[네트워크] 3. 네트워크 기술
Chapter 03. 네트워크 기술
교환 시스템 : 패킷이 전송 경로 중간에 거쳐가는 곳, 교환 기능을 제공함
교환 기능 : 데이터를 최종 목적지까지 올바른 경로로 중개하는 기능
# 교환 방식
① 회선 교환 방식
연결형 서비스를 제공, 고정 대역폭의 전송률로 안정적, 네트워크의 구조가 단순함.
또, 전송 경로가 연결 설정 시 확정되므로 라우팅 작업이 상대적으로 쉽다.
② 셀 릴레이 방식
ATM방식, 고정 크기의 패킷을 사용
③ 프레임 릴레이 방식
고속 데이터 전송을 지원, 가변 크기의 패킷을 지원
④ 패킷 교환 방식
비연결형 서비스를 제공, 가변 대역의 전송률로 네트워크의 구조가 복잡함. 패킷 기준의 교환 작업이 이뤄진다.
# 교환 시스템의 종류
- 전용 회선 방식 : 송/수신 호스트가 전용으로 할당된 통신 선로로 데이터를 전송
- 교환 회선 방식 : 전송 선로 하나를 다수의 사용자가 공유(ex.공중 전화망)
1) 회선 교환(TCP) : 데이터를 전송하기 전에 통신 양단 사이에 고정 연결 경로를 설정
→ 모든 데이터가 같은 경로로 전달되며, 고정대역의 논리적 전송 선로를 전용 할당받음
2) 패킷 교환(UDP) : 미리 연결을 하지 않고, 데이터를 패킷 단위로 나누어 전송
→ 장점 : 전송 대역의 효율적 이용, 호스트의 무제한 수용, 패킷 우선순위 부여
→ 단점 : 지터(패킷별로 지연되는 정도가 가변적으로 분포)
→ 교환기에서 패킷 경로를 선택하는 방식 : Static Routing, Dynamic Routing
+) 메시지 교환 시스템 : 경로 미리 설정X, 전송 메시지의 헤더마다 목적지 주소를 표시
패킷 교환 방식 네트워크가 지원하는 전송 방식
1) 가상 회선 방식
연결형 서비스를 지원하는 기능으로 전송되는 모든 패킷의 경로가 동일하다.(가상 파이프)
패킷의 도착순서가 보낸 순서와 같다.
회선 교환 방식과 달리 데이터의 전송 단위가 패킷 단위로 이뤄진다.
2) 데이터그램 방식
비연결형 서비스를 지원하는 기능으로 패킷을 독립적으로 전송한다.
미리 경로를 할당 받지 않으므로 각 패킷이 독립적인 라우팅 과정을 거친다.
패킷의 도착 순서가 보낸 순서와 무관할 수 있으므로, 전송할 정보의 양이 적거나 신뢰성이 중요하지 않은 환경에서 사용된다.
LAN (Local Area Network)
소규모 지역에 위치하는 호스트로 구성된 네트워크, 브로드캐스팅 방식의 데이터 전송
거리가 가까울수록 전송 지연이 적고 전송 오류 발생 가능성이 낮음, 수십Mbps~수Gbps
→ 버스형(이더넷) : 공유 버스에 호스트 직접 연결, 라우팅 기능이 필요 없고, 전송 데이터에는 송수신 호스트의 주소가 표기된다.
목적지 호스트만 데이터를 내부 버퍼에 보관하고 나머지는 버린다.
둘 이상의 호스트가 데이터 전송 시 데이터 충돌 발생 >> 사후 해결 방식
→ 링형 : 특정 호스트는 토큰을 확보하여 데이터를 전송하고, 데이터는 링을 한바퀴 돌아 송신 호스트로 되돌아오며,
이를 회수할 책임이 있다. 특정 시간에 데이터는 하나의 호스트만 가능하다.
제어 프레임인 토큰을 사용하여 충돌 가능성을 미리 차단하며, 토큰은 1개만 존재가능
MAN (Metropolitan Area Network)
LAN보다 큰 지역을 지원하며, 여러 건물~한 도시를 연결
→ 전송 방향이 다른 두 버스로 모든 호스트를 연결하는 구조(DQDB)
→ 헤드 역할의 호스트가 일정 주기로 슬롯을 내보내면, 중간의 호스트가 이를 프레임으로 변형하여 데이터를 전송한다.
→ 분산 데이터 큐를 유지, 충돌 문제 해결을 위해 공유 슬롯 방식 지원, 53바이트 프레임
WAN (Wide Area Network)
국가 이상의 넓은 지역을 지원, 점대점 연결 방식으로 전송과 교환 기능이 필수적
→ 각 호스트는 거리가 멀고, 연결 수가 증가하면 전송 매체도 많이 사용되어 비용이 많이 든다.
→ 스타형, 트리형, 완전형, 불규칙형 등 다양한 구조가 있다.
브리지(Bridge)
- 종류가 다른 LAN의 연결을 지원하며, 여러 개의 LAN을 동시에 연결 할 수 있다.
- 한쪽 단에서 들어온 프레임의 MAC 계층 헤더를 변형하여 다른 단으로 전송한다.
- 송수신 호스트의 위치가 서로 다른 경우에만 중개 기능을 수행하며, 리피터에 비해 불필요한 트래픽 발생을 억제할 수 있다.
1) 트랜스페런트 브리지
: CSMA/CD 방식, 토큰 버스 방식에서 사용
라우팅 기능을 사용자에게 투명하게 보여주며 라우팅 과정은 자동으로 수행한다.
브리지 내부에는 송수신 호스트의 방향과 수신 호스트가 브리지의 어떤 방향에 위치하는지에 대한 정보가 있어야 한다.
(각 호스트가 연결된 포트 정보)
브리지의 중개 기능의 동작을 위해 라우팅 테이블이 반드시 필요하다.
(수신 프로임의 무시/전달 여부 결정을 위해)
→ 플러딩 알고리즘 : 초기에 정보가 없으면 입력 프레임을 모든 포트방향으로 전달(인입 방향 X)
→ 역방향 학습 알고리즘 : 네트워크의 동작 과정에서 라우팅 정보를 얻는 방식(정보 갱신)
* 라우팅 테이블 : LAN 동작 시 자동 생성
* 스패닝 트리 : 네트워크의 비순환 구조 (네트워크에 이중 경로 존재로 잘못된 라우팅 정보를 얻는 것을 방지하기 위한 알고리즘)
>> 루트 브리지를 지정함으로써 해결한다.
2) 소스 라우팅 브리지
: 링 구조 네트워크에서 사용
프레임이 수신 호스트에 도달하기 위한 라우팅 정보를 송신 호스트가 제공한다.
브리지에 필요한 라우팅 정보가 프레임 자체에 포함되는 방식
IP 인터네트워킹
: 인터넷 환경에서 IP프로토콜을 사용하여 데이터 송수신 기능을 수행한다.
패킷 중개 기능을 IP가 수행하며, 필요에 따라 라우터는 패킷 변환/분할/병합 과정도 수행한다.
# 인터넷 라우팅
① 고정 경로 배정 : 송수신 호스트 사이에 영구불변의 경로를 배정(트래픽 변화에 따른 변화 X)
→ 네트워크 구성이 변경된 경우에만 라우팅 테이블 정보 변경이 가능하다.
②적응 경로 배정 : 인터넷에서 사용되는 라우터가 채택하는 방식으로 인터넷 연결 상태에 따름
→ 결정 요소 : 특정 네트워크/라우터의 정상적 동작 여부, 특정 위치에서의 혼잡 발생 경우
자율 시스템 : 다수의 라우터로 구성, 동일한 라우팅 특성에 의해 동작하는 논리적 단일구성체
→ 공통의 라우팅 프로토콜을 사용하여 정보 교환(IRP or ERP)
내부 라우팅 프로토콜(IRP) : 자율 시스템 내부에서 라우터끼리 정보를 교환하는 용도
외부 라우팅 프로토콜(ERP) : 서로 다른 자율 시스템을 연결하는 라우터 사이에서 사용됨
QoS(Quality of Service)
전송 서비스 문제를 정의, 전송 계층 사용자의 요청에 따라 연결 설정 시 매개변수로 표시
→ 연결 설정 지연, 연결 설정 실패 확률, 전송률, 전송 지연, 전송 오류율, 우선순위가 있다.
인터넷에서의 QoS
IP프로토콜의 패킷 처리 기준, 전송 데이터의 종류별 특징, IP의 QoS지원을 위해 각 패킷 별 서로 다른 기준을 가진다.