학습목표

컴퓨터 네트워킹과 인터넷의 개요

• edge, 종단시스템, 네트워크에서 동작하는 어플리케이션을 알아본다.
• 컴퓨터 네트워크의 '코어'에 대해 살펴본다.
• 네트워크에서 발생할 수 있는 데이터 전송 지연, 손실을 알아본다.
• 네트워크의 주요 구조 원리, 프로토콜 계층구조와 서비스 모델을 알아본다.
• 네트워크에서 일어나는 많은 공격을 알아본다.

1.1 인터넷이란 무엇인가?

1.1.1 구성요소로 본 인터넷

• 인터넷이란?
  전 세계적으로 수십억 개의 컴퓨팅 장치를 연결하는 컴퓨터 네트워크이다.

• 호스트, 종단 시스템
  PC, 리눅스 워크 스테이션, 서버, 태블릿, 스마트폰 등 컴퓨터 네트워크(인터넷)에 연결되는 많은 장치들을 뜻한다.
  종단 시스템은 통신 링크와 패킷 스위치의 네트워크로 연결된다.
  각각의 링크들은 다양한 전송률(transmisson rate, 링크 대역폭) 을 이용하여 데이터를 전송한다.

• 패킷
  한 종단 시스템이 다른 종단 시스템으로 보낼 데이터를 가지고 있을 때, 송신 종단 시스템을 그 데이터를 세그먼트로 나누고 각 세그먼트에 헤더를 붙인다.
  이렇게 만들어진 정보 패키지는 컴퓨터 네트워크에서 패킷(packet)이라고 부른다.

• 라우터, 스위치
  패킷 교환기는 입력 통신 링크의 하나로 도착하는 패킷을 받아서 출력 통신 링크의 하나로 그 패킷을 전달한다. 패킷 스위치 중 가장 널리 쓰이는 것이 라우터와 링크 계층 스위치 이다. 두 형태의 수치는 최종 목적지 뱡향으로 패킷을 전달한다.

• ISP
  종단 시스템은 ISP를 통해서 인터넷에 접속한다.
  각 ISP는 패킷 스위치와 통신 링크로 이루어진 네트워크이다.
  ISP는 종단 시스템에게 케이블 모뎀이나 DSL 같은 가정용 초고속 접속, 고속 LAN 접속, 모바일 무선 접속 등의 다양한 네트워크 접속을 제공한다.
  또한 ISP는 웹 사이트와 비디오 서버를 인터넷에 직접 연결하도록 CP(Content Provider)에게 인터넷 접속을 제공한다.

• 프로토콜
  종단 시스템, 패킷 스위치, 인터넷의 구성요소들에서 정보 송수신을 제어하는 하나의 약속

1.1.2 서비스 측면에서 본 인터넷

• 분산 어플리케이션
  어플리케이션에 서비스를 제공하는 인프라 구조
  전자메일, 웹 서핑, 인터넷 메시징, 실시간 도로 교통 서비스 등과 같은 어플리케이션을 가진 종단 시스템들이 서로 데이터를 교환하는 구조

• 소켓 인터페이스
  소켓은 응용 프로그램에서 TCP/IP를 이용하는 창구 역할을 하며 응용 프로그램과 소켓 사이의 인터페이스를 소켓 인터페이스라고 한다.
  종단 시스템끼리 어떻게 데이터를 주고 받을 지 명시한 것.

1.1.3 프로토콜

" 프로토콜은 둘 이상의 통신 개체 간에 교환되는 메시지 포맷과 순서뿐 아니라, 메시지의 송수신과 다른 이벤트에 따른 행동들을 정의한다. "

1.2 네트워크의 가장자리

이 책에서는 호스트와 종단 시스템을 혼용한다.
호스트는 때때로 클라이언트(client)와 서버(server)로 구분된다.

1.2.1 접속 네트워크

가정이 인터넷에 어떻게 연결 되는지를 살펴보자.

1. DSL(Digital subscriber line)

각 고객의 DSL 모뎀이 지역 중앙국에 위치한 DSLAM(Digital subscriber line access multiplexer)와 데이터를 교환하기 위해 기존 전화 회선을 이용한다. 가정의 DSL 모뎀은 디지털 데이터를 받아서 전화회선을 통해 CO로 전송하기 위해 고주파 신호로 변환한다. 여러 가정으로부터의 아날로그 신호는 DSLAM에서 디지털 포맷으로 다시 변환한다.
즉 수백 혹은 수천 개의 가정들이 하나의 DSLAM에 연결된다.

2. 케이블 인터넷 접속(HFC, hybrid fiber coax, 광 케이블)

케이블 TV회사의 기존 케이블 TV기반 구조를 이용
가정은 케이블 TV 서비스를 제공하는 같은 회사로부터 인터넷 접속 서비스를 받는다.
개별 가정과 아파트를 연결하기 위해 동축 케이블 혹은 광 케이블이 사용된다.
케이블 모뎀이라는 특별한 모뎀을 이용해 DSLAM과 유사한 기능을 한다.

3. FTTH(fiber to the home)

CO로 부터 가정까지 직접 광섬유 경로를 제공한다.

4. 이더넷 접속

LAN(local area network) 는 일반적으로 종단 시스템을 가장자리 라우터에 연결하기 위해 사용된다. 여러 유형의 LAN기술 중 이더넷이 가장 보편적이다.
이더넷은 이더넷 스위치에 연결하기 위해 꼬임 쌍선을 이용한다.
이더넷 스위치 혹은 상호 연결된 스위치는 더 큰 인터넷으로 연결된다.

5. 광역 무선접속

우리가 사용하는 Wi-fi, 3G, LTE등
무선 기반 구조의 네트워크 들

1.2.2 물리 매체들

1.3 네트워크 코어

인터넷의 종단 시스템을 연결하는 패킷 스위치들과 링크들의 연결망(MESH)를 살펴보자.

1.3.1 패킷 교환

네트워크 응용에서 종단시스템들은 서로 메시지를 교환한다.
송신 시스템은 긴 메시지를 패킷이라고 하는 작은 데이터 덩어리로 분할 한다.
송식 측과 수신 측 사이 각 패킷은 동신 링크과 패킷 스위치(라우터와 같은 링크 계층 스위치)를 거치게 된다.