Chapter 1. 개요
1.1 데이터 통신(Data communication)
전선과 같은 특정 형태의 전송매체를 통해 두 장치 간에 데이터를 교환하는 것
- 전달(Delivery): 시스템은 정확히 목적지에 데이터를 전달해야 한다.
- 정확성(Accuracy): 시스템은 데이터를 정확하게 전달해야 한다. 수정된 데이터는 사용할 수 없다.
- 적시성(Timeliness): 시스템은 적시에 데이터를 전송해야 한다. 실시간(Real-time) 전송
- 파형 난조(jitter): 패킷 도착 시간이 조금씩 다른 것. 품질이 일정치 못함
1.1.1 구성요소
- 메시지(Message): 통신의 대상이 되는 데이터
- 송신자(Sender): 데이터 메시지를 보내는 장치
- 수신자(Receiver): 메세지를 받는 장치
- 전송매체(Medium): 메시지가 송신자에서 수신자까지 이동하는 물리적인 경로
- 프로토콜(protocol): 데이터 통신을 통제하는 규칙의 집합
1.1.2 데이터 표현
(1) 문자(Character)
0과 1로 된 비트들의 순서인 비트 패턴(Code)으로 표현됨. 이 과정은 부호화(Coding)라고 부른다.
요즘에 많이 사용하는 유니코드(Unicode)는 32개의 비트를 사용한다.
미국의 ASCII는 유니코드의 처음 127개에 해당하며 기본 라틴이라고도 한다.
(2) 숫자(Number) : 비트 패턴을 사용한다.
(3) 화상(Image)
비트 패턴인 픽셀(Pixel)이 작은 점인 픽셀들의 행렬로 구성된다. 픽셀의 크기는 해상도(Resolution)가 결정한다.
컬러 화상을 나태는 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 기본색상인 RGB(Red, Green, Blue)를 이용해 각 강도를 측정하여 비트 패턴을 지정하고 다른 방법은 YCM(Yellow 노랑, Cyan 청록, Magenta 심홍)을 사용한다.
(4) 오디오(Audio)
소리나 음악을 기록하거나 방송하는 것이고 연속적이다.
(5) 동영상(Video)
그림이나 영화를 기록하거나 방송하는 것이고 각각 이산적인 개체이지만 연속적인 느낌을 갖도록 만들 수 있다.
1.1.3 데이터 흐름 방향
데이터 방향 | 속성 | 채널 사용 |
단방향(Simplex) | 한쪽 방향 | 채널의 전체 용량 사용 |
반이중(Half-duplex) | 동시에 할 수 없는 양쪽 방향 | 각 방향에 대해 전체 용량 사용 |
전이중(Full-duplex) | 동시에 양쪽 방향 | 양방향 사이에서 나누어 사용 |
1.2 네트워크(Network): 통신이 가능한 서로 연결된 장치의 모임.
1.2.1 네트워크 평가기준
(1) 성능(Performance)
한 장치에서 다른 장치로 이동하는 걸리는 전달 시간(Transit time) 과 요구와 응답에 경과된 응답시간(Response time)을 사용하여 측정할 수 있다. 그리고 처리량(Throughput)과 지연(Delay)이라는 두 가지 척도로 평가된다.
(2) 신뢰성(Reliability)
고장의 빈도수, 고장난 링크를 복구하는 시간, 재난 발생시 네트워크 견고성 등에 의해 측정된다.
(3) 보안(Security)
불법적인 접근으로부터 데이터 보호, 손상으로부터 보호, 개발, 정책 구현 등을 포함한다.
1.2.2 물리적 구조, 연결 유형
통신을 하려면 두 장치는 같은 링크(선)에 연결되어 있어야한다.
(1) 점 대 점 연결(Point-to-point connection): 두 장치 간의 전용 링크 제공
(2) 다중점(Multipoint = Multidrop) 연결
3개 이상의 특정 기기가 하나의 링크를 공유하는 방식
- 공간적 공유: 여러 기기가 동시에 링크를 사용
- 시간적 공유: 사용자가 순서에 따라 링크를 사용
물리적 접속형태(Physical topology)
2개 이상의 장치가 하나의 링크에 연결되며, 2개 이상의 링크로 하나의 접속형태를 이룬다.
네트워크의 형태는 링크에 연결된 노드(node) 간의 관계이다.
접속형태 | 속성 | 링크 개수 | 장점 | 단점 |
그물형(Mesh) | 모든 장치는 다른 장치에 점대점 링크 | 물리링크: n(n-1) 양방향: n(n-1)/2 입출력포트: n-1 | · 통신량 해결 · 높은 안전성 · 개인정보 보안 · 원인/해결책 탐지 | · 다량의 I/O포트 · 어려운 설치 · 수용 공간의 크기 · 엄청난 비용 |
성형(Star) | 각 장치는 Hub와 전용 점-대-점 링크 | 1개 | · 값싼 비용 · I/O포트 1개 · 식별과 분리 | · Hub에 의존 · 근거리 통신망(LAN)만 가능 |
버스형(Bus) | 1개의 케이블이 네트워크의 모든 장치를 연결 | 1개 | · 쉬운 설치 · 적은 양의 케이블 | · 제한된 거리 · 어려운 분리 · 전체 파손 문제 |
링형(Ring) | 각 장치는 양쪽에 있는 장치와 전용으로 점대점 연결 | 1개 | · 쉬운 설치 · 쉬운 결함 발견 | · 단방향 전송 (스위치 사용) · 고속 LAN은 힘듬 |
1.3 네트워크 유형
1.3.1 근거리 통신망(LAN, Local Area Network)
개인 소유이거나 단일 사무실, 학교 등에 있는 호스트를 연결. 각 호스트는 유일 식별자인 주소를 갖는다.
호스트들 간에 자원을 공유하고 보다 넓은 범위의 통신을 만들기 위해 WAN에 연결되어있다.
1.3.2 광역 통신망(WAN, Wide Area Network)
통신이 가능한 장치들의 상호 연결, 넓은 크기의 도시, 국가, 세계에 사용된다.
- 점대점 WAN: 전송 매체를 통해 두 장치를 연결
- 교환형 WAN: 2개보다 많은 종단점을 가지고 있으며 백본망에 사용
ex) 나라와 나라를 잇는 해저WAN (Internet’s Undersea World)
1.3.3 교환기(Switch): 한쪽 링크에서 다른 쪽 링크로 데이터를 포워딩한다.
(1) 회선 교환 망(Circuit-Switched Network)
두 종단 시스템 사이에 회선이라 불리는 전용선을 사용
(2) 패킷(Packet) 교환 망
패킷은 기다려할 필요가 없지만 용량이 모두 사용되고 있을 때 라우터에 패킷이 도착하는 순서대로 포워딩
라우터는 큐(Queue)라는 패킷을 저장하고 포워딩하는 것을 이용한다. 단점은 패킷이 지연될 수 있다.
1.3.4 인터넷(Internet)
백본(Backbones): 통신회사들이 소유하고 있는 거대한 네트워크이다.
대등점(Peering Point): 복잡한 교환 시스템
제공자(Provider network): 요금을 지불하여 백본의 서비스를 이용한다.
소비자(Customer network): 인터넷의 말단이며 인터넷 서비스를 이용하기 위해 제공자에게 요금을 지불한다.
백본과 제공자 = 인터넷 서비스 제공자(ISP, Internet Service Provider)
백본 = 국제 인터넷 서비스 제공자(international ISP) / 제공자 = 국가(national) 또는 지구(regional) ISP
1.3.5 인터넷 접속
전화망(Telephone network)은 음성 선을 점대점 WAN으로 바꾸는 것이다.
- Dial-up Service: 전화선에 데이터를 음성으로 바꾸는 모뎀을 설치
소프트웨어가 ISP를 전화 연결처럼 만들지만 매우 느리고 연결하는 동안 전화를 하지 못한다. 그리고 요금폭탄
- DSL Service
케이블망(Cable Network)
케이블 TV 서비스를 이용하여 인터넷에 연결할 수 있지만 같은 케이블을 이용하는 이웃의 수에 따라 속도변함
무선망(Wireless): 최근에 들어 대중화되고 무선 WAN을 통해 인터넷에 연결
직접 연결: ISP로부터 고속 WAN을 임대하여 스스로를 지구 ISP에 연결
1.4 인터넷의 역사
1.4.1 초기의 역사
1960년도 이전 두 사용자 사이에 연결이 생성된 후에 부호화된 메시지(Telegraphy) 또는 음성(Telephony)이 교환될 수 있지만 컴퓨터 네트워크는 Bust data를 처리할 수 있어야한다.
패킷 교환망의 탄생: 1961년 MIT의 Kleinrock에 의해 처음 발표되었다.
ARPANET (Advanced Research Project Agency Network)
- 미 국방성(DOD)이 이것을 연구하기 시작했다.
- 1967년 ACM 모임에서 IMP를 서로 연결하는 아이디어를 제안
- 1969년 캘리포니아 대학, 스탠포드연구소, 유타대학을 연결하여 NCP를 사용하여 연결을 구성
1.4.2 인터넷의 탄생
1972년 알파넷 멤버인 Cerf와 Kahn은 네트워크 상호연결 프로젝트(Internetting Project)에서 일을 하고있었다.
모든 호스트를 다른 네트워크 상의 호스트들과 통신하기 위해 Gateway 장비를 고안했다.
TCP(Transmission Control Protocol) / IP(Internet Protocol)
1973년 Cerf와 Kahn은 종단 대 종단 패킷 전달 프로토콜을 제안했다.
1977년 10월 알파넷, 패킷라디오, 패킷위성으로 구성된 인터넷이 성공적인 시연
1981년 DARPA 계약에 따라서 버클리 대학이 유닉스 운영체제 수정
1983년 알파넷 프로토콜 폐지 후 TCP/IP 사용
MILNET(Military Network): 1983년 군사용
CSNET(Computer Science Network)
NSF에 의해서 지원된 네트워크로서 알파넷에 접속할 수 없는 대학들에 의해 제안.
저렴한 네트워크이지만 여분의 링크가 없고 전송 속도가 느리다.
NSFNET
1986년 CSNET에서 변형되어 미국 전역에 1.544Mbps 통신 속도를 가진 5개의 슈퍼컴퓨터를 사용해 백본으로 연결했다. 1990년 알파넷은 없어지고 이것으로 대체되었다. 1995년 연구용 네트워크로 바뀌었다.
ANSNET : 1991년 NSFNET의 문제를 파악하고 이 비영리 기관을 세워 부족한 부분을 보충하였다.
1.4.3 오늘의 인터넷
- 월드 와이드 웹 (WWW : World Wide Web): Tim Berners-Lee가 개발했다.
- 멀티미디어: 사용자의 수와 각 사용자들이 네트워크를 사용하는 시간을 증가시켰다.
- Peer to peer 네트워킹: 잠재성을 가진 새로운 분야
1.5 표준과 관리조직
1.5.1 인터넷 표준 (Internet Standard)
반드시 지켜야할 규약은 인터넷 초안(Draft)으로 시작된다. 그 후 Request For Comment로 발간된다. 각 RFC는 편집되어 요구 수준에 따라 분류되고 문서번호 설정 및 공용이 된다.
완성 단계
(1) 제안 표준(Proposed Standard): 여러 그룹의 시험을 거쳐 구분된다.
(2) Draft Standard: 문제점 수정과 인터넷 표준으로 넘기는 역할을 한다.
(3) Internet Standard
(4) 기록 단계(Historic)
(5) 실험 단계(Experimental): 실험적인 상황과 관련된 작업을 나타내며 기능 구현이 안될 가능성이 있다.
(6) 정보 제공(Informational): 인터넷과 관련된 일반적이면서 역사적인 튜토리얼 정보가 있다. (제조업체가 작성)
요구 단계
(1) 요구(Required): 모든 인터넷 시스템에서 최소한의 적합성을 구현 후
(2) 권고(Recommended): 적합성이 요구되지 않고 유용성을 권고한 것
(3) 선택(Elective): 요구도 권고도 아니지만 시스템에 유익한 경우 사용가능
(4) 사용 제한(Limited Use): 제한된 상황에서만 사용
(5) 미권고(Not Recommended): 일반적인 용도보단 기록 RFC에 많이 쓰인다.
1.5.2 인터넷 관리
ISOC (internet Society): 1992년 국제 비영리단체로 행정상으로 다른 인터넷 단체 관리, 학술적인 활동 담당.
IAB (Internet Architecture Board): ISCO를 위한 기술적인 자문위원회. TCP/IP 개발 감독과 기술적인 조언
IETF (Internet Engineering Task Force): IESG에 의해 관리되는 작업 그룹. 9개의 영역으로 나누어져있다.
Application, Internet protocol, Routing, Operations, User service, Network management, Transport, IPng, Security
IRT F (Internet Research Task Free)는 IRSG에 의해서 관리됨. 인터넷 프로토콜, 구조, 기술 주제를 중심적으로 다룸