[컴퓨터네트워크] 프로토콜, 인터넷 서비스 구조, 엑세스 물리적 매체

프로토콜

실생활에서도 프로토콜은 존재하는데요. 사람들의 상호작용 속에서 발생하는 이 프로토콜을 설명하기 위해 예를 들어보겠습니다. 만약 시간을 모르고 있을 때 옆에 있는 사람에게 시간을 물어보는 것 이것도 프로토콜입니다. 그리고 수업에서 질문을 하는 것도 하나의 프로토콜입니다. 

 

네트워크 상에서 프로토콜은 사람이 아닌 컴퓨터들 간의 상호작용입니다. 즉 인터넷에서의 모든 통신 행위는 프로토콜에 의해 제어가 됩니다. 

 

프로토콜은 네트워크 개체들간에 송수신되는 메세지들의 포맷과 순서를 정의하고, 메세지를 전송하고 수신할 때 해야 할 행동들을 정의합니다. 

인터넷 구조 설명

Network edge(네트워크 가장자리)

호스트(hosts): client and servers를 네트워크 가장자리라고 합니다. 이는 클라이언트와 서버로 구성을 해줄 수 있습니다. 네트워크 동작에 따라서 해당 요소로 구별합니다.

 

엑세스 네트워크, 물리매체를 이용해서 네트워크에 전송됩니다. 이는 통신 링크를 통해 이루어지는데요. 이는 유선, 무선 통신링크를 기반으로 합니다. 

 

네트워크 코어

상호연결된 라우터(interconnected routers)가 네트워크 코어라고 얘기합니다.

 

종단시스템(end system, host)

인터넷에 연결된 컴퓨터들로 응용 프로그램을 수행합니다. 예씨로는 web, email등이 있습니다. 

 

종단 시스템은 총 2가지 방법으로 상호작용합니다

클라이언트/서버 모델

클라이언트 호스트가 서버에게 요청하고, 서버로부터 서비스를 수신하는 것입니다. 서버는 항상 동작 중이어야 합니다. 대표적으로 사용하는 웹이 클라이언트/서버 모델입니다. 

 

P2P(peer-to-peer) 모델

전용 서버들이 최소 사용 혹은 서버 없이 동작합니다. Gnutella, KaZaA, Skype, BitTorrent 등이 있습니다. 동등한 역할의 두 개체가 상호작용하는 것을 말합니다. 

 

 

---

인터넷이 제공하는 두 가지의 서비스

 

Network edge : 연결 지향형 서비스

현재 인터넷이 제공하는 통신 서비스

 

종단 시스템들간의 데이터 전송을 목표로 하고 있습니다. 이 과정에서 핸드셰이킹을 거쳐야 합니다. 클라이언트와 서버가 패킷 전달 이전에 통신할 수 있는 준비를 합니다. 핸드셰이킹 과정이 끝나면 두 종단시스템간에 연결이 설정되었다고 합니다.

 

두 종단시스템들만이 연결 상태 정보를 유지합니다. 따라서 연결지향형 서비스는 연결을 먼저 설정해야 합니다. 이 과정을 핸드셰이킹이라고 하는 것입니다.

 

TCP - Transmission Control Protocol

• 신뢰적 데이터 전송
• 흐름제어
• 혼잡제어

EX) WEB, FTP(File transfer), Telnet(Remote login), SMTP(email)

이것은 connected-oriented 즉 연결 지향형 서비스를 제공하는 프로토콜입니다. 

 

TCP 서비스는 신뢰적 데이터 전송, 흐름제어, 혼잡제어 등을 합니다. 

 

신뢰적 데이터 전송은 항상 데이터를 보장해주는 것입니다. 

 

흐름제어라는 것은 전송자가 너무 빠르게 보내서 수신자가 데이터를 제대로 처리할 수 없을 정도로 빠르지 않도록 흐름을 제어해주는 것입니다.

 

혼잡제어는 네트워크 내부에 너무 많은 데이터 전송이 발생해서 전송 속도가 느려지는 것을 적절하게 제어를 해주는 것이 혼잡제어입니다. 

 

비연결형 서비스

종단 시스템간의 데이터 전송

 

핸드셰이킹 과정이 없습니다. 전송자는 수신자가 준비되어 있는지 판단할 필요 없이 데이터를 전송하는 것입니다. 연결 지향형 서비스의 경우 데이터를 주고받을 수 있는 상태를 미리 확인을 할 수 있지만 비연결형 서비스는 상대방의 상태를 확인할 수 없습니다.

 

UDP(User Datagram Protocol)

• 신뢰성 없는 데이터 전송
• 흐름제어X
• 혼잡제어X

ex) Streaming media(스트리밍서비스), Teleconferencing, DNS, Internet telephony

 

 

실제 UDP는 제공해주는 서비스가 특별히 없습니다.

---

 

엑세스 네트워크와 물리적 매체

종단 시스템을 종단 라우터에 어떻게 연결하는가?

• 가정 접속 
• 기관 접속(School, Company)
• 이동 접속(mobile access, 4G)

---

가정 접속1  : point to point access

Dialup via modem

45Kbps의 대역폭을 가지고 있으며 인터넷 사용과 전화 사용이 동시에 이루어지지 않는다는 것이 특징입니다.

---

가정 접속2 : digital subscriber line(DSL)

DSL은 기본 전화망을 이용하며 전용의 회선을 설치하는 방식입니다. 이 기법은 기본적으로 전화회선과 인터넷 회선을 구별해주는 방식으로 동작을 합니다.

 

이 DSL방식이 개선되어서 나타난 것이 ADSL입니다. 2000년대 들어서 더 빠른 대역폭을 제공해줍니다. 또한 이것은 비대칭인데 upstream과 downstream과 다르게 지정을 해놓은 것입니다. 

 

왜 이렇게 했냐면 일반 사용자는 데이터를 업로드 하는 것보다 다운로드하는 것이 대부분이기 때문에 비용대비 효율을 높이기 위해서 이런 비대칭 방식을 사용합니다. 이는 주파수분할 다중화(FDM)을 이용합니다. 

 

50kHz - 1MHz for downstream

4kHz - 50kHz for upstream

0kHz - 4kHz for ordinary telephone

---

가정 접속3 : Cable modems

케이블 방송 채널을 이용한 방식입니다. 이 방식 역시 비대칭적인 대역폭을 가집니다.

40Mbps ~ 1.2Gbps downstream

30~100Mbps upstream

또 다른 중요한 특징은 공유 방송 매체를 가집니다. 즉 다운스트림과 업스트림 채널 모두 여러 사용자에 의해 공유됩니다. 

 

회선 가입을 하면 가정집까지 회선이 오게 되고 여기서 cable 혹은 DSL에 연결되게 됩니다. 이곳에서 하나의 장치로 연결되어서 여러가지 디지털 장치가 무선 공유기에 연결되는 형태입니다. 

---

기관접속 : Local area networks

ISP의 회선에 edge route가 있고 여기에 기관이나 조직의 네트워크가 LAN으로 구성되어서 인터넷에 연결되는 방식입니다. 여기서는 기본적으로 스위치나 라우터, 허브 등의 네트워크 디바이스들, 유선과 무선의 매체들로 구성이 됩니다.

 

이더넷 방식의 랜을 구성해서 인터넷에 연결하는 것이 보편적인 방식입니다. 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps로 접속하는 방식, WIFI로 접속하는 방식이 있습니다.

---

이동 접속/ 무선 접속

공유된 무선 액세스 네트워크가 종단 시스템을 라우터에 연결합니다. 기지국(BASE STATION)혹은 엑세스 포인트(access point, AP)를 통해 연결됩니다.

 

Wireless LANs

802.11b/g/n계열의 표준 기술을 사용합니다.

Wide-area celluar access networks

이동 통신망입니다. 휴대폰을 통해서 접속하는 이동 통신망으로 3G, 4G, 5G 등으로 기술이 발전하고 있습니다.

---

Access Network - 데이터 센터 네트워크

상당히 많은 서버를 연결해서 인터넷에 연결하는 것이 데이터 서버 네트워크입니다.

---