1장 컴퓨터 네트워크와 인터넷(2)

(본 글은 “컴퓨터 네트워킹 하향식 접근” 도서 및 네트워크 프로그래밍 수업 내용을 정리한 글 입니다.)

1.2.2 물리매체

각 종단시스템에서는 라우터로, 라우터에서는 라우터로 데이터는 계속 이동한다.

이 둘 사이에 데이터를 보낼 때 연결에 사용되는 매체가 각각 다르다.

유도매체 : 광, 구리, 동축 (유선)

비유도매체 : 전파 (무선)

통신에서는 순수하게 신호를 보내더라도 항상 잡음이 같이 들어온다. 수신쪽은 잡음 대비 신호의 크기가 성능과 직결되기때문에 잡음을 줄이거나 신호를 높여야한다.

TP(꼬임 쌍선)
- 가격이 싸다
- 선이 꼬여있다. (외부 간섭의 영향을 줄이기 위해)
- STP : 금속으로 감싼다. 비싸다
- UTP : 금속이 아니며 선이 짧다.
  - 전송 속도별 케이블을 구분
  - 보통 5급을 사용하며 전화선의 경우 3급
- UTP + RJ45 : 항상 케이블의 끝에 커넥터가 달려있으며 각 커넥터에 규격이 있다. (요즘에는 노트북도 얇아져서 C타입의 어뎁터로 연결하는 경우도 있음)
동축케이블
- 두 개의 동심원 형태의 구리선으로 두꺼울 수록 더 성능이 좋다.
- baseband : 케이블에 단일 채널. 가늘고 잘 휘어지며 보통의 이더넷에서 사용
- broadband : 케이블의 다중채널. 하나의 케이블에 주파수가 다른 여러 신호를 전달할 경우 지나가는 데이터량이 많다.
광 케이블
- 광 펄스를 전달하는 광섬유
- 중앙에 유리막대와 바깥에 둘러싼 유리가 있는데 두 유리의 밀도가 다름

위 사진에 빛을 비추면 여러 빛 줄기가 들어가는데 일부 빛만 전반사를 통해 목적지에 도달한다. 이 과정에서 각도에 따라 딜레이가 필연적으로 발생하는데 비싼 케이블일 수록 빛 줄기가 분산되는 정도가 줄어들어 퍼지지 않고 잘 전달할 수 있다고 한다. 빛의 특성상 전파에 영향도 덜 받기 때문에 멀리 보내는 것도 가능. 가격도 천차만별

전파(전자기파)
- 전자기 스펙트럼을 통해 신호를 전달 (무선)
- 지상마이크로파, LAN, 광역, 위성등의 종류가 있다.

주파수가 높을 수록 직진하려는 특징이 있다. 동시에 신호대비 노이즈 성능이 좋아지지만 전달 범위는 줄어들게 된다.

1.3 네트워크 코어

엑세스 네트워크에서 코어네트워크로 데이터가 전달되는 2가지 방식이 있다.

1.3.1 회선 교환 방식 (Circuit)

전화 네트워크 방식으로 두 종단 시스템이 스위치를 통해 물리적으로 연결된다. 전용 회선 이 연결되는 방식
데이터 전송 전 회선을 예약 한다.
공유를 하지 않고 지연이 없다. 그만큼 가격이 비싸다
가격대를 낮추기 위한 방법을 연구한게 바로 다중화 방식이다.
- 1.1 주파수 분할 다중화(FDM) : 하나의 선을 두 사람이 쓸 수 있게 주파수를 나누는 것
- 1.2 시간 분할 다중화 (TDM) : 각 시간을 고정된 크기인 슬롯으로 나누어 분할해 사용

1.3.2 패킷 교환

전화는 사실 한번 잠깐 잠깐 연결하지만 컴퓨터는 24시간 돌려야함 1:1의 전용회선을 계속쓰니 비용이 너무 많이 발생. 그래서 공유 개념을 통해 각각의 라우터에서 링크를 공유한다. 근데 공유개념을 도입하게되서 이 트래픽을 패킷단위로 잘라 시간단위로 나눠쓰는 것. (공유타이밍을 최소화 하기 위해)

종단 시스템에서 목적지로 메세지를 보낼 때 패킷의 작은 데이터 단위로 분할 후 전달을 하게된다.
각 패킷은 통신 링크와 패킷스위치를 거쳐 목적지에 도달한다.
라우팅과 전달의 2가지 핵심기능을 수행한다.

라우팅 : 각 패킷에는 목적지 주소가 들어있는데 각 라우터에서 테이블을 보고 어느 링크로 보낼 지 결정

전달 : 라우팅 기능에 의해 보낼 경로로 패킷을 적절 출력 링크로 전달
대부분의 패킷 스위치는 저장 후 전달 방식을 사용한다.
저장 후 전달 방식
- 라우터가 전체 패킷을 수신 후 출력 링크로 패킷을 전송하는 방식
- 기능구현이 쉽고 간단하지만 N개의 링크가 소스 - 목적지사이에 존재한다고 가정할 때 N * L / R 의 지연시간을 가진다.
L = 7.5Mbit , R = 1.5Mbps이며 소스부터 목적지 노드 까지 4개의 링크가 구성되어있다면 전체 전송지연시간은 20초.
큐잉 지연 및 패킷손실
- 링크의 전송률에 비해 패킷 도착률이 더 높으면 큐잉 지연 및 패킷손실이 발생한다.
- 각 링크에 대해 패킷스위치는 출력 버퍼를 가지고 있는데 이때 발생하는 대기시간을 큐잉 지연이라 한다
- 버퍼가 가득 찬 상태에서 도착하는 패킷은 손실된다.

정리

패킷교환의 경우 더 많은 사용자가 사용할 수 있다.
트래픽이 Bursty하다면 패킷 지연 및 손실의 발생 가능성이 있다. (공유된 자원을 나눠쓰므로)

1.3.3 네트워크들의 네트워크

단말 시스템은 ISP에 연결되고 각 ISP는 ISP로 순차적으로 연결되어야 한다.
실질적으로 전 세계의 모든 ISP들이 각각 1:1로 매핑되어 있다면 물리적으로 많은 비용 및 가능성이 떨어진다. 따라서 Global ISP가 중간에서 망을 형성하고 연결해주는 방식을 사용
이러한 Global ISP는 지역별로 여러 ISP들이 존재한다.
여러개의 ISP가 한 점에 모이는 지점을 POP라 한다. (최하위 계층을 제외하고 모든 계층에 존재)
규모가 같은 두 ISP사이에서는 필요에 따라 의존하지 않고 연결하는데 이를 Peering이라 한다. (무정산관계)
반대로 Transit은 하위 계위 ISP가 상위 계위 ISP에 대가를 지불하고 트래픽을 전달한다.
지역 네트워크는 엑세스 네트워크를 상호 연결한다.
콘텐츠 공급자 네트워크는 기존의 ISP가 아니라 자신만의 네트워크를 운영하여 사용자에게 접근한다.

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