[키워드]
Internet : Network of network
Protocol : 통신규약. format, order, action을 정의.
Network edge and core :
Cable, DSL, FTTH
Wireless local area networks, Wide-area cellular access networks
Packet
Store and forward
Link capacity(bandwidth)
Transmission delay
End-to-end delay
Packet queueing
Forwarding, Routing
Packet switching, Circuit switching
FDM, TDM
ISP
Internet
- network of network, 네트워크와 네트워크 연결.
Protocol
- 통신 규약. 모든 컴퓨터 네트워크에서 어떤 일이 발생했을 때 뭐를 하겠다를 정의.
protocol은 크게 3가지를 정의하는데 format(보내는 사람, 받는 사람 등 invoice), order(메세지 순서, A가 가고 B가 돌아온다), actions(메세지를 받았을 때 어떤 action을 취해야 하는지)를 정의
HTTP, streaming video, TCP, skype, WIFI, 4G 등.
Network edge and core
- network edge = host = cliend and server
- network core : network와 network를 연결. sk, kt 같은 ISP 들이 network core 이다.
Cable, DSL, FTTH
- cable-based access : cable TV를 생각해본다면, cable 선이 있다. TV 방송을 제공하기 위한 선이다. 이를 이용해서 인터넷 서비스를 이용한다. cable modem으로 TV와 연결이 되고 , cable은 cable headend로 연결이 된다. 여기에 이미 적용되어 있는 FDM(frequency division multiplexing)에 인터넷 데이터를 실을 수 있게 적용하게 되면 인터넷이 된다.
체널별로 방송이 지정되어있고, 시청자가 체널을 선택하면 그에 맞는 방송을 볼 수 있다. 아래 그림을 본다면 아날로그 시그널(영속적)과 DATA를 실어서 보내는데 modem에서 선택해서 아래의 7,8 channel은 데이터 통신, 인터넷 통신을 하는데 사용된다. 인터넷에 통신하는 데이터를 실어서 보내는 것이다. cable modem과 Cable signal은 모두 아날로그 시그널이다. 컴퓨터는 디지털 시그널이기에 컴퓨터에서 신호를 사용하기 위해서는 아날로그에서 디지털로 convert해야 하는데 이 역할을 하는 것이 cable modem이다. 아날로그 ↔ 디지털. coaxial cable 사용. 보통은 cable만 쓰는 것이 아닌 cable headend와 ISP를 연결할 때에는 fiber로 연결한다. 이러한 방식을 HFC를 사용한다고 한다. coaxial cable과 fiber cable을 사용. HFC의 경우 downstream의 경우 많지 않다. cable이 다른 house들과도 share하고 있다. 나만 사용하고 있으면 자원이 나에게만 할당이 되기에 maximum traslate rate가 나오지만 share하기에 자원을 나눠서 쓰기에 각각 가정에서 받는 품질은 떨어질 수 밖에 없다.
- DSL : 전화선 연결 방식이다. 이 전화선을 이용해서 인터넷을 연결하는 것이다. 인터넷 데이터는 인터넷으로 가며, 통화 음성은 전화 네트워크로 가고 이를 분리해주는 것이 DSLAM이라고 한다.→ MUX. 외울 필요는 없다. cable-based와는 달리 share되지 않기 때문에 품질이 어느정도 보장이된다. Dedicate되어 있기 때문에 품질이 보장이 된다. 그러나 높은 품질은 아니다.
- FTTH (Fiber to the home) : 현재 제일 많이 사용하고 있다. 우리나라의 경우 home보다는 building이 더 맞는 표현이다. 광을 이용한다. 구조는 central office가 있고 여기에 OLT가 있다. 이것이 광섬유(optical line)를 이용해서 각 가정의 ONT와 연결이 된다. 속도는 빠르다. pipe가 크기에 높은 transmission rate를 보장할 수 있다. 사람이 많이 모이면 품질이 떨어질 수 밖에 없지만, pipe가 크기에 수십메가, 기가까지 나올 수 있다. 현재까지는 wired access network였다. 이것들이 home network로 연결이 된다. 그 전까지는 어느 정도 공유하지만, 옵티컬 스프린터부터 집까지는 분리되어 있는 자원 사용.
Wireless local area networks, Wide-area cellular access networks
- Wireless local area networks (WLANs) : Wifi. access point, Indoor이다. 거리에 제약.
- Wide-area cellular access networks : 4G, 5G. base station, 거리의 제약이 적다. 기본적으로 밖에서도 되어야 한다. 자동차 기차처럼 움직일때에도 되어야 한다. Wifi와의 가장 큰 차이점은 mobility를 지원해야 한다. 움직이는 차에서도 서비스를 지원해야 한다. Wifi도 가능할 수 있지만 특별한 기능이 더해져야 한다.
Packet
-
Store and forward
- router가 L bit를 다 받고 destination에 전달이 가능하다. packet이 오면 다 저장하고 다 온다면 이때 보낸다. 전체 packet이 다 전달되어야 하며 하나의 packet의 부분만 받는 것이 아닌 전체 packet이 router에 전달되고 그 다음에 전달된다. 인터넷이 이러한 방식으로 동작.
Link capacity(bandwidth)
-
Transmission delay
- L bits packet들이 R을 거쳐 switch로 전달되는 시간을 의미하며 이를 link capacity, link bandwidth(transmission delay).
- L bits 길이의 packets, packet을 access network로 보내는 transmission rate R(속도, 파이프의 크기라고 생각→ 크면 빨리 보낼 수 있음)일 때,
End-to-end delay
- 2*L/R
Packet queueing
- outer에 일종의 buffer가 있고 여기에 packet들을 저장한다. 큰 buffer가 있으면 다 저장할 수 있다. packet들을 잃어버리지 않고 가지고 있다. packet들이 나가는 rate 보다 들어오는 rate가 크다면 queuing이 발생한다. 즉 packet들이 wait하는 현상을 말한다.
- Network core에서는 간혹 loss가 발생하는데 이는 하나의 router로 갑자기 packet들이 모였을 때 발생한다. buffer가 작아 packet들을 다 수용하지 못한다.
Forwarding, Routing
- Forwarding (local action): destination을 어떤 곳을 통해 보낼지를 정한다. 여러 router와 연결되어 있는데 어떻게 보낼지를 정한다. local forwarding table을 가지고 있으며 이 테이블을 보고 어디로 갈지 정한다. router마다 table이 있고 적절한 link를 찾는다. 즉 적절한 output link를 찾는다. —> 알맞은 라우터 링크로 이동시켜준다.
- Routing (global action): forwarding table을 만드는 알고리즘, behavior이다. forwarding table은 routing이라는 알고리즘으로 만들어진다. router들의 정보, path 정보를 보고 어떤 source에서 destination으로 가기 위한 path를 결정하고 path에 맞는 forwarding table을 만든다. —> 포워딩 테이블 만들면서 패킷이 전체적인 경로로 어디로 가야할지를 결정시켜준다. 전체적인 패쓰결정.
Packet switching, Circuit switching
- Packet switching :
ex) 1Gbps link. 35명의 user가 있다고 가정을 한다면 10명이 동시에 사용한다면 꽉 차게 된다. 이떄 10명 이상이 동시에 사용할 확률을 구하는 공식은 다음과 같다. 여기서 0.1은 active한 time, 전체 시간 중에사용자가 network를 사용할 확률이다. 밑의 식을 계산하면 0.0004이다.
- Circuit switching : 서로간의 link를 할당하고 이로 인해 보장되 자원으로 통신을 할 수 있다. 이 자원은 다른 사람과 share할 수 없다. 자원이 낭비가 되는 상황 발생. FDM, TDM이 Circuit switching의 종류.
FDM, TDM
- FDM : 라디오를 생각하면 된다. 특별한 frequency에 사용자를 위한 대역을 만드는 것이다. 자원이 할당되어 있다. 그 자원에서 한 user는 일부만 사용하는 것이다. max rate를 user 수 만큼 나눈다. 한 user가 archieve할 수 있는 rate는 user 수/ 전체이고 모든 시간동안 사용할 수 있다. 구현이 쉽다.
- TDM : 시간 단위로 나눈 것을 의미한다. 일정한 자원을 시간 단위로 할당을 하여서 할당 되었을 때 모든 rate를 다 사용한다. 즉 할당을 받았을 때에는 100%다 사용이 가능
ISP
- 라우터들의 집합. 이걸 서로 연결시킨게 IXP.
- 거대한 content provider network가 생기기 시작했다. google 같은 회사가 대표적이다. access network에 속해있는 것이 아는 어떤 ISP(, IXP)에 직접적으로 묶여있는 것이다.