가 끝날 때 까지 고정된다. 또, 하나의 링크 설정 시 모든 프레임마다 하나의 slot이 할당되는 개념인데, 한 패킷은 할당된 슬롯(1개)만 사용할 수 있고 다른 slot에 패킷을 보낼 수 있는 시간대가 생긴다 하더라도 새로 생성된 시간대에 패킷을 보낼 수 없다.
※ 전화 통화를 할 때 Circuit-switching 방식을 사용하는데 이를 사용할 떄 왼쪽처럼 나 또는 상대방이 계속 이야기를 한다면 Circuit-switching을 좋게 활용하는 것이지만 오른쪽처럼 내가 이야기하고 쫌 있다가 상대방이 이야기하는 식으로 쓴다면 자원이 낭비되는 것이다.(회색부분이 낭비되는 자원)
(정리) Packet-switching vs Circuit-switching
< Circuit-switching의 장정 >
Circuit-switching는 경로를 지정하여 일정한 전송률을 보장받는다. 그래서 전화통화 같은 품질보장이 되어야 하고 계속해서 데이터를 주고받아야 하는 서비스에선, 가변적인 Packet-switching보다 일정한 Circuit-switching를 이용하는 것이 좋다.
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queueing delay가 완화된다.
Packet-switching의 queueing delay는 예측하기 어렵고 매우 가변적이기 때문에 다른 delay보다 대비하기 어렵다. 심지어 queue가 넘치게 되면 loss도 발생한다. 그러나 source와 destination의 경로를 정해버리면 바로바로 보낼 수 있기에 queueing delay가 상당히 완화된다. 품질도 보장될 뿐만 아니라 빠르게 데이터를 주고 받을 수 있다.
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장시간 긴 데이터를 보낼 때 더 낫다.
Packet-switching는 여러 sources에서 데이터가 패킷으로 쪼개져 날라가기 때문에, 장시간 긴 데이터를 보낸다면 많은 패킷을 보내므로, 데이터 전송이 지연되거나 전송을 완전히 보장받을 수 없다(loss가 발생할 수도 있음). Circuit-switch는 자원을 독점하여 사용하기 때문에 패킷보다 신뢰있는 전송을 보장받을 수 있다.
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제한된 시간에 빠르게 보낼 때 더 낫다.
패킷같은 일정한 전송을 보장받지 못하는 상황에서, 시간을 제한한다면 신뢰있는 전송을 보장받지 못한다.
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독립적이다.
Circuit-switch는 다른 사용자와 공유하지 않아 독립적이다. (이것이 곧 Circuit-switch의 장점이자 단점이다.)
< Packet-switching의 장정 >
Circuit-switching는 계속해서 데이터를 주고받아야 하는데, 데이터를 주고받지 못하는 경우가 생긴다면 이것은 낭비이다. Packet-switching는 이러한 낭비를 줄여준다. Packet-switchind은 주고받는 데이터를 패킷단위로 자르고 그 패킷들을 섞어서 보냄으로써 데이터가 전달되는 효율적인 길을 찾아 전송하는 방식이다.
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link의 낭비가 줄어든다.
보낼 패킷을 다른 사용자들의 데이터들과 섞여서 공유하고 있는 link를 통해 전송되기 때문에 계속해서 link를 계속해서 활용할 수 있어서, link가 사용되지 않는 경우를 줄일 수 있다.
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더 많은 사용자가 사용 가능하다.
link의 사용자가 정해져서 그 사용자만 사용하는 것이 아니며 link를 공유해서 사용하므로 Circuit-switching보다 더 많은 사용자가 사용을 할 수 있는 방식이다.
Network of networks
end system은 access network가 필요하고, 이 때 ISP가 access network를 제공한다. 이 ISP끼리도 서로 상호 연결되어 있는데, 이를 Network of network 형태라고 말한다. 세계 각국의 ISP 끼리 모두 직접 연결되어있으면 가장 명확하지만, 거리문제도 있고 비효율적이기 때문에 가운데 global ISP를 두고 각국의 ISP가 global ISP에 연결하는 형태로 많이 활용된다. ISP들도 규모에 따라 티어가 나뉘어져 있으며, 구글같은 대규모 회사의 경우 자체망을 가지고 있는 경우도 존재한다.
ISP structure (network of networks)
end system은 access ISPs에 연결되어 있다. ISP구조에 대해 알아보자.
access ISPs는 수백만 개이다. 이런 access ISP를 어떤 방식으로 연결을 해줄까?
이처럼 직접 연결을 해주면 너무 많은 연결이 생긴다.
그렇다면 global한 하나의 ISP에 연결한다면? 수많은 access ISPs를 global ISP혼자서 처리하기 힘들다.
그러면 이런식으로 ISP를 여러개로 나눈다면? access isp들이 특정 지역의 ISP에 몰리면 그 ISP가 처리하기 힘들다.
그러면 ISP들 끼리 연결 시켜주자.(ISPs)
IXP: Internet exchange point. ISP와 ISP 사이의 연결을 담당하는 라우터이다.
peering link: 서로 네트워크(ISP)를 연결하여 트래픽을 교환하는 link를 말함
경우에 따라서 regional network(reginal net)를 만드는 경우도 있다.
구글 같은 곳은 자체적으로 유튜크 같은컨텐츠들을 제공해주는 네트워크, Content provider network를 구축했다.
< ISP의 구조 >
ISP의 구조는 위의 그림과 같다. Tier 1ㅇㄴ 국가기관망 또는 대형 통신사(KT,STK 등)이다. (Google은 전세계 네트워크의 상당부분을 차지하고 있디.)
네트워크 구성요소
예시)
<사용자가 스마트폰으로 네이버에 접속할 때>
-> 스마트폰(네트워크 엣지)으로 와이파이(엑세스 네트워크)를 통해 접속하여 네트워크 코어의 기능을 통해 네이버 서버까지 패킷이 전송되고, 받을 수 있는 것이다.
+ Physical Media
하나의 end system에서 다른 하나의 end system으로 bit 전송(propagation)시 물리 매체(physical media) 상에 전기 신호를 전달하는 방식으로 비트를 전송시킨다. 이 때 비트를 보내는 end system을 transmmitter(송신기), 받는 end system을 receiver(수신기)라고 한다.
< physical media의 종류 >
1. guided media (유선 매체)
유선 매체에는 twisted pair(TP), coaxial cable, fiber cable이 있다.
<twisted pair(꼬임쌍선)>
1) twisted insult copper wire : 2개의 절연 동선(insult copper wire)이 규칙적인 형태로 배열되어 있는 모양이다. 선들이 꼬여 있으므로 이웃하는 쌍들 간의 전기 간섭이 줄어든다.
2) undirection(한방향) : 전기 신호를 보내는 데 쓰는 선과 받는 데에 쓰는 선이 다르다.기서 언급하는 copper wire는 인터넷 연결에 쓰이는 physical media이다.
3) baseband 통신을 한다.
4) 다른 주파수를 쓰기 위한 주파수 변조를 하지 않는다
<coaxial cable(동축케이블)>
1) HFC나 FTTH 에 사용된다.
2) 양방향통신(bidirectional)을 한다. 하나의 케이블로 전기 신호를 주고 받으며, 여러 end system들을 케이블에 직접 연결되어 있는 형태이다.
3) broadband 통신 (multiple channels): 다른 주파수를 쓰기 위해 서로 다른 주파수 대역들 사이에서 변조를 하는 방식이다.
<fiber optic cable(광섬유)>
1) 주로 해저 케이블에 사용된다.
2) 초당 전송할 수 있는 비트(비트율)가 엄청나며 error rate가 낮아, 효율이 좋다. 참고로, 전화선은 error rate가 높다.
3) repeater들이 서로 떨어져 있기 때문에 electromagnetic noise(전자기성 간섭) 에 영향을 받지 않으며 신호 감쇠 현상이 매우 적다.
2. unguided media (무선 매체)
unguided media는 주변 환경 영향을 많이 받으며, 신호 전송에 있어서 감쇄 현상(distortion)이 발생할 수 있다. 이 때에는 디지털에서 신호를 멀리 보내기 위한 도구인 repeater(중계기)를 사용하여 신호를 증폭시켜 멀리 보낸다. 무선 매체의 예로는 radio가 있다.
< radio >
1) physical 'wire'가 필요 없다. 무선 매체이기 때문에 물리적인 ' 선 ' 자체는 필요없지만, 주변 환경의 영향을 많이 받는다
2) 여기서 말하는 주변 환경은 전기 신호 bit들의 경로 손실, 섀도 페이딩, 간섭 등을 결정한다.
섀도 페이딩: 신호가 먼 거리를 지나가거나 방해되는 물질을 통과하면서 신호 강도가 약해지는 현상이다.
간섭: 다른 라디오 채널이나 전자기 신호 때문에 발생하는 현상이다.
3) bidirectional, 양방향 통신을 한다.
