IPv6

 

- 32비트 주소 체계인 IPv4의 고갈문제를 해결하고자 128비트 주소 체계의 IPv6가 나오게 되었다.

 

- IPv4의 고정 헤더 크기가 20bytes인 반면, IPv6의 고정 헤더크기는 40bytes이다. 헤더 크기는 커졌으나 기능을 간략화하였다.

 

단편화가 허용되지 않는다.


 

 

- version : IP 버전을 저장하는 필드이다. IPv66이므로 “0110”이 저장된다.


- priority : 데이터그램이 전달되는 동안 우선순위를 식별한다.


- Flow label : 동일한 어플리케이션에서 만들어진 일련의 번호로, 빠른 처리를 위한 별도의 데이터그램 식별자이다.


- payload length : data의 길이를 저장하는 필드이다.


- Next header : IPv4의 프로토콜 타입을 저장하는 필드와 유사한데, 고정헤더 다음의 헤더가 무엇인지 알려준다.


- Hop limit : TTL(Time To Live)를 의미한다. 최대 값은 255이며, 최종 목적지에 달했을 경우 0의 값을 가진다. 하나의 Hop을 지날 때마다 1씩 감소한다. 최종 목적지가 아닌 곳에서 0의 값을 가질 경우 오류로 보고, 오류발생지에서 출발지로 오류메시지를 보낸다.


- source IP address : IPv6 주소 체계의 128비트의 출발지 IP주소를 저장한다.


- destination IP address : IPv6 주소 체계의 128비트의 목적지 IP주소를 저장한다.


- Data : 위에 까지가 헤더 영역이며, 이 부분은 IP 데이터그램의 데이터 부분을 저장하는 필드이다.

 

 

 

IPv4 VS IPv6

 

- IPv4 헤더에 있던 체크섬 필드가 제거되었다. error을 검출하지 않는 이유는 매번 라우터마다 체크섬 계산을 비효율적이라 판단했기 때문이다. 따라서 각 hop에서 프로세싱 시간이 전체적으로 줄어든다.

 

헤더 내부에서 Option 필드가 사라지고 Extension Header가 추가되었다. , 헤더 외부에 있으며 Next header 필드에 의해 나타내어진다.

 

단편화가 되지 않는 것은 오버헤드가 커지는 것을 방지하기 위함이다.

 

- ICMP의 새로운 버전인 ICMPv6가 등장하는데, 기존의 ICMP보다 ARP, IGMP 등 기능을 확장하였다. IGMP는 멀티캐스트 그룹을 관리하는 기능으로 보면 된다.

 

 

 

Tunneling

 

모든 라우터가 동시에 업그레이드되어질 수 없어서 실제로 IPv6가 보편화되기에는 시간이 좀 걸린다고 한다.

 

그래서 터널링(tunneling) 기법을 통해 IPv4IPv6를 혼용하여 사용한다.

 

- Tunneling : IPv4를 사용하는 라우터들 사이에서 IPv6 데이터그램이 IPv4 데이터그램 안에 payload로써 이동되어지도록 IPv6IPv4로 캡슐화하는 기법이다.

 

- IPv4IPv6 모두 허용하는 라우터마다 IPv6IPv4로 캡슐화하고, 도착지에서 받은 데이터는 헤드가 벗겨지면서 IPv6로 받는다.


 

 

듀얼 스택 라우터(Dual-stack router)IPv6IPv4를 혼용하여 사용하는 라우터로, IPv4 터널을 다른 듀얼 스택 라우터와 연결하여 데이터를 전송한다. 이때 받는 측의 라우터는 헤더 버전 필드를 보고 IPv6가 올 경우 해당 데이터그램을 버린다. IPv6를 캡슐화한 IPv4만 받기 때문이다. 듀얼 스택 라우터는 Tunnel End Point(TEP)로 불린다.

 

듀얼 스택 라우터 전까지는 IPv6가 전송되다가 듀얼 스택라우터에 도착하면 IPv4로 캡슐화되어 다음 듀얼 스택라우터로 전송된다. 이 때 IPv4 데이터그램 헤더의 프로토콜 타입 필드에는 IPv6가 들어있다는 정보가 저장되어있다.

 

 

 

IPv6 사용 여부

 

구글은 클라이언트의 8%IPv6를 사용하여 서비스에 접근한다.

 

- NIST는 미국의 국가 도메인인 US3분의 1IPv6가 가능하도록 한다.

 

보편화되기까지 20년 정도가 예상된다고 한다. 현재는 IPv4 주소 체계가 부족한 자원임이 틀림없으나 NAT로 버티고 있다.






 

 

IP Datagram

 

[ IP Datagram ]

 

<왼쪽 위부터 오른쪽 방향으로 차례대로 보시면 됩니다.>

- TCP 헤더 + IP 헤더 = 20 bytes + 20 bytes = 최소 40 bytes의 헤더크기를 가진다

(세그먼트 헤더와 데이터그램 헤더를 합친 값)

 

- Version : IP 프로토콜 버전 번호 ex) IPv4, IPv6

 

- HLEN : Header Length, 세그먼트의 헤더는 제외한 IP데이터그램의 헤더 길이(크기)

 

- Type of Service : 제공하는 서비스의 코드값으로 라우터로부터 받아야할 서비스를 기재하는데 실제로는 거의 사용하지 않는다.

 

- Total Length : 데이터그램의 전체 바이트 길이로, MTU에 제한을 받으며 최대 216제곱 바이트까지 가질 수 있다.

 

- Identification : 패킷들로 분할하는 단편화와 재조합을 위한 16비트의 식별자

 

- Flags : 6종류의 플래그 비트(URG, PSH, RST, SYN, FIN)가 있으며, 각 플래그 비트는 1비트를 가진다. 대표적으로 연결 설정할 때 필요한 SYN, 연결 끊기에 필요한 RST, 연결 해제에 필요한 FIN이 있다.

 

- Fragment Offset : 단편화와 재조합에 필요한 필드이다.

 

- TTL : Time-To-Live의 약자로, 최대 초기화값은 255이다. TTL은 데이터 전달을 확인하고자 최종 목적지에 도착할 때는 TTL=0의 값을 가져야한다. 하나의 지점을 지나갈 때마다 TTL1씩 감소하며, 최종 목적지가 아닌데 0이 되면 오류발생지로부터 출발지에 오류를 보낸다.

 

- Protocol : (UDP인지 TCP인지) 어느 프로토콜인지 알려주는 코드값이다.

 

- Header Checksum : 헤더에 대한 오류검사를 위한 필드로, 검사합(Checksum)은 전체 데이터그램을 합한 값의 1의 보수값이 저장된다. 수신측에서는 검사합과 실제 데이터그램의 합한 값을 더해보고 숫자 0이 들어갔을 경우 오류로 간주한다.

 

- Source IP Address : 출발지 IP 주소(32비트)가 저장된다.

 

- Destination IP Address : 목적지 IP 주소(32비트)가 저장된다.

 

- IP Options (if any) : 옵션이 없으면 헤더값 20바이트로 고정되지만 있으면 헤더값이 가변적일 수 있으므로 헤더 길이를 기재한다. 방문한 라우터들의 리스트를 명시하거나 타임스탬프를 기록한다. 선택적 필드이므로, 옵션을 제외한 나머지 필드는 무조건 있어야 한다.

 

- Padding : 글자 그대로 여백

 

- Data : TCPUDP 세그먼트가 저장되어 있다.

 

 


 

IP 단편화 (Fragmentation), 재조합 (Reassembly)

 

- 네트워크 링크들은 최대 전송 단위(MTU)를 가지는데, MTUFrame(2계층 데이터 단위)의 최대 크기이다.

 

- 단편화(Fragmentation) : 크기가 큰 IP 데이터그램은 망 내부에서 다수의 작은 데이터그램들로 분할된다. 하나의 데이터그램에 딱 한 번만 가능하다.

 

- 분할된 데이터그램들은 각각 독립된 객체로 취급받으며 개별적으로 캡슐화된다. , 분할된 데이터그램들은 각각 별도의 오버헤드가 생긴다.

 

- 재조합(Reassembly) : 최종 목적지에서 분할된 데이터그램들이 재조합되어 하나의 데이터그램이 된다. 따라서 하나라도 순서가 어긋날 경우 나머지 분할된 데이터그램들은 대기해야 한다.

 

- IP 헤더 필드값(Identification)을 보고 분할된 데이터그램들을 식별하여 재조합한다. , 같은 IP 헤더값을 가진 데이터그램들만 재조합한다.

 

- 목적지에서 재조합을 위한 버퍼가 있는데, 분할된 데이터그램들을 저장해놨다가 하나가 손실될 경우 재조합 타이머(Reassembly timer)Time-Out 나면, 출발지에서 재전송한다.



 

 


IP 주소(Addressing)

 

- IP 주소는 32비트 크기로, 호스트와 라우터 인터페이스에 대한 식별자이다.

 

- 인터페이스(Interface) : 호스트 또는 라우터와 통신 링크 사이의 연결을 의미한다.

 

- 라우터는 일반적으로 다수의 인터페이스를 가진다. 여러 개의 서브넷(Subnet)을 연결하는 중심 매체 역할을 하기 때문이다.

 

- 호스트는 일반적으로 하나 또는 둘의 인터페이스를 가진다.

 

- IP 주소는 각 인터페이스와 연관된다.

 

- 인터넷 네트워킹은 많은 서브넷(부분적인 네트워크)이 모인 전체 네트워킹이다. 같은 서브넷에 속한 인터페이스의 IP 주소는 앞부분이 똑같다. 이 앞부분을 Subnet Prefix라고 한다.

 

- 같은 서브넷끼리는 라우터를 거치지 않는다. 라우터는 서로 다른 서브넷들을 연결하기 때문이다.

 


 

 

사이더(CIDR)

 

- Classless Inter Domain Routing의 약자로, 클래스 없는 도메인 간의 라우팅 기법이다.

 

- 기존의 도메인은 Class A, Class B, Class C, Class D, Class E 로 나누어져 각기 다른 형식을 가진 주소로 이루어져있는데, 클래스 A, B, C까지는 유니캐스트(unicast) 주소이고, 클래스 DE는 멀티캐스트(multicast) 주소이다. IP주소 중 n 비트까지는 network 주소가 들어가고 나머지는 다른 주소가 들어가는 등의 방식으로 주소가 다양하다.

 

- 사이더는 최신의 IP 주소 할당 방법으로 기존의 IP 주소 할당 방식인 네트워크 클래스를 대체한다.

 

- IP 주소의 영역을 여러 네트워크 영역으로 나눌 때 기존방식에 비해 유연성을 더한다. 특히 IPv4 주소가 급격히 부족해지고 있으므로 해당 버전보다 효율적으로 사용하게 해준다.

 

- 접두어(Subnet Prefix)를 이용한 주소 지정 방식을 가지는 계층적 구조(Host IP < Subnet < Internet)를 활용하여 인터넷 광역 라우팅의 부담을 줄여준다. 여기서 사용하는 접두어는 Subnet에 포함되는 호스트 IP들을 대표하는 역할을 한다. 개개의 IP주소들을 포워딩 테이블에 저장하게 되면 탐색시간이 너무 길어진다는 문제점(광역 라우팅)을 해결한다.

 

- CIDR은 IP 주소를 Subnet portion(네트워크 주소) 부분과 Host portion(특정 호스트 주소) 부분으로 나눈다

 

- 표기 방식은 a.b.c.d/x (실제로는 문자가 아닌 숫자) 인데, 여기서 x는 Subnet portion의 비트 수이다.






IP 주소 할당(DHCP)

 

- IP 주소를 할당하는 방식에는 WindowsUNIX에서 두 가지가 있다.

  • 직접 설정하여 고정된 IP 주소를 가지는 방법

  • DHCP를 통해 동적으로 할당받는 방법

- 직접 고정된 IP 주소를 설정할 경우 주소의 비효율적인 사용이 되기 때문에 대부분 동적할당방법을 선택한다.

 

- DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol의 약자로, 동적 호스트 구성 프로토콜을 의미한다. 클라이언트가 네트워크 관리자(DHCP 서버)에게 주소가 필요하다는 요청을 보내면 DHCP 서버에서 중앙에 관리하던 IP 주소들 중 하나를 클라이언트에게 동적으로 할당해준다.

 

- DHCP는 사용자들이 자주 바뀌는 환경(학교나 기업 등)에서 유용하다.

 

- 동적으로 할당한다.”는 의미는 사용 가능한 IP주소보다 더 많은 호스트(클라이언트)가 있는 경우에 IP 주소의 할당시간을 짧게 하여 네트워크를 동적으로 재구성할 수 있음을 뜻한다.

 

- 웹서버와 같이 영구적인 IP주소를 필요로 할 경우 정적인 주소를 제공한다.

 

- DHCP를 사용하는 목적

  • 호스트가 네트워크에 접속할 때 서버로부터 IP 주소를 동적으로 획득한다.

  • 네트워크에 연결되었을 때만 주소를 가지므로 연결이 안되어있을 때, 다른 클라이언트가 주소를 재사용할 수 있다.

  • 짧은 시간 동안에 네트워크에 연결되는 모바일 사용자(스마트폰, 태블릿 등)를 지원한다.

- DHCP 동작

  • 호스트는 DHCP 서버 발견(DHCP discover) 메시지를 브로드캐스트(broadcast)방식으로 발송
  • DHCP 서버는 DHCP 제공(DHCP offer) 메시지로 호스트에게 응답
  • 호스트는 DHCP 요청(DHCP request) 메시지로 IP 주소를 서버에 요청
  • DHCP 서버는 DHCP ACK 메시지로 호스트가 사용할 IP 주소를 전송

 

- 브로드캐스트 방식으로 소통하는 이유 : 맨 처음에 서버가 하나 이상일 수 있어서 통신할 서버의 주소를 모르기 때문에 호스트는 목적지 IP주소란에 브로드캐스트 주소를 넣어 메시지(데이터)를 보낸다. 이후, 서버로부터 받은 메시지(데이터)에서 서버의 주소를 알게 된 후 그 주소로 메시지를 보내면 2계층에서 오버헤드(MAC주소추가) 되었을 때 ARP 프로토콜이 처음 소통했던 서버의 주소와 다른 것으로 인지하고 중간에 데이터를 버린다. 브로드캐스트가 아닌 다른 IP 주소의 MAC주소가 2계층에서 추가되므로 서버 발견 메시지를 보냈을 때와 DHCP 요청 메시지를 보낼 때의 목적지 IP주소가 달라지기 때문이다. , 브로드캐스트로 통신을 시작했기 때문에 시작할 때와 다른 주소를 사용하여 데이터를 보내면 데이터는 버려진다.





▶ 인터넷 서비스 제공자(ISP)


- 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP)에 의해 계층적으로 IP주소가 관리되어 라우팅 정보를 효율적으로 알린다. 여기서 효율성이란 포워딩 테이블에서 주소를 검색하는 시간을 짧게 하는 것을 의미한다


- 서브넷(Subnet) : 어떤 기관에 소속되어 있지만 분리되어 하나로 인식될 수 있는 네트워크망을 의미한다. 범위는 근거리 통신망 내에 속하는 모든 호스트들이 될 수 있다.



- 포워딩 테이블에서 Entry 수는 서브넷(Subnet)을 대표하는 라우터의 개수인데개개의 호스트들의 IP주소를 엔트리로 하면, 포워딩 테이블에서 주소를 탐색하는 시간이 길어지기 때문에 대표 라우터의 IP주소로 테이블을 구성하여 테이블 크기를 줄여서 탐색시간을 짧게 한다.


- 즉ISP가 계층적으로 주소를 관리하므로, 해당 서브넷에 해당하는 IP주소를 알리면 인터넷(Internet)에 연결되어있을 때 해당 Subnet에 포함되는 IP주소의 호스트와 통신할 수 있게 된다.

 

- ISPSubnet을 알 수 있는 방법은 인터넷 관련 최상위 기관인 국제인터넷주소관리기구(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN)에 의해 정보를 제공받기 때문이다. ICANN은 인터넷 DNS의 기술적 관리, IP 주소공간 할당, 프로토콜 관리, 루트 서버 시스템 관리 등의 업무를 조정한다.

 

 


 

▶ 네트워크 주소 변환(NAT)

 

- 네트워크 주소 변환(Network Address Translation, NAT)은 수많은 Subnet으로 이루어진 광범위한 네트워크에서 통신하기 위해 사용된다.

 

- Subnet 내부 통신의 경우 : private 제한을 가지는 홈 네트워크 같은 로컬 네트워크에서 데이터를 주고받게 된다. 이 때 라우터를 거치지 않고 자신의 IP주소를 사용한다.

 

- Subnet 외부 통신의 경우 : 자신의 IP와 같은 IP주소가 다른 Subnet에 있을 수 있기 때문에 라우터를 거쳐 갈 때 단 하나의 NAT IP주소로 변환되어 통신을 하게 된다. 당연히 통신을 하는 상대의 IP주소도 NAT IP주소로 변환된 것이다.


[ 라우터를 기준으로 좌 외부 통신(Internet), 우 내부 통신 ]



[ 라우터(NAT)를 기준으로 좌 내부 통신, 우 외부 통신(Internet) ]


- NAT IP주소로 변환되는 과정에서 IP 패킷의 TCP/UDP 포트 숫자와 소스 및 목적지의 IP 주소 등을 재기록하게 되는데, 패킷에 변화가 생기는 것이므로 IPTCP/UDP의 체크섬도 다시 계산된다. 이는 호스트 간의 통신에 복잡성을 증가시키는 것으로 네트워크 성능에 영향을 준다.

 

- 그럼에도 NAT IP주소로 변환하는 이유는 위에서도 언급했듯이 광범위한 네트워크에서 쉽고 빠른 통신을 위해 여러 개의 호스트가 하나의 공인 IP주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위해서이다.

 

- 다시 말해, 복잡성이 증가함에도 공인 IP주소를 사용하는 것은 여러 호스트에서 하나의 IP 주소를 공유함으로서 라우터의 탐색 시간을 줄여 보다 빠르게 통신하기 위해서이다.


- NAT 전의 ISP는 Subnet에 포함되는 IP 주소들(사설 IP)의 시작주소(Subnet Prefix)를 알렸는데, 여기서는 NAT에 의해 변환된 단 하나의 공인 IP주소(NAT IP주소)를 사용함으로서 ISP로부터 호스트별 주소를 할당받지 않고 단 하나의 IP주소만을 할당받는다.

 

- 공인 IP주소는 Subnet 외부의 통신을 위해 할당받는 것이기 때문에 로컬 네트워크에서 호스트의 주소를 바꾸게 되어도 Subnet 외부에는 알려지지 않는다. 그 외 다른 정보도 외부로부터 숨겨질 수 있어서 보안성이 더해진다.

 

- 로컬 네트워크에서는 기기의 주소를 바꾸지 않고, ISP만 바꾸는 것도 가능하다.

 

- NAT은 변환 테이블(Translation Table)을 통해 기존의 IP주소 및 포트번호와 대응되는 NAT IP 주소 및 새로운 포트 번호를 기억한다.

 

- 끝으로, NAT 라우터는 무조건 들어오고, 나가는 데이터그램의 헤더에 저장된 IP 주소, 포트 번호와 대응되는 NAT IP 주소, 새로운 포트 번호로 변환해야한다.








Data : 비트(0, 1)로 구성된 정보

 

* Data Communication : 전송 매체(transmission medium)를 통해 두 기기간의 이루어지는 데이터 교환

 


1. 근본적인 특성

  • Delivery : 올바르게 목적지로 전달하는 것
  • Accuracy : 오류나 손실 없이 정확하게 데이터를 전달하는 것
  • Timeliness : 시간적으로 중요한 데이터를 전달하는 것, 데이터 생성 즉시 지연(delay)없이 데이터를 전달하는 것, 실시간 전송  ex) 멀티미디어(음성/영) 
  • Jitter : 패킷(데이터 단위) 전송 중의 변화 ex) 음성이나 영상 데이터 전송 중 끊김현상

 

2. 시스템 요소

  • Message : 전송되어지는 정보(데이터)
  • Sender(송신자) : 데이터 메시지를 보내는 기기
  • Receiver(수신자) : 데이터 메시지를 받는 기기
  • Transmission Medium(전송 매체) : 메시지가 이동하는 물리적 경로(통신 링크)
  • Protocol : 데이터 통신을 하기 위한 통신 규약(통신하는 기기간의 약속)

3. 데이터 흐름의 방향
  • Simplex : 단일방향의 통신  ex) 키보드, 모니터
  • Half-duplex : 반이중방식 통신으로 전송과 받기가 가능하나 두 기기가 동시에 주고 받을 수는 없다.  ex) 무전기
  • Full-duplex : 전이중방식 통신으로 전송과 받기가 동시에 가능하다.  ex) 전화


4. Network - 네트워크

  • 통신 링크에 의해 연결되어진 통신 관련 장비들의 무리
  • Device : host, end system, end host, connecting device such as router
  • host(호스트) : 네트워크에 연결된 컴퓨터

5. 네트워크의 기준

 - Performance(성능)
  • 전달시간, 응답시간 내에 측정되어진다.
  • 처리율(throughput), 지연(delay), 받은 데이터간의 시간 간격(jitter), 손실과 관련이 있다.
  • 유저의 수, 전송 매체의 종류, 하드웨어, 소프트웨어에 영향을 받는다.  ex) 사용자 수가 많을 수록 성능이 저하된다.

 - Reliability(신뢰성)
  • 실패의 빈도수, 실패 이후 네트워크의 복구시간, 재난에 대한 네트워크의 견고함

 - Security(보안)
  • 비인증된 접근으로부터 데이터의 보호
  • 데이터의 무결성
  • 보안 정책 및 절차의 구현

6. 물리적 구조

 - 연결 유형
  • Point-to-Point(점대점) : 두 기기간의 전용링크를 제공하는 구조
  • Multipoint(다중점) : 둘 이상의 기기들이 단일 링크를 공유하는 구조로 동시에 링크를 이용한다. 즉, 공동소유자 여러 명이 일정 기간 동안 돌아가면서 이용한다.

 - 물리적 형태(Topology)



  • Mesh
  1. 모든 기기가 점대점 구조로 연결되어 전용 링크를 사용한다.
  2. 두 기기간의 데이터 로드를 보장한다.
  3. 하나의 링크가 고장나도 전체 시스템은 중단하지 않는다.
  4. 보안성과 프라이버시가 보장된다.
  5. 결함 확인과 결함 분리가 쉽다.
  6. 케이블 수와 입출력 포트의 수가 (n(n-1))/2 만큼 요구된다.  ex) 5개의 사용자가 있다면 10개의 링크가 요구된다.



  • Star

  1. 전용링크가 중앙 컨트롤러(Hub)에 배치되며, 기기와 컨트롤러가 점대점 구조로 연결된다. - 중앙방식(Centralized)

  2. Mesh 보다 비용이 저렴하다.

  3. 하나의 링크와 하나의 입출력을 설치하고 변경하기가 쉽다. (단순한 구조이므로 링크 1개만 연결하면 된다.)

  4. 결함 확인과 결함 분리가 쉬우므로 튼튼하다.

  5. 다른 Topology보다 많은 Cabling

  6. 단 하나의 고장이 전체 시스템에 영향을 미친다. (중앙 장비-hub-가 고장난 경우)



  • Tree

Star 구조를 계층적으로 확장한 형태이다.



  • Bus
  1. 다중점 구조로 연결되며 하나의 긴 케이블이 모든 기기를 연결하는 척추 역할을 한다.
  2. 설치가 쉽다.
  3. 하나의 버스 구조가 지원할 수 있는 Tap(기기를 케이블에 연결하는 것)의 수와 길이가 제한된다.
  4. 재연결과 분리가 어렵다.
  5. 링크 공유의 문제로 각 기기가 동시에 데이터를 전송하면 신호가 충돌하는데 MAC(자료접근제어)에 의해 전송 순서가 결정된다.



  • Ring
  1. 각 기기는 점대점 구조로 연결되어 전용 링크를 사용한다.
  2. 설치와 변경이 쉽다.
  3. 기기와 링크간의 신호재생기(Repeater)가 존재한다.
  4. 결함 분리가 단순하다
  5. 단방향 연결, 모든 기기의 수와 최대 Ring의 길이가 제한된다.
  6. 하나가 고장나면 전체 네트워크를 이용할 수 없다. 그래서 해결책으로 이중링크를 사용한다. 
  7. 이중 링크(A Dual Ring) 구조는 데이터의 전송방향은 서로 반대인 링크를 가지는 구조로 두 개 모두 활성화되거나 하나는 백업용으로 사용되기도 한다. 


 7. 네트워크 유형


 - 규모에 따른 분류 (아래로 갈수록 범위가 커진다.)

  • Body Area Network(BAN) : 무선통신방식으로 이용된다.
  • Personal Area Network(PAN) : 블루투스
  • Local Area Network(LAN) : 근거리 통신망
  • Metropolitan Area Network(MAN)
  • Wide Area Network(WAN) : 광역 통신망
  • Internet : 각 네트워크를 연결한 가장 큰 네트워크


 - Local Area Network (LAN)

  • 수 킬로미터까지 제한된 크기를 가진다. (근거리 통신망)
  • PC나 단말기 사이에 네트워크 자원이 공유되어진다.
  • Star, Bus, Ring 구조가 해당된다.

 - Wide Area Network (WAN)
  • 대륙끼리 통신이 가능할 정도로 넓은 범위의 데이터 전송이 가능하다. (광역 통신망)
  • 대게 통신사에 의해 운영되고 통신사를 사용하는 조직에 의해 공유되어진다.
  • 점대점 구조의 WAN과 라우터를 가지고 Switched 구조의 WAN이 있다.
  • Internetwork (or Internet) : 내부적으로 연결된 네트워크들의 집합체이며, Switched 구조에서 최소 두 개의 링크를 하나의 스위치가 연결(LAN)하고 있고 해당 스위치는 라우터와 함께 점대점 구조로 연결(WAN)되어 있다.

 - Switching
  • 네트워크 통신에서는 호스트와 호스트사이에 데이터를 주고 받을 때, 패킷 교환 방식(Packet-Switching)과 회선 교환 방식(Circuit-Switching)이 있다.
  • Packet : 네트워크 계층(Network Layer)에서의 데이터의 형식화된(약속된) 단위
▶ Packet-Switching : 데이터를 패킷단위로 나누어 전달하는 방식


다음 링크로 전송되기 전에 큐에 패킷을 저장한 뒤 전송하는 방식인 Store and Forward을 이용한다.
패킷의 헤더에는 출발지(Source)와 목적지(Destination)의 정보가 있다. 이 정보를 통해 라우팅 알고리즘을 이용하여 경로를 설정하고 중간의 라우터(router)가 표지판역할을 하여 최종목적지까지 안내한다. 패킷의 헤더에는 라우터를 지날 때마다 목적지IP주소가 쌓이게되므로 오버헤드가 커지게 된다. 라우터마다 큐(Queue)가 존재하는데 여기서 다음 라우터로 이동되기 전에 패킷은 대기한다. 그러나 큐는 패킷을 수용할 수 있는 범위가 정해져 있기 때문에 패킷이 쌓이다 큐의 범위를 벗어날 경우 해당 패킷은 손실(Loss)된다.
주로 대용량 전송(Bursty Traffic)일 때 이용하며, 데이터가 한꺼번에 전송되므로 데이터가 활동하는 시간이 짧다고 표현한다. 이러한 패킷 교환 방식은 컴퓨터 통신에서 쓰이는 방식이다.

▶ Circuit-Switching : 하나의 전용 회선을 할당받아 데이터를 주고받는 방식

<보라색 선이 전용 회선이다. >

전용 회선이 할당되려면 통신을 위해  미리 연결(set up)되야한다. 셋업 절차는 수신측에서 송신측까지의 경로에 맞는 대역폭(Band width)을 미리 할당받는 것이다. 그렇게 연결된 회선은 독점되어 사용되므로 다른 데이터가 끼어들 수 없게 된다. 따라서 속도와 성능이 일정하다. 주로 실시간이 중요한 통신(전화)에 사용된다. 회선을 분할하는 방식에는 주파수 분할 다중화 방식(FDM)과 시 분할 다중화 방식(TDM)이 있다.

  •  차이점
* 패킷 교환 방식은 네트워크의 상황에 따라 패킷의 순서가 어긋날 수 있기 때문에 수신측에서 재조합할 필요가 있다. 그러나 회선 교환 방식은 정해진 경로를 따라 데이터가 전송되므로 순서가 어긋날 일이 없다.

* 패킷 교환 방식은 하나의 라우터가 고장나도 전송을 우회할 수 있기 때문에 에러에 강하다. 그러나 회선 교환 방식의 경우 둘 간의 사이에 오류가 생길 경우 데이터 전송이 실패하게 된다.

* 패킷 교환 방식은 라우터에 패킷을 저장해놓는 시간과 전파지연의 시간이 소비되어 전체 전송 시간이 지연된다. 그러나 회선 교환 방식은 미리 연결하는 시간을 제외하고 전파지연의 시간만 소비되므로 보다 빠른 전송속도를 가지게 된다.

* 회선 교환 방식은 패킷 교환 방식에 비해 같은 네트워크 용량에 비해 사용자가 제한된다.
ex) 1Mbps 짜리 링크에 각각의 사용자가 100kbps로 데이터를 전송한다면 패킷교환방식의 경우 10명이상의 유저가 동시에 링크를 사용할 확률이 낮기 때문에 더 많은 이용자도 수용가능할 것이다. 그러나 회선 교환 방식의 경우 각각의 사용자에게 전용회선이 할당되기때문에 어떤 사용자가 데이터를 보내지 않더라도 다른 사용자가 이용할 수 없게 된다. 따라서 딱 10명의 이용자만 수용할 수 있다.


[사진 출처 : http://www.mbaskool.com/business-concepts/it-and-systems/14504-packet-switching.html

http://www.webclasses.net/Courses/demos/MediaLight/Example1/The_OSI_Model/Content16184.htm ]


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