인터넷이란?

Internet vs. intranet

inter + network

intra + network

nuts & bolts 관점

  • 호스트 = 종단시스템
  • 모든 서버는 호스트이지만 모든 호스트가 서버인 것은 아니다. 네트워크에 연결이 확립된 모든 장치는 호스트의 자격이 있는 반면, 다른 장치(클라이언트)로부터의 연결을 수락하는 호스트만 서버가 될 수 있다.
  • 전송률 : 대역폭(bandwidth)
  • 네트워크를 도로로 비유하면, 대역폭은 도로의 넓이, 넓으면 넓을수록 많은 데이터를 보낼 수 있다.
  • 호스트끼리의 데이터 교환시 데이터의 단위(패킷), 패킷의 크기는 동일하다.

라우터 & 스위치

  • 스위치 : 동일한 네트워크의 호스트간 데이터 교환을 도와주는 장치 (주로LAN)
  • 라우터 : 서로 다른 네트워크 간 데이터 교환을 도와주는 장치 (주로WAN)

인터넷

  • 네트워크들의 네트워크
  • 상호 연결된 ISPs(Internet Service Providers : KT, LG U+, …)

프로토콜

통신 프로토콜 또는 통신 규약은 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고 받는 양식과 규칙의 체계를 말함.

인터넷 표준

ISO : 전세계 표준화 활동

  • OSI : Open System Interconnection

IEEE : 미국 전기전자공학자협회

ITU-T : 국제 전기통신 표준화 기구

IETF : Internet Engineering Task Force(인터넷 국제 표준화 기구)

💡 RFC : Request for comments(기술 제안서)

서비스 관점

API

  • Application Programming Interface
  • 소프트웨어 응용 프로그램에서 서로 다른 구성 요소들이 상호 작용할 수 있도록 정의된 규약. 즉, 다른 소프트웨어나 서비스에서 제공하는 기능을 외부 프로그램에서 호출하여 사용할 수 있는 인터페이스를 제공하는 것을 의미함.
  • API에서 데이터를 전송하기 위한 형식 : JSON, YAML, XML, CSV …

Internet Applications

InternetApplications.png

프로토콜

프로토콜은 통신 개체 간에 주고받는 메시지의 형식, 순서뿐 아니라 메시지의 송수신과 다른 이벤트에 따른 행동들을 정의한다.

Protocol.png

레이어 계층 모델

LayerModel.png

OSI 7 계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말하며, 국제표준화기구(ISO, International Organization for Standardization)에서 네트워크 간의 호환을 위해 OSI 7 계층이라는 표준 네트워크 모델을 만들었다.

OSI 7단계로 정의한 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악하기 위함과 통신 과정 중에 특정한 곳에 이상이 생길 경우에 다른 단계의 장비 및 소프트웨어 등을 건드리지 않고 통신 장애를 일으킨 단계에서 해결할 수 있기 때문이다.

접속 네트워크

접속 네트워크와 물리매체

Digital Subscriber Line (DSL)

DSL.png 음성과 데이터를 같은 하나의 전용선으로 송수신, 주파수에 따라 분리됨.

음성 : 높은 주파수

데이터 : 낮은 주파수

케이블 망

cable.png

  • HFC: hybrid fiber coax (광동축 혼합망, 유사 광랜) 비대칭적: 최대 30Mbps의 다운스트림 전송률과 2 Mbps의 업스트림 전송률 광케이블과 동축케이블을 혼합 사용
  • 케이블 망이 가정을 ISP 라우터에 접속시켜줌 각 가정은 cable headend 까지 공유선을 사용 중앙국까지 전용선을 사용하는 DSL과 다름

FTTx (광랜)

  • FTTN : 전신주나 길가까지는 광케이블, 그 이후 집안까지는 랜선
  • FTTC : 어느 지점까지는 광케이블, 그 이후 가정은 구리선 (영국 BT)
  • FTTB : 건물까지만 광케이블 그 이후 각 가정은 랜선으로 (구형 아파트인 경우)
  • FTTH : 각 아파트 가정까지 바로 광케이블이 들어감 (2006이후 대부분 아파트인 경우)

💡 FTTH : Fiber to the Home

가정(홈) 네트워크

HomeNetwork.png

기업 접속 네트워크(Ethernet)

Ethernet.png

무선 네트워크

WirelessNetwork.png

용어 정리

  • 디지털과 아날로그 시그널 : 디지털 시그널은 0과 1의 이진수로 표현되는 신호이며, 이산적인(discrete) 값으로 표현된다. 반면 아날로그 시그널은 연속적인(analog) 값으로 표현되며, 무한한 값의 범위를 갖는다.
디지털 시그널 아날로그 시그널
장점 잡음에 강함 부드럽고 자연스러움
오류 검출 및 수정 용이 정보 손실이 적음
품질 변화 없이 복사 및 전송 가능
단점 대역폭과 전송 속도 요구사항 높음 오류 검출 및 수정 어려움
저장 용량이 크고 처리 시간이 많이 소요됨 잡음에 민감함
장거리 전송 시 감쇠와 왜곡 발생 가능
  • Bit, Byte, KB, MB, GB, TB, PB, EB, ZB(현재 우리 시대), 다음? : 다음으로는 YB(Yottabyte)가 있다. 10^24 Byte의 크기를 나타낸다.
  • Hz : 1초 동안의 상태 변화 : 220V, 60Hz (전압단위 -V : 전류가 흐를 수 있는 양, 대역폭과 유사점)
  • 최대 비트 전송률 : 1초 동안 최대로 보내는 데이터 비트 수 bps : bits per second / b/s : byte per second
  • Bandwidth (대역폭)

💡 bps : 도로의 폭 / Hz : 도로의 속도
bps = Hz × log2(L)
여기서 L은 각 신호에서 나올 수 있는 가능한 상태의 수를 나타냅니다. 예를 들어, L=2 인 경우에는 디지털 신호가 0 또는 1의 두 가지 상태 중 하나를 나타낼 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서, 1 Hz의 주파수에서 L=2로 설정하면, bps는 1 x log2(2) = 1 bps가 됩니다.

  • 유선 전송 매체 : 동축 케이블, 광 케이블
항목 동축케이블 광케이블
전송 방식 전기 신호 광 신호
대역폭 낮음 높음
감쇠 케이블 길이에 따라 증가 거의 없음
방사선 방지 좋음 없음
가격 저렴함 비싸다

데이터 패킷의 전송

L비트 크기의 패킷을 전송률 R을 갖는 링크를 통해 전송할 때 걸리는 시간 =

패킷 전송 지연 = L (bits) / R(bits/sec)

전송률 R은 링크의 용량(Capacity), 혹은 대역폭(Bandwidth)라고도 함.

물리 매체

  • 꼬임선
    • 10-100Mbps, 100m - 1km, 도청 가능
  • 동축케이블
    • 10Mbps - 1Gbps, 1km - 10km, 도청 가능
  • 광케이블
    • 2 - 200Gbps, 10 - 100km, 도청 불가능
  • 전력선(PLC)
    • 전기선으로 데이터를 전송하는 기술
    • 무선 통신 기술의 발전으로 요즘은 잘 사용하지 않음.
    • 속도 및 대역폭의 한계
    • 안정성 문제 : 전기선 상태에 따라 전송 품질이 달라짐
    • 보안 문제 : 외부로부터의 공격에 취약함

라디오

  • 신호가 전자기 스펙트럼으로 전달됨
  • 물리적 “선” 없음
  • 양방향성
  • 전파환경의 영향 받음
    • 반사(reflection)
    • 장애물의 방해
    • 간섭(interference)
  • 라디오 링크의 종류 :
    • 지상 초단파(AM, Amplitude Modulation)
    • LAN(WiFi)
    • 광역
    • 위성(satellite)