Chapter 1. Introduce

1. Intro

네트워크는 어떤 상황[오류, 손실]에서도 Request, Response 메시지가 틀림없이 상대에게 넘기는 구조를 가져야 한다. 비유를 들어 용어를 설명하자면 Packet은 소포이며 Switch, Router는 우체국이며 이를 프로토콜이라는 개념을 토대로 패킷을 전달할 것이다.

2. Message 전달 방식

Network에서 메시지 전달 방식에는 Packet Switching과 Circuit Switching 방식이 존재한다.

 

Packet Switching

1. 특정 사용자의 독점을 방지하기 위해 Application단에서 메시지를 Packet 단위로 자른다.
2. 패킷을 분할 했기 때문에 패킷마다 목적지 주소를 싡는다.
3. 패킷을 다음 링크로 전송하기 전에 Sotre 한 뒤 전송하는 Store and Forward방식을 따른다.

 

Circuit Switching

대역 독점을 막기 위해 자원을 분할한한다. 따라서 메시지 전달 전에 반드시 Call Setup 과정이 필요하다. 즉, src -> dest까지 어떤 router를 거치는지를 설정하고 필요 자원을 예약한다.

[FDM : 대역을 나눈다, TDM : 시간을 나눈다]

 

전화, streaming은 보통 data가 일정하게 전달하여 circuit switching을 사용하고 internet은 data가 한꺼번에 몰릴 경우가 많아 한 대역을 나눠 사용하는것이 비효율적이므로 packet swithing을 사용한다.

3. Access Network

네트워크란 IT 다바이스들을 통신할 수 있도록 설정한 망을 의미한다. 이런 네트워크들이 모여 인터넷을 이루게 된다. 인터넷은 크게 3가지로 구성 된다.

 

• Host [End System] : Edge 쪽에 분포하는 IT 디바이스를 말한다. PC, Mobile, Server
• Link : Router - Router or Router - Host를 연결한 회선을 말한다.
• Router / Switch : Internet Core에 위치하여 Router, Switch 서로 패킷을 주고 받으며 목적지까지 전달한다.

Access Network란 End System과 Internet Network를 연결한 네트워크를 의미한다. 크게 DSL과 Cable Network로 구분한다. 이때 주요 파라미터는 bandwidth[transmit rate로 단위시간 당 몇 bit를 보내는지], data전달 방식이 shared / dedicated방식이냐로 구성한다.

 

DSL [Digital Subscribal Line]

KT, SKT와 같은 전화 회선들이 user에게 Access Netowork를 제공하며 Dedicated 방식을 사용한다.

[그림 1] DSL Example

Cable Network

아파트에서 Broadcast로 TV 채널을 공유하는 상황에서 자주 사용된다. 이는 shared 방식을 채택하며 CMTS에 연결한 회선들의 bandwidth가 높아야한다.

[그림 2] Cable Network Example

※ 회사 네트워크

[그림 3] 회사 네트워크 예시

Host들이 매우 많아 Ethernet Switch들에게 연결되며 router는 modem이 아닌 internet core에 직접 연결한다.

 

※ bottlenect link

src -> dest까지 여러 Link가 있고 그 중 capacity가 가장 낮은 link에 따라 end-end throughtput이 결정된다. 즉 capacity가 가장 낮은 회선에 의존함을 의미한다. internet은 capacity가 매우 높아 보통 bottlenect link는 access link에 의존한다.

4. Packet Delay

[그림 4] Packet Delay

• nodal processing : 도착한 패킷를 에러 체크 하고 패킷의 다음 경로를 결정하는데 걸리는 시간이다.
• queueing delay : 패킷이 라우터 안에 있는 큐에서 해당 링크로 전송하기 위해 기다리는 시간이며 패킷의 양에 따라 유동적이다.
• transmission delay : 패킷의 첫 비트부터 마지막 비트까지 Link로 밀어 넣는데 걸리는 시간이다.
• propagation delay : 라우터에서 다음 라우터까지 비트가 이동하는데 걸리는 시간을 말한다.

5. 데이터를 전송할 때 고려 사항

• Data integrity : 데이터가 손실 없이 보내는지를 중요시한다. 파일을 전송할 때는 손실 없이 보내야하며 오디오와 같은 streaming 데이터는 어느정도의 loss를 허용한다.
• Timing : 패킷을 전송하고 얼마나 지연되는지를 중요시한다.
• Throughput : 패킷을 얼마나 빨리 처리할 수 있는지를 중요시한다.

6. Internet History

[그림 5] 인터넷 역사

7. Protocol Stack

Protocol은 IT 디바이스가 서로 통신 하기 위한 규칙을 말한다. 시간이 지나면서 많은 프로토콜이 등장했고 이를 관리하기 힘들었다. 따라서 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눠 관리했다.[OSI 7계층]

이에 따라 통신이 일어나는 과정을 쉽게 파악할 수 있고 업데이트/관리가 편해졌다. 만약 7 단계 중 특정한 곳에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 SW를 건들이지 않고도 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있기 때문이다.

하지만 protocol 간에 task가 간혹 오버랩 되며 다른 layer protocol의 정보가 필요할 때 communication overhead가 발생하는 단점이 있다.

Application	By Developer	Data를 입캡슐 하여 메시지를 생성한다. Ex) HTTP, FTP, SMTP
Presentation		Application Layer가 이해하기 쉽도록 번역해주는 과정을 거친다.
Session		Logical Connection Check Point
Transport	By OS	Process to Process Delevery Ex) TCP, UDP
Network		길 찾기
Link		한 Hoop 전달
Physical		bit를 물리적 Link로 밀어 넣는다.

8. Web Commucation Review

IP 주소는 End System들을 구별하기 위해 필요하며, End System 안의 Process를 식별하기 위해 port number를 사용한다. 이때, well known port로 http server는 80, mail은 25로 port 번호가 고정되있다.

[그림 6] Packet Flow