1 Chapter 1-1 컴퓨터 네트워크

2 요약  제 1 장 컴퓨터 네트워크와 인터넷  통신 네트워크 (communication network)  프로토콜 (Protocol)  통신 네트워크의 종류  교환 네트워크 (Switching Network)  점대점 연결 네트워크와 교환 네트워크  연결지향 서비스와 비연결 서비스  회선 교환 (circuit switching) 네트워크  패킷 교환 (packet switching) 네트워크  통계학적 시분할 다중화 (Statistical TDM) 방식  패킷교환 방식  패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss)

컴퓨터 네트워크 3 제 1 장 컴퓨터 네트워크와 인터넷  통신 네트워크의 개념과 종류에 대하여 이해  회선교환 네트워크와 패킷 교환 네트워크의 특성 이해  패킷 교환 네트워크에서의 지연에 대하여 이해  인터넷 프로토콜 스택에 대하여 이해

컴퓨터 네트워크 4 통신 네트워크 (communication network) 유선 네트워크 무선 네트워크  전화 네트워크  컴퓨터 네트워크 ( 데이터 네트워크 )  영산통신 네트워크  셀룰라 폰 네트워크  텔레비전 방송 네트워크  인터넷

컴퓨터 네트워크 5 통신 네트워크의 구성요소 그림 1.1 통신 네트워크의 구성  통신 네트워크의 구성요소 : 통신단말기 ( 호스트 )/ 교환기 / 전송매체 + 프로토콜

컴퓨터 네트워크 6 프로토콜 (Protocol) 여러 통신 단말기들 간에 신뢰성 있고 효율적인 데이터 전송에 있어 서 이들 사이에 미리 정의되어진 규칙, 규범, 혹은 법칙들의 집합  구문 (Syntax) 전송되어지는 데이터의 형식, 부호화 방식, 신호의 레벨 등을 의미  의미 (Semantic) 구문에서 약속된 데이터의 각 필드의 의미  타이밍 (Timing) 송신자와 수신자간의 통신 속도 및 전송 시간 및 순서 연결설정제어 (Connection Setup Control) 에러제어 (Error Control) 흐름제어 (Flow Control) 혼잡제어 (Congestion Control) 단편화와 재조립 (Fragmentation and Reassembly) 동기화 (Synchronization) 순서화 (Sequencing)

컴퓨터 네트워크 7 통신 네트워크의 종류  정보의 형태에 의한 분류 : 전송되어지는 정보의 형태에 따라 음성 통신 네트워크 데이터 통신 네트워크 영상 통신 네트워크 종합정보 통신 네트워크 혹은 멀티미디어통신 네트워크  데이터 전송 방식에 따른 분류 교환 네트워크 (Switching Network) 회선교환 네트워크 (Circuit Switching Network) 패킷교환 네트워크 (Packet Switching Network) 메시지교환 네트워크 (Message Switching Network) 방송 네트워크 (Broadcast Network)

컴퓨터 네트워크 8 통신 네트워크의 종류  통신 네트워크의 크기에 따른 분류 원거리 통신 네트워크 (WAN: Wide Area Network) 근거리 통신 네트워크 (LAN: Local Area Network) 메트로폴리탄 통신 네트워크 (MAN: Metropolitan Area Network) 캠퍼스 통신 네트워크 (CAN: Campus Area Network) 개인 통신 네트워크 (PAN: Personal Area Network) 저장 통신 네트워크 (SAN: Storage Area Network)

컴퓨터 네트워크 9 통신 네트워크의 종류  통신되어지는 영역에 의한 분류 : 정보의 전송범위에 따라 공중통신 네트워크 (Public Network) 사설통신 네트워크 (Private Network)  전송매체에 의한 분류 유선통신 네트워크 (Wired Network) 무선통신 네트워크 (Wireless Network)

컴퓨터 네트워크 10 교환 네트워크 (Switching Network)

컴퓨터 네트워크 11 점대점 연결 네트워크와 교환 네트워크 N 명의 사용자의 경우 N(N-1)/2  회선교환 네트워크 (Circuit Switching Network)  패킷 교환 네트워크 (Packet switching Network)  메시지 교환 네트워크 (Message Switching Network)

컴퓨터 네트워크 12 연결지향 서비스와 비연결 서비스  연결 지향적 서비스 (Connection-oriented Service) 핸드세이크 (handshake) 과정 소스 호스트와 목적지 호스트 간에 연결을 설정한다. 데이터를 전송한다. 연결을 해지한다.

컴퓨터 네트워크 13 연결지향 서비스와 비연결 서비스  전송된 패킷이 순서대로 전송 / 패킷을 재배치할 필요가 없음  많은 데이터를 보내는데 유리  패킷이 같은 경로를 통해 전송 / 헤더에 적은 라우팅 정보만이 필요하여 헤더의 오버헤드가 적음  링크나 노드의 고장 시에 많은 패킷 손실이 일어날 수 있음  연결에 대한 정보를 모든 노드에서 가져야 한다 네트워크 확장성이 비연결 서비스에 비하여 부족  적은 데이터 전송 시 연결 설정으로 인하여 불필요한 전송지연이 생긴다. ex) 전화

컴퓨터 네트워크 14 연결지향 서비스와 비연결 서비스  비연결성 서비스 (Connectionless Service)  연결설정 과정이 필요가 없다  헤더에는 목적지 노드의 전체 주소가 들어간다.  연결 설정과정이 없으므로 연결설정 시간이 불필요하다. 따라서 적은 데이터 전송에 유리하다.  노드나 링크의 고장 시에 패킷이 전송되는 경로를 우회  노드에서 연결에 대한 정보를 유지할 필요가 없으므로 네트워크 확장이 용이  동일한 소스에서 먼저 전송되어진 패킷이 out-of-order 전송  패킷별로 라우팅이 이루어짐 -> 모든 패킷은 목적지 노드까지의 많은 라우팅 정보를 가져야 하기 때문에 헤더가 커져서 패킷의 오버헤드가 많다. 따라서 많은 데이터를 보내는 경우에는 불리하다.

컴퓨터 네트워크 15 회선 교환 (circuit switching) 네트워크  자원들은 전송이 계속되는 동안에 예약 혹은 점유  전화 교환 네트워크  연결지향 (connection-oriented) 방식 회선 설정 (circuit establishment) 데이터 전송 (data transfer) 회선 해지 (circuit disconnect)  회선 (circuit)  여러 사용자가 동시에 사용하기 위하여 자원을 나누어 사용 시간 (time) 주파수 (frequency) 코드 (code) 파장 (wavelength)

컴퓨터 네트워크 16  주파수 분할 다중화 (Frequency Division Multiplexing: FDM) 방식  시분할 다중화 (Time Division Multiplexing: TDM) 방식  코드분할다중화 (Code Division Multiplexing: CDM) 방식  파장분할 다중화 (Wavelength Division Multiplexing: WDM) 방식 파장 (wavelength) 파의 길이 λ = c/f

컴퓨터 네트워크 17 패킷 교환 (packet switching) 네트워크  패킷 : 데이터 비트들의 덩어리 (chunk of data)  데이터가 여러 개의 패킷 형태로 분할되어 전송  네트워크 자원이 여러 패킷에 의해 공유 (sharing) 됨 -> 패킷의 지연 (delay) 과 손실 (loss) 패킷교환방식에서의 데이터 전송

컴퓨터 네트워크 18 통계학적 시분할 다중화 (Statistical TDM) 방식  TDM 방식의 비효율성 : 채널의 낭비  사용자의 필요에 따라 자원을 할당 (On demand) -> 패킷에 목적지에 대한 정보 필요  버퍼를 가짐

컴퓨터 네트워크 19 패킷교환 방식  가상회선 교환 방식  데이터그램 방식

컴퓨터 네트워크 20 패킷교환 방식  가상 회선 (virtual Circuit) 방식  가상 회선 : 회선 교환과 같이 독점 형태의 회선은 아니지 만, 송수신 호스트 간에 전송되는 동일한 논리적 경로  연결지향 서비스  패킷 헤더에는 라우팅 정보로써 가상회선 식별자 (Virtual Circuit Identifier: VCI) 가 포함 경로 설정할 때에 노드와 도드 사이에 미리 정해짐 VCI 값은 노드와 노드 사이에서만 유효한 경로 정보  교환기들은 현재 진행 중인 연결에 대한 상태 정보 (state information) 를 유지  ATM 기술

컴퓨터 네트워크 21 패킷교환 방식  가상 회선 방식에서의 패킷의 전송

컴퓨터 네트워크 22 패킷교환 방식  데이터그램 (datagram) 방식  각 패킷이 경로상의 라우터에서 독립적으로 전송  패킷의 헤더에는 라우팅 정보로써 송수신 호스트의 전체 주소가 포함  라우팅 테이블  out-of-order 전송 가능  패킷은 패킷의 헤더에 있는 패킷의 목적지 주소에 의해 전달  인터넷

컴퓨터 네트워크 23 패킷교환 방식  데이터그램 방식에서의 패킷 전송

컴퓨터 네트워크 24 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss)  원인 : 네트워크에서 제공하는 자원의 용량 < 사용자들의 요구  버퍼링  지연  손실  지연의 종류 전송지연 (Transmission Delay) 전파지연 (Propagation Delay) 처리지연 (Processing Delay) 큐잉 지연 (Queuing Delay)

컴퓨터 네트워크 25 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss)  전파 지연 (Propagation Delay) 한 노드에서 다른 노드로 데이터가 전파될 때 통신 링크 상에서 걸리는 시간  전파지연 = 거리 / 전파속도  전파속도는 사용되어지는 링크의 매체에 따라 다름  빛의 전파속도는

컴퓨터 네트워크 26 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss) [ 예제 ] 10 Km 떨어진 인공위성과 기지국과 데이터를 전 송할 때의 전파지연을 구하라. 단, 전파시간은 2x10 8 m/s 라고 가정한다. [ 풀이 ] 전파지연 = 거리 / 전파속도 = 10x10 3 /2x10 8 = 50 [us]

컴퓨터 네트워크 27 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss)  전송 지연 (Transmission Delay) 어느 노드에서 데이터를 전송하는데 걸리는 시간 전송지연 = 데이터의 크기 / 전송속도 ( 대역폭 )  전송지연은 전송되는 데이터의 크기에 비례하고, 링크의 대역폭에 반비례한다.  데이터 : 비트 혹은 킬로비트, 메가비트, 기가비트  전송률 ( 대역폭 ): bps, Kbps, Mbps, Gbps

컴퓨터 네트워크 28 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss) [ 예제 ] 두 노드 사이에 1K 비트의 패킷을 10 Mbps 의 이 더넷을 통하여 전송하려 할 때의 전송지연을 구하 라. [ 풀이 ] 이더넷의 전송속도는 10 Mbps 이므로 전송지연 은 다음과 같이 구해진다. 전송지연 = 1x10 3 /10x10 6 = 100 [us]

컴퓨터 네트워크 29 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss)  처리 지연 (Processing Delay) 노드에서 데이터의 처리 ( 경로설정, 에러 검출 및 정정, 스위칭 등 ) 를 위해 소비하는 시간 [ 예제 ] 10 Mbps 의 이더넷을 통하여 데이터를 전송할 때 걸리는 처리시간을 20 bits 의 전송지연과 같 다고 할 때 처리지연을 구하라 [ 풀이 ] 처리지연 = 20/10x10 6 = 2 [us]

컴퓨터 네트워크 30 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss)  큐잉 ( 버퍼링 ) 지연 (Queueing Delay) 데이터가 전송되기 위하여 라우터의 출력포트에 서 기다리는 시간  버퍼의 크기가 무한 값을 가진다 버퍼에서의 패킷 손실은 없다.  버퍼의 크기가 클수록 큐잉 시간이 길어지고, 버 퍼가 작을수록 버퍼에서의  패킷손실이 커지는 특성을 가진다.

컴퓨터 네트워크 31 패킷 교환 네트워크에서의 지연 (Delay) 과 손실 (Loss)  전체지연은 위의 4 가지 지연 모드를 합한 값 ….  전체지연 = 전파지연 + 전송지연 + 처리지연 + 큐잉지연