컴퓨터 네트워크 Chapter 1-2.

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1 컴퓨터 네트워크 Chapter 1-2

2 요약 패킷 교환 네트워크에서의 지연(Delay)과 손실(Loss) 메시지 교환 (message switching) 네트워크
큐잉(버퍼링) 지연(Queueing Delay) 패킷 손실 메시지 교환 (message switching) 네트워크 무선 네트워크 네트워크 구조와 OSI 모델 컴퓨터 네트워크

3 패킷 교환 네트워크에서의 지연(Delay)과 손실(Loss)
큐잉(버퍼링) 지연(Queueing Delay) 데이터가 전송되기 위하여 라우터의 출력포트에서 기다리는 시간 버퍼의 크기가 무한 값을 가진다 버퍼에서의 패킷 손실은 없다. 버퍼의 크기가 클수록 큐잉 시간이 길어지고, 버퍼가 작을수록 버퍼에서의 패킷손실이 커지는 특성을 가진다. 컴퓨터 네트워크

4 패킷 교환 네트워크에서의 지연(Delay)과 손실(Loss)
[예제] 패킷 스위칭 방식에서 전체 전송지연 구하기 링크의 전파속도 = 2x108 m/s 전송할 데이터의 크기 = 10,000 비트 대역폭 : A와 R 사이 = 1 Mbps, R과 B 사이 = 2 Mbps 라우터 : 패킷 수신 후 소스 A의 1000 비트 전송 지연 후에 노드 B로 전송 라우터에서의 큐잉 지연은 무시 다음의 경우 전체 패킷 전송지연을 구하라. 10,000 비트의 데이터를 하나의 패킷으로 만들어 전송할 경우 10,000 비트의 데이터를 두 개의 패킷으로 만들어 전송할 경우 컴퓨터 네트워크

5 패킷 교환 네트워크에서의 지연(Delay)과 손실(Loss)
[풀이] T전파 = (100x103)/(2x108) = 105/(2x108) = 0.5x10-3 = 0.5 [ms] T전송 A-R = 104/1x106 = 10-2x5 = 10 [ms] T전송 R-B = 104/2x106 = 5x = 5 [ms] T처리 R-B = 103/106x3 = 10-3x5 = 1 [ms] 따라서 전체시간 T전체 는 다음과 같이 표현된다. T전체 = T전송 A-R + 2xT전파 + T전송 R-B + T처리 = x = 17 [ms] 2) T = 5 [ms]에서 두 번째 패킷이 소스를 출발 T = 10 [ms]에서 두 번째 패킷 전송 완료 T = 10.5 [ms]에 두 번째 패킷이 R에 도착 T = 11.5 [ms]에서 두 번째 패킷이 R을 출발 T = = 14 [ms]에서 R에서 전송 완료 T = 14.5 [ms]에서 두 번째 패킷 B에 도착 -> 전송완료 컴퓨터 네트워크

6 패킷 교환 네트워크에서의 지연(Delay)과 손실(Loss)
[예제] 저장 후 전송 네트워크에서 소스 호스트 A로부터 전송되어진 데이터는 10 개의 라우터를 거쳐서 최종 목적지 호스트 B에 전달된다. 각 라우터에서는 수신한 패킷을 저장한 후에 링크를 통해 다음 라우터에게 전송한다. 모든 패킷의 크기는 1,000 비트이고, 모든 링크의 전송속도는 64 kbps이다. 또한 각 링크에서의 전파 지연은 5 ms이고 라우터에서의 처리지연은 무시한다고 한다. 만약 패킷이 각 라우터에 도착한 후에 라우터의 버퍼가 비어있는 경우에 하나의 패킷이 소스 호스트 A를 출발하여 목적지 호스트B에 도착하는데 걸리는 시간을 구하라. 만약 패킷이 각 라우터에 도착하였을 때, 라우터의 버퍼에 5 개의 패킷이 이미 전송을 위하여 대기 중이라 할 때, 하나의 패킷이 소스 호스트 A를 출발하여 목적지 호스트B에 도착하는데 걸리는 시간을 구하라. 컴퓨터 네트워크

7 패킷 교환 네트워크에서의 지연(Delay)과 손실(Loss)
[풀이] 주어진 네트워크에서 하나의 패킷이 소스 호스트 A로부터 목적지 호스트 B에게 전달되기 위하여 11 번의 전송지연과 11 번의 전파지연이 필요하다. 따라서 전체 지연은 다음과 같이 구해진다. 이 경우에 라우터에 도착한 패킷은 5 개의 패킷이 전송되어질 때까지 기다려야 한다. 따라서 호스트 A로부터 전송되어진 패킷은 모두 10 개의 라우터를 거쳐야 하기 때문에 전체 지연은 1)에서의 지연에 각 라우터에서 5개의 패킷 전송지연을 더한 값이 된다. 컴퓨터 네트워크

8 패킷 교환 네트워크에서의 지연(Delay)과 손실(Loss)
패킷 손실 패킷 네트워크: 자원을 공유 패킷의 손실(loss) 혹은 패킷의 전송 지연(delay)이 발생할 수 있음 라우터에서의 패킷처리 과정 입력 포트로 패킷 수신 패킷의 헤더에서 목적지 주소 확인 라우팅 테이블에서 해당 목적지로 가는 출력 포트 결정 라우터의 출력 포트로 패킷 포워딩 최악의 경우 : 모든 패킷이 동일한 출력포트로 향함 → 출력 포트에 버퍼링 → 버퍼링(큐잉) 지연 → 유한한 크기의 버퍼 → 패킷의 손실 발생 컴퓨터 네트워크

9 메시지 교환 (message switching) 네트워크
저장 후 전송(Store & Forward) 방식 패킷 교환 방식의 특별한 경우 파이프라인(Pipelined) 방식에 의한 패킷 방식에 비해 효율이 떨어짐 < 장점 > 메시지를 자르고 재조립하는 과정이 필요 없으므로 시간이 절약 헤더 오버헤드가 적음 < 단점 > 전송 후 저장 방식을 사용하므로 패킷 교환에 비하여 전체 메시지를 전송하는데 더 많은 시간이 필요함 전송 시에 오류가 발생하면 전체 메시지를 폐기하고 재전송 하므로 대역폭의 낭비를 가져올 수 있음 컴퓨터 네트워크

10 메시지 교환 (message switching) 네트워크
[예제] 소스 호스트 A와 목적지 호스트 B 사이에 2 개의 라우터로 연결된 네트워크 2M 비트 크기의 메시지 하나의 메시지로 보내는 메시지 교환 방식 동일한 크기의 1,000 개 패킷으로 나누어 전송하는 패킷 교환 방식 각 링크는 1 Mbps의 대역폭을 가진다고 가정 처리 및 전파 지연은 무시 전체 메시지를 전송하는데 걸리는 시간 비교 컴퓨터 네트워크

11 메시지 교환 (message switching) 네트워크
[풀이] 메시지 교환 방식 메시지 교환 방식에서는 전체의 메시지가 한꺼번에 전송된다. 따라서 노드에서의 전송지연은 다음과 같다. 따라서 소스에서 목적지 호스트까지 걸리는 전체 시간은 다음과 같다.         패킷 교한 방식 패킷 교환 방식:1,000 개의 패킷( 2 Kbits) 하나의 패킷을 전송하는데 걸리는 시간은 다음과 같다 컴퓨터 네트워크

12 메시지 교환 (message switching) 네트워크
각 노드에서 하나의 패킷을 전송하는데 걸리는 시간은 2 [msec] 그러나 첫 번째 패킷이 소스에서 전송되면, 두 번째 패킷이 소스에서 전송되어진다. 두 번째 패킷이 소스에서 전송되어지는 동안에 첫 번째 패킷은 R1에서 전송되어진다. 따라서 첫 번째 패킷이 목적지 호스트에 6 [ms] 이 후에 도착하게 되는데. 이 때 두 번째 패킷은 R2에서 전송을 기다린다. 따라서 매 2 [msec] 마다 하나의 패킷이 목적지 호스트에 도착하게 되므로 1000 개의 패킷이 목적지 호스트에 도착하는 시간은 다음과 같다. 회선 교환 네트워크에서는 링크의 대역폭, 교환기의 능력 등의 자원이 점유 혹은 예약되지만, 패킷 교환 네트워크에서는 이들 자원들이 공유된다. 컴퓨터 네트워크

13 메시지 교환 (message switching) 네트워크
컴퓨터 네트워크

14 무선 네트워크 무선 네트워크 셀룰라 모바일 네트워크(Cellular Mobile Network)
라디오 주파수(Radio Frequency: RF) (30 KHz~1 GHz 범위의 모든 전자기파) 혹은 인프라레드(Infrared: IR) 파(300 GHz ~ 500 THz의 주파수를 포함)를 사용 셀룰라 모바일 네트워크(Cellular Mobile Network) 육각형의 셀/기지국(Base Station) 무선 랜(Wireless LAN) 위성통신 네트워크(Satellite Communications Networks) 컴퓨터 네트워크

15 네트워크 구조와 OSI 모델 컴퓨터 네트워크 4가지 구성요소 자원과 부하를 공유 비용의 감소 높은 신뢰도 프로토콜
국지적 혹은 원격 자원 공유를 위한 접근을 제공하기 위한 상호 연결된 종단간의 시스템들의 집합 자원과 부하를 공유 프로그램이 하나의 컴퓨터에서 실행될 필요가 없음 비용의 감소 여러 컴퓨터가 프린터 및 저장 장비를 공유할 수 있음 높은 신뢰도 하나의 컴퓨터가 고장이 나면 다른 컴퓨터들이 메일 및 통신을 담당 4가지 구성요소 종단 시스템 혹은 호스트 라우터, 브리지, 허브와 같은 네트워크 장비 꼬임 2중선, 동축케이블, 광섬유, 라디오와 같은 통신 링크 프로토콜 컴퓨터 네트워크

16 네트워크 구조와 OSI 모델 인터넷에서의 주소 호스트의 구분: 32 비트의 IP 주소
- 인터넷상에서 유일(unique)하게 호스트를 구분 - 호스트가 연결되어 있는 인터페이스에 할당 서로 다른 호스트 상에서의 프로세스의 구분: IP 주소 + 포트 번호 - TCP/UDP 물리 네트워크 상의 주소: 48 비트 - 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 할당 인터넷에서 데이터 전송을 위하여 IP주소와 물리 주소가 필요함 → 주소변환 프로토콜 컴퓨터 네트워크

17 네트워크 구조와 OSI 모델 네트워크 응용(network Applications) 우리가 인터넷을 통해 얻을 수 있는 서비스
웹(WWW) 이메일( ) 파일 전송(File Transfer) 실시간 오디오/비디오 전송 상호 대화적인 게임(Interactive Game) 저장된 오디오/비디오(Stored Audio/Video) 인터넷 전화(Internet Telephony) 각 응용들의 요구사항이 다를 수 있음 - 파일전송관련 응용 → 신뢰성 있는 전송 - 오디오/비디오 응용 → 대역폭/실시간 전송 전송계층의 프로토콜 선택 → TCP/UDP 컴퓨터 네트워크

18 네트워크 구조와 OSI 모델 사용자 에이전트(User Agent) 사용자와 네트워크 응용 간의 인터페이스
[예] 웹 응용을 위한 웹 브라우저 : Netscape Navigator, Microsoft Explorer [예] 이메일 응용을 위한 메일 읽기 (Mail Reader) : Eudora, Netscape, Messenger, Microsoft Outlook 컴퓨터 네트워크

19 캡슐화(encapsulation)와 역캡슐화
네트워크 구조와 OSI 모델 캡슐화(encapsulation)와 역캡슐화 캡슐화 : 어느 프로토콜 데이터 유니트 (PDU : Protocol Data Unit)를 다른 프로토콜 데이터 유니트의 데이터 필드에 포함시키는 과정 역캡슐화 : 수신 호스트에서는 수신한 데이터에서 데이터의 헤더부분을 제거하는 과정 컴퓨터 네트워크

20 네트워크 구조와 OSI 모델 그림: 캡슐화와 각 계층의 프로토콜 데이터 유니트 컴퓨터 네트워크

21 네트워크 구조와 OSI 모델 네트워킹의 계층화 구조 서비스 인터페이스(Service Interface)
여러 컴퓨터들의 연결성을 제공 이들 컴퓨터들 간에 효율적인 비용과 공평성을 높이는 것을 목적 서비스 인터페이스(Service Interface) 프로토콜의 상위 계층과 하위 계층간의 인터페이스를 정의 전송 호스트의 네트워크 계층은 상위 계층인 전송계층으로부터 세그먼트를 받아서,네트워크 계층의 데이터그램 헤더를 부쳐서 하위 계층인 데이터 링크 계층으로 전달 수신 호스트의 네트워크 계층에서는 하위 계층인 데이터 링크 계층으로부터 패킷을 받아, 데이터그램 헤더를 떼어 내어 상위 계층인 전송계층으로 전달 동료간 인터페이스(Peer-to-Peer Interface) 통신 서비스를 위하여 프로토콜 동료간에 교환되어지는 메시지의 형태와 그 의미를 정의 서로 직접 통신하는 물리계층을 제외하고는 모두 간접 컴퓨터 네트워크

22 네트워크 구조와 OSI 모델 그림: 프로토콜 계층의 인터페이스 컴퓨터 네트워크

23 네트워크 구조와 OSI 모델 OSI 7 계층 참조 모델과 TCP/IP 5 계층 참조모델 OSI 7 계층모델 컴퓨터 네트워크

24 네트워크 구조와 OSI 모델 OSI 7 계층 참조 모델과 TCP/IP 5 계층 참조모델 컴퓨터 네트워크

25 네트워크 구조와 OSI 모델 물리계층(Physical Layer) ;매체를 통해서 데이터를 전송에 필요한 기능들을 수행
매체의 물리적 특성 비트의 동기화 데이터의 전송 속도 물리적 접속 형태 전송 모드 컴퓨터 네트워크

26 네트워크 구조와 OSI 모델 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
;직접 연결된 두 모드간의 신뢰성 있는 전송을 목적 물리 주소 지정 각 스테이션마다 고유의 주소를 가짐 프레임 구성 프레임 - 데이터링크 계층의 프로토콜 데이터 유니트 (Protocol Data Unit: PDU) 오류 제어 흐름 제어 매체 접근제어 컴퓨터 네트워크

27 네트워크 구조와 OSI 모델 네트워크 계층(Network Layer) ;노드와 노드간의 패킷 전송
(호스트-호스트(Host-to-Host) 전송) 라우팅(routing) 기능 라우터에서 목적지 호스트로 가는 가장 좋은 경로를 선택 IP 주소체계 스위칭 기능 패킷 퍼워딩(packet forwarding) 컴퓨터 네트워크

28 네트워크 구조와 OSI 모델 전송 계층(Transport Layer) ;프로세스와 프로세스간의 통신을 지원
프로세스 간 통신(Process to Process Communication) 포트번호 다중화(multiplexing)와 역다중화(demultiplexing) 분할과 재조립(Segment & Reassembly) 연결 서비스 제공 에러제어(Error Control) 흐름제어(Flow Control) 컴퓨터 네트워크

29 네트워크 구조와 OSI 모델 응용 계층(Presentation Layer) ;네트워크 응용을 위한 하나의 구성 요소
교환되어지는 메시지의 타입 여러 메시지 타입들의 구문 이들 구문들의 의미 메시지를 클라이언트와 서버사이에 언제, 어떻게 전송하고 응답할 것인가 ? 컴퓨터 네트워크

30 네트워크 구조와 OSI 모델 컴퓨터 네트워크

31 편 안 해 지 는 법 - 잘해야겠다는 강박관념을 버리자. 가방을 절반의 무게로 줄이자.
기억해야 할 것은 외우지 말고 메모를 하자. 부탁을 두려워 하지 말자. 빚을 지지 말자. 중요한 일부터 처리하자. 인생은 불완전하고 불안정한 것임을 인정하자. 임무는 굵고 짧게 처리하자. 한번 할 때 확실하게 마무리를 짓자. 남의 눈치를 보지 말자. 인간관계를 넓고 얇게 만들자. 컴퓨터 네트워크