2022. 1. 2. 17:48ㆍMajor`/컴퓨터 네트워크
네트워크 (Network)
- 컴퓨터들이 통신망(PAN, LAN, WAN,...)을 통해서 서로 그물처럼 연결되어 있는 체계
- 네트워크를 통해서 컴퓨터 간에 Data들을 주고 받는다
※ 통신망 종류
※ Data 주고받기
- Data를 주고 받을 때, 데이터가 큰 경우 작게 분할시켜서 보내야한다
- 큰 데이터를 그냥 보내면 네트워크 대역폭을 너무 많이 차지한다
- 데이터를 작게 분할시킨 조각 = 패킷(Packet)
- 송신 → 수신 측으로 패킷을 보낼 때는 각 패킷에 순서대로 번호를 붙여야 한다 (각 패킷들이 순서대로 도착한다는 보장이 없기 때문에 번호를 통해서 구분)
- Network를 통해서 Data를 전달할 때는, Data는 bit(0, 1)로 구성되어 있고, 이 bit 정보를 전기신호로 변환해서 전달한다
∴ Network간에는 전기 신호가 전송된다
※ LAN vs WAN
LAN (Local Area Network)
- 특정 범위내에 구축된 네트워크 (건물 안, 가정집, 회사,...)
- 범위는 좁지만, 속도가 빠르고 오류가 일어날 확률이 적다
WAN (Wide Area Network)
- 넓은 범위에 구축된 네트워크 (서울~부산,...)
- 범위가 넓지만, 속도가 느리고 오류가 일어날 확률이 크다
- ISP(KT, U+, SK브로드밴드,...)가 제공하는 서비스를 사용해서 구축된다
- ISP : 인터넷 서비스를 제공해주는 주체 (Internet Service Provider)
Network를 구성하는 요소
- 컴퓨터 (PC/Server)
- 네트워크 장비 (라우터, 스위치,...)
- 전송매체 (유선 / 무선)
1) 컴퓨터 (PC/Server)
- Application(카톡, 인스타, 이메일,...)은 Network를 통해서 Data를 송수신한다
- 당연히 송수신측 컴퓨터들은 해당 Network에 연결되어 있어야 한다
2) 네트워크 장비
- Application의 Data들을 올바르게 전송하기 위해 사용하는 장비
▶ 허브 (Hub)
- 계층 1(물리 계층)에서 작동
- 1개의 포트에 1개의 기기가 할당된다
- Network간에 전송되는 전기 신호를 증폭시켜서 LAN의 전송거리를 연장하고, 여러 컴퓨터들을 LAN에 접속할 수 있게 해준다
- 허브는 다양한 기기로부터 오는 전기신호들을 받아서 해당 전기신호를 증폭시켜서 허브에 연결된 모든 기기로 뿌려준다
- 허브는 Collision Domain을 나눠주지 못한다
- Collision Domain : 서로 다른 컴퓨터의 신호의 충돌을 감지할 수 있는 영역
- 따라서, 허브는 한번에 하나의 기기에만 Data를 보낼 수 있다
▶ 스위치 (Switch)
- 계층 2(데이터 링크 계층)에서 작동
- 허브와 동일한 방식으로 작동하지만, 허브의 Collision Domain문제를 해결한 장치
- 기기들은 Switch를 통해서 Local로 연결된다 (≒LAN)
- MAC주소, 포트번호가 기록된 MAC주소 테이블을 보유
- 목적지 MAC 주소를 가진 장비가 연결된 포트로만 Data를 전송
▶ 라우터 (Router)
- 계층 3(네트워크 계층)에서 작동
- 라우터는 네트워크를 다른 네트워크로 연결하는 데 사용된다
- 네트워크는 Router를 통해서 다른 네트워크로 연결 (≒WAN)
- 네트워크 주소가 서로 다른 기기들을 연결할 때 사용
- 둘 이상의 네트워크 간 Data 전송을 위해 최적 경로를 설정
- 해당 경로를 따라서 다른 통신망으로 통신할 수 있도록 도와주는 장비
3) 전송매체 (유선 / 무선)
- Data가 지나다니는 길을 형성
- Data 신호가 원하는 방향으로 전달되도록 안내
- Data 신호의 왜곡을 방지해서 Data를 보호
유선 (케이블)
- 물리적 경로를 따라서 전달
▶ 꼬임선 (Twisted-Pair Cable)
- 가장 일반적인 이더넷 케이블 (UTP 케이블을 주로 사용한다)
- 전기 신호의 형태로 Data들을 전달
- 아날로그 전송/디저털 전송 모두 가능
- 전송거리가 1~2km로 짧다
- 전송속도는 최대 1Gbps / 평균 10~100Mbps
- 설치하기가 쉽다
▶ 동축 케이블 (Coaxial Cable)
- 전기 신호의 형태로 Data들을 전달
- UTP보다 잡음에 강하고, 고속으로 Data를 멀리, 많이 전송할 수 있다
- 가격이 비싸고 설치가 어렵다
▶ 광섬유 케이블 (Fiber Optics Cable)
- 빛의 펄스를 이용해서 Data를 전송한다
- 대규모 데이터 센터, 국가 기간망, 장거리 고속 통신에 활용
- 전송속도 : 10~100Gbps
- 대역폭 : 50Tbps 초과 / 실제로는 1~2Gbps 송수신
- 유리/플라스틱으로 제작되어서 전기가 통하지 않는다 → 전자기적 간섭에 영향 X
- Data를 멀리 전송할 수 있고, 실외 환경에서 안전성이 높다 (건물 간 네트워크 확장)
- 가격이 매우 비싸고, 단방향성이고, 설치가 매우 어렵다
무선
- 물리적 경로를 따르지 않고, 공간(공기)을 매개로 전달
- 물리적 링크(케이블)이 없어서 Data의 안전성은 유선에 비해서 떨어진다
▶ 라디오파 (Radio Frequency Wave)
- 전방향 전파가 가능하고, Data 송수신할 때 벽을 통과할 수 있다
- 무선파를 사용하고, 빛의 속도로 Data 전송 가능
- 같은 주파수를 사용해서 전송하면 인접 경로의 방해를 받아서 경로 손실 발생
▶ 마이크로파 (MicroWave)
1) 지상 마이크로파
- 장거리 통신 서비스를 제공하는데 적합
- 주파수 범위 : 2~40GHz
- 적은 수의 증폭기/리피터를 사용하고, 설치가 쉽고, 비용이 적게든다
- 직진하는 성질을 가지고 있어서 구조물/기상조건에 영향을 받는다
- 10~100km 간격의 중계기 설치가 필요하다 → 감쇠현상 + 혼선
2) 위성 마이크로파
- 인공위성을 띄우고 지상의 여러 송수신 국을 통해서 양방향 전송
- 위성→지상(4GHz), 지상→위성(6GHz)의 주파수 대역을 서로 다르다
- 에러율이 적고, 거리에 상관없이 통신 비용이 일정
- 전송지연 문제가 발생할 수 있고, 기후에 영향을 받는다
