[데이터통신] 컴퓨터 네트워크

컴퓨터 네트워크란?

• 단일 기술로 상호 연결된 자율 컴퓨터 집합을 의미
  • 상호연결: 두 대의 컴퓨터가 정보를 교환할 수 있는 상태 
  • 연결은 다양한 방식을 사용 ( 구리선 광섬유 마이크로파 적외선 및 통신 위성등)
  • 메인프레임에 연결된 다수의 터미널은 자율적이지 않기 때문에 컴퓨터 네트워크가 아니다.
  • 단일 기술로 상호연결되어있기 때문에 동일한 네트워크에 있는 모든 기계와 대화하거나 통신이 가능하다.
• 분산 시스템과 네트워크의 차이점
  • 분산시스템: 독립적인 컴퓨터의 집합이 사용자에게 하나의 일관된 시스템으로 나타난다. == 하나의 컴퓨터로 보여진다.
    • middleware등 컴퓨터 네트워크의 모든 세부 사항을 숨기는 소프트웨어가 필요
    • 분산시스템의 예시 : WWW, cloud(fog) computing, GRID
  • 분산 시스템은 여러 컴퓨터 또는 노드가 작업을 분산하고 리소스를 공유하는 목적으로 구성되며, 네트워크는 기기 간의 통신 및 데이터 공유를 위한 연결을 제공하는 것이 주된 목적이다.

 

인터넷 소프트웨어의 구조 (2가지)

1. client-server paradigm
   • 중앙 집중식 리소스 공유를 위한 모델 ( resource가 비쌋기 때문에 포편적)
     • 초기 인터넷 모델 e.g. WWW,ftp,telnet
     • 각 프로세스는 서버나 클라이언트의 역할을 한다. (서버는 데이터베이스를, 클라이언트는 I/O를 담당한다. )
     • 장점: 중앙 집중화된 정보를 공유하는데 효과적
     • 단점: 서버에 bottleneck(부하)가 있다.
2. P2P paradigm 
   • 분산된 자원을 공유하기 위한 모델 (resource가 싸져서 발생) 
     • 최근 인터넷 모델 e.g.Napster,BitTorrent,e-mail,Skypw
     • 각 프로세스는 서버나 클라이언트의 역할을 한다. (resourse를 관리하는 서버는 없다.)
     • 장점: 서버 부하가 없다.
     • 단점: 정보 검색이 어렵다.

==> 환경의 변화에 의해 paradigm 바뀜

네트워크 분류방법 (4가지)

1. 전송기술 (topology)
   • broadcasting 
     • 통신채널이 네트워크의 모든 시스템에 의해 공유 (어떤 기계에서 보낸 패킷은 다른 모든 기계에서 수신)
     • 각 패킷 내의 주소필드는 의도된 수신자를 지정 -> 패킷을 수신하면 기계는 주소 필드를 확인 -> 대상인 경우 패킷 처리, 대상이 아닌경우 패킷 무시  
     • 단일 커뮤니케이션 채널 공유
     • 유지보수가 쉽고 간단하며 저렴
     • broadcastinf & multicasting 통신을 자연스럽게 지원
     • 소규모 네트워크 설계
     • e.g) 무선 네트워크 - 무선 채널과 전송 장치에 따라 적용범위 내에서 통신이 공유된다.
   • P2P nerworks
     • 스위치를 통해 기계 간의 많은 연결을 유지한다. (스위치 제어가 필요하다.)
     • Packet이라는 단문 메시지로 구성된 네트워크에서 소스부터 목적지로 이동하여 지점간의 링크를 만들어 냄.
     • 특정한 상황에서는 하나 이상의 중간 시스템을 방문해야 할 수도 있다.
     • 다양한 길이의 여러 경로가 가능한 경우가 많으므로 지점 간 네트워크에서는 좋은 경로를 찾는 것이 중요한다.
     • 어렵고 복잡하며 비용이 많이 들지만, 확장가능하다.
     • unicasting 통신 지원 (본질적) - 정확히 한 명의 송신자와 정확히 한 명의 수신자가 있다. 1:1 통신
     • 대규모 네트워크 설계 
2. 규모 (Scale)

   

   
   
   1. PAN(personal Area Networks)
      • 1인용 네트워크 (장치가 개인범위 내에서 통신)
      • 컴퓨터와 주변기기들 연결(프린터, 하드 디스크, PDA, 모니터 들)
      • broadcasting 네트워크 (본질적)
      • master와 slave의 관계를 유지한다. (충돌이 없음) - pc는 마스터, 주변기기는 슬레이브로 통신 => 마스터는 슬레이브에게 사용할 주소 , 브로드캐스트 할 수 있는 시기, 전송할 수 있는 시간, 사용할 수 있는 주파수 등을 알려준다.
      • 단거리 통신이 가능한 기술로도 구축 할 수 있음 (like RFID)
      • e.g. 블루투스, RFID, Zigbee
       
   2. LAN(Local Area Networks)
      • 개인소유 네트워크 (범위는 켳 킬로미터 내로)
        • 개인용 컴퓨터와 가전제품을 연결하여 리소스를 공유하고 정보를 교환하는데 사용 
        •  전파가 방해될 수 있음
        • 간단한 관리 (케이블 설치가 어려운 장소에서 사용하기 편리) - 이 시스템에서 , 모든 컴퓨터는 radio modem과 antenna를 통해 다른 컴퓨터와 통신한다. 대부분의 경우 천장의 장치(AC: Access Point)와 통신한다. 
          • 무선 라우터 또는 기지국이라고 불리는 AP는 무선 컴퓨터와 인터넷간의 패킷을 중재
        • 수천대 미만의 컴퓨터 연결이 가능함
      • 최대 10Gbps의 속도로 실행 
      • broadcasting 네트워크 (본질적)
        • bus topology or ring topology
          • bus topology 
          • 구조 : 모든 장치가 단일 공유 통신 매체에 연결 되는 구조. 모든 장치는 이 공유 매체를 통해 통신
          • 동작 원리: 한 장치가 데이터를 전송하면 , 데이터는 전체 버스를 통해 전파되며, 수신하려는 장치만 데이터를 수신하고 나머지는 무시한다. 
          • ring topology
          • 구조 : 모든 장치가 형성된 링 모양의 물리적 구조에 연결되는 구조. 각 장치는 정확히 두 개의 이웃장치와 연결된다
          • 동작원리 :
      • PAN과는 달리 master가 없어서 다음에는 누가 신호를 보낼지 중재(arbitration)하는 메커니즘이 필요하다.
        • AP를 통해 중재 (만약 거리가 충분히 가깝다면 p2p구성으로 직접통신도 가능)
        • e.g. Ethernet , wifi , firewire
   3. MAN(Metropolitan Area Networks)
      • 도시권 지역 네트워크
      • 채널을 미리 가입해서 신호를 받는 형식
      • broadcasting방식 - 스위치요소 x => 미디어 액세스를 보다 체계적으로 제어하여 성능 개선
      • 네트워크가 더 빠르고 커짐에 따라 LAN의 성능이 저하되기 때문에 LAN은 MAN이 될 수 없다.
      • e.g. 케이블 TV 네트워크
   4. WAN(Wide Area Networks)
      • 넓은 지리적 영역 (주로 국가 또는 대륙) 네트워크
      • 저장 및 전달 Subnet(핵심 네트워크) + 호스트 또는 LAN (액세스 네트워크)로 구성
      • Subnet(전송라인 + 스위칭 요소)로 구성
        
        • 전송라인
          • 기계 간의 비트를 이동
          • 구리선 , 광섬유 또는 무선 링크로 만들 수 있음
          • 대부분의 회사에는 전송선이 없기 때문에 통신회사에서 임대
          • circuits, channels,trunks,links
        • 스위칭 요소
          • 두 개 이상의 전송선을 연결하는 특수 컴퓨터
          • 데이터가 들어오는 회선에 도착하면 스위칭 요소는 데이터를 전달할 나가는 회선을 선택
          • packet swiching nodes, router,swiches
      • e.g) 여러 나라에 지사가 있는 회사의 네트워크
3. 미디어 유형 
   • 유선 또는 무선 네트워크 
4. 스위칭 기술
   • packet switching or circuit switching networks