네트워크란?
네트(Net; 그물) + 워크(Work; 일하다)
네트워크 구조 (Structure)
- 계층적 구조 (Hierarchy)
- 네트워크를 여러 개의 계층으로 분리하여 각 계층이 특정한 기능을 수행하도록 설계된 구조이다.
- 자신의 기능에 집중하며, 상위 계층은 하위 계층에서 제공하는 서비스를 활용
- 효율성, 유연성, 관리 용이성 등의 장점을 제공한다.
1_네트워크의 역사 (History)
( 통신의 역사 : 통신이 되어야지만 네트워크가 가능 )
1) 우편
2) 봉화
: 전자기 신호를 이용한 통신 시스템, 디지털 통신(정확한 정수) 시스템 => 너무 느리다, 중간에서 끊길 위험 有
3) 전보(1846)
: 전류, 전파를 사용해 약속된 기호를 통해 정보를 보내는 통신체계, 모스부호
+) CDMA(Code Division Multiple Access)
: 다중 접속 방식, 고유한 코드를 사용하여 다수의 사용자가 동일한 주파수 대역을 공유하며 통신하는 방식, Data Network
4) 전화(1876)
: 현대적 통신, Voice Network(Analog Network),
DDD(Direct Distance Dialing)의 도입 : 원격 지역으로 직접(자동으로) 전화를 걸 수 있는 통신 시스템
2_컴퓨터 통신 네트워크의 역사 (Computer Network History)
1) 플로피디스크
: 유연한 플라스틱 재질로 만들어진 원판이며, 데이터를 저장하고 읽고 쓰는 데 사용되는 자기 디스크2) Nerwork Core Company 등장 _ KT, 천리안, 데이콤 ...
- 기존통신 수단 "Dial-up Modem" => 전화선(음성정보)을 그대로 이용
- Binary Data --> 가청주파수
- 음성 정보 == 데이터 정보
- Network Core == 전화망
3) DSL (Digital Subscriber Line)
: 전화선을 통신선로로 사용. but, 컴퓨터랑 전화를 분리 (for 높은 주파수) 즉, Network Core는 별도 존재
4) 케이블 모뎀(Cable modem)
: 케이블TV 선을 통해서 통신
케이블 -> 여럿이 쓰는 선로 ( 30Mbps보다 낮다! )
5) FTTH(Fiber To The Home)
: 집 앞까지 광케이블을 끌고 오겠다.
- 한국(아파트) 광섬유 유리 및 활성화 ; 규모의 경제
- 외국(주택) 비용 문제
- 구리선 vs FTTH(광섬유)
- 구리선은 보급성과 비용면에서 유리하지만, 속도와 대역폭, 신호 감쇠 등의 한계가 있다.
- FTTH(광섬유)는 고속과 대역폭, 신호 안정성 등에서 우수하지만, 설치 비용과 보급의 한계가 존재.
6) 기타 단말 통신기법
- WIFI
공유채널
무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)를 구성하는 기술
높은 속도와 넓은 범위의 무선 인터넷 접속을 제공- 이더넷(Ethernet)
전용선
유선 네트워크 기술로, 컴퓨터와 네트워크 기기 간의 연결을 위해 사용
높은 속도와 안정성을 제공하며, 주로 LAN(Local Area Network)에서 사용- 3G (Third Generation)
음성 최적화
음성 통화와 데이터 전송을 제공
휴대폰 및 이동통신 기기에 사용되는 세대의 통신 기술
주로 이동성이 요구되는 환경에서 사용- LTE (Long-Term Evolution)
데이터 최적화
LTE는 3G에 비해 더 높은 속도, 대역폭, 낮은 지연 시간, 더 뛰어난 이동성을 제공하는 고속 모바일 통신 기술
주로 모바일 데이터 통신에 사용되며, 기지국을 통해 네트워크에 연결
7) 통신선의 종류
- 구리선
전화선(일반) | Ethernet(트위스트) | 케이블 TV선(동축선)
가격: <--싸다-------------------------------------------비싸다-->
전송률: <--낮다---------------------------------------------높다-->
- 광섬유
: 단위 전송률의 가성비가 높다!
- 무선(공기)
: 잡음이 多 / 공유 채널
3_음성(voice)정보 vs 데이터(Data)정보
"음성 정보"의 특징 (전화)
- 회선 교환(Circuit Switching)에 적합
- 통신 경로를 미리 설정하여 데이터를 전송하는 방식
- 송신자와 수신자 간에 연결된 회선을 통해 데이터가 전송되므로 실시간 통신에 적합
- 통화 품질은 일정하고 안정적이며, 지연과 패킷 손실이 없다.
- 시작과 끝이 명시적으로 구분
- 꾸준히 정보가 전송
- 시작부터 끝까지 선로자원을 점유
- Circuit 초기화 비용이 높다
- 과음은 시간단위
"데이터 정보"의 특징 (인터넷)
- 패킷 교환(Packet Switching)에 적합
- 데이터를 작은 패킷으로 분할하고, 네트워크를 통해 전송하는 방식
- 패킷은 독립적으로 전송되며, 송신자와 수신자 간에 전용 경로를 설정하지 않는다.
- 데이터는 송신자에서 패킷으로 분할되어 네트워크를 통해 독립적으로 전송. 수신자에서는 패킷을 다시 조립하여 데이터로 복원.
- 패킷은 네트워크를 통해 전달되는 동안 지연이 발생할 수 있고, 패킷이 손실될 수도 있다. 따라서 패킷 손실 및 재전송에 대한 처리가 필요.
- 시작과 끝이 모호
- 초기화 비용 낮다.
- 패킷 당(데이터 량) 과금
4_프로토콜(Protocal)
통신(데이터를 주고 받는) 상호간에 미리 약속된 규칙, 규약
- 계층적 규약 구조 ( ISO / OSI 7계층 모델 )
(International Organization for Standardization/Open Systems Interconnection)1. 응용(Application) 계층:
응용 계층은 최종 사용자에게 네트워크 서비스를 제공하는 계층.
응용 프로그램 간에 데이터 교환을 위한 인터페이스를 제공하고, 사용자 인증, 파일 전송, 이메일, 웹 브라우징 등 다양한 네트워크 서비스를 지원.
Ex) HTTP (Hypertext Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol)
2. 표현(Presentation) 계층:
표현 계층은 데이터의 형식을 변환하고 암호화, 복호화, 압축, 해상도 변환 등의 기능을 담당. 데이터의 표현 방식을 정의하고 응용 프로그램 간에 데이터 형식을 서로 이해할 수 있도록 지원.
Ex) JPEG (Joint Photographic Experts Group), MPEG (Moving Picture Experts Group)
3. 세션(Session) 계층:
세션 계층은 통신 세션의 설정, 유지, 종료를 관리하며, 데이터 교환의 동기화를 담당.
양쪽 장치 간에 통신을 관리하고 데이터를 전송하기 위한 세션을 설정.
Ex) NetBIOS, SSH (Secure Shell)
4. 전송(Transport) 계층:
전송 계층은 데이터의 신뢰성과 효율성을 보장하기 위한 기능을 담당.
데이터의 분할과 재조립, 흐름 제어, 오류 검출 및 복구 등을 수행.
Ex) TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol)
5. 네트워크(Network) 계층:
네트워크 계층은 패킷의 라우팅과 전송 경로 설정을 담당.
데이터를 목적지로 안전하고 효율적으로 전송하기 위해 패킷의 경로 선택과 중계를 수행.
Ex) IP (Internet Protocol), 라우터
6. 데이터 링크(Data Link) 계층:
데이터 링크 계층은 물리 계층의 오류 없는 데이터 전송을 보장하기 위한 기능을 담당. 데이터를 프레임으로 나누고, 에러 검출 및 수정을 수행하며, 물리 주소(MAC 주소)를 관리.
Ex) 이더넷, Wi-Fi, 이더넷 스위치
7. 물리(Physical) 계층:
물리 계층은 데이터를 전송하기 위한 물리적인 매체와 관련된 기능을 담당.
케이블 종류, 핀 배치, 전압 등과 같은 하드웨어적인 요소들이 이 계층에 해당.
Ex) 이더넷 케이블, 광섬유 케이블, USB 케이블
5_성능지표
전송률
- 최대전송률
: 시스템이 특정 시간 동안 전송할 수 있는 최대 데이터 양- 평균전송률
: 특정 시간 동안 전송된 데이터의 평균적인 양
: 실제로 전송된 데이터 양을 전송에 소요된 시간으로 나눈 값- 최저전송률
: 특정 시간 동안 전송된 데이터의 최소한의 양
지연시간
- 전송 지연시간 (Transmission Delay):
전송 지연시간은 데이터가 송신자에서 전송 매체를 통해 수신자로 전달되는 데 걸리는 시간.
전송 지연시간은 데이터의 크기와 링크의 전송 속도에 의해 결정.- 처리 지연시간 (Processing Delay):
처리 지연시간은 데이터가 라우터, 스위치, 프로토콜 스택 등의 네트워크 장비에서 처리되는 데 소요되는 시간.
이는 데이터의 헤더 처리, 오류 검사, 라우팅 결정 등과 같은 작업에 소요되는 시간을 의미.
처리 지연시간은 네트워크 장비의 성능과 혼잡도에 따라 달라집니다.- 대기 지연시간 (Queuing Delay):
대기 지연시간은 패킷이 네트워크 장비의 큐에서 대기하는 데 소요되는 시간.
대기 지연시간은 네트워크의 혼잡도와 트래픽 부하에 따라 달라지며, 다수의 패킷이 동시에 도착하면 대기 지연시간이 증가할 수 있다.
패킷 유실률
- 통신 시스템에서 전송되는 패킷 중에서 손실되거나 도달하지 않은 패킷의 비율을 의미.
