컴퓨터 네트워크 Computer Networks

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1 컴퓨터 네트워크 Computer Networks
한남대학교 컴퓨터공학과 이 재 광 교수

2 수업계획 과목명 : 컴퓨터 네트워크 학수번호 : 13616 학점 및 이수구분 : 3학점, 전공필수 주당시간 : 강의(3시간)
수강대상 : 컴퓨터공학과 3학년 담당교수 : 이 재 광 연 구 실 : 공과대학 90704호 전화번호 : (OFFICE) / (HP) Homepage :

3 수업목표 인터넷에 대한 기본 원리 및 구조, 표준안을 이해한다. TCP/IP 네트워크 관련 기술과 개념을 이해한다.
인터넷과 관련된 새로운 기술을 이해한다.

4 수업방법 지난 수업 내용을 정리하고 추가 질문을 받는다 수업 내용을 제시하고, 수업을 진행한다
강의 내용에 대한 요점을 정리한다

5 평가방법 평가기준 : 절대평가 중간고사 : 30% 기말고사 : 30% 과제물 : 30% 출석 : 10%

6 교재 및 참고문헌

7 교재 및 참고문헌(계속) 이재광 외 2명, “컴퓨터 네트워크”, McGraw-Hill Korea, 2012
이재광 외 5명, “TCP/IP 프로토콜”, McGraw-Hill Korea, 2007 이재광 외 2명, “데이터 통신과 네트워킹”, 교보문고, 2007 김대영 외 3명, “TCP/IP 인터네트워킹”, 그린 2004 이재광 외 2명, “TCP/IP 네트워크”, 진영사, 2000 정진욱 외 2명, “컴퓨터 네트워크”, 생능출판사 2002 장세덕, “TCP/IP 유무선 네트워크”, 대림, 2005 강유 외 3명 “TCP/IP 완벽 가이드”, 에이콘출판사 2007

8 Chapter 1 개요 Introduction .

9 Where do we now stand ? Dept of Computer Engineering

10 Data Structure = Algorithm Analysis
COBOL = PL/1 FORTRAN = F77 = Ada H.L.L L.L.L PASCAL C Data Structure = Algorithm Analysis System Programming Program Language Theory Computer Architecture Database Operating System Compiler Design Theory Computer Network Communication Technology

11 1.1 Overview of the Internet 1.2 Protocol Layering
Chapter 1: Outline 1.1 Overview of the Internet 1.2 Protocol Layering 1.3 Internet History 1.4 Standards and Administration 1.#

12 1장: 학습목표(Objective) 근거리통신망(LAN; local area networks)과 광역통신망(WAN; wide area networks) 소개 인터넷(Internet)은 LAN과 WAN들의 조합 프로토콜 계층화 개념 TCP/IP 프로토콜 그룹과 각 계층의 임무 인터넷의 대략적인 역사 인터넷 관리와 표준화 1.#

13 1-1 인터넷(Internet) 개요 네트워크에 대한 정의와 네트워크 유형 소개
규모가 작은 네트워크들간의 연결이 어떻게 이루어지는지를 소개 인터넷(Internet)의 구조 1.13 1.#

14 1.1.1 네트워크(Networks) 상호연결이 가능한 통신 장치(device)의 집합체
장치는 컴퓨터(computer), 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop), 워크스테이션(workstation), 셀룰러폰(cellular phone), 보안시스템(security system)과 같은 호스트(또는 종단 시스템) 라우터(router), 스위치(switch), 모뎀(modem) 등과 같은 연결장치도 장치가 될 수 있음 1.14 1.#

15 1.1.1 Networks (Continued) 근거리통신망(Local Area Networks)
광역통신망(Wide Area Networks) 점-대점(Point-to-Point) WANs 교환형(Switched) WANs 네트워크간 네트워크(Internetwork) 1.15 1.#

16 근거리통신망 (LAN) 사무실, 빌딩, 학교 등에서 호스트들을 개별적으로 연결하여 사용
각 호스트를 나타내는 식별자(주소) 사용 각 호스트들과 자원을 공유 다른 WAN과 연결되어 더 넓은 수준은 통신 제공 1.16 1.#

17 그림 1.1: 근거리 통신망 예(과거와 현재) 1.17 1.#

18 광역통신망(WAN) 지리적으로 넓은 범위를 갖는 도시, 주, 국가, 전세계 등에서 호스트들을 상호 연결하여 사용
교환기, 라우터 또는 모뎀과 같은 연결장치를 상호연결 보통은 통신회사가 만들어 임대로 제공 1.18 1.#

19 그림 1.2: 점-대-점(Point-to-Point) WAN
전송매체(케이블 또는 공기)를 통하여 두 개의 통신장치를 연결 1.19 1.#

20 그림 1.3: 교환형(Switched) WAN 전세계적인 통신 백본망에 사용 1.20 1.#

21 인터네트워크(Internetworks)
오늘날 LAN과 WAN은 서로 연결 두 개 이상의 네트워크가 연결되면 인터넷(Internet), 인터네트워크를 구성 1.21 1.#

22 그림 1.4: 두 개의 LAN과 하나의 WAN으로 구성된 네트워크간 네트워크
1.22 1.#

23 그림 1.5: 여러 개의 WAN과 LAN으로 구성된 혼합 네트워크
1.23 1.#

24 1.1.2 교환(Switching) 회선교환망(Circuit-Switched Network)
인터넷은 최소 2개의 링크가 서로 연결된 교환기로 이루어진 교환형 네트워크 교환기는 요구하면 하나의 링크에서 다른 링크로 데이터를 포워딩 회선교환망(Circuit-Switched Network) 패킷교환망(Packet-Switched Network) 1.24 1.#

25 그림 1.6: 회선-교환망(circuit-switched network)
두 종단 시스템 사이에 회선이라는 전용선 사용 1.25 1.#

26 그림 1.7: 패킷교환망(packet-switched network)
두 종단사이의 통신은 패킷에 의해 이루어짐 라우터는 패킷을 저장하고 포워딩하기 위한 큐 사용 1.26 1.#

27 인터넷(Internet) 가장 대표적인 인터넷(internet)은 수 천개의 네트워크들로 연결된 인터넷(Internet) 그림 1.8: 개념적 인터넷 백본은 대등점(peering point)이라는 복잡한 교환시스템 두 번째 레벨은 제공자(provider) 네트워크로 요금을 지불하고 백본 사용 고객(customer) 네트워크는 실질적인 서비스 이용 1.27 1.#

28 그림 1.8: 오늘날의 인터넷(Internet)
1.28 1.#

29 1.1.4 인터넷 접속(Accessing) 오늘날의 인터넷(Internet)은 네트워크들간의 네트워크로 사용자는 그 일부가 됨
사용자는 물리적으로 ISP에 연결되어야 함 물리적인 연결은 보통 점-대-점 WAN을 통해 이루어짐 연결에 대한 기술적인 자세한 사항은 6장과 7장에서 설명 1.29 1.#

30 1.1.4 인터넷 접속(continued) 전화망(Telephone Network) 이용
다이얼-업 서비스(Dial-up Service) D니 서비스 케이블망(Cable Network) 이용 무선망(Wireless Network) 이용 직접 연결(Direct Connection)

31 1.1.5 하드웨어와 소프트웨어 통신은 하드웨어와 소프트웨어 모두 필요
하드웨어와 소프트웨어 통신은 하드웨어와 소프트웨어 모두 필요 복잡한 계산을 위해 컴퓨터와 프로그램이 필요한 것과 유사 다음 절에서 하드웨어와 소프트웨어 조합이 프로토콜 계층화를 통하여 서로 협력하는 방법 설명 1.31 1.#

32 1-2 프로토콜 계층화 인터넷에 대해 이야기할 때마다 듣는 단어가 프로토콜(protocol)
1-2 프로토콜 계층화 인터넷에 대해 이야기할 때마다 듣는 단어가 프로토콜(protocol) 프로토콜은 효과적인 통신을 위해 송신자와 수신자가 따라야 하는 규칙(rule) 통신이 간단할 때는 하나의 프로토콜 필요 통신이 복잡(계층화)하면 각 계층마다 프로토콜 필요 1.32 1.#

33 1.2.1 시나리오(Scenario) First Scenario (그림 1.9) Second Scenario (그림 1.10)
프로토콜 계층화가 필요하다는 것을 이해하기 위해 간단한 시나리오 개발 First Scenario (그림 1.9) Second Scenario (그림 1.10) 프로토콜 계층화의 원리 논리적인 연결(Logical Connection) 1.33 1.#

34 그림 1.9: 단일 계층 프로토콜 일-대-일로 단일 계층으로 동일한 언어 사용 서로 만났을 때 인사 사용할 수 있는 단어 한정
상대방이 이야기할 때 기다려줌 단방향 대화가 아닌 양방향 대화 헤어질 때 적절한 인사 1.34 1.#

35 그림 1.10: 3-계층(three-layer) 프로토콜
서로 멀리 떨어져 있는 사람끼리 사업을 위한 아이디어 교환 1.35 1.#

36 그림 1.11: 대등 계층 간의 논리적인 연결 1.36 1.#

37 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹 TCP/IP는 오늘날 인터넷에서 사용하는 프로토콜 그룹
각기 특정 기능을 제공하며 상호 작용하는 모듈들로 이루어진 계층적인 프로토콜 계층적(hierarchical)이란 용어는 상위계층 프로토콜은 한 개 이상의 하위계층 프로토콜로부터 서비스를 제공받는다는 의미 원래의 TCP/IP 프로토콜 그룹은 하드웨어 위에 4개의 소프트웨어 계층으로 이루어짐 오늘날, TCP/IP는 5계층으로 생각 1.37 1.#

38 그림 1.12: TCP/IP 프로토콜 그룹에서 계층구조
1.38 1.#

39 그림 1.13: 인터넷을 통한 통신(계층적 구조) 1.39 1.#

40 그림 1.14: TCP/IP에서 계층들간의 논리적인 연결
Logical connections 1.40 1.#

41 그림 1.15: TCP/IP 프로토콜 그룹에서 동일한 객체
Identical objects (messages) Identical objects (segment or user datagram) Identical objects (datagram) Identical objects (datagram) Identical objects (frame) Identical objects (frame) Identical objects (bits) Identical objects (bits) 1.41 1.#

42 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹(continued)
계층적 구조 응용 계층(Application Layer) 전송 계층(Transport Layer) 네트워크 계층(Network Layer) 데이터 링크 계층(Data-link Layer) 물리 계층(Physical Layer) 그룹에서 계층화된 구조 각 계층의 설명 1.42 1.#

43 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹(continued)
계층간 논리적인 연결은 종단-대-종단 메시지 교환 프로세스 간 통신 HTTP, SMTP, , telnet, SSH, SNMP, DNS, IGMP 응용 계층 1.43 1.#

44 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹(continued)
전송 계층 응용 계층에 서비스 제공 책임 TCP(Transmission Control Protocol): 연결 지향 프로토콜 UDP(User datagram Protocol): 비연결형 프로토콜 SCTP(Stream Control Transport Protocol): 멀티미디어 제공용 1.44 1.#

45 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹(continued)
호스트-대-호스트 통신 발신지에서 목적지까지 있는 경로상의 라우터들은 최선 경로 선택 책임 인터넷 프로토콜(IP) ICMP, IGMP, DHCP, ARP 네트워크 계층 1.45 1.#

46 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹(continued)
데이터그램을 받아서 프레임(frame)이라는 패킷으로 캡슐화 오류 탐지 및 교정 서비스 제공 프레임의 각 비트를 매체를 통하여 전달 데이터 링크 계층 물리 계층 1.46 1.#

47 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹(continued)
발신지 호스트에서 캡슐화 라우터에서 역캡슐화와 캡슐화 목적지에서 역캡슐화 캡슐화(Encapsulation)와 역캡슐화(Decapsulation) 1.47 1.#

48 그림 1.16: 캡슐화(Encapsulation) / 역캡슐화(Decapsulation)
1.48 1.#

49 주소지정(Addressing) TCP/IP 프로토콜 그룹에서 주소지정 1.49 1.#

50 1.2.2 TCP/IP 프로토콜 그룹(continued)
다중화(Multiplexing)와 역다중화 (Demultiplexing) 1.50 1.#

51 1.2.3 OSI 모델 1947년에 설립된 국제표준화 기구(ISO) 세계적으로 인정받는 국제 표준을 제정하는 다국적 기관
세계적으로 인정받는 국제 표준을 제정하는 다국적 기관 네트워크 통신을 전체적으로 다루고 있는 표준이 OSI(Open Systems Interconnection) 모델 1970년대 후반에 처음 소개 모든 종류의 컴퓨터 시스템간 통신을 가능케 하는 네트워크 설계를 위한 계층 구조 1.51 1.#

52 그림 1.19: OSI 모델 1.52 1.#

53 그림 1.20: TCP/IP 대 OSI 모델 1.53 1.#

54 1.2.2 OSI 모델의 실패 이유 다른 모델로의 변경에 많은 비용 지불
일부 계층이 완전히 정의되지 않았고, 소프트웨어 개발도 되지 않음 TCP/IP 구현을 OSI 모델로 전환될 수 있을 만큼 성능을 보이지 못함 1.54 1.#

55 1.3 인터넷 역사 40년도 되지 않아 사설망에서 글로벌 네트워크로 발전
1.3 인터넷 역사 40년도 되지 않아 사설망에서 글로벌 네트워크로 발전 1960년대 이전에는 전신(telegraph)과 전화망(telephone network) 같은 통신망 존재 고정 비율 통신 적합 메시지 또는 음성 통신 교환 패킷 교환망 탄생- 다양한 비율의 버스티(busty) 데이터 송수신 가능 ARPANET 1.55 1.#

56 1.3.2 인터넷의 탄생 ARPANET 미국방성이 정보 공유를 위한 컴퓨터 연결 관심
인터넷의 탄생 ARPANET 미국방성이 정보 공유를 위한 컴퓨터 연결 관심 1967년 ARPA(Advanced Research Project Agency)는 ACM(Association for Computing Machinery)모임에서 각 호스트를 IMP(Interface Message Processor) 라는 특정 컴퓨터에 연결하고, IMP들을 서로 연결하는 ARPANET이란 아이디어 제안 1969년 4개의 노드(UCLA, UCSB, SRI, UU)를 네트워크로 구성, NCP(Network Computer Protocol)라는 소프트웨어가 호스트간 통신 제공 1972년 Vint Cerf와 Bob Kahn은 네트워크를 통하여 패킷을 전송하는 중계 하드웨어 역할을 하는 게이트웨이(Gateway) 개발 1.56 1.#

57 1.3.2 Birth of the Internet (continued)
ARPANET(계속) 1973년 종단-대-종단 패킷 전달을 위한 프로토콜 제안 1977년 인터넷 시연(ARPANET, 패킷 라디오, 패킷 위성) 네트워크간 연결 프로토콜을 TCP/IP로 부르기 시작 1981년 UNIX 운영체제에 TCP/IP 포함 배포 TCP/IP가 ARPANET의 공식적인 프로토콜이 됨 1.57 1.#

58 1.3.2 Birth of the Internet (continued)
MILNET 1983년 군사용 MILNET과 군사용이 아닌 ARPANET 분리 CSNET 1981년 NSF(미국과학재단)의 지원에 의해 ARPANET에 접속할 수 없는 대학들에 의해 고안 전산학과가 있는 미국 대학들을 중심으로 구성 NSFNET 미국 내에 산재된 5대의 슈퍼컴퓨터를 T1 라인(1.544Mbps) 으로 연결하는 백본(backbone)으로 미 전역에 대한 연결 제공 ANSNET IBM, Merit, MCI가 ANS(Advanced Networked Service)라는 비영리기관을 통하여 구축한 고속 인터넷 백본 네트워크 1.58 1.#

59 1.3.3 Internet Today World Wide Web: Tim Berners Lee(CERN)
기반구조(infrastructure)와 새로운 응용 들을 통하여 급속한 성장 전 세계에 서비스를 제공하는 pier 네트워크의 집합 새로운 응용들의 발명으로 인해 유명해짐 World Wide Web: Tim Berners Lee(CERN) Multimedia: VoIP(전화, Skype), YouTube, television over IP Peer-to-Peer Applications: P2P 1.#

60 1.3 간략한 역사(계속) 국내 인터넷 역사 1982년 서울대와 KIET(전자통신연구소의 전신)간의 TCP/IP로 SDN시작
1983년 미국으로 UUCP Dial-up 연결 1984년 유럽으로 X.25를 이용한 UUCP 연결 1987년 교육연구전산망 추진위원회 구성 1988년 연구전산망 기본 계획 확정 교육망이 BITNET과 연결

61 1.3 간략한 역사(계속) 국내 인터넷 역사 1990년 HANA/SDN이 인터넷에 56Kbps로 연결
1993년 HANA/SDN이 56Kbps에서 256Kbps로 확충 1994년 한국통신, 데이콤에서 인터넷 상용 서비스 시작 1995년 INET, 나우콤에서 인터넷 상용 서비스 시작 1995년 초고속정보통신망 구축사업 시작

62 1.3 간략한 역사(계속) 국내 인터넷 역사 1996년 7천 이상의 호스트 컴퓨터들이 연결됨 1997년 한국 인터넷 협회 설립
1998년 초고속정보통신망 구축 사업 1단계 완료 2000년 각종 초고속망 구축기술로 각종 초고속망서비스가 이루어짐 (하나로, 두루넷, 드림라인, 신비로) 2001년 초고속정보통신망 구축 사업 2단계 완료 2004년 12월 현재 전국 144개 지역 연결 및 초고속광전송망 구축 (155Mbps ~ 40Gbps)

63 1.3 간략한 역사(계속) 국내 인터넷 접속도 출처:

64 1.3 간략한 역사(계속) 전세계 인터넷 접속도 출처:

65 1.3 간략한 역사(계속) 국내 개인 인터넷 이용 통계 국내 무선인터넷 이용률 2012년 05월 기준
출처:

66 1.3 간략한 역사(계속) kr 도메인 통계 연도별 그래프 월별 그래프 2013년 2014년
출처:

67 1.3 간략한 역사(계속) kr 도메인 통계(계속) 구분별 그래프 (단위 : 개)
출처:

68 1.3 간략한 역사(계속) 국내 ISP 연도별 그래프 국내 AS 번호 연도별 그래프
출처:

69 1.3 간략한 역사(계속) 국내 인터넷 연결 현황 출처:

70 1.4 표준과 관리조직 1.4.1 인터넷 표준 인터넷을 통하여 완전한 시험을 거쳐 사용되는 규격
1.4 표준과 관리조직 1.4.1 인터넷 표준 인터넷을 통하여 완전한 시험을 거쳐 사용되는 규격 반드시 지켜야 하는 협약된 규약 인터넷 드레프트(Internet draft)로 시작하여 상태에 따라 완성된 처리 절차를 가짐 인터넷 드레프트는 6 개월의 유효기간을 갖는 작업 문서 드레프트를 RFC(Request for Comment)로 발간 (문서번호 지정) 완성 단계를 거친 후에 요구수준에 따라 분류 1.70 1.#

71 그림 1.21: RFC 완성단계 1.71 1.#

72 1.4 인터넷 표준(계속) 완성 단계(Maturity Levels) 제안 표준(proposed standard)
인터넷 공동체를 통하여 많은 노력과 충분한 논의를 거친 안정된 규격 드레프트 표준(draft standard) 적어도 2번의 독자적인 성공과 상호 운용성이 이루어진 규격 문제점은 계속적으로 수정이 이루어짐 인터넷 표준(internet standard) 구현이 완전히 이루어진 규격

73 1.4 인터넷 표준(계속) 기록 단계(historic) 실험 단계(experimental)
인터넷 표준이 되기 위한 단계를 통과하지 못한 규격 역사적인 면에서 중요한 의미를 가짐 실험 단계(experimental) 인터넷 운영에 영향을 주지 않고 실험적인 작업 규격 인터넷 서비스 기능으로 구현되지 않을 수도 있음 정보 제공(informational) 인터넷과 관련된 일반적이고 역사적인 튜토리얼 정보

74 RFC 요구수준 RFC는 요구수준에 따라 분류

75 1.4 인터넷 표준(계속) 요구 단계 요구(required) 권고(recommended)
모든 인터넷 시스템에서 최소한의 적합성 구현 예 : IP, ICMP 권고(recommended) 최소한의 적합성이 요구되지 않음 유용성이 있기 때문에 권고 예 : FTP,TELNET

76 1.4 인터넷 표준(계속) 선택(elective) 사용 제한(limited use) 미권고(not recommended)
요구도 권고 되지도 않은 등급으로 시스템에 유익할 경우 사용 사용 제한(limited use) 제한된 상황에서만 사용(실험 단계 RFC) 미권고(not recommended) 일반적인 용도에 적합하지 않은 것(기록 단계 RFC)

77 RFCs can be found at http://www.rfc-editor.org.
Note RFCs can be found at

78 1.4.2 INTERNET ADMINISTRATION
Internet Society (ISOC) Internet Architecture Board (IAB) Internet Research Task Force (IRTF) Internet Assigned Number Authority (IANA) Internet Corporation for Names and Numbers(ICANN) Network Information Center (NIC)

79 그림 1.22: 인터넷 관리(Internet administration)
1.79 1.#

80 1.4.2 인터넷 관리(계속) ISOC(Internet Society) 1992년 설립 국제적인 비영리단체
인터넷 표준 제정 지원 IAB, IETF, IRTF, IANA등의 인터넷 단체 관리 및 지원 인터넷과 관련된 학술 활동 및 연구 담당

81 1.5 인터넷 관리(계속) IAB(Internet Architecture Board) ISOC를 위한 기술 자문 위원회
TCP/IP 프로토콜 그룹의 지속적인 개발 감독 인터넷 공동체 연구원들에게 기술적인 조언 제공 IETF와 IRTF를 통하여 수행 RFC 문서 편집 관리 다른 관련 기관과의 대외적인 창구 담당

82 1.5 인터넷 관리(계속) IETF(Internet Engineering Task Force)
IESG(Internet Engineering Steering Group)에 의해 관리되는 작업 그룹 운영상의 문제점 파악, 해결책 제공 인터넷 표준 규격 개발, 검토 현재 9개의 작업반(working group) 활동 (applications, internet protocols, routing, operations, user services, network management, transport, IPng, security)

83 1.5 인터넷 관리(계속) IRTF(Internet Research Task Force)
IRSG(Internet Research Steering Group)에 의해 관리 되는 작업 그룹 인터넷 프로토콜과 응용, 구조, 기술과 관련된 장기간 연구 주제를 중점적으로 다룸

84 1.5 인터넷 관리(계속) IANA(Internet Assigned Numbers Authority)
1988년 10월까지 인터넷 도메인 네임과 주소 관리 담당 ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) IANA 운영 물려받음 NIC(Network Information Center) TCP/IP 정보 수집과 분배 책임

85 부록(Appendix) D에서 찾을 수 있다.
Note 인터넷 관련 기관 주소와 웹사이트는 부록(Appendix) D에서 찾을 수 있다.

86 알림 연습문제 풀이해서 Report로 다음주까지(일주일 후) 제출해 주세요!