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정석 경
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3 컴퓨터네트워크 송신자, 수신자, 전송매체 전송매체 케이블, 무선 프로토콜 통신을하는두개체간에데이터를전송할때무엇을어떻게어떠한방식으로교신할것인가하는것을정한절차또는규약 프로토콜종류 TCP, IP, UDP, HTTP 3

4 전화통신망 전화망은기본적으로아날로그신호를전송 전달거리가길어지면신호가약해져증폭기 (amplitude) 필요 초기의컴퓨터네트워크는이러한전화망을사용 초기에는전화기를일대일로연결 전화기의수가증가함에따라일대일연결은회선수가증가하여비용이많이들고비효율적 1978 년처음으로교환기가등장 우리나라은 1895 년최초의교환기설치, 1902 년서울, 인천간전화개통 4

5 네트워크역사 ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network) 1969 년미국국방성에서는미국내여러곳에분산되어있는프로젝트의자원을공유하고전송할수있는 ARPANET 만듦 SNA(System Network Architecture) 1972 년 IBM Ethernet 1974 년제록스 (Xerox) NSFNET 1986 년에는 NSF(National Science Foundation) 가그들의네트워크인 NSFNET 을 ARPANET 에연결함 TCP/IP 1982 년인터넷프로토콜로사용되는 TCP/IP 가만들어짐 WWW 1992 년에는인터넷의급격한확산을가져온 WWW 개발 5

OSI 모델 OSI(Open Systems Interconnect) 모델 1978 년에국제표준화기구인 ISO(International Organization for Standardization) 에서서로다른두가지시스템이하위구조에상관없이통신을할수있도록국제표준인 OSI 모델을제정 7 계층 물리 (1

6 OSI 모델 OSI(Open Systems Interconnect) 모델 1978 년에국제표준화기구인 ISO(International Organization for Standardization) 에서서로다른두가지시스템이하위구조에상관없이통신을할수있도록국제표준인 OSI 모델을제정 7 계층 물리 (1 계층 ), 데이터링크 (2 계층 ), 네트워크 (3 계층 ), 전송 (4 계층 ), 세션 (5 계층 ), 표현 (6 계층 ), 응용 (7 계층 ) 7 개계층은서로간에독립적 어느한계층의변경이다른계층에영향을미치지않음 네트워크장치들은 7 개의계층중기능에따라필요한몇개의계층만을표준화에따르면정상적인통신 6

7 물리, 데이터링크, 네트워크, 전송계층 물리계층 (physical layer) 전송매체로비트 (bit) 들을전송하는기능 물리적인네트워크장치들의기계적이고물리적인사양은이물리계층에의해결정 데이터링크계층 (data link) 비트들을프레임 (frame) 이라는논리적인단위로구성 전송하려는데이터에인접하는노드의주소가더해짐 물리계층에서발생할수있는오류를검출하고복구하는오류제어기능 네트워크계층 데이터의발신지와목적지간의패킷이전송되는경로를책임 논리주소인 IP 주소를헤더에포함하여전송 전송계층 (transport) 메시지가발신지에서목적지까지실제전송되는것을책임 네트워크계층에서는각패킷의전송을책임지는반면에전송계층에서는전송하려는전체메시지의전달을책임 7

8 세션, 표현, 응용계층 세션계층 (session) 전송하는두종단의프로세스 (process) 간의접속 (session) 을설정하고, 유지하고종료시켜주는역할 세션을연결하고관리하고동기화 데이터의단위를전송계층으로전송하기위한순서를결정하고데이터에대한점검및복구를위한동기를위한위치를제공 표현계층 전송하는정보의표현방식을관리하고암호화하거나데이터를압축하는역할 전송하려는메시지를수신자가이해할수있도록정의된형식으로변환 응용계층 (application) 7 개의계층중가장상위의계층 네트워크가상터미널이나파일의전송, 우편서비스, 디렉토리서비스등을응용계층에서책임 8

STP(Shielded Twisted Pair) 은박지같은금속형물질로한번더싼것 동축케이블 (Coaxial cable) 두개의전도체가있는데,

10 전송매체 대역폭 (bandwidth) 전송매체를지나는신호의최대주파수와최저주파수의차이 대역폭이높을수록단위시간당더많은데이터전송가능 꼬임선 (twisted pair) 플라스틱으로덮여진두가닥의구리선을나선형으로꼬아서만든전송매체 UTP(Unshielded Twisted Pair) 플라스틱으로덮여진코팅이외에아무런외부로부터의차단이없이만든것 STP(Shielded Twisted Pair) 은박지같은금속형물질로한번더싼것 동축케이블 (Coaxial cable) 두개의전도체가있는데, 중앙의전도체와별도로이를감싸고있는절연체밖에또하나의전도체가있음 꼬임선보다우수한주파수특성을가지고있기때문에높은대역폭과빠른데이터전송을할수있으나비용이다소비쌈 외부신호에대한차단이우수하고, 전자기파를차단 동축케이블은유선방송, CATV, 근거리통신망등에서널리사용 10

11 전송매체의종류 : 광섬유와위성 광섬유 (Optical fiber) 광선은전기신호보다훨씬고속으로전송 데이터를아주고속으로전송할수있어 10Gbps 이상의속도도냄 전자기파의간섭을거의받지않고대역폭도아주큼 다른통신장치로인한신호간섭이없어서보안성에서도다른전송매체에비해우수 위성 (Satellite) 위성에트랜스폰더 (transponder) 가탑재되어있어서두개의지상국사이의신호를전달해주는중계소역할 우리나라에서는 1995 년무궁화위성 1 호를시작으로 1999 년무궁화위성 3 호를발사하여방송과통신용으로사용 11

13 단방향, 반이중, 전이중전송 단방향전송 (simplex) 한방향으로만전송이가능한통신형태 한쪽단말은송신기능만있고, 다른쪽은수신기능만 라디오, 텔레비전 방송국에서는송신을하고, 집에있는라디오나텔레비전은수신 반이중전송 (half duplex) 통신하는두단말이양방향으로통신이가능하나동시에전송은불가능 어느한시점에는한방향으로만전송가능 양단말에서동시에전송하면충돌이발생 충돌을피하기위해서는통신을하기전에전송이가능한지여부를먼저확인 무전기를사용한통신 전이중전송 (full duplex) : 전화 통신하는두단말이동시에양방향으로데이터를전송 송신을하면서동시에수신 일반적인데이터통신, 전화기 13

(amplifier) 가사용됨 디지털전송 디지털데이터 (digital data) 는불연속적 (discrete)

14 아날로그과디지털전송 아날로그전송 아날로그데이터 (analog data) 는시간에따라그크기가연속적 (continuous) 으로변하는정보 소리, 압력, 온도 아날로그신호는전송거리가멀어짐에따라서감쇄현상이발생 이를복원하기위해일정한거리마다증폭기 (amplifier) 가사용됨 디지털전송 디지털데이터 (digital data) 는불연속적 (discrete) 인값을가지며임의의값의정수배를다루는데이터 디지털전송에서는 0 과 1 의디지털신호를전송 거리의제한을해결하기위해서리피터 (repeater) 를사용 14

15 직렬전송과병렬전송 직렬전송 한비트씩전송하기때문에전송속도는느리지만통신회선의비용은아주저렴 주로원거리의전송에사용되고, RS-232C, RS-423 과같은인터페이스에사용 병렬전송 직렬전송에비해전송속도는빠르나통신회선을구축하는데많은비용 단말장치들간의연결에서는거의사용하지않고, 거리가짧은컴퓨터와주변기기 ( 프린터등 ) 간의연결에많이사용 15

데이터가길어지면시스템클럭차이의누적으로인해오류가발생할가능성이높음 동기전송 (synchronous)

16 비동기와동기전송 비동기전송 (asynchronous) 비동기전송에서데이터신호는시작 (start) 비트, 데이터, 정지 (stop) 비트로구분 송신장치와수신장치가서로독립적인시스템클럭을사용하지만시작비트와정지비트로동기를맞추고데이터를인식 비동기전송방식은접속장치들의구조가간단하므로전송비용이저렴 데이터가길어지면시스템클럭차이의누적으로인해오류가발생할가능성이높음 동기전송 (synchronous) 전송효율을높이기위해서송신측과수신측이서로약속되어있는일정한데이터형식에따라전송하는방식 송신자는송신하는데이터블록의전후에특정한제어정보를삽입하여전송 동기전송은데이터전송도중오류가발생하면동일한데이터를재전송하여오류를복구 16

18 네트워크위상 네트워크위상 (topology) 노드 (node) 종류 컴퓨터네트워크에연결되어있는주소를가진통신장치 호스트 (host) 라고부름 컴퓨터, 라우터, 프린터등이하나의노드 버스형 스타형 링형 트리형 메시형 18

연결된노드수가많거나트래픽이많아지면충돌이잦아지게되고, 네트워크의성능이저하 스타 (star) 형 다른노드들이이허브에점대점

19 버스형과스타형 버스 (bus) 형 구조가간단하고, 케이블에소요되는비용도최소 한노드에서데이터를전송하는데이미다른노드에서데이터를전송중이면충돌이발행 충돌이발생하면나중에다시전송해주어야하는데, 연결된노드수가많거나트래픽이많아지면충돌이잦아지게되고, 네트워크의성능이저하 스타 (star) 형 다른노드들이이허브에점대점 (point-to-point) 링크에의해연결 통신망의처리능력과신뢰성은이허브에의해좌우 지능형허브는네트워크의통신양을조절하거나충돌을방지하는역할 중앙집중적인구조이므로고장발견과유지보수가쉽고전송제어가간단 19

20 링형 링 (ring) 형 하나의노드에서전송한데이터는원을따라한방향으로전송 수신한목적지가아닌노드에서는매번신호를재생하여다음노드로전송 재생과정으로전송도중의오류를줄일수있음 장애가발생하면장애가발생한호스트를쉽게찾을수있고 노드수가증가해도네트워크의성능에는큰영향이없음 종류 단방향링 (single ring) 이중링 (double ring) 20

21 트리형과메시형 트리 (tree) 형 트리의최상위노드는허브가위치하고하위의다른노드들을제어 제어가간단하여관리나네트워크의확장이비교적용이 트래픽이중앙에집중되어병목현상이발생될수있고, 중앙지점이고장났을경우전체네트워크가장애가발생 메시 (mesh) 형 전송중간에다른장치의중계가필요없으므로망의효율이좋음 일부통신회선에장애가발생하더라도다른경로를통하여데이터전송가능 네트워크가상당히복잡하고많은통신회선이필요하기때문에비용이높아지지만신뢰성이중요한네트워크에서사용 21

22 네트워크의접속장치 : 모뎀 모뎀 (Modem) 컴퓨터로통신을하는초기에는기존에깔려있는전화망을사용하여컴퓨터통신에이용 전화망은음성과같은아날로그를전송하기때문에전화망으로컴퓨터통신을하기위해서는아날로그신호를디지털신호로변환하는과정이필요 변조 (Modulation) 모뎀은컴퓨터의디지털신호를아날로그로변환 복조 (Demodulation) 아날로그신호를디지털신호로복원해주는기능 22

더미허브 (dummy hub) 단순히들어온데이터를네트워크에있는다른컴퓨터로전달

23 네트워크인터페이스카드와허브 네트워크인터페이스카드 (NIC) 허브 모뎀이아날로그신호를전송하는전화선을연결하는것과는달리디지털신호를직접전송 여러곳으로부터들어온데이터를그대로다른여러곳으로데이터를보내는역할 더미허브 (dummy hub) 단순히들어온데이터를네트워크에있는다른컴퓨터로전달 전체대역폭을각호스트가분할하여사용하기때문에호스트가증가하면속도저하 스위칭허브 (switching hub) 단순히전달하는기능을넘어목적지주소로스위칭하는기능을가짐 더미허브처럼대역폭을분할하지않고점대점으로접속시키기때문에네트워크의효율이훨씬높아짐 가격이비쌈 23

24 리피터와브리지 리피터 (repeater) 리피터는전송도중약해진신호를다시생성하여전송 브리지 (bridge) 네트워크에흐르는프레임의주소를보고같은 LAN 에포함되어있는주소의프레임은받아들이고, 연결되어있는다른 LAN 으로보내야할것들은브리지를통해해당하는 LAN 으로보냄 전체네트워크의트래픽을줄여줌 24

25 라우터 라우터 (router) 라우터는패킷의논리주소 (IP 주소 ) 에따라패킷을라우팅 네트워크의연결기능을라우터가담당 라우팅 (routing) 라우터는라우터로수신되는패킷의목적지인터넷주소를보고다음경로를결정 25

26 게이트웨이 게이트웨이 (gateway) 프로토콜변환기의역할 서로다른프로토콜의두개의네트워크를서로연결 현대에는게이트웨이와라우터를서로혼용하여사용 26

28 회선교환방식 회선교환방식 회선 : 설정된경로의집합 회선이설정되어해제되기전까지데이터를전송하지않을때에도다른컴퓨터들이이회선을이용할수없으므로회선의이용률측면에서는불리 한번설정되어전송을시작하면다시경로를찾기위한노력이필요없으므로 음성과같은실시간데이터를전송하는데적합 독점해서사용하기때문에대량의데이터를고속으로전송 대표적인예는전화망 28

29 패킷교환방식 패킷교환방식 각패킷들은네트워크의트래픽상태등에따라각기다른전송경로 고정된경로를설정하지않으므로 동일한경로를다른목적지로가는여러패킷들이공유하므로통신회선을보다효율적으로사용 대표적인경우 인터넷 29

31 LAN LAN(Local Area Network) 좁은지역에설치되어있는컴퓨터, 프린터, 기타네트워크장비들을연결하여구성한네트워크 비교적가까운거리지만개념적으로하나의조직이관리하는지역 한회사의건물이나공장, 반경이수백미터또는수킬로미터가되는대학의캠퍼스등에설치된네트워크 초기에는주로 10~100Mbps 의이더넷 (ethernet) 을사용 최근에는보다빠른전송의필요성에따라기가비트이더넷, ATM, FDDI, 무선랜과같은다양한네트워크가사용 31

32 LAN 의특징및표준 특징 전송지연시간이적고, 좋은품질의통신회선을사용하고관리 비교적통신품질이우수하며, 전송시의오류가아주낮고, 전송속도도빠른편 컴퓨터뿐만아니라프린터등과같은장치들을쉽게연결하여사용할수있고확장도용이 LAN 의표준 이더넷 (ethernet) 1976 년 Xerox 사에서개발 10Mbps 의속도, CSMA/CD 알고리즘 고속이더넷 (fast ethernet) 100Mbps 의속도, 100BASE-T 기가비트이더넷 (gigabit ethernet) 1 Gbps FDDI(Fiber Distributed Data Interface) 보통전송매체로광섬유 (optical fiber) 를사용하여고속의 LAN 을구현할수있음. 많은대역폭과빠른전송이필요한백본망 (backbone network) 에많이사용 32

33 MAN MAN(Metropolitan Area Network) LAN 이확장되거나연결되어서하나의마을이나도시를연결하는네트워크 통신사업자가이를제공하고관리 전화사업자들의 MAN 서비스 SMDS(Switched Multimegabit Data Services) 를제공 33

34 WAN WAN(Wide Area Network) 아주넓은범위의네트워크 가장대표적인 WAN 이전세계를연결하는인터넷 일반적으로 WAN 은 LAN 에비해상대적으로먼거리를연결 네트워크를구축하는데많은비용 속도는 LAN 에비해저속 34

ISDN ISDN(Integrated Service Digital Network) 종합정보통신망 1980 년대중반에음성의전화와데이터통신, 화상통신등의다양한통신서비스를통합하여하나의통신망으로제공할수있도록개발 ISDN 은전송속도가 64Kbp~144Kbp

36 ISDN ISDN(Integrated Service Digital Network) 종합정보통신망 1980 년대중반에음성의전화와데이터통신, 화상통신등의다양한통신서비스를통합하여하나의통신망으로제공할수있도록개발 ISDN 은전송속도가 64Kbp~144Kbp 로현대의이미지, 동영상등의대용량데이터를고속으로전송하기는문제 B-ISDN(Broadband ISDN) 이미지, 영상, 사운드등의대용량의데이터를고속으로전송하기위해기존의 ISDN 의기반위에만들어진광대역의디지털통신망 B-ISDN 은 2Mbps~155Mbps 의속도 36

37 ATM ATM(Asynchronous Transfer Mode) ATM 은광대역 ISDN(B-ISDN) 을구축하는데사용되는기반기술 전송의기본단위가 53 바이트의셀 (cell) 전달하고자하는데이터를 48 바이트단위로쪼개서셀에넣음. 셀의나머지 5 바이트는정보를가지는헤더 가상회선 (virtual circuit) 을통하여전송 37

38 xdsl xdsl(x-digital Subscriber Line) 제한된거리에서기존의전화망을이용하여고주파수대역의모뎀을사용하여데이터를고속으로전송 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 1989 년미국의벨코어 (Bellcore) 가 VOD 의상용서비스를위해개발 ADSL 은기존의전화선에 1.5~8Mbps 의하향속도와 16~640Kbps 의상향속도로약 10:1 의차이 HDSL(High bit-rate Digital Subscriber Line) ADSL 과는달리대칭적인전송을하는형태 HDSL 은 2 쌍의전화선을통하여 T1(1.544Mpbs) 또는 E1(2.048Mbps) 의고속통신이가능 VDSL(Very high bit-rate Digital Subscriber Line) 미국의 ANSI 와유럽의 ETSI 에서표준화한것으로 ADSL 과유사하게비대칭형가입자망 ADSL 보다훨씬높은속도 38

39 BWLL BWLL(Broadband Wireless Local Loop) 광대역고정무선가입자망 첨단무선가입자망으로기지국과가입자의장치사이에는무선으로가입자의장치와가입자의컴퓨터사이는유선으로통신 통신망의이용과구축이쉽고, 유지보수비용저렴 ADSL 등의서비스를제공하기어려웠던중소규모의아파트나빌딩등에쉽게설치하여사용가능 39

41 회사에서네트워크설정 고정 IP 설정 메뉴 [ 제어판 ]-[ 네트워크및인터넷 ]-[ 네트워크및공유센터 ]- [ 어댑터설정변경 ]-[ 로컬영역연결 ] 의속성 Internet Protocol Version4(TCP/IPv4) 의속성 41

42 IP 주소 IP 주소 유일한 IP 주소 구조 인터넷에연결된세계의다른컴퓨터도이와동일한 IP 주소를가져서는안된다는뜻 네자리의수로모두 8 * 4 = 32 bit 네자리의수중에서앞의두자리또는세자리는네트워크의주소 나머지수는해당네트워크내에서컴퓨터의주소 X.X 는네트워크주소가 으로 그네트워크안에모두약 216 개의컴퓨터를가질수있다는뜻 어떤회사의주소가 X 라면 그회사를구성하는네트워크주소가 이고 그네트워크안에약 28 개의컴퓨터를수용가능 42

서브넷 서브넷 (subnet) 하나의회사안에도여러개의부서가있고, 하나의대학안에도여러개단과대학이나학과가있듯이 147.46.X.X 라는네트워크 147.46.10.X, 147.46.11.

43 서브넷 서브넷 (subnet) 하나의회사안에도여러개의부서가있고, 하나의대학안에도여러개단과대학이나학과가있듯이 X.X 라는네트워크 X, X 와같이여러개의작은네트워크로나눌수있는데이를서브넷 (subnet) 이라함 서브넷마스크 (subnet mask) 서브넷마스크를 으로설정하는것은 으로패킷이네트워크안으로들어올때 1 로되어있는부분만을보고라우팅하면자신의서브넷으로들어옴 43

44 기본게이트웨이와 DNS 서버 기본게이트웨이 내컴퓨터의패킷이외부네트워크로나갈거나외부네트워크의패킷이내네트워크나서브넷으로들어올때꼭거쳐야하는연결점 DNS 서버 회사나학교같은곳에서는현재컴퓨터의위치에따라게이트웨이주소가달라짐 도메인네임을 IP 주소로변환시켜주는서버 과같은도메인네임을 과같은 IP 주소로변환시켜주는서버 도메인이름 IP 주소는 과같은알파벳으로이루어진도메인이름을사용 숫자로이루어진 IP 주소는외우거나사용하기가번거롭기때문 44

45 가정에서네트워크설정 유동 IP 주소 (dynamic IP address) 설정 유동 IP 자기집에서가입한 KT 와같은통신망회사의서버가자동으로 DNS 서버와 IP 주소를할당 집에서는컴퓨터를켤때마다서버에서할당해주는 IP 주소가달라질수있으므로유동 (dynamic) IP 주소 자동으로 IP 주소와 DNS 서버주소를받는것으로설정 45

46 네트워크상태확인 ipconfig 현재네트워크의연결상태들을나열 물리주소, IP 주소, DHCP 서버등 46

47 네트워크상태확인 : nslookup nslookup 알파벳으로된도메인네임 (domain name) 을 IP 주소로변환 의 IP 주소가

네트워크상태확인 : tracert tracert 주어진목적지 (www.naver.

48 네트워크상태확인 : tracert tracert 주어진목적지 ( 까지의경로 현재 8, 9 번째경로에서시간이많이걸리는것으로보임 요즈음은보안상의이유로자신의네트워크에이러한추적을막아놓는경우도많아경로가끝까지나오지않을수도있음 48

OSI 참조 모델과 TCP/IP

OSI 참조 모델과 TCP/IP TCP/IP 프로토콜분석및네트워크프로그래밍 Chapter 1: OSI 참조모델과 TCP/IP 2003. 3. 1 프로토콜 (Protocol) 표준화된통신규약 장치간의정보를송수신하기위한협정 무전기의예 Over: 송신완료통지 Roger: 수신완료통지 제 1 장 OSI 참조모델과 TCP/IP 2 OSI 참조모델 목표 이기종컴퓨터간에도통신이가능한개방형시스템 상호접속모델제시