1.2 네트워크의 가장자리

앞 포스트에서 인터넷과 프로토콜에 대한 대략적인 개념을 알아봤다면,

이제 네트워크 구성요소에 대해 자세히 알아보자. 

 

이번에는 네트워크 가장자리에서 네트워크 코어로 어떻게 이동하는지와  컴퓨터 네트워크에서의 스위칭(교환)과 라우팅(경로설정)에 대해 살펴볼 것이다. 

 

이전 포스트에서 일반적인 통신 기기장치를  종단 시스템(End System)이라 했다.

종단시스템 말고도 다른 이름으로 불리우는데 어플리케이션 측면에서 전자메일과 프로그램을 사용함으로 컴퓨터틱한 호스트(Host)라는 이름도 있다. 

 

 

호스트는 클라이언트(Client)와 서버(Server) 로  구분되며

비공식이지만 이해를 돕기위해 예를 들자면  

클라이언트는 데스크톱, PC ,테블릿 같은 기기

서버는 웹페이지를 저장,분배,검색,비디오를 수신하는 데이터센터를 말한다. 

 

 

 

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호스트와 클라이언트,서버 에대해 알아봤으니 다음으로 어떻게 클라이언트가 서버와 연결되는지에 대해 알아보겠다. 

다시금 말하자면

어떻게 종단시스템에서 다른 먼~~ 종단 시스템까지 연결되는지 네트워크를 살펴보자. 

 

일단!! 우리의 가정 기기에서부터 출발한다. 

 

 

 

가정 접속 : DSL, 케이블, FTTH, 5G 고정 무선

 

오늘날 두 가지 가장 널리 보급된 광대역 가정 접속 유형은 DSL과 케이블이다 .

 

 

 DSL

일반적인 가정에서 사용하는 서비스는 주변 회사(Internet Service Provider)로 부터 DSL 인터넷 접속 서비스를 받는다.  

DSL 인터넷 접속 서비스를 그렇게 복잡한 개념이 아니라, 각 집에 있는 모뎀이다. 

 

DSL 모뎀은 텔코 지역 중앙국에 위치한 DSLAM의 디지털 데이터를 받아서 전화선을 통해 고주파 신호로 변환하고 아날로그 신호는 디지털 포맷으로 다시 변환하는 업무를 수행한다. 

 

단일 DSL가 3개의 분리된 링크(전화,  PC)처럼 보이게 하는 것은 고객 쪽에 있는 스플리터라는 녀석 덕에 전화신호와 데이터 신호를 분리하여 DSL 모뎀에 전송 할 수 있기 때문이다.  

 

이렇게 수백 수천의 가정이 모뎀을 통해 하나의 DSLAM 으로 연결된다. 

 

 DSL 모뎀  -------

 DSL 모뎀  -------

 ........         -------         -----------------------    DSLAM

 DSL 모뎀  -------

 DSL 모뎀  -------

 

 

케이블

케이블 인터넷 접속은 케이블 TV 회사의 기존 테이블 TV 인프라스트럭처를 이용한다. 

즉 가정은 TV 서비스를 제공하는 같은 회사로부터 인터넷 접속 서비스를 제공받는다. 

 

광케이블을 통해 케이블 하이엔드를 연결하여 캐별 가정에 도달하는 동축케이블을 사용하기에 ( 동축 케이블 + 광케이블 하이브리드 형식) HFC *(hybrid fiber coax) 라고 부른다. 

 

케이블 인터넷 접속도 케이블 모뎀이라고하는 특별한 모뎀이 필요하며 위에서 설명한 DSL 모뎀과 같이 외장형 장치로써 이더넷 포트를 통해 가정 PC 에 연결된다. (아날로그신호 -> 디지털 포맷 변환 ) 

 

케이블 헤드엔드에서는 DSLAM 과 유사한 기능을 제공하며   다운스트림,업스트림 채널로 나누어 데이터를 송수신한다. 

 

케이블 인터넷의 중요 특성은 공유 방속 매체라는 것이다. 

왜 공유인가? -> 헤드엔드가 보낸 모든 패킷(데이터)이 모든 링크의 다운 스트림 채널을 통해 모든 가정에 전달되기 때문이다.  그리고 가정에서 패킷을 보내게 되면 업스트림 채널을 통해 헤드엔드로 전달된다. 

 

 

FTTH

DSL과 케이블네트워크가 대부분의 가정 광대역 접속에 주류지만 조금 더 빠른 전송률을 보이는 기술로 FTTH(fiber to the home) 이 있다.

 

FTTH는 CO로부터 가정까지 직접. 광섬유 경로(직접 하나의 광섬유 경로)를 제공한다. (올 ㅋ 빠르겠다)

 

각 가정은 ONT(optical network terminator) 를 갖고 있으며 지정된 이웃 스플리터에 연결되어 하나의 광섬유로 결합한 경로를 CO에 존재하는 OLT에 연결된다. 

 

가정에서 사용하는  홈라우터(무선라우터) 를 통해 인터넷이 제공된다고 보면 된다. 

 

5G 고정 무선(5G FW)

5G FW는 가정의 고속 접속뿐만 아닌 전화회사 중심국에서 가정까지 비용이 들고 고장이 나는 케이블 작업을 하지 않도록 할 것이다. 빔포밍이라는 기술을 통해 기지국에서 가정네 모뎀까지로 데이터를 무선으로 전송하는 방식이다. 

 

와이파이 무선 라우터가 케이블 DSL 모뎀에 연결되듯  와이파이 무선 라우터가 모뎀에 연결되어 인터넷을 제공하는 것이다. 

 

 

 

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기업 접속 : 이더넷과 와이파이 

 

이더넷 

기업과 대학 같은 환경에서는 LAN(local area network)을 종단시스템을 가장자리 라우터에 연결하는데 사용한다. 

(여러유형의 LAN 기술 중 이더넷 기술이 보편적이다)

 

이더넷은 이더넷 스위치에 연결하기 위해 꼬임쌍선을 이용하며 상호연결된 스위치들의 네트워크는 다른 인터넷에 연결되는 형식이다. 

 

a ---------

b ---------

c ---------  이더넷 스위치 ------------ 라우터 -------  다른 네트워크 

d ---------

e ---------

 

 

와이파이 

휴대폰을 통해 우리는 카톡, 전자메일, 전화를 사용한다. 이러한 장치는 이동 전화망 사업자들이 운영하는 기지국을 통해 패킷을 송수신하는데 사용하는것과 같은 == 무선 인프라스트럭쳐를 사용하고 있다.

오아파이와 달리 사용자는 기지국의 수십킬로미터 반경 내에서 인터넷을 사용할 수 있다. (이후에 무선네트워크 이동성 기본원리에 대해 다루겠다) )

 

 

 

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우리는 가정과 기업에서 어떻게 인터넷을 사용하기위해 기지국과 연결되는지에 대해 알아봤다. 

위에서 말한 HFC는 광섬유 케이블과 동축 케이블을 병합사용하며 DSL과 이더넷은 구리선을 사용

이동접속 네트워크는 라디오 스펙트럼을 이용한다. 

 

그렇다면 연결되는 링크, 즉 물리매체는 뭐가 있을까? 

 

물리매체 (유도,비유도)

물리 매체는 유도 매체와 비유도 매체로 나눠진다. 

 

유도매체는 견고한 매첼ㄹ 따라 파형을 유도하며 

비유도 매체는 무선 랜, 디지털 위성채널 처럼 대기와 야외공간으로 파형을 전파한다. 

 

 

꼬임상선 (유도매체) 

가장 싸고 가장 많이 사용하는 전송 매체다. 

2개의 절연 구리선으로 배열되며 이러한 한쌍의 선이 하나의 통신 링크를 구성한다. 

UTP(unshielded twisted pair)는 비딩의 컴퓨터 네트워크로 LAN에서 가장 많이 이용하는 매체다. 

(광섬유가 생기며 대체될거라 생각했지만 짧은 거리에서 높은 속도를 제공하기에 LAN 네트워킹에서 사용하고 있다. )

 

 

동축케이블(유도매체) 

꼬임상선과 같이 2개의 절연 구리선으로 되이있지만 동심원 형태(()) 를 이루고 있다.

이러한 구조를 통해 꼬임상선보다 높은 데이터 전송률을 갖고있으며 케이블 TV시스템에서 주로 사용된다. 

++ 유도 공유 매체로 사용할 수 있으며 특히, 여러 종단 시스템은 케이블에 직접 연결할 수 있고 모든 종단 시스템은 다른 종단 시스템이 전송하는 모든것을 수신할 수 있다. 

 

 

광섬유(유도매체) 

빛의 파동을 통해 비트를 나타내는 가늘고 유연한 매체다. 

간섭에 영향을 받지 않으며 100km까지 신호 감쇠 현상이 매우적고 도청하기 어렵다.

세계 여러 나라가 광역 전화 네트워크를 위해 광섬유를 사용하고 있다. 그러나 고가 이므로 근거리 전송에서 사용할 만큼 비용측면에서 비효율이 생길 때가 있다. 

 

 

지상 라디오 채널 ( 비유도 매체) 

라디오 채널은 전가기 스펙트럼으로 신호를 전달한다.

먼거리까지 전달할 수 있지만 거리에 많은 영향을 받아 경로 손실, 섀도 페이딩,간섭 등에 의해  신호강도가 변한다. 

무선 헤드셋 , 키보드, 의료장비 같은 개인 장치에서 사용되기도 한다. 

 

 

위성 라디오 채널 ( 비유도 매체)

통신 위성은  지상 스테이션이라는 둘 이상의 송신기/수신기를 연결한다.

한 주파수 대역으로 신호를 수신하며 리피터(repeater)를 이용하여  신호를 재생, 전송한다. 

초당 기가비트 전송률을 가져 엄청난 전송률을 보이며 정지위성, 저궤도 유성을 통해 통신하게된다.

     - 정지위성 

       지구 위 일정 위치에 머무르며, DSL 접속 혹은 케이블 기반 인터넷 접속을 할 수 없는 지역에서 주로 이용한다. 

 

     - 저궤도위성

       지구에 가깝게 위치하며 상공 한 곳에 고정되지 않는다. 지상국 뿐만 아닌 위성끼리도 통신할 수 있다.