[컴퓨터 네트워크] #1 Introduction - 1

5 Layered Architecture

Application Layer
Transport Layer
Network Layer
- Data Plane: Ip Protocol
- Control Plane: Routing
Data Link Layer
Physical Layer

네트워크는 총 5가지의 레이어로 나뉩니다.

컴퓨터 네트워크 과목에서는 상위 3개의 레이어 (App, Trans, Net)를 다루게 됩니다.

1장에서 다루게 될 내용들

인터넷이란 무엇인가?
- 프로토콜이란 무엇인가?
하드웨어적 관점에서 Network edge와 Network core의 차이
- Network edge: hosts, access network, physical media
- Network core: packet/circuit switching, internet structure
성능
- loss(유실), delay(지연), throughput
Protocol Layer, Service models
- Service N(S_n)이 S_n-1로부터 어떤 서비스를 제공받아 S_n+1에 제공하는가
네트워크 보안
네트워크의 역사

인터넷의 구성요소

Internet과 internet의 차이

Q. Internet(1)과 internet(2)는 같나요?

정답은 서로 다르다입니다.

일상적으로 “인터넷이 안돼”, “인터넷에 접속했어”와 같이 사용하는 인터넷은 1번에 해당하는 고유명사입니다.

2번은 일반적인 용어 에 해당합니다. 즉, network of networks라는 뜻을 지닌 단어입니다.

따라서 1번은 2번에 포함되는 관계입니다.

[예시]

본사와 지사의 네트워크를 이어주는 네트워크 = internet

Q. Internet에 대해 배우는 이유가 뭔가요?

컴퓨터 네트워크 중 가장 유명한 것이 바로 Internet입니다.

컴퓨터 네트워크 과목은 Internet에 어떤 기술이 사용되고 있는지를 배우는 과목입니다.

하드웨어 구성요소들

Device
- Host (End System) 라고도 불립니다.
- 어플리케이션이 동작할 수 있도록 구동시켜주는 역할을 합니다.
- 인터넷 상에서 host의 위치를 Edge라고 합니다. (네트워크에 비해 상대적 외부에 있다는 의미)
Packet switches
- 라우터와 스위치로 구성되며, 이들은 패킷을 교환하는 일을 합니다.
- 라우터는 엄밀히 말하면 L3 스위치라고 볼 수 있습니다.
- 문맥에 따라 스위치를 L2 스위치를 부르는 단독 용어로 사용하는 경우가 있으니 주의합시다.
  - L2 스위치의 예시: Ethernet 스위치
  - Ethernet은 데이터 통신 과목에서 배우는 내용중 가장 중요한 내용입니다. (가장 널리 사용되는 L2 기술이기 때문)
- 패킷: 메세지를 적절히 나누어 보내는 상황에서, 이를 나누는 단위
- 스위치와 라우터는 패킷이 도착하면, 도착한 패킷을 다음 목적지로 보내게 됩니다.
  - 이 작업을 forwarding이라고 합니다. (routing과 다른 개념으로, 목적지를 결정하는 단계가 아닌, 정해진 목적지로 패킷을 신속하게 전달하는 단계에 해당합니다.)

호스트, 스위치 모두 일종의 장치(컴퓨터)에 해당합니다. (다만 굉장히 특수한 일을 하는 컴퓨터라고 볼 수 있는 것이죠.)

컴퓨터끼리 데이터를 주고받기 위해서는 (호스트, 스위치 간의 데이터 전송) 이를 연결해줄 어떠한 매체가 필요합니다.

그 연결 매체가 바로 Communication Link입니다.

Communication Links
- Physical Layer(L1)에 해당하는 영역
- 광섬유, 구리선, 라디오 전파, 위성 등을 통해 두 디바이스 사이를 연결하는 계층
- Bandwidth(대역폭): 전송 효율을 결정하는 가장 중요한 요소

앞서 설명한 호스트, 패킷 스위치, 커뮤니케이션 링크를 합해 네트워크 를 제작할 수 있습니다.


네트워크의 하드웨어적 구성

소프트웨어 구성요소들

Internet
- 가장 대표적인 “네트워크들의 네트워크”입니다.
- 다수의 ISP들의 연결로 구성되어있습니다.
  - ISP란 Internet Service Provider의 약자로, 우리나라로 치면 Kt, Skt, LG U+ 정도를 생각하면 됩니다.
  - ISP의 네트워크에 연결된 상태를 “Internet에 접속한 상태”라고 볼 수 있습니다.
  - ISP간의 연결도 존재합니다.
Protocol
- Internet은 TCP/IP 프로토콜에 의해 동작합니다.
Internet standards
- IETF라는 국제 단체에서 인터넷 표준(RFC)을 제작합니다.


네트워크의 소프트웨어적 구성

서비스 관점에서의 인터넷

인터넷 자체로는 단순히 하드웨어가 연결된 것이 다이므로 실질적인 서비스를 제공하지는 못합니다.

서비스를 제공하는 것은 인터넷을 사용하는 어플리케이션이며 인터넷은 서비스 제공을 위한 기반 에 해당하는 역할을 합니다.

인터넷은 어플리케이션을 만들 수 있는 API역할을 하기도 하는데

신뢰성을 제공해야 하는 어플리케이션이 TCP를 이용하는 것이 API로써의 인터넷을 사용하는 예시입니다.

도착한 패킷을 신속하게 다음 목적지에 전달해주는 작업도 인터넷이라는 API가 수행해주는 동작이라고도 볼 수 있겠습니다.

이런 추상화된 API(Internet) 덕분에 어플리케이션을 만드는 사람은 데이터를 보내고 받는 것에만 집중할 수 있습니다.

프로토콜이란?

프로토콜은 메세지의 형태, 순서와 메세지 송수신에 대한 액션에 대한 정의(규칙, 약속)입니다.

어떤 형태로 메세지를 주고받을지, 발생한 이벤트를 어떻게 처리할 것인지에 대한 모든 약속이라 말할 수 있겠습니다.

Network Edge와 Access Network

네트워크 edge는 호스트를 나타내며, 호스트는 서비스를 제공받는 client와 서비스를 제공하는 server로 구분됩니다.

액세스 네트워크는 호스트를 인터넷에 연결시키기 위해 필요한 네트워크입니다.

순서의 흐름으로 본다면 호스트 -> 액세스 네트워크 -> 네트워크 코어 -> 액세스 네트워크 -> 호스트의 흐름으로 데이터가 전달됩니다.

그림으로 본다면 아래의 영역이 액세스 네트워크에 해당합니다.

액세스 네트워크는 유선/무선일 수 있습니다.

만약 스마트폰으로 인터넷에 접속하고 있다면 스마트폰과 Wifi의 AP, 혹은 4G나 5G의 Base Station까지의 연결이 액세스 네트워크에 해당합니다.

Network Core

네트워크 코어에는 스위치, 라우터 중 라우터만 포함되어 있습니다.

코어에는 호스트가 직접 연결되어있지 않으며, 액세스 네트워크에서 발생한 트래픽을 전달해주는 역할만을 합니다.

네트워크들이 이루고 있는 네트워크를 네트워크 코어라 부를 수 있습니다.

본 글에 사용된 자료는 https://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/ppt.php에서 무료로 제공하고 있습니다.