LEC

[Computer Networking] Chap 1 #01-19

hyu_na 2024. 9. 20. 00:38

Internet 구성 = network edge + network core
Network edge 

  • host (terminal, station or end node) : 네트워크 트래픽을 생성/소비하는 장비
  • Access network : 네트워크 가입자(사용자, Internet user)가 처음 접속하는 망을 의미하며,  (집/학교,회사/이동)에 따라 다른 기술이 사용됨.

Network core 
  • router (layer1/2/3), L2-switch (layer 1/2) or L3-switch(L2-switch + routing - WAN : LAN 안에서 사용됨.) : 두 개의 host 사이의 통신(데이터 교환)을 위해 "delivering (end) user data"를 목표로 하는 네트워크 장비들임.
  • 대표 기술: Packet switching (Internet) vs. Circuit switching

 

Communication link

  • 다양한 (copper, fiber, radio) 물리계층으로 구현됨
  • 대표적인 link capacity는 bandwidth or transmission rate (단위: bps)로 평가됨. % Throughput도 단위는 bps 이나, source host와 destination host 사이의 속도를 의미함.
  • 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.

 

3 keywords of "protocol"

  • format, order and action
  • 프로토콜은 두 소프트웨어 모듈 사이의 동작(즉, 주고 받는 메세지의 형식과 순서, 그리고 주고받기 전후 해야할 일)을 정의한 것으로 그 두 소프트웨어는 반드시 같은 계층에 속한 모듈임. 
  • 즉, 어떤 호스트 A의 L4 계층 소프트웨어와 다른 호스트 B의 L5 계층 소프트웨어가 데이터를 주고 받는 경우는 없음.

 

3 network performance metrics: delay, loss, throughput

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

 

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. 

 

Access network 

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

 

Residential network

  • xDSL(Digital Subscriber Line) exploits old telephone lines (Twisted pair copper wires); 각 집과 CO까지 전용회선(dedicated link)를 사용함, ADSL은 집과 CO까지의 거리가 멀수록 데이터 속도(bps)가 떨어짐.
  • HFC exploits cable TV network which consists of coaxial cable and optical fiber cables; 여러 집이 coaxial cable의 속도를 공유(shared)하는 기술이며, CO쪽에는 fiber가 사용되어 hybrid fiber coax라고 함. 케이블망이 활성화 되지 않아 국내에서는 크게 성장하지 못함.
  • 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.
  1. AON: 사업자 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 저하가 없다.
  2. PON: 사업자 장비인 OLT에서 여러 ONU들 사이에 splitter를 두어 point-to-multipoint로 연결하는 구조로 중간에 추가 전력이나 H/W, S/W가 필요없는 장점이 있으나 그로인해 속도가 분산되므로 AON 보다 느림.
  • 5G FWA(Fixed Wireless Access) 5G 이동통신 사업자가 5G 가입자들에게 제공하는 댁내망 서비스로 추가 설비없이 5G 속도를 집(다양한 장비가 연결된 home network)에서 누릴 수 있음. 유사한 서비스로 5G의 고주파수 사용으로 인한 실내음영지역을 극복하여 5G 서비스를 확장하기 위한 방안으로 5G 가입자가 자연스럽게(추가인증없이) wifi로 연결되는 OpenRoaming 기술이 있음.  

overview

internet - 고유한 네트워크의 이름 / inter + net 여러개의 네트워크가 마주보고 있다

인터넷의 reference를 보면 5계층 layer로 이루어져 있음

각각의 layer에서의 service model을 알아야하고 이 service들을 구현한 소프트웨어 모듈들이 돌아감

서로 콜라보해서 하나의 장비에서 하는 일들을 나누어서 하는 것 

이러한 각각의 소프트웨어 모듈 -> 프로토콜

internet 사이의 통신에서 거쳐가는 루트 - edge (좁은 지역 LAN) 과 core (넓은 지역 WAN)로 차이가 있음

performance 중요 = delay, loss, throughput 

 

What's the Internet: nuts and bolts view

기본적이고 실질적인 구성요소를 보겠다 

 

internet enabled device - host - end node - end system [인터넷에 연결됨]

한 사람 당 평균 3.6개의 connection을 사용함 / 우리나라 - 12개 

5계층 중 맨 위의 application layer가 가장 관련된 장비들 

 

연결 - communication links ,1-2계층을 묶어서 속도의 관점으로 봄 

transmission rate - bandwidth, link, capacity [단위:bps]

<-> throughput: end to end 개념에서의 속도 [단위:bps]

 

router[3계층까지] switch[2계층까지] - host를 연결하는 장비들 

router 1. data-3계층까지  2.control-5계층까지 

host가 주고 받는 데이터를 service하는 router의 입장을 보기 때문에 3계층까지라고 함 

= application layer가 없고 application을 생성하거나 흡수하지 않음 

L3 switch = L2 switch+ routing - WAN / 네트워크 안에서 router 대신 사용 가능 하지만, edge는 router만 

 

ISP vs NSP

ISP - internet service provider 인터넷 가입자에게 서비스 측면에서 제공

NSP - network service provider 물리적으로 장비(link,cable)를 제공

skt,kt,u+ - ISP와 NSP 둘다 

 

동작하기 위해서 각각의 계층에서 어떤 모듈이 기능을 해야함 - 프로토콜 

프로토콜들은 각각의 계층에서 정의해놓은 서비스 모듈의 기능을 하고 있음 

 

같은 계층 간 통신하기 위해서 표준을 지켜야함 

 

 

The Internet: a service view

서비스 관점에서 보는 사람 - 인터넷을 사용해서 사업하고자 하는 사람(L5의 application개발자,서비스 제공자)

 

socket 만 알면 인터넷을 사용할 수 있음 

options - application들이 요구하는 것

1. no loss 

2. max_latency(delay)

3. min_throughput

 

What's protocol

TCP

connection oriented protocol 

tcp끼리 resource를 할당함 internet-non reliable 하기 때문에 이 할당하는 지점이 중요함 자원 낭비할지도 .

 

A closer look at Internet structure

Network edge:

Hosts - L4 L5 , application developer가 집중, architecture가 client-server 다수 

client나 server나 둘다 host(edge에 붙어있어야함)

server가 많아지고 server를 팔기 시작하면서 클라우드 컴퓨팅 .. 데이터 센터 등장

 

access networks 

edge router: 나의 처음 isp (access isp)를 빠져나가는 라우터

- edge technology를 포함하기 때뭉에 무조건 라우터여야함 스위치xx

 eBGP(뒤에 나옴) 를 러닝하는 router, 소유주를 넘어가는 router

 

Network core

경유하는 곳

호스트를 신경쓰지 않음

라우터의 동작만 갖고 생각할 수 있는 파트 

 

Access networks

집에 있으면 residential

회사 학교는 institutional

 

1-2계층의 관점에서 

얼마나빠른지 

나혼자 쓰는 지 쉐어하는지 

 

 

Access network : digital subscriber line (DSL)

bandwidth를 sprit 시켜놓고 frequency를 나눠서 voice up down 

중요한건 나만 씀 share 안함 

up하고 down의 속도가 달라서 ADSL이라 불럿음 

거리에 영향을 많이 받음 거리에 반비례함 

 

Access network : cable-based access

coax 동축 케이블 - twist pair 보다 좋음 

share 하고 있음 -> 같이 사용하는 가구들의 cable 사용 pattern에 따라 영향을 받음

 

Access network : fiber to the home

집까지 안들어오면 

관리사무소 까지 FTTB 와 이더넷 L2-switch를 사용해 광LAN 서비스 

 

Access network :5G fixed wireless

이동 통신사에 가입한 것 만으로 여러가지 기계를 한번에 네트워크 연결해서 사용 가능