1,2주차 정리

<현대 네트워크 생태계>

 

<현대 네트워크 생태계>

<용어 정리>

 

DSL 모뎀: DSL(Digital Subscriber Line)은 전화선을 통해 고속 인터넷을 제공하는 기술입니다. 이 기술을 사용하기 위해서는 DSL 모뎀이 필요합니다. DSL 모뎀은 전화선으로 들어오는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 컴퓨터나 라우터에 연결하여 인터넷을 사용할 수 있도록 합니다.

 

ASP(Application Service Provider): ASP는 소프트웨어나 IT 기반 서비스를 제공하는 회사를 말합니다. 이 회사들은 클라우드 컴퓨팅과 같은 기술을 사용하여 소프트웨어, 데이터 저장소, 네트워크 등의 서비스를 제공합니다. 사용자는 이러한 서비스에 대한 이용료를 지불하고, 인터넷을 통해 해당 서비스에 접속하여 사용할 수 있습니다.(Amazon, Google, Naver)

 

ISP(Internet Service Provider): ISP는 인터넷 접속 서비스를 제공하는 회사를 말합니다. ISP는 일반 가정이나 기업에게 인터넷 연결 서비스를 제공하며, 해당 서비스에 대한 요금을 받습니다. ISP는 인터넷의 핵심 구성 요소 중 하나로, 인터넷을 사용하기 위해서는 ISP와의 계약이 필요합니다.(SKT, LG U+, KT, Verizon, AT&T)

 

코어 네트워크(IP 백본 네트워크): 코어 네트워크는 인터넷의 핵심 구성 요소 중 하나입니다. 코어 네트워크는 전 세계적으로 연결된 IP 백본 네트워크로 구성되어 있으며, 데이터를 빠르고 안정적으로 전송하는 역할을 합니다. 인터넷 사용자가 서로 다른 지역에 위치해 있더라도 데이터 전송이 가능한 것은 코어 네트워크가 존재하기 때문입니다.

IP 백본 네트워크는 '인터넷'을 의미하며 기업 IP 네트워크, 정부기관 IP 네트워크 등의 일부를 표현한 것이다. 수많은 고성능 라우터들과 광 케이블로 연결된다.

IP 백본 네트워크의 주변부에 존재하며 외부 네트워크와 연결되는 부분을 에지 라우터(Edge Router) 라고 부르고 에지 라우터를 제외한 부분을 코어 라우터(Core Router)라고 부른다.

 

분배 네트워크: 분배 네트워크는 네트워크의 구성 요소 중 하나입니다. 분배 네트워크는 코어 네트워크와 액세스 네트워크 사이에 위치하며, 데이터를 분배하고 연결하는 역할을 합니다. 예를 들어, 인터넷 사용자가 서로 다른 지역에 위치해 있을 때 데이터 전송이 가능한 것은 분배 네트워크가 존재하기 때문입니다. 피어링(Peering)을 통해서 라우터끼리 협력하기도 한다. 분배 네트워크의 에지 라우터는 액세스 네트워크의 에지 라우터와 연결해서 연결 정보 및 트래픽을 교환한다. 또한 분배 네트워크에서 과도한 피어링을 제어한다.

 

피어링(Peering): 인터넷 서비스 제공업체(ISP)나 대규모 기업 간에 라우터를 서로 연결하는 과정을 말합니다. 이를 통해 서로 다른 네트워크 간에 데이터를 전송할 수 있습니다. 피어링은 주로 라우터 간의 교환점인 인터넷 교환점(Internet Exchange Point, IXP)에서 이루어집니다. IXP는 ISP나 기업의 라우터가 집중적으로 연결되어 있는 장소이며, 다른 네트워크의 라우터와 피어링을 할 수 있는 중간 매개체 역할을 합니다. 피어링을 통해 서로 다른 네트워크 간에 빠르고 안정적인 데이터 전송이 가능해지므로, 인터넷의 성능과 안정성에 매우 중요한 역할을 합니다.

 

액세스 네트워크: 인터넷 사용자가 인터넷에 접속하기 위해 사용하는 네트워크입니다. 이 네트워크는 일반 가정이나 기업, 학교 등에서 사용하는 LAN(Local Area Network)이나 WLAN(Wireless Local Area Network) 등의 형태로 구성될 수 있습니다. 대부분 이더넷 스위치와 IP 라우터로 구성된다. 이는 하나 이상의 액세스 라우터를 거쳐서 분배 네트워크에 연결된다. 마지막 액세스 라우터는 에지 라우터처럼 동작한다.

 

블레이드 서버: 기존의 서버 구성 방식보다 높은 밀도와 효율성을 제공하는 서버. 주로 대규모 데이터 센터에 사용된다. 일반적으로 랙(Rack)에 설치되며, 높이는 1U(1.75인치) 이하입니다. 블레이드 서버는 각각의 블레이드(Blade)로 구성되어 있으며, 각 블레이드는 자체적인 프로세서, 메모리, 저장장치, 네트워크 등을 가지고 있다. 블레이드 서버를 사용하면 한 랙 당 더 많은 서버를 설치할 수 있으므로 높은 밀도와 고효율을 제공합니다. 또한, 각각의 블레이드가 독립적인 서버로 동작하므로, 다른 블레이드에 영향을 미치지 않고 문제가 발생한 블레이드를 교체할 수 있습니다. 이를 통해 높은 가용성과 서버 유지보수의 용이성을 제공. 그러나 초기비용이 높고 발열 관리에 주의해야 한다.

 

네트워크 계층 구조는 모듈화 설계의 한 가지 좋은 예시 이다.

<Ethernet>

<용어 정리>

 

 Ethernet: 이더넷(Ethernet)은 컴퓨터 네트워크 기술 중 하나로, 케이블을 통해 컴퓨터와 다른 장치들이 통신할 수 있는 표준화된 방식입니다. 현재 유선 네트워크를 대표하고 있다. 토큰링, FDDI와 같은 기술들과 경쟁해서 단순함, 성능, 비용 부분에서 이점을 가져 높은 보급률을 얻게 됐다.

 

LAN(Local Area Network): 지리적으로 제한된 작은 지역(예: 건물, 캠퍼스, 회사 등)에서 사용되는 네트워크입니다. LAN은 일반적으로 고속의 이더넷 기술을 사용하여 데이터 전송을 합니다. LAN은 간단하고 비교적 저렴하며, 사용자들 간의 공유가 용이하여 소규모 조직에서 일반적으로 사용됩니다.

 

MAN(Metropolitan Area Network): 도시와 같이 지리적으로 넓은 지역에서 사용되는 네트워크입니다. MAN은 LAN과 WAN의 중간에 위치하며, 일반적으로 여러 개의 LAN을 연결하고 라우터를 통해 데이터를 전송합니다. MAN은 대규모 기업이나 정부 기관과 같이 지리적으로 넓은 지역에서 작업하는 조직에서 일반적으로 사용됩니다.(대한민국에서는 잘 사용되지 않는 개념.)

 

WAN(Wide Area Network): LAN과 MAN보다 더 큰 지리적 영역(국가, 대륙 등)을 커버하는 네트워크입니다. WAN은 일반적으로 공중 전화망, 위성 링크 및 인터넷과 같은 공용 통신망을 통해 데이터를 전송합니다. WAN은 대규모 기업이나 글로벌 조직에서 일반적으로 사용되며, 더 큰 지리적 영역을 커버하기 때문에 데이터 전송 속도나 안정성에 대한 고려가 필요합니다.

 

광역 네트워킹 이더넷: 광역 네트워킹 이더넷(Wide Area Networking Ethernet)은 이더넷 기술을 광대역 네트워크(WAN)에 적용한 것입니다. 일반적으로 LAN에서 사용되는 이더넷과 유사하지만, WAN에서 사용하기 위해 보다 높은 대역폭을 지원하며, 광케이블 등의 물리적인 네트워크 인프라를 사용합니다. 현재는 광역 액세스 기술을 이더넷으로 전환하는 기업이 증가하고 있다.(캐리어 이더넷, 메트로 이더넷)

 

<과거에 주로 사용됐던 광역 액세스 기술>

 

T1 전용선: T1 전용선은 디지털 전화 회선으로, 1.5 Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다. T1 전용선은 주로 기업에서 광범위한 통신망을 구축할 때 사용되며, 전화, 데이터 통신, 인터넷 등 다양한 용도로 사용됩니다.

 

동기식 디지털 계층(SDH, Synchronous Digital Hierarchy): SDH는 광케이블을 통한 데이터 전송에 사용되는 광 통신 기술입니다. SDH는 일정한 속도로 데이터를 전송하며, 이로 인해 신호의 동기화가 가능합니다. 이에 따라, SDH는 다양한 전송 장비나 시스템 간에 호환성을 제공할 수 있습니다.

 

비동기 전송 방식(ATM, Asynchronous Transfer Mode): ATM은 고속 데이터 전송을 위한 기술 중 하나입니다. ATM은 다양한 유형의 데이터, 음성 및 영상 등을 전송할 수 있으며, 이를 위해 다양한 전송 프로토콜을 지원합니다. ATM은 패킷 교환 방식을 사용하여 데이터를 전송하며, 실시간 통신과 같은 특별한 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.

 

IEEE 802 LAN 표준위원회: 미국 전기전자기술자협회(IEEE)에서 운영하는 표준화 기구입니다. 이 위원회는 랜(Local Area Network) 분야에서 광범위하게 사용되는 통신 규격을 개발하고 유지보수하는 기구입니다.

 

IEEE 802.3 그룹:  802 LAN 표준위원회에서 제정된 이더넷(Ethernet) 표준을 담당하는 그룹입니다. 이 그룹은 이더넷의 물리 계층 및 데이터 링크 계층 규격을 제정하고 관리합니다.

 

이더넷 얼라이언스(Ethernet Alliance): 산업체 컨소시엄으로, 이더넷 관련 기술의 개발, 보급, 홍보를 위한 단체입니다. 이 컨소시엄은 이더넷 관련 산업계의 여러 업체들이 모여 구성된 단체로, 이더넷 기술을 발전시키고 새로운 기술을 개발하는 등의 활동을 하고 있습니다. 이더넷 얼라이언스는 이더넷을 활용한 다양한 산업 분야의 발전을 위해 많은 기여를 하고 있습니다.

 

<이더넷의 데이터 속도 변화>

 

10 Mbps -> 중앙 집중식 서버, 대용량 파일 증가, 고속 로컬 백본(기업 내부 처리 작업량 증가) ->

 

100 Mbps, 1 Gbps -> 이더넷 데이터 속도 증가로 인터넷 사용량(급격한 트래픽 증가) ->

 

10 Gbps -> 인트라넷(로컬 연결 네트워크)과 인터넷 트래픽 증가(네트워크 연결 개수, 웹, 앱 호스팅 증가, 고품질 동영상 등) 또한 10 Gbps 이더넷 기술은 캠퍼스 및. 인터넷접속거점(PoP, Points of Presence) 등. 지리적으로 분산된 LAN 구간을 연결하는 MAN과 WAN 구성에도 사용된다. -> 

 

100 Gbps 이더넷 역시 상용화 준비 중 

 

<용어 정리>

 

100 Gbps 이더넷 설명 및 사용처: 100 Gbps 이더넷은 이더넷 기술을 이용하여 전송 속도가 100Gbps인 광통신 기술을 의미합니다. 이더넷 100Gbps는 현재 광대역 네트워크에서 주로 사용되고 있으며, 대규모 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 분석 등에서 필요한 대역폭을 제공하기 위해 사용됩니다. 또한, 100Gbps 이더넷은 대규모 데이터 센터 간의 연결을 위해 사용되기도 합니다.

 

 

인터넷접속거점(PoP, Points of Presence): 인터넷 서비스 제공자(ISP)가 전 세계적으로 설치한 인터넷 회선 연결 지점입니다. PoP는 인터넷 사용자와 ISP 간의 중계 역할을 수행하며, 인터넷 접속성을 높이기 위해 여러 곳에 설치됩니다. PoP는 ISP가 제공하는 서비스의 품질을 유지하기 위한 중요한 역할을 하고 있습니다.

 

ToR(Top-of-Rack) 스위치: 데이터 센터에서 사용되는 스위치로, 서버 랙(Rack) 맨 위에 설치되는 스위치를 의미합니다. ToR 스위치는 서버와 데이터 센터 내 다른 네트워크 장비들 간의 통신을 중계하며, 데이터 센터 내부의 서버 간 통신을 위해 사용됩니다. ToR 스위치는 대규모 데이터 센터에서 쉽게 확장할 수 있고, 고밀도 배치가 가능하다는 장점이 있습니다. 또한, ToR 스위치는 서버와의 직접 연결을 지원하므로, 서버 간의 통신이 빠르고 안정적입니다.

<WIFI>

WIFI : Wi-Fi는 이더넷과 비슷하게 물리적으로 떨어져 있는 두 장비를 무선으로 연결하여 데이터 통신을 가능케 합니다. 이더넷은 유선 기술로, 케이블을 통해 물리적으로 연결되어 있는 반면 Wi-Fi는 무선 기술로, 무선 신호를 이용하여 두 장비 간 통신을 합니다. 또한, Wi-Fi와 이더넷은 둘 다 OSI 7 계층 모델에서 네트워크 계층에서 사용됩니다. Wi-Fi는 무선 신호를 이용하여 데이터 패킷을 전송하고 수신하며, 이더넷은 케이블을 이용하여 데이터 패킷을 전송하고 수신합니다. 하지만 둘 다 네트워크 계층에서는 데이터를 패킷으로 나누어 전송하고 수신합니다.

 

Wi-Fi의 상호 운용성(Interoperability): 서로 다른 제조사의 무선 랜 장비가 서로 호환되어 상호 연결되어 통신할 수 있는 기능을 의미합니다. 이를 위해서 Wi-Fi 제조사들은 IEEE에서 제공하는 802.11 표준에 따라 무선 랜 장비를 개발하고 출시합니다. IEEE 802.11 표준은 여러 버전이 있으며, 각 버전은 서로 다른 최대 전송 속도와 무선 주파수 대역을 가지고 있습니다. Wi-Fi 제조사들은 이러한 표준을 따라 제품을 개발하여 출시하며, Wi-Fi 인증기구(Wi-Fi Alliance)에서는 이러한 제품들이 상호 운용성을 가지는지 테스트하고 인증을 부여합니다. 이렇게 인증된 Wi-Fi 장비들은 서로 다른 제조사의 장비들과도 상호 연결하여 통신할 수 있게 됩니다.

 

<Wi-Fi 대역폭 및 전송 속도>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<기억해야 할 것>

 

802.11(2.4 GHz) -> 802.11b(2.4 GHz) -> 802.11n(2.4 GHz & 5 GHz) -> 802.11ac(5 GHz) -> 802.11ax(5 GHz)

Wi-Fi: 1 -> 4  -> 5 -> 6

 

초창기 Wi-Fi에서 5 GHz는 좁은 커버리지를 해결할 기술이 부족해서 2.4 GHz가 많이 쓰임. 

 

802.11ad: 2012년에 출시된 60 GHz 아주 높은 대역을 사용하는 802.11 규격. 간섭이 거의 없고 6.76 Gbps로 속도도 매우 빠르다. 그러나 주파수가 높아질수록 직진성이 강해지기 때문에 하나의 방정도만 커버 가능하다. 따라서 홈 엔터테인먼트 시스템에서나 유용하다. 따라서 소비자용으로 판매되는 제품은 없고 현재는 802.11be가 연구 중이다. 

 

<5 GHz vs 2.4 GHz>

 

과거 Wi-Fi 기술에서 2.4 GHz 대역이 더 선호되었던 이유는 두 가지 이유가 있습니다.

 

첫 번째 이유는 2.4 GHz 대역이 더 넓은 범위에서 사용 가능하다는 것입니다. 2.4 GHz 대역은 많은 국가에서 무선 통신에 사용이 허가되어 있었고, 이를 이용하여 더 넓은 범위에서 무선 네트워크를 구축할 수 있었습니다.

 

두 번째 이유는 2.4 GHz 대역이 더 장거리 통신이 가능했다는 것입니다. 이는 2.4 GHz 대역의 전파가 장애물을 뚫고 전달되는 능력이 높았기 때문입니다. 따라서, 2.4 GHz 대역을 이용하면 장거리에서도 안정적인 무선 통신이 가능했습니다.

 

하지만 최근에는 5 GHz 대역이 더 널리 사용되고 있습니다. 이는 5 GHz 대역이 전송 속도가 더 빠르며, 더 적은 잡음을 가지고 있어서 더 안정적인 통신이 가능하기 때문입니다. 또한, 5 GHz 대역은 무선 통신에 사용 가능한 채널의 수가 더 많아서 혼자 사용하는 경우 더 좋은 성능을 발휘할 수 있습니다.

5 GHz 대역의 문제점을 극복하기 위해, 다음과 같은 기술들이 사용됩니다.

 

1. 빔포밍(Beamforming): 빔포밍 기술은 전파를 특정 방향으로 집중시켜서 전파의 강도를 강화하는 기술입니다. 이를 이용하여 전파의 강도가 약한 부분에서도 좀 더 강한 신호를 받을 수 있도록 합니다.

 

2. 다중 입력 다중 출력(MIMO): 다중 입력 다중 출력(MIMO) 기술은 여러 개의 안테나를 사용하여 하나의 신호를 여러 개의 채널로 나누어 전송하는 기술입니다. 이를 이용하여 전파의 진폭이 강해지는 지점에서도 여러 개의 안테나를 이용하여 강한 신호를 받을 수 있도록 합니다.

 

3. 중계기(Repeater): 중계기는 무선 신호를 증폭시켜서 전파의 강도를 강화하는 역할을 합니다. 이를 이용하여 전파의 강도가 약한 지역에서도 강한 신호를 받을 수 있도록 합니다.

 

이러한 기술들을 이용하여, 5GHz 대역에서도 안정적인 무선 통신이 가능하도록 하고 있습니다.