이번 포스팅에서는 Network를 이해하기 위한 기본적인 개념들을 설명하려고 합니다.
해당 게시글의 내용을 통해서 앞으로 게시될 네트워크 관련 글들을 조금 더 쉽게 이해할 수 있었으면 좋겠습니다.
구성은 다음과 같습니다.
데이터 통신 정의와 구성요소
데이터 교환 유형(전송 방향)
네트워크의 정의와 구조 및 평가기준
네트워크 유형
네트워크 프로토콜 각 계층에 대한 간략한 설명
OSI와 TCP/IP 프로토콜 모델 소개
데이터 통신 정의와 그 구성요소
데이터 통신은 데이터 전송 매체를 통해 두 장치 간에 데이터를 교환하는 것입니다.
데이터 통신의 구성요소는 다음과 같습니다.
- 메시지 : 데이터를 뜻함
- 송신자 : 메시지를 보내는 장치
- 수진자 : 메시지를 받는 장치
- 전송매체 : 송신자와 수신자 사이의 물리적 경로
- 프로토콜 : 통신 장비 사이에 원활한 통신을 위한 상호 합의된 규칙 집합
메시지 종류
비트 패턴으로 표현되는 메시지
비트 패턴의 집합을 코드라고 표현
각 기호들을 비트 패턴으로 표현하고 이 과정을 부호화(coding, 코딩)
오늘날 널리 사용되는 코드는 Unicode! 32 비트를 통해 전 세계의 모든 언어 부호화
문자 : 보통 Unicode로 부호화하여 전송
숫자 : 비트 패턴을 사용하긴 하나 Unicode로 부호화하진 않음 곧바로 2진수로 전환 가능하기 때문
영상(image, 이미지, 화상) : 비트 패턴으로 전송
영상을 구성하는 화소(픽섹)들을 행렬에 담아 전송
해상도에 따라 화소 크기가 다름
영상을 화소수로 나눔
각 화소에 비트 패턴 지정
컬러 영상 RGB
색조(색의 밝고 어두움, 선명하고 흐림)
각 화소를 8비트의 비트패턴을 통해 색조를 표현!
~비트 패턴
오디오 : 소리나 음악을 기록하거나 방송하는 것
오디오는 앞서 나온 메시지들과 다르게 연속적 (~ 이산적)
비디오(혹은 동영상) : 그림이나 영화 같은 것을 기록하거나 방송하는 것
두 가지로 나뉘는데 하나는 연속적으로 데이터를 전송할 수 있고,
나머지는 이산적으로 여러 개체를 전송하여 연속적인 것처럼 보이게 할 수 있음
데이터 교환 유형(전송 방향)
단방향 : 통신은 한쪽에서만 일어날 수 있다. 예를 들어 키보드는 입력만, 모니터는 출력만 가능
반이중 : 두 개체 간 송신 혹은 수신 측이 될 수 있지만 동시에 할 수는 없음. 예를 들어 무전기
전이중(full-duplex) : 양쪽에서 동시에 송신 수신 할 수 있음.
두가지 방식
2개의 전송통로(송신용, 수신용)를 사용하거나
채널의 전송 용량을 반으로 나누어 서로 반대 방향으로 흐르게 함
네트워크의 정의와 구조 및 평가기준
네트워크 정의
네트워크란 통신이 가능한 장치들의 모임을 뜻합니다.
장치 유형은 2개로 호스트와 연결 장치로 나뉩니다.
호스트는 휴대폰, 데스크톱, 보안시스템이 예시가 될 수 있고,
연결 장치는 장치를 서로 연결하는 장치를 의미하고, 스위치, 라우터 등이 있습니다.
네트워크 평가 기준
성능 :
측정 방식
전달시간, 응답시간
전달 시간은 두 장치간 메시지를 송신하고 수신하는 데 걸리는 시간을 뜻합니다.
응답 시간은 요구와 응답에 경과된 시간을 뜻합니다.
성능은 보통 다음 2가지 척도로 평가됩니다.
처리율과 지연. 처리율이 높을수록 지연이 적을수록 성능이 좋습니다.
하지만 이 두 개념은 서로 상반됩니다. 네트워크에 많은 데이터를 보내면 보낼수록
처리율은 증가하겠지만 트래픽 혼잡으로 인하여 지연 시간이 늘어나게 됩니다.
신뢰성 : 네트워크에 발생된 오류의 횟수, 오류 발생 시 복구에 필요한 시간 등으로 측정
보안 : 데이터에 대한 불법적인 접근 및 손상으로부터의 복구, 개발, 정책 구현
네트워크 연결 유형
네트워크는 링크를 통해 2개 이상의 장치가 연결된 것입니다.
이때 각 장치가 링크를 사용하는 방식이 크게 2가지로 분류됩니다.
점 - 대 - 점
두 장치 간 전용 링크 제공
다중점
3개 이상의 장치가 하나의 링크 공유
공유방식 2가지
공간적 : 여러 기기가 동시에 링크 사용
시간적 : 순서에 따른 링크 사용
물리적 접속 형태(physical topolgy)
형태에 따라 다음과 같은 접속 형태가 존재합니다.
점 대 점
그물형 (mesh)
네트워크를 구성하는 모든 장치들이 링크를 통해 연결되어 있는 형태입니다.
성형(star)
허브라고 불리는 중앙 제어장치와 각 장치들이 점 대 점 연결되어 있는 형태입니다.
링형
각 장치는 옆에 있는 장치와 점 대 점 연결
신호는 한 방향으로만 목적지에 도달할 때까지 전송
장치들은 리피터를 통해 네트워크에 연결되고, 리피터를 이용해 데이터를 재생하여 전
다중점
버스형
하나의 긴 케이블이 모든 장치를 연결합니다. 이때 이 케이블을 백본(backbone)라고 부릅니다.
노드는 탭과 유도선에 의해 버스에 연결됩니다.
유도선 : 주케이블과 장치를 연결하는 선
탭 : 주케이블과 장치를 연결하기 위해 주케이블의 피복에 구멍을 낸 것
네트워크 유형
LAN WAN
LAN(local area network) 근거리 통신망
LAN에 있는 호스트는 식별자 주소를 가집니다.
패킷에는 출발지 주소와 목적지 주소를 같이 보내게 됩니다.
요즘 LAN은 WAN에 연결됩니다.
WAN(WAN) 광역 통신망
LAN과 WAN의 차이점은 LAN은 호스트들을 연결하고,
WAN은 연결 장치들을 사용해 장치들을 연결합니다.
오늘날 WAN은 점 대 점 WAN과 교환형 WAN이 많이 사용되고 각 유형들을 살펴봅시다.
점 대 점 WAN
연결장치 간 점 대 점 연결
교환형(switched) WAN
2개 이상의 링크로 2개 이상의 네트워크 연결
백본망에 사용
네트워크 간 연결
오늘날의 네트워크는 LAN과 WAN의 연결로 구성되고, 대표적인 예가 인터넷입니다.
인터넷은 크게 3가지 네트워크로 나눠볼 수 있는데,
백본 네트워크 (backbone) : 여러 개의 백본 네트워크가 존재하고 각 백본들은 대등점(peering point)으로 연결
제공자 네트워크 (provider network) : 요금을 지불하여 백본의 서비스를 이용 백본 혹은 다른 제공자 네트워크와 연결
소비자 네트워크 (customer network) : 인터넷의 단말에 위치하여, 실질적으로 인터넷에 제공되는 서비스를 이용
백본과 제공자 네트워크를 하나로 묶어서 ISP(internet Service Provider)라고 부릅니다.
백본은 국제 인터넷 서비스 제공자로 다시 분류되고, 제공자 네트워크는 국가 혹은 지구 인터넷 서비스 제공자로 분류됩니다.
인터넷 접속
사용자들이 인터넷에 접속하려면 장치가 WAN에 연결되어야 합니다.
점 대 점 WAN을 통해 연결되고 이 연결을 위한 수단도 여러 개 존재합니다.
전화망
전화 정보 서비스
데이터를 음성으로 변환할 수 있는 모뎀을 전화선에 설치한 형태
컴퓨터에서 ISP를 호출하고 이를 전화 연결처럼 만드는 방식
단점은 매우 느리고, 인터넷에 연결되어 있는 동안은 전화 연결이 불가능하다는 것
디지털 가입자 회선 서비스
전화선의 업그레이드 버전
이 서비스는 음성 통신과 데이터 통신이 모두 가능
케이블망
케이블 회사가 자신들의 케이블망을 발전시켜 인터넷에 연결한 형태
같은 케이블을 사용하는 이용자의 수에 따라 속도가 변한다는 특징을 가집니다.
무선망
무선(wireless) 연결성을 이용
무선과 유선 연결을 결합하여 인터넷에 연결하는 방식
인터넷 직접 연결
큰 조직이나 회사는 하나의 ISP가 되어 인터넷에 직접 연결할 수 있습니다.
고속 WAN을 하나 임대하여 ISP에 직접 연결하는 방식입니다.
네트워크 프로토콜 각 계층에 대한 간략한 설명
프로토콜이란 송신자와 수신자 간에 원활한 통신을 위해 정의한 통신 규칙 집합을 뜻합니다.
프로토콜은 비슷한 성격을 가진 프로토콜끼리 묶이고 계층화될 수 있습니다.
프로토콜 계층화의 원칙
양방향 통신을 원한다면, 각 계층에서는 서로 상반되는 두 가지 작업을 수행할 수 있어야 합니다.
양측의 각 계층에서 다루는 데이터는 항상 일정해야 합니다.
논리적 연결
위 두 원칙을 따르게 된다면 우리는 다음과 같은 생각을 할 수 있습니다.
각 계층 간에는 논리적으로 서로 연결되어 있다고 생각할 수 있다.
TCP/IP 프로토콜 모델 소개
TCP/IP는 5개의 계층으로 정의됩니다.
종단 대 종단 담당 - 인터넷
종단 대 종단이란 발신지와 수신지간의 통신을 의미합니다.
Application 두 프로세스 사이의 통신 담당
Transport 발신지의 응용층에서 메시지를 받아 세그먼트로 캡슐화하고, 이를 목적지 호스트에 전달하는 책임
Network 발신지 컴퓨터와 목적지 컴퓨터의 연결 생성 책임
호스트와 호스트를 연결하는 책임이 있지만 이 사이에 수많은 경로 중 최적의 경로를 선택할 책임을 집니다.
홉 대 홉 통신 담당 - 링크
홉은 호스트 또는 라우터를 의미
Data link 네트워크 계층으로 받은 datagram을 정해진 링크로 전송할 책임
Physical 비트 전송에 대한 책임
