Computer Science/Computer Network

[CS][컴퓨터 네트워킹 하향식 접근] Chapter1.2 The Network Edge

y-seo 2023. 10. 13. 01:56
 
 

Chapter01. Computer Networks and the Internet

 

 
 

A closer look at Internet structure

 

  • network edge
    • host = end system 
    • client & server
    • server는 주로 data center 안에 있음
    • 여러 전자기기들

 

 

 

  • Access networks, physical media
    • wired/wireless communition links
    • mobile vs home vs enterprise
    • 통신을 위한 링크
    • Access networks
      • 한 end system을 end system ~ end system 경로 상의 첫번째 라우터에 연결하는 네트워크
      • end system이 네트워크에 연결되기 위해 제공되는 네트워크
    • physical media
      • 비트가 출발지에서 목적지로 전달될 때 일련의 송신기-수신기 쌍을 거침
      • 이 쌍에 대해 이 비트는 physical media 상에 전자파나 광 펄스를 전파하여 전송
      • 여러 형태 가능
      • 꼬임쌍선, 동축케이블, 지상파, 위성파 등..

 

  • Network core
    • router을 상호 연결하는
    • network of networks
    • 스위치 장비만
    • 스위치 장비는 주로 edge에 존재

 

 

 

 

 

 
 

Access networks and physical media

  • 어떻게 end system과 end router을 연결하는가?
    • 집에는 residential access nets 설치
    • 학교/회사/기관에는 institutional access networks 설치
    • 기지국에는 mobile access networks (WiFi, 4G/5G) 설치

 

 
 

Access networks

  • FDM (Frequency Division Multiplexing)
    • 서로 다른 주파수 대역에서 전송되는 서로 다른 채널
    • 주파수를 나누어서 보내는 방식
    • 하나하나 배정
    • 항상 쓸 수는 있지만 조금씩 보낼 수 있다
    • 채널이 여러개인 것 (TV, 인터넷, 전화 등의 신호를 섞어 보낼 수 있음)
    • ( 시간을 나누는 방식도 존재 )
  • 가정으로 가는 것 : down link
    • 사용자가 받는 데이터 : down stream
  • 가정에서 나오는 것 : up link
    • 사용자가 보내는 데이터 : down stream
    • 사람들은 다운로드를 주로 많이 하여 down stream의 전송률이 더 높도록 설계
    • upstream과 downstream의 전송률이 달라 asymmetirc하다고 함
  • 데이터를 보내는 길과 명령어를 보내는 길이 다르면 out-of-band signaling
  • 데이터를 보내는 길과 명령어를 보내는 길이 같으면 in band signaling

1. cable-based access

 

  • 음성이 아닌 TV 데이터가 보내짐
  • cable TV line 사용
  • 케이블 센터에 연결된 하나의 cable line 사용
  • FDM
  • TV는 양방향 통신이 필요 없이 cable network를 사용

  • 내가 보낼 때 남은 못 보낸다
  • HFC (Hybrid Fiber Coax)
    • 광케이블과 동축케이블을 모두 포함하는 혼합망
    • asymmetric (전송률이 다른것)
    • 각 가정들은 cable headend로 가는 access network를 공유 = shared access

 

2. digital subscriber line (DSL)

 

  • 통신사에 연결된 link가 가정에서 전화기 vs 인터넷으로 나누어짐
  • cable TV line 사용
  • FDM
    • 데이터는 Internet 으로 이동
    • 음성은 Telephone net 으로 이동
  • Asymmetric 하다
  • 가까울수록 속도가 빠르다
  • 서버에서 down하는 것이 대역폭이 더 크고 서버로 up하는 것이 대역폭이 더 낮다

 

  • ★★★  DSL은 dedicated하고 케이블은 shared하다 ★★★
    • dedicated line : A, B, C 모두 분리된 line을 가져 B가 Internet을 많이 사용해도 A, C는 영향을 받지 않음
    • shared line : A, B, C는 모두 하나의 line을 사용하기 때문에 A가 Internet을 많이 사용하면 B, C의 속도가 느려짐
    • cable은 한 가정만 사용할 때 DSL보다 속도가 빠르다 할 수 있음
    • 많은 사람이 cable을 같은 시간에 사용한다면 DSL이 훨씬 빠름

 

3. Home networks

  • cable 또는 DSL 모뎀은 가정을 외부와 연결하도록 함
  • 여러 디바이스 간 통신이 가능하려면, router 필요 → wired Ethernet 일 수도, wireless access point 일 수도
  • 라우터 &  wireless access point 기능들이 하나의 박스로 묶임
  • NAT : 메세지를 외부와 주고 받을 때 IP 주소를 변환하는 역할
  • firewall : 악의적이거나 의도하지 않은 트래픽을 차단하는 역할

 

4. Wireless access networks

  • end system과 router을 연결 
  • access point : 유선에서 무선신호로 바꾸어 주는 역할
  • Wireless local area networks (WLANs)
    • WIFI 기술
    • 비교적 근거리에서 사용 가능
    • 802.11b/g/n (WiFi): 11, 54, 450 Mbps transmission rate
      • b는 11까지, g는 54까지, n은 450까지 서비스
    • 2.4GHz 대역 사용
  • wide-area wireless access
    • 10 km까지 가능
    • 10 Mbps
    • 4G 기술

 

5. Enterprise networks (Ethernet)

 

  • 기업, 대학에서 사용
  • wired + wireless 기술 혼합
  • router와 switch로 구성

 

 

 

 
 

Host : sends packets of data

  • data ≒ message
  • host의 sending 기능
    • application message를 가짐
    • msg를 길이가 L bit인 작은 덩어리인 packet으로 나눔
    • packet을 전송 속도 R로 access network에 transmit
      • transmission rate = link capacity = link bandwidth = 내보내는 속도
  • packet transmission delay = L-bit packet을 link에 transmit하는데 걸리는 시간 = L(bits)/R(bits/sec) = 다 내보내는데 걸리는 시간

 

  • transmit : 출발점을 떠나는데 걸리는 시간
  • propagate : 출발점을 떠나서 목적지까지 가는데 걸리는 시간

 

 
 

Links : physical media 

  • bit : 송신기와 수신기 사이 전파
  • physical link : 송신기와 수신기 사이에 있는 것
  • guided media : 고체 매체로 전파되는 신호, 보호O, 유선, Ex.copper/fiber/coax
  • unguided media : 자유롭게 전파, 보호X, 무선, Ex.라디오
  • Twisted pair(TP) : 절연된 두 개의 copper wires
  • coaxial cable : 양방향 통신, broadband(대역을 변조, 하나의 전송매체에 여러 개의 데이터 채널을 제공)
  • fiber optic cable : glass fiber, 고속 operation, 낮은 error rate
  • wireless radio : 물리적인 wire X, broadcast, half-duplex, reflection, 물건에 의한 obstruction, interference 
    • broadcast : 1:n으로 모두가 들음
      • 1:1은 uni, 일부 다수면 multi cast
    • half-duplex : 양방향 통신이지만 반만, Ex.무전기(동시X)
      • 단방향 통신은 simplex, 전이중통신은 full-duplex
  • radio link types : 지상에서 통신, wireless LAN(WIFI), wide-area, satellite
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