[CS] 컴퓨터 기초 - 네트워크

컴퓨터들의 연결

서로 연결되어 있는 것을 네트워크라고한다.
네트워크는 전기 신호를 나르는 전송매체와 절차를 관리하는 통신 프로토콜(ex) TCP/IP)이 필요하다.
비유도매체는 전자기적 신호를 전달하는 공기와 공간을 말한다.

 

전송 매체

전송 매체는 전기 또는 자기 신호를 전도하는 능력을 가진 물질을 말한다.

전송 매체는 4가지의 방식으로 등급을 매긴다.
1. 대역폭: 초당 비트 수로 측정되는 매체의 속도이다.
2. 신호 대 잡음 비: 신호의 노이즈를 말한다.
3. 비트 오류율: 단위 시간 당 전송 받은 총 비트 수에서 오류를 가진 비트들의 비율을 말한다.
4. 감쇠: 신호가 이동 거리에 따라 약해지는것을 말한다.

전송매체는 유도매체와 비유도매체로 나뉜다.
유도매체는 구리선과 같은 물리적 매체를 말하며, 일반적으로 두 가지의 형태를 가진다. 
유도 매체

• 구리선: 차폐되거나 차폐되지 않은 전선쌍을 말한다.
  • 동축 케이블: 잡음을 줄이기 위해 구리선을 금속 막으로 감싼 형태이다.
  • 전선쌍: 유도 현상의 효과를 감쇠시킨다. 차폐와 비차폐 2가지 유형이 있다. UTP가 차폐된 전선쌍이나 동축에 비해 인기가 높다.
• 광섬유 케이블: 신호를 전달하기 위해서 유리와 빛을 사용한다.
  • 광섬유 케이블은 유리 섬유가 빛 파동을 유도한다.
  • 구리선에 비해 감쇠의 영향이 작다.
  • 자기 유도 법칙이 적용되지 않는다.
  • 구리 선의 수백배의 대역폭을 지원한다.

비유도 매체: 무선 기술
케이블 비용을 없애고, 장치의 이동성과 휴대성을 챙겼다.

 

프로토콜

프로토콜이란 통신방법에 대한 약속과 규칙의 집합이다.

타이밍 다이어그램을 통해 상호 작용을 표현한다.
정보 전달의 순차적 흐름을 정의한다.
대표적인 예로 TCP가 있다.

 

ISO/OSI 참조 모델

자세한 설명은 아래 링크를 참조하자

[CS] 네트워크 모델

 

네트워크 유형

크기와 인접성에 의해 분류한다.
LAN (근거리 네트워크)은 근거리에서 작은 수의 컴퓨터를 연결한다. 대개 건물이나 인접 건물로 제한되며 일반적으로 구리선으로 연결한다.
WAN은 LAN들과 WLAN들을 연결한다. 인터넷은 WAN으로 분류된다.

 

LAN의 토폴로지

네트워크의 구성을 네트워크 토폴로지라고 부른다.
노드는 네트워크에 연결된 컴퓨터를 말한다. 각 노드는 고유의 네트워크 주소를 갖는다.
LAN의 기본적인 토폴로지는 3가지가 있다.

• 링: 컴퓨터들을 케이블을 사용해서 루프로 연결하는 방식이다.
• 스타: 컴퓨터들이 중심 허브에 연결된 방식이다.
• 버스: 컴퓨터의 시스템 버스와 같은 구조이다.

 

LAN의 통신 기술

이더넷
가장 널리 사용되는 업계 표준 기술이다.
버스 토폴로지에 기반하지만, 스타 토폴로지로도 연결이 가능하다.
원래 이더넷은 10Mbps, 고속은 100Mbps, 기가비트 이더넷은 1~10Gbps로 전송한다.
토큰 링
두번째로 인기있는 LAN 기술이다.
링 토폴로지를 사용한다.
토큰을 전달하여 네트워크 접근을 제어한다.

 

네트워크 통신 장치

NIC: 컴퓨터와 네트워크의 물리적 연결을 담당한다.
중계기(리피터): 노드 사이의 케이블을 따라 신호를 증폭한다.
허브: 여러 개의 입력과 출력을 가진 특수한 형태의 중계기이다.
스위치: 허브와 유사하다. 헤더를 조사하여 지정된 주소에 해당하는 출력으로 연결한다.
브리지: 지능을 가진 스위치이다. 전체 네트워크의 트래픽을 줄이기 위해 네트워크를 세그먼트 단위로 분할한다.
게이트웨이: 브리지와 유사하다. 여러 다른 네트워크 프로토콜을 해석하고 번역하며, 다른 유형의 네트워크를 연결한다.
라우터: 컴퓨터와 네트워크의 물리적 연결이다. 브리지, 게이트웨이와 유사하며 더 높은 OSI 3 계층의 기능을 제공한다. 네트워크 계층에서 할당된 IP 주소에 따라 트래픽을 라우팅한다.
방화벽: 내부 네트워크와 노드를 보호한다. 많은 방화벽은 라우터 기반이다. 외부로부터 들어오고 나가는 트래픽을 감시하고 제한한다. 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현이 가능하다.

 

교환 네트워크

전화망을 디지털 데이터를 전송하도록 변형한다.
모뎀은 아날로그 신호를 디지털 신호로 / 디지털 신호를 아날로그 신호로 전송하도록 변조한다.
표준 전화선-300에서 3300Hz의 저대역 주파수에 맞도록 설계가 되어있다.

• 주파수 변조(FM), 진폭 변조 (AM), 위상 변조(PM)
• 압축 기술과 신호 재배열 

 

다중 접속

FDM(주파수 분할 다중 접속): 대역폭을 여러 가입자에게 나눈다. 각 가입자는 한 세션 동안 하나의 채널만 사용한다. 자원의 낭비가 심하다.

TDM(시분할 다중 접속): 대역폴을 시간 별로 분할해서 사용한다. FDM 보다 전송 속도가 빠르다.

 

기타 기술

DSL (디지털 가입자 회선): FDM과 TDM을 모두 사용하여 대역폭을 247개의 채널로 분할한다.
케이블 모뎀: CATV 동축 케이블은 수백개의 채널을 전송한다.
인공 위성: 장거리 무선 기술이다. TV 방송을 수신하는 것과 유사한 접시 안테나를 사용해서 위성으로부터 데이터를 송수신한다.