1. 컴퓨터 네트워크와 인터넷

1. 인터넷이란? 

구성요소로 본 인터넷
: 수십 억개의 호스트(end system)을 통신링크와 패킷스위촐 연결하는 네트워크들로 구성된 네트워크

 

프로토콜
: 메시지 송수신의 형식과 순서를 정의하고, 메시지 송수신의 액션을 정의하는 규약

 

서비스로서의 인터넷
: 인터넷은 한 edge system에서 다른 edge system으로 데이터를 전달하는 서비스를 애플리케이션에게 제공하는 인프라구조

 

2. 네트워크 엣지

네트워크 엣지
: 인터넷에 연결된 디바이스

 

엑세스 네트워크
: 데이터 전송 경로상에서 호스트와 첫 번째 라우터가 연결되어 이루는 네트워크

 

physical media
: 비트가 전달될 때 거치는 매체
- guided media : 광섬유 케이블 같은 견고한 매체
- unguided media : 무선 LAN처럼 야괴공간에서 파형으로 전파하는 매체

 

transmission rage R = bits/sec

packet transimission delay D = 비트길이(L)/R

 

3. 네트워크 코어

네트워크 코어
: 라우터와 링크들의 연결망

 

주요기능
1. routing: 목적지까지 최저비용경로를 계산 및 설정
2. forwarding : 패킷이 라우터에 도착하면 목적지에 도착하기 위한 올바른 출력링크 설정

 

packet switching
: 패킷의 목적지주소정보를 보고 올바른 경로로 전달하는 기법

=> store-and-forward
: 라우터는 입력링크로 전체 패킷을 받은 후에 출력링크로 전송할 수 있다.
=> 문제점1 end-end delay : 경로상의 링크 개수만큼 전송 속도 증가 D = L(비트길이)/R * N(링크갯수)
=> 문제점2 queuing delay : 라우터에서 패킷이 나가는 속도보다 들어오는 속도가 더 ᄈᆞ르면 패킷은 버퍼에서 대기해야 하므로 delay 발생
=> 문제점3 packet loss : 라우터의 버퍼가 꽉차 있는 경우 새로 도착한 패킷은 drop

 

circuit switching
: 데이터 통신에 사용될 전용회선을 결정. 이렇게 결정된 회선은 공유되지 않고 해당 통신을 위해서만 할당됨
=> 문제점 : 한 통신을 위해서만 회선이 할당되므로 효율성 떨어짐
=> 해결방안 : 다증화기술
1. FDM : 주파수대역으로 나누어 여러사용자가 사용
2. TDM : 시간단위로 나누어 여러사용자가 사용

 

packet switching vs circuit switching
1. packet switching은 필요시만 링크의 사용을 할당하므로 circuit switching보다 더 많은 사용자가 네트워크 이용할 수 있다
2. packet switching은 혼잡제어, reliable data tansfer를 위해서는 delay and loss protocol 필요

 

4. 패킷교환 네트워크의 delay, loss, throughput

delay 발생원인 : 라우터에 패킷이 들어오는 속도가 나가는 속도보다 빠르면 버퍼에 패킷들이 대기하는 현상 발생

 

delay 유형
1. nodal processing delay : dproc
: 패킷헤더를 조사, 어느 출력링크로 보낼지 계산, 비트 오류 검사등을 하는데 걸리는 시간
2. queuing delay : dqueue
: 패킷이 큐에서 링크로 전송되기를 기다리는 시간
3. transmission delay : dtrans
: 라우터가 패킷의 모든 비트를 밀어내는데 걸리는 시간 dtrans = L(패킷길이)/R(링크의 전송률)
4. propagation delay : dprop
: 링크의 처음부터 다음 라우터까지 전파에 걸리는 시간 dprop = d(피지컬링크길이)/s(전파속도)
=>total d = dproc + dqueue + dtrans + dprop

 

delay example
1. caravan analogy -> ch1 강의자료 p60
2. traceroute : 구간 n(n-1라우터~n라우터)의 delay = (sender~n라우터 전송시간)-(sender~n-1라우터 전송시간)

loss 발생원인 : 버퍼가 꽉 차 있는 상태에서 새로운 패킷이 들어오는 경우 해당 패킷은 drop
=> 어ᄄᅠᆫ packet을 drop할 것인가?

 

throughput(처리율)
: 얼마만큼의 비트를 단위시간동안 전송할 수 있는가
sender – link(R1) - router – link(R2) - recevier
R1 < R2 인 경우, 문제없이 패킷은 수신측에 도착
R2 < R1 인 경우, delay, loss 발생, bottleneck link = link2, R(total) = min(R1, R2, ..., Rn)

 

5. Protocol layer 

layering 계층화
: 네트워크 프로토콜을 기능별로 모듈화하여 해당 모듈은 특정서비스만을 구현

 

계층화 필요성
1. explicit structure : 네트워크의 명확한 구조 덕분에 시스템간의 관계나 기능 파악 용이
2. modularization : 모듈화는 시스템의 유지보수 및 업데이트를 용이하게 한다

 

protocol stack
: 다양한 계층의 프로토콜 집합
ex) 인터넷 프로토콜 스택(=tcp/ip 5계층), osi 7계층

 

인터넷 프로토콜 스택
- application layer(5계층) : 네트워크 어플리케이션을 지원(메세지) -> http, ftp, smtp, ..
- transport layer(4계층) : 프로세스간 통신 서비스 제공(세그먼트) -> tcp, udp
- network layer(3계층) : 호스트간 통신 서비스 제공(패킷=데이터그램) -> ip프로토콜, 라우팅프로토콜..
- link layer(2계층) : 물리적연결된 노드간 브로드캐스팅 서비스 제공(프레임) -> mac protocol
- physical layer(1계층) : 프레임 내부의 비트를 한 노드에서 다른 노드로 이동시키는 서비스제공

 

osi 7계층
- application
- presentation
- session
- transport
- network
- link
- physical

 

Encapsulation
: 상위계층의 정보를 받아 현재계층의 헤더정보를 추가하는 것
메시지(5계층)->세그먼트(4)->패킷=데이터그램(3)->프레임(2)