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Published by연희 편 Modified 7년 전
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Networking - Overview
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통신 네트워크
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네트워크 평가 Criteria 성능 : Performance Throughput, delay, jitter, loss… Factors including number of users, type of transmission medium, hardware, software 신뢰성 : Reliability Frequency of failure, recovery time of a network after a failure, network’s robustness in a catastrophe 보안 : Security Protecting data from unauthorized access bps, speed ( 속도 ), bandwidth ( 대역폭 ), response time ( 반응시간 ), real-time ( 실시간 ) bps, speed ( 속도 ), bandwidth ( 대역폭 ), response time ( 반응시간 ), real-time ( 실시간 ) 에러 (error), 장비 손상 (failure), 견고성 (robustness) 안전 (safe), 프라이버시 (privacy)
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LAN / WAN / MAN
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Wireless PAN/LAN/MAN/WAN
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Wireless Environment L/MMDS ~48 Mbps Low Data Rate High Data Rate PAN WAN MAN LAN 2G GSM/CDMA ~64 kbps 3/3.5G UMTS/EVDO/HSDPA 384 k~3 Mbps 4G LTE 30-200 Mbps Sub-GHz ISM <100 kbps 50 (km) 100 10 1 (m) RFID 802.15.4 ZigBee 250 kbps Bluetooth1 ~1 Mbps Bluetooth2 ~3 Mbps 802.15.3a UWB >100 Mbps 802.11b ~11 Mbps 802.11a/g ~54 Mbps 802.16 WiMax ~75/100 Mbps 802.11n >100 Mbps 5G 2020~ >Gbps
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LAN / WAN / MAN
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LAN - Local Area Network Connects computers that are physically close together ( < 1 mile). multi-access Technologies: Ethernet10 100 Mbps / 1 Gbps 802.11(WIFI)11~54 Mbps
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WAN - Wide Area Network Connects computers that are physically far apart. ‘long-haul network’ example: Internet may be combination of various networks typically less reliable than LAN Technologies: telephone lines cellular networks: 3G -> 4G Satellite communications
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MAN - Metropolitan Area Network Larger than a LAN and smaller than a WAN - example: campus-wide network - multi-access network Technologies: coaxial cable Microwave: 802.16 (WiMAX/WiBro)
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Other sizes PAN (Personal area) DAN (Desk area) BAN (Body area)
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Internet – background
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Internet – early history DoD: A distributed network, safe from Soviet Missile
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통신 프로토콜 통신을 위한 통신 규약 두 개체간 정보 전달에 필요한 규칙 및 약속의 집합 서로 다른 기종의 컴퓨터간의 데이터 교환 필요성 통신 프로토콜의 기능 정보나 메시지를 동일한 크기로 나누고 재결합함 정보 또는 메시지에 존재하는 에러 감시와 제거 통신을 하는 두 개체간 흐름 제어 및 연결 제어, 동기화 여러 개의 메시지를 동시에 섞어 보내는 다중화 (Multiplexing) 예 ) TCP/IP, FTP, SMTP, HTTP, PPP, SLIP 등
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통신 프로토콜 구조 OSI TCP/IP 데이터링크
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Internet 통신 용어 회선교환 (circuit) vs. 패킷교환 (packet) 연결 지향 (Connection-oriented) vs. 비연결형 (Connection-less) 바이트 오더 (byte order) 멀티플렉싱 (multiplexing) 흐름 제어 (flow control) 에러 제어 (error control) 대화 모드 (mode of conversation) 멀티캐스팅 (multicasting)
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교환 방식 교환방식 (Switching) : 정보가 오가는 경로를 정해 주는 방법 회선 교환 (Circuit Switch) 방식 데이터 전송 전에 물리적 회선을 결정하고 독점적 사용 데이터 전송이 끝나면 돌려줌. 예 ) 전화 패킷 교환 (Packet Switch) 방식 패킷 : 전송 정보에 주소와 제어 신호가 부가된 데이터 전송 단위 경로가 물리적으로 정해지지 않고, 패킷마다 다른 선로 이용 가능 예 ) 우편 선로의 독점과 데이터의 손실될 경우의 비효율성 개선 인터넷에서 이용하는 방식이며 빠르고 신뢰성 높음
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Circuit switching vs. Packet switching 데이터 전송 연결 설정 연결 해제 데이터 1 전송 데이터 2 전송 데이터 3 전송 데이터 4 전송 ABCABC AB C
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Connection-Oriented vs. Connectionless Service 연결 지향 (connection-oriented) 송신과 수신 프로세스간에 논리적인 경로를 미 리 설정 (ex. TCP) 경로 설정, 데이터 전송, 경로 해제의 3 단계 비연결형 (Connectionless) 사전에 결정된 경로 없이 각각의 데이터 패킷 이 독립적으로 전송됨 (ex. UDP, IP)
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Connection-Oriented vs. Connectionless Service 321 1 2 3 A B A B
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Sequencing Sequencing 전송되는 데이터 패킷의 순서 송신측과 수신측이 일치해야 함 연결 지향형 데이터 순서 유지됨 비연결형 데이터 순서 유지 안됨 수신측에서의 재조합 필요
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가상 회선 가상 회선 (virtual circuit) 사전에 전송 경로를 설정하지만 독점하지는 않 음 3 b a A B 21 C
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Byte Ordering Different computer architectures use different byte ordering to represent multibyte values. 16 bit integer: Low Byte High Byte Low Byte Address A Address A+1
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Big-Endian IBM 370 Motorola 68000 SunLittle-Endian IBM 80x86 DEC VAX DEC PDP-11 Byte Ordering Low ByteHigh Byte Addr AAddr A+1 High ByteLow Byte Addr AAddr A+1
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Network Byte Order Conversion of application-level data is left up to the presentation layer. How do lower level layers communicate if they all represent values differently ? (data length fields in headers) A fixed byte order is used (called network byte order) for all control data.
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Guliver’s Travels Big-Endian vs. Little Endian Yahoo Laputa Big-End Little-End
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Multiplexing ‘to combine many into one’ Many processes sharing a single network interface. Multiple processes could use a single protocol. Multiple connections use a single medium.
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Multiplexing IP TCPUDP NIC WebEmailFTPMedia Network
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Multiplexing FDM (Frequency Division Multiplexing) TDM (Time Division Multiplexing) CDM (Code Division Multiplexing) 1 2 3 100 110 120 130 주파수 (MHz) 123123123 Cycle 1 Cycle 2Cycle 3
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흐름 제어 (Flow Control) 흐름 제어 수신측의 용량이 초과하지 않도록 송신측의 전송 속도 를 제어 통신망의 용량을 초과하지 않도록 총 전송 데이터량을 제어 혼잡 제어 (congestion Control) 통신망의 특정 부분에 트래픽이 몰리는 것을 방지 데드락 (deadlock) 방지 Buffer
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Sliding Window 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11... window SIZE = 8 SIZE = 4
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에러 제어 (Error Control) 에러 검출 (Error Detection) 에러 정정 (Error Correction) 순방향 (Forward error correction): 수신측에서 정정 역방향 (backward error correction): 재전송 에러 검출 방법 Parity, Checksum, CRC 재전송 (Retransmission) Stop-and-wait Go-Back-N Selective-Repeat ( 선택적 재전송 )
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패리티 (Parity) 1 bit Error 를 검출 홀수 패리티, 짝수 패리티 (example) 전송 데이터 + 패리티 bit 1010001 1 1010010 1 1010011 0 1010100 1 전송 데이터 + 패리티 bit 10100011 OK 10100101 OK 10101110 Error 10101111 OK
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Full- vs. Half-Duplex Full-Duplex transfer of data in both directions. Half-Duplex transfer of data in a single direction. Simplex transfer of data in one-way always
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Broadcast, Multicast Broadcast: from one host to all other hosts on the network. Multicast: from one host to a group of hosts on the network. Unicast: from one host to another host. Anycast: from one host to a certain host of a group.
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Buffering Bufferring can provide more efficient communications. Buffering is most useful for byte stream services. Process AProcess B Send Buffer Recv. Buffer
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Address Each communication endpoint must have an address. Consider 2 processes communicating over an internet: the network must be specified the host must be specified the process must be specified. Ex) hyhwang@hansung.ac.kr hyhwang@hansung.ac.kr 203.232.128.110:25 Network address Host address Port number
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Address Physical Layer: no address necessary Data Link Layer address determined by H/W provider Ethernet address (48 bit) Network Layer address determined by network administrator IP address (32 bit) Transport Layer Port number: to identify process Telnet (21) FTP(23) SMTP(25) HTTP(8080)
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IP address IP address 는 물리적인 H/W 와는 독립적인 논 리적인 주소이며, Unique 하다. IP address format (32 bit): 203.232.128.110 11001011 11101000 10000000 01101110 Broadcast address: 네트워크의 모든 bit 가 1, 203.232.128.255 IPv6 현재 IPv4 의 문제점을 개선 주소 공간 확대 (128 bit), QoS 지원, multicast, 이 동성
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Summary: Internet 통신 용어 회선교환 (circuit) vs. 패킷교환 (packet) Internet 은 패킷 교환 방식을 사용 연결 지향 (Connection-oriented) vs. 비연결형 (Connection-less) TCP: connection-oriented ( 가상 회선 ) UDP, IP: connectionless 바이트 오더 (byte order) 멀티플렉싱 (multiplexing) 흐름 제어 (flow control) TCP 간에 Sliding Window 프로토콜 구동 에러 제어 (error control) TCP 에러 검출 : Checksum, TCP 에러 정정 : 선택적 재전송 대화 모드 (mode of conversation) 브로드캐스트, 멀티캐스트 IP 에서 ( 일부 ) 지원
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