[네트워크] Chap 1.1 - Internet and Protocol

Internet이란? - "nuts and bolts" view

 

전세계에 퍼져 있는 수십억개의 컴퓨터 장치들이 연결되어 있는 것을 말한다.

 

Internet은 (network edge + network core) 로 구성된다.

 

Network edge : 좁은 지역에서 끝나는 technology

host - end system을 말한다. 즉 네트워크 트래픽을 생성하고, 소비하는 장비

access network - 네트워크 사용자가 처음으로 접속하는 망>

 

 

Network core

네트워크 장비들 간의 연결 (라우터의 동작만 가지고 생각)

두개의 host 사이의 통신을 위해 delivering end user data를 목표로 하는 네트워크 장비들

좀 더 먼 거리를 가기 위한 technology로, 라우터들 간의 연결된 집합이다. (Network core 밖이 Network edge이다.)

 

router(L1, L2, L3)

L2 switch (L1, L2)

L3 switch (L2 switch에 routing 기능을 넣고 WAN 기능을 뺀 것으로, LAN에서 사용된다)

 

 

Communication link

• 두 개 이상의 물리 장치를 연결한 것.
• 다양한 물리계층으로 구현됨
  wireless - radio(라디오), satellite(위성) 등
  wired - fiber(광섬유), copper(구리) 등
• link capacity는 bandwidth or transmission rate (단위: bps)로 측정 => 초당 얼마의 bit를 signal로 바꿀 수 있는가

 

IoT는 low power  & high connectivity 가 핵심 요구사항임. 5G는 기술이 복잡하고 power 소비가 많아서 LPWAN (예, LoRa, SigFox) 기술들이 IoT를 위해 개발되었으나 최근 5G를 저전력으로 사용할 수 있도록 변경하여 IoT 서비스 지원(RedCap 기술)하는 통신사가 등장함.

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Internet이란? -  service view

infrastructures that provi des services to applications

• 인터넷이란 어플리케이션의 작동을 위해 서비스를 제공하는 인프라 구조를 말한다.
• application 예 : Web, VoIP, email, games, e-commerce, social nets
  
  

Internet standards

• IETF: Internet Engineering Task Force 3,4,5계층 이상의 프로토콜을 정의하는 기관
• RFC: IETF에서 작성된 표준 문서
• IEEE : 2계층 프로토콜을 정의하는 기관

 

provides programming interface to apps

• app에게 programming interface 제공
• provides service options, analogous to postal service (core NW)

• core network의 핵심 기능: postal service (delivery)
• reliable 하게 deliver 하려고 노력 ⇒ TCP (loss만 잡음. delay x)

 

 

네트워크의 성능을 측정하는 3가지 요소

1. delay
2. loss
3. throughput

 

인터넷 품질 서비스 (QoS, Quality of Service)

1. no - loss (for e-mail, web), 
2. max - latency ( < 250ms for VoIP), 
3. min - throughput ( 50Mbps <  for compressed 8K video)

 

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Protocol

컴퓨터 또는 전자기기 간의 원활한 통신을 위해 지키기로 약속한 규약

두 소프트웨어 모듈 사이의 동작 (주고 받는 메세지의 형식, 순서, 주고 받기 전후에 해야할 일 등) 을 정의한 것

=> 두 소프트웨어는 반드시 같은 계층에 속한다. 다른 계층끼리 데이터를 주고받는 경우는 X

 

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ISP vs. NSP

• ISP: Internet service를 파는 사업체로 서비스 상품개발 및 마케팅에 주력.
• NSP: Network infrastructure (link, router,... and 관련 s/w)를 파는 사업체
• 우리나라는 대부분이 ISP = NSP (예를 들어 KT, SKT, LGU+는 망과 서비스를 모두 책임짐) 
• 단, ISP와 NSP가 다른 경우도 있는데, 예를 들어 LG헬로비전 같은 알뜰폰 사업자는 KT, SKT, LGU+ 과 같은 NSP들의 망을 임대해서 이동통신 서비스를 제공하는 ISP임. 

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Access network 

인터넷 호스트(client, server)를 core network와 직접 연결된 첫 번째 라우터(edge router)까지 연결해주는 네트워크

 

인터넷 사용자(source host)를 인터넷에 연결된 다른 (destination) host로 연결해 주는 경로(end-to-end path)에서 첫번째 ISP 네트워크를 벗어나는 (즉, access network 경계에 있는) 첫번째 라우터(=edge router)까지를 포함한 네트워크. 아래와 같은 세 가지 타입이 있음.

• Residential network (집) : xDSL/HFC/FTTx/5G FWA) : 댁내망에서는 CO를 access network의 edge router로 보기도 함.
• Enterprise network (학교, 회사) : Ethernet, Wi-Fi
• Mobile network : WiFi, 3G,4G/LTE,5G

 

 

Residential network

 

xDSL (Digital Subscriber Line)

- 기존에 유선 전화서비스를 제공하던 회사에서 인터넷 서비스를 제공하기 위해 개발된 기술

- 각 집과 CO (Central Office)까지 전용 회선(dedicated link, Twisted pair copper wires)를 사용함

- DSLAM를 이용 → data는 인터넷으로, voice는 전화망으로 보낸다.

- upstream과 downstream(좀 더 빠름)의 속도가 달라서 ADSL이라고 불렀음 (ADSL은 집과 CO까지의 거리가 멀수록 데이터 속도(bps)가 저하 →  VDSL 등장)

- 1990년대에 사용되었던 기술이며, 지금은 거의 사용하지 않는다. 

 

 

 

HFC (Hybrid Fiber Coax)

- 여러 집이 coaxial cable의 속도를 공유(shared)하는 기술  → shard acess!

- CO쪽에는 fiber가 사용되어 hybrid fiber coax라고 함.  

- 각 집들이 cable을 통해 ISP 라우터에 연결되고, cable headend로 access network를 공유

- 케이블망이 활성화 되지 않아 국내에서는 크게 성장하지 못함.

- HFC는 asymmetric, 즉 비대칭이다! (downstream transmission rate > upstream transmission rate)

- HFC exploits cable TV network which consists of coaxial cable and optical fiber cables; 

 

 

FTTH (Fiber To The Home)

• FTTH(Fiber To The Home) uses optical fiber cables up to home to provide Gbps. 국내에서는 2005년 KT에서 FTTH라는 이름으로 서비스를 시작하였으나, 광케이블을 개별 사용자 집까지 설치하지 않고, 아파트 관리사무소(혹은 아파트동)까지만 fiber가 들어오고 집과 관리사무소 사이는 Ethernet 기술을 사용하는 FTTB(Fiber To The Building)가 보편적임. (FTTB+Ethernet_to_Home)를 광랜 서비스라 부름.
  • AON:  Faster but Power O & cost↑
    Cost사업자 장비인 OLT와 가입자 장비인 ONU 사이에 광케이블을 연결하기 위해 Ethernet switch를 사용하여 추가적인 설비(전력과 장비(H/W, S/W))가 필요하나 사업자 장비와 각 가입자 사이를 point-to-point로 연결하므로 속도 가 빠름.
  • PON: Slower but No power, cost↓, Simpler
    사업자 장비인 OLT에서 여러 ONU들 사이에 splitter를 두어 point-to-multipoint로 연결하는 구조. 중간에 추가 전력이나 H/W, S/W가 필요없으나 그로인해 속도가 분산되므로 AON에 비해 느림.

 

5G FWA (Fixed Wireless Access)

 

- 5G 이동통신 사업자가 5G 가입자들에게 제공하는 댁내망 서비스.

- 추가 설비없이 5G 속도를 집(다양한 장비가 연결된 home network)에서 누릴 수 있음.

(OpenRoaming 기술과 유사하다. 서비스로 5G의 고주파수 사용으로 인한 실내음영지역을 극복하여 5G 서비스를 확장. 5G 가입자가 추가 인증없이 wifi로 연결됨)