강좌개요 목표 : 컴퓨터네트워크의기본개념과동작원리습득 교재 : Data and Computer Commun 8 th ed. Chapters 1-2, 18-24 강의자료 : http://netopia.knu.ac.kr 평가방법 중간고사 40% 기말고사 40% 과제물 10% 출석 10%
목차 1장데이터통신, 데이터망, 인터넷 1.1 오늘날의데이터통신과네트워킹 1.2 통신모델 1.3 데이터통신 1.4 네트워크 1.5 인터넷 1.6 구성예제 2 장프로토콜구조, TCP/IP, 인터넷기반응용 2.1 프로토콜구조의필요성 2.2 TCP/IP 프로토콜구조 2.3 OSI 모델 2.4 프로토콜구조의표준 2.5 인터넷기반의통적응용 2.6 멀티미디어 18 장인터넷프로토콜 18.1 프로토콜기본기능 18.2 인터네트워킹의원리 18.3 인터넷프로토콜의동작 18.4 인터넷프로토콜 18.5 IPv6 18.6 기상사설망과 IP 보안 19 장인터네트워크동작 19.1 멀티캐스팅 19.2 경로배정프로토콜 19.3 통합서비스구조 19.4 차등서비스 19.5 서비스레벨협약 19.6 IP 성능기준 20 장수송프로토콜 20.1 연결위주수송프로토콜메카니즘 20.2 TCP 20.3 TCP 혼잡제어 20.4 UDP 21 장네트워크보안 21.1 보안요구사항및공격 21.2 전통적암호화에의한기밀성 21.3 메시지인증과해시함수 21.4 공개키암호화와디지털서명 21.5 안전한소켓계층과수송계층보안 21.6 IPv4 와 IPv6 의보안 21.7 Wi-Fi 의보호접근 22 장인터넷응용 - 전자우편및네트워크관리 22.1 전자우편 : SMTP 와 MIME 22.2 네트워크관리 : SNMP 23 장인터넷응용 - 인터넷디렉토리서비스및웹 23.1 인터넷디렉토리서비스 : DNS 23.2 웹접근 : HTTP 24 장인터넷응용 - 멀티미디어 24.1 오디오및비디오압축 24.2 실시간트래픽 24.3 IP 기반음성및멀티미디어지원 -SIP 24.4 실시간수송프로토콜 (RTP)
Chapter 1 Overview The fundamental problem of communication is that of reproducing at one point either exactly or approximately a message selected at another point - The Mathematical Theory of Communication, Claude Shannon
A Communication Model
A Communication Model
Communications Tasks Transmission system utilization Interfacing Signal generation Synchronization Exchange management Error detection and correction Flow control Addressing Routing Recovery Message formatting Security Network management
Communications Tasks Transmission system utilization Transmission costs still high, hence interest in efficiency improvements 전송설비의효율적사용 (multiplexing, 혼잡제어 ) Interfacing 전송시스템과의인터페이스 Signal generation 전송시스템과수신기의요구조건에적합한신호특성 Synchronization 신호의타이밍 ( 수신기는신호의시작과끝위치및신호요소의길이 ) Exchange management 양방간의협력작업 동시전송또는교대전송 한번에전송하는데이터양 데이터의형식은어떻게할것인가 오류가발생하는등의돌발사태에대해서는어떻게대처할것인가
Communications Tasks Error detection and correction 헤드에 Cyclic Redundancy Check or Frame Check Sequence 포함 재전송 (backward) 또는 Hamming code 등의오류정정코드사용 (forward) Flow control 수신측의 overflow 방지 Addressing 목적지의식별자지정 Routing 특정경로선택 Recovery 작업이중단된시점부터다시시작하거나또는최소한작업의시작위치이전의조건으로시스템의상태복원 Message formatting 데이터의형태에대한협정 Security 무결성, 보안성 Network management 시스템구성, 상태감시, 결함및과부하대처
Networking Point to point communication not usually practical Devices are too far apart Large set of devices would need impractical number of connections Solution is a communications network Two broad categories of communications networks: Local Area Network (LAN) Wide Area Network (WAN)
Simplified Network Model
Wide Area Networks Large geographical area Rely in part on common carrier circuits Crossing public rights of way Alternative technologies Circuit switching Packet switching Frame relay Asynchronous Transfer Mode (ATM)
Circuit Switching Uses a dedicated communications path established for duration of conversation Comprising a sequence of physical links with a dedicated logical channel eg. telephone network
회선교환 목적지와연결한후정보교환이끝날때까지독점적으로회선을사용하여정보를교환하는방식
Medium/Link/Channel/Circuit Medium 아스팔트, 콘크리트, 비포장도로 Link medium+protocol 10 번도로 = 아스팔트 + 교통법규시설 Channel 10 번도로의 1 차선 Circuit 전체경로 경북대학교 20 번도로 1 차선 - 북대구 T/G - 1 번도로 2 차선 대전 I/C - 3 번도로 1 차선 - - 전주 T/G 32 번도로 1 차선 - 전북대학교
Packet Switching Small chunks (packets) of data at a time Packets passed from node to node between source and destination Two options Virtual circuit Datagram
패킷교환 - 데이터그램방식
패킷교환 - 가상회선방식
X.25 가상회선패킷교환방식 1976 년 ITU-T 에의해개발 연결설정, 유지, 해지에필요한절차규정
X.25 의문제점 데이터링크계층과네트워크계층의오류검출과흐름제어중복 ( 개발당시오류발생률이높은전송매체를전제 ) 마지막목적지로부터 ACK 를받을때까지발신지에서원본패킷을보유하여야함 트래픽의 ¼ 만메시지데이터
Frame Relay Packet switching systems have large overheads to compensate for errors Modern systems are more reliable Errors can be caught in end system 데이터링크계층에서오류검사나확인응답요구않음 오류검사는트랜스포트계층에서수행 Frame Relay provides higher speeds with most error control overhead removed
프레임릴레이망
FR 동작
Asynchronous Transfer Mode Evolution of frame relay Fixed packet (called cell) length with little overhead for error control Anything from 10Mbps to Gbps Constant data rate using packet switching technique with multiple virtual circuits
Local Area Networks Smaller scope Building or small campus Usually owned by same organization as attached devices Data rates much higher Usually broadcast systems Ethernet, Wireless LANs
인터넷 (Internet) Inter + Networks 개별네트워크들이연동되어하나의거대한네트워크 구성 전세계적으로산재해있는컴퓨터간의정보를유통하기 위한네트워크의네트워크 a network of networks TCP/IP 를사용하는네트워크들의집합 TCP/IP 에기반을둔유일한주소체계를사용하여전세 계적으로연결되는범세계적인정보시스템
The Internet Internet evolved from ARPANET 1967: 미국방성의 ARPA(Advanced Research Projects Agency) 에서각호스트를 IMP(Interface Message Processor) 를통하여연결하는아이디어제안 First operational packet network applied to tactical radio & satellite nets 1983: TCP/IP 가 ARPANET 의공식적인프로토콜이됨 A need for interoperability -> Led to standardized TCP/IP protocols 1994: Browser 등장 (Mosaic, Netscape, Explorer) 1995: ISP (Internet Service Provider) 개시
인터넷구성도
인터넷모델
Internet Elements
Example Configuration
인터넷의구조 Internet service provider 인터넷의접속서비스제공 인터넷의관문역할 유동 IP 주소제공 서비스지역내의인터넷 POP 에필요한장비와통신선로보유 대규모 ISP 는자체의전용선로보유 Point of Presence ISP 네트워크와가입자의접속점 가입자의연결수락및인증 Netwotk Service Provider ISP 에게근간네트워크서비스를제공 Network Access Point 모든 ISP 를하나로묶기위하여필요한인터넷연결점
Internet Architecture POP NAP
Example Bob Small R LAN R LAN T1 POP T3 POP ISP Y R ISP Z ADSL NAP NSP A NSP B NAP ISP ISP X
표준 통신에필요한상호운용성을확보하기위해제조업체, 판매업체, 정부기관및서비스업체에게지침을제공 Advantages Ensures a large market for equipment and software Allows products from different vendors to communicate Disadvantages Freeze technology May be multiple standards for the same thing 사실 (de facto) 표준 : 공인된기관에서승인된것은아니지만시장에서폭넓게사용됨으로써표준으로채택 새로운상품이나기술의기능성을규정 주로제조업체에의해만들어짐 법률 (de jure) 표준 : 공인된기관에의해제정된표준
표준기구 Standards Creation Committees International Standards Organization (ISO) Forums Frame Relay Forum ATM Forum International Telecommunications Union Telecommunication Standards Sector (ITU-T) American National Standards Institute (ANSI) Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Electronic Industries Association (EIA) Regulatory Agencies Federal Communications Commission (FCC)
표준기구 국제표준화기구 (ISO) - www.iso.ch International Standards Organization 각국에서선정된위원들로구성된다국적기구 1947 년창설 ( 현재 82 개국회원 ) 상호호환성, 품질개선, 생산성향상, 가격저하를위한모델제공 과학, 기술, 경제분야헌신 OSI(Open System Interconnection) 모델수립 국제전기통신연합 (ITU-T) www.itu.int International Telecommunications Union - UN 산하기구 일반전기통신, 전화, 데이터통신시스템표준 ITU-R: 무선통신표준
표준기구 ( 계속 ) 미국립표준협회 (ANSI) www.ansi.org American National Standards Institute 비영리법인 - 미국의임의표준국가조정기구 전기전자공학회 (IEEE) www.ieee.org Institute of Electrical and Electronics Engineers 전기공학, 전자공학, 컴퓨터와통신의국제표준개발 전자산업협회 (EIA) www.eia.org Electronic Industries Association 전자산업발전을위해설립된비영리기관 데이터통신의물리적인연결인터페이스와신호규격규정 포럼 (Forum): 신기술의시험, 평가, 표준제정 프레임중계 (Frame Relay) 포럼 북미, 유럽, 환태평양지역을대표하는 40 여개국회원 논의안건 : 흐름제어, 캡슐화, 변환, 멀티캐스팅 결과는 ISO 에제출 ATM 포럼 사설교환기및중앙교환국업체중심 상호운용성을위한서비스에대한표준화
표준기구 ( 계속 ) 연방통신위원회 (Federal Communications Commission) 법규기관 미국의모든통신기술통제 통신과관련된미국및국제교역에관한권한 라디오, 텔레비전, 유선통신을조정하여공공의이익을보호
국내표준기관 한국정보통신기술협회 (TTA) http://www.tta.or.kr 1988년 12월설립 통신사업자, 산업체, 학계, 연구기관및단체등의상호협력과유대강화 국내외정보통신분야의최신기술및표준에관한각종정보수집, 조사연구및보급활용 정보통신산업및기술진흥과국민경제발전에기여
인터넷관리조직
인터넷관리조직 ( 계속 ) ISOC(Internet Society) 1992 년설립 국제적인비영리단체 인터넷표준제정지원 IAB, IETF, IRTF, IANA 등의인터넷단체관리및지원 인터넷과관련된학술활동및연구담당 IAB(Internet Architecture Board) ISOC 를위한기술자문위원회 TCP/IP 프로토콜그룹의지속적인개발감독 인터넷공동체연구원들에게기술적인조언제공 IETF 와 IRTF 를통하여수행 RFC 문서편집관리 다른관련기관과의대외적인창구담당
인터넷관리조직 ( 계속 ) IETF(Internet Engineering Task Force) IESG(Internet Engineering Steering Group) 에의해관리되는작업그룹 운영상의문제점파악, 해결책제공 인터넷표준규격개발, 검토 현재 9개의작업반 (working group) 활동 (applications, internet protocols, routing, operations, user services, network management, transport, IPng, security) IRTF(Internet Research Task Force) IRSG(Internet Research Steering Group) 에의해관리되는작업그룹 인터넷프로토콜과응용, 구조, 기술과관련된장기간연구주제를중점적으로다룸
인터넷관리조직 ( 계속 ) NIC(Network Information Center): TCP/IP 프로토콜관련정보수집과분배책임 KRNIC(Korea Network Information Center) www.krnic.or.kr
인터넷표준완성단계 제안표준 (proposed standard) 인터넷공동체를통하여많은노력과충분한논의를거친안정된규격 드래프트표준 (draft standard) 적어도 2 번의독자적인성공과상호운용성이이루어진규격 문제점은계속적으로수정이이루어짐 인터넷표준 (Internet standard) 구현이완전히이루어진규격 기록단계 (historic) 인터넷표준이되기위한단계를통과하지못한규격 역사적인면에서중요한의미를가짐 실험단계 (experimental) 인터넷운영에영향을주지않고실험적인목적의작업규격 인터넷에서구현되지않을수도있음 정보제공 (informational) 인터넷과관련된일반적이고역사적인튜토리얼정보
인터넷표준 인터넷을통하여완전한시험을거쳐완성된규격 반드시지켜야하는협약된규약 인터넷드래프트 (Internet draft) 로시작하여완성 인터넷드래프트는 6 개월의유효기간을갖는작업문서 드래프트를 RFC(Request for Comment) 로발간 ( 문서 번호지정 ) 완성단계를거친후에요구수준에따라분류
인터넷표준 표준요구단계 요구 (required) 모든인터넷시스템에서최소한의적합성구현 예 : IP, ICMP, TELNET 권고 (recommended) 최소한의적합성이요구되지않음 유용성이있기때문에권고 예 : FTP 선택 (elective) 요구도권고되지도않은등급으로시스템에유익할경우사용 사용제한 (limited use) 제한된상황에서만사용 ( 실험단계 RFC) 미권고 (not recommended) 일반적인용도에적합하지않은것 ( 기록단계 RFC)