[데이터 통신] 1장 데이터 통신 개요

데이터 통신

1. 인터넷이란?

Perspective for nuts and bolts

• 상호 연결된 ISPs
• 호스트 = 종단 시스템 (네트워크 응용을 실행)
• 통신 링크 (ex 광섬유, 구리선 … )
  • 전송률 : 대역폭
• 패킷 교환 (라우터와 스위치에 의해 교환)
• Protocols : 개체 사이의 통신 규칙

  Perspective for Service

• 서비스를 제공하는 Infrastructure
  • Web, VoIP, Games …
• Programming Interface
  • 우편 서비스

2. 프로토콜이란?

프로토콜은 통신 개체 간에 주고 받는 메시지의 형식, 순서 뿐 아니라, 메시지의 송수신과 다른 이벤트에 따른 행동들을 정의한다.

3. 네트워크 구조

• Edge (host) : client or server
• 접속 네트워크 : 유무선 통신 링크
• network core : 상호 연결된 라우터들

  종단 시스템에 접속하는 방법

  1. 접속 네트워크 (digital subscriber line : DSL )

  기존의 전화선을 사용해 중앙국의 DSLAM 에 연결

  • DSL 전화선의 데이터는 인터넷으로 전달
  • DSL 전화선의 음성은 전화망으로 전달
  • 다운스트림 전송률 > 업스트림 전송률 -> 비대칭의 경우가 많음
    1. 케이블 망
  • 주파수 분할 다중화 (frequency division multiplexing : FDM) 각 채널은 다른 주파수 영역을 통해 통신
  • 케이블망이 가정을 ISP 라우터에 접속시켜줌
    • 각 가정은 cable headend까지 공유선
    • <-> DSL은 중앙국 까지 전용선 사용
      1. 기관 접속 네트워크 (Ethernet)
  • 회사나 기관
    1. 무선 접속 네트워크
  • 무선 LAN (WIFI) : 건물 내
  • 광역 무선 접속 (4G, 5G … ) : ISP가 제공

4. Details

1. 호스트

호스트의 전송 기능

• 응용 메시지를 받는다
• 길이 L 비트의 패킷 (packet)이라는 작은 단위로 자른다
• 전송률 R으로 접속 네트워크에 패킷을 전송한다
  • link 전송률은 링크의 용량, 대역폭이라고도 함
  • 패킷 전송지연 = L (bits) / R (bits/sec) ※ 동축 케이블 : 양방향성 / 광섬유 : 빠르고 오류가 적지반 단방향성 ※ 라디오 : 전자기 스펙트럼으로 전달, 양방향성, 전파 환경의 영향을 끼침

2. 네트워크 코어

상호 연결된 라우터들의 망 다음과 같은 주요 기능을 수행

• 라우팅 : 패킷이 지나갈 경로 알고리즘
• 전달 : 라우터의 입력으로 들어오는 패킷을 적절한 라우터 출력으로 보냄

패킷교환 : 출발지 -> 목적지 경로에 따라 라우터는 패킷을 전달

• 각 패킷은 링크의 전체 용량을 사용해서 전송됨
• 큐잉과 손실 : 링크로의 도착률이 일정 시간 링크의 전송률을 넘으면 패킷은 큐에서 전송을 기다린다 -> 버퍼가 넘치면 패킷은 손실될 수 있다.

라우터는 저장 후 전달 방식을 사용

• L-bit 패킷을 R bps 링크에 전송하는 데에 L/R초 걸림
• 저장 후 전달 : 각 패킷은 라우터에 완전히 도착해야 다음 라우터로 전달 가능
• 종단 간 지연 ≒ 2L / R

회선 교환 방식

각 회선은 전용 자원으로 공유되지 않는다.

FDM : 주파수 분할 / TDM : 시간 분할

패킷 교환 방식

• 더 많은 사용자를 수용할 수 있다.
• bursty data에 적합
• 많은 사용자가 한 번에 몰릴 가능성이 적음 -> 다만 트래픽이 몰리면 패킷 손실 가능성 존재 -> 신뢰성 있는 전송과 혼잡 제어를 위한 프로토콜이 필요

3. 인터넷 구조

1. 종단 시스템은 접속 ISPs를 통해 인터넷에 접속한다
2. 접속 ISP들도 서로 연결되어야 한다.
   • 임의의 두 호스트가 서로 패킷을 보낼 수 있도록
3. 결과적으로 네트워크는 매우 복잡해진다.
   • 경제와 국가 정책에 따라 진화한다.