[네트워크] 기본 용어들과 접속 네트워크(Basic Terms and Access Network)

참고도서: 컴퓨터 네트워킹 : 하향식 접근. 7판. James F. Kurose , Keith W.Ross 지음

네트워크 공부의 기초가 되는 용어들

End System

  • End system (종단 시스템) : 네트워크를 통해 연결되어 있는 모든 장치들을 의미한다. 우리는 주로 이 장치들을 host 라고 부른다.

    • 우리가 또 잘 알고있는 것 처럼 host 는 그 기능에 따라 serverclient 로 나누어 구분한다.
    • End systemCommunication Link(통신링크)Packet Switch(패킷 스위치) 를 통해 네트워크에 연결된다.
  • 각각의 통신 링크들은 데이터를 전송하는데, 이때의 전송률 혹은 transmission ratebps(bits/sec)로 나타낸다.
  • 어떤 end system에서 다른 end system으로 데이터가 전달될 때, 이 데이터는 segment(세그먼트) 로 나뉘어지고 여기에 header(헤더) 를 붙여 데이터를 식별가능하게 한다. 이렇게 한 데이터가 세그먼트로 나뉘어져서 만들어진 데이터를 우리는 Packet(패킷) 이라고 한다.

Packet Switch

  • End system 에서 만들어지는 패킷은 링크를 통해서 다른 End system으로 전달되는데, 이때 이 패킷을 받고 보내는 역할을 하는 것이 패킷 스위치이다.
  • 인터넷에서는 주로 router(라우터)Link-layer Switch(링크 계층 스위치) 사용한다.

    • 라우터는 네트워크 코어에서 사용하고, 링크 계층 스위치는 보통 엑세스 네트워크에서 사용한다.
  • 패킷이 한 end system에서 다른 end system 까지 도달하기 위해 거쳐온 모든 통신 링크와 패킷 스위치의 경로를 route 혹은 path 라고 한다.

Internet Service Provider(ISP)

  • End system은 통신링크와 패킷 스위치로 이루어진 네트워크인 ISP를 통해 인터넷에 접속하게 된다.
  • 한 ISP와 다른 ISP들 역시도 모두 네트워크로 연결되어 있다.
  • ISP는 장소나 사용자 특성에 따라 다양한 종류로 나뉘어 진다.

Protocol

  • 프로토콜은 인터넷에서 정보의 송수신을 제어하는 규칙이다.
  • TCP와 IP가 가장 중요한 프로토콜이며 일반적으로 인터넷의 주요 프로토콜을 통칭하여 TCP/IP라고 한다.
  • 프로토콜은 서로 다른 사용자들이 정보를 주고받을 수 있는 표준을 만들기 떄문에 중요하다. 이 Internet Standard(인터넷 표준)IETF(Internet Engineering Task Force) 에서 개발하고 여기서 만들어지는 표준 문서를 RFC(Requst for Comments)라고 부른다.

Access Network (접속 네트워크)

접속 네트워크는 한 end system에서 다른 end system으로 연결할 때 그 경로상에 첫번째에 있는 라우터에 연결하는 네트워크를 의미한다. 접속 네트워크는 이 네트워크가 사용되는 환경에 따라 다르게 구성된다.

Residential Access Network (가정 접속)

  • 가정애서 사용되는 Access Network 는 크게 DSL(Digital Subscriber Line)케이블 유형으로 나뉘어진다.

Digital Subscriber Line(DSL)

  • DSL은 전화회사(TELCO)로 부터 인터넷 접속에 대한 서비스를 제공받는다. 즉, 전화회사가 ISP의 역할을 하게되는 것이다.
  • 전화와 인터넷을 모두 서비스해야하기 때문에 전화회사의 중앙국(CO)에서는 DSLAM(Digital Subscriber Multiplexer)를 사용해서 전화신호와 데이터를 구분한다.
  • 가정에서는 DSL 모뎀과 spliter를 사용하는데, 스플리터는 가정으로 들어오는 신호를 데이터신호와 전화신호로 구분하고, DSL 모뎀은 전달된 데이터에 해당하는 아날로그 신호를 데이터로 변경하는 역할을하게 된다.
  • 같은 아날로그 신호로 데이터와 전화신호가 전달되기 때문에 DSL은 목적에 따라 다른 주파수 대역을 사용해서 데이터와 전화신호를 전달한다.
  • DSL은 표준 상 가장으로 들어오는 다운스트림 채널이 전화국으로 보내지는 업스트림 채널보다 더 빠르다. 따라서 DSL은 비대칭(Assymetric) 접속이라고도 한다.

Cable

  • 케이블 인터넷 접속은 기존에 존재하는 TV 서비스를 제공하는 회사로부터 인터넷 서비스를 제공받는다.
  • 일반적으로는 coaxial cable 이 많이 사용되었지만 fiber 를 서비스를 제공하는 회사와 가까운 head-end에 설치하고 각 가구에는 coaxial cable로 연결하는 HFC(Hybrid Fiber Coax) 방식도 흔하게 사용된다.
  • 케이블 접속을 사용하기 위해서 가정에서는 이더넷 포트가 사용된다.
  • 케이블의 헤드엔드 쪽에서는 DSL의 DSLM과 비슷한 기능을 하는 CMTS(Cable Modem Termination System)이 존재해서케이블 모뎀으로부터 들어오는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 작업을 한다.
  • 케이블 접속의 가장 큰 특징은 헤드엔드에서 보내는 모든 패킷이 모든 가정으로 전달된다는 것이다. 따라서 다운스트림이나 업스트림에서 여러 사용자가 동시에 송수신을 시도하면 전송률이 그만큼 분산되게된다.
  • 최근에는 coaxial 케이블보다 빠르고 안정적인 fiber로 전체 서비스를 제공하는 FTTH(Fiber To The Home) 기술이 주목받는다.

    • FTTH는 CO부터 가정까지 fiber가 연결되어 있기 때문에 CO에서 제공되는 fiber 가 중간에 여러 가정집으로 나뉘어 연결되게 된다. 이렇게 나누는 과정을 두 가지 대표적인 구조가 AON(Active Optical Network)와 PON(Passive Optical Network) 이다.

Enterprise Access Network

  • 기업, 대학 등의 환경에서는 Local Area Network(LAN)기 사용된다.
  • 그리고 주로 이더넷 기술을 이용하여 네트워크를 구축하게 된다.

Physical Media

앞서 네트워크에 접속하기 위한 구조를 구축하기 위해서는 DSL이나 Cable 유형 모두 케이블을 필요로 한다. 각 end system 간에 데이터가 전달되기 위해서는 여러 라우터를 거쳐 데이터가 전달되게 되는데, 이 두 라우터 사이에는 어떤 연결매체가 필요하다. 이런 매체를 물리매체하고 한다. 그리고 물리매체는 Guided Media(유도 매체)Unguided Media(비유도 매체)로 나뉘어진다.

Guided Media(유도 매체)

유도매체는 견고한 매체를 통해서 신호를 전달한다는 특징이 있다. 그럼 이제 다양한 유도 매체들을 알아보자.

Twisted Pair(꼬임쌍선)

  • TP는 가장 싸고 많이 사용되는 전송매체이다.
  • UTP(Unshielded Twisted Pair)STP(Shielded Twisted Pair)가 있으며 TP 케이블을 금속제로 감싸는 보호막의 여부에 따라 나뉘어진다.
  • UTP는 LAN을 구성하는데 가장 흔하게 사용된다.

Coaxial Cable(동축케이블)

  • 두 개의 구리선을 동심원 형태로 만들어 사용한다.

    • baseband 는 케이블에 한 개의 채널만을 담고 이더넷을 위해 사용된다.
    • broadband 는 케이블에 다수의 채널을 담고 HFC를 위해 사용된다.
  • TP 보디 더 높은 데이터 전송률을 얻을 수 있다.

Fiber(광섬유)

  • 대역폭이 굉장히 크고 전파 간섭을 많이 받지 않기 때문에 error ratae도 낮다.
  • 가격이 너무 비싸서 단거리 구간에서는 잘 사용되지 않는다.

Radio (라디오 채널)

  • ITU-R(WARC) 의 규제를 받는다. 충돌을 막기위해 각 기관/기업들은 라디오 주파수의 영역을 라이센스로 나누어서 사용한다.
  • 특별히 따로 라이센스가 필요없는 영역이 있는데 이런 영역을 ISM(Industrial Scientific Medical) Band 라고 한다. 물론 이 영역에 대한 규제는 각 나라마다 다르게 적용된다.
  • WIFI 나 우리가 휴대폰에서 사용하는 3G, 4G 같은 것들도 다 이 주파수를 나누어 사용해서 작동하게 되는데, 주파수가 높아지면 bandwidth 가 넓어지는 특성이 있다. 따라서 높은 주파수 대역에서는 데이터를 한번에 많이 보낼 수 있기 때문에 속도가 빠른 것이다. 반면에 주파수가 높아지면 그만큼 Coverage 영역이 좁아지는 특성 또한 있기 때문에 이 부분도 고려해야한다.

Written by@전여훈 (Click Me!)
고민이 담긴 코드를 만들자, 고민하기 위해 공부하자.