ch 1 컴퓨터 네트워크와 인터넷- 1.2 네트워크의 가장자리

1.2 네트워크의 가장자리

• 1.1절: 인터넷과 네트워킹 프로토콜에 대한 상위 개념을 알아보았다. 종단 시스템: 컴퓨터, 서버, 등등
• 호스트의 종류
  • 클라이언트
  • 서버
• 많은 서버는 데이터 센터 내에 있다.

1.2.1 접속 네트워크

• 접속 네트워크: 종간 시스템을 그 종단 시스템으로부터 먼 거리에 있는 다른 종단 시스템까지의 경로상에 있는 첫 번째 라우터(edge router
  )에 연결하는 네트워크

▶️ 가정 접속: DSL, 케이블, FTTH, 5G 고정 무선

• 오늘날 가장 널리 보급된 광대역 가정 접속 유형은 DSL(digital subscriber line), 케이블

1. DSL(Digital Subscriber Line)
   • 일반적으로 가정은 유선 로컬 전화 서비스를 제공하는 같은 지역 전화 회사( telco)로부터 dsl 접속 서비스를 받으므로 텔코는 ISP임
   • telco의 지역중앙국(전화국)에 위치한 DSLAM(Digital Subscriber Line access multiplexer)과 데이터를 교환하기 위해 기존 전화선(꼬임쌍선형식임)을 이용
   • DSL 모뎀: 디지털 데이터를 받아 고주파 신호로 변환해서 전화선을 통해 CO(지역 중앙국, central office)로 전송
     • 고속 다운스트림 채널: 50kHz~1MHz 대역
     • 중간 속도의 업스트림 채널: 4~50kHz 대역
     • 일반적인 양방향 전화 채널: 0~4kHz 대역
     • 이렇게 다른 주파수 대역에서 인코딩하여 단일 DSL링크가 3개의 분리된 링크인 것 처럼 보이게 하여 하나의 전화 회선과 인터넷 연결이 동시에 DSL링크를 공유할 수 있게 한다. ->1.3.1절
   • 스플리터, DSLAM은 전화 신호와 데이터 신호를 분리하여 데이터 신호를 각각 DSL모뎀, 인터넷으로 전송한다.
   • DSL표준은 접속이 비대칭(asymmetric: 업스트림, 다운스트림의 속도가 다름)
     • 다운스트림: 24Mbps, 52Mbps 등
     • 업스트림: 3.5Mbps, 16Mbps 등
     • DSL 제공자가 계층 서비스를 제공하는 경우, 최대 전송률이 가정과 CO사이의 거리, 꼬임쌍선의 규격 (gauge), 전기적 간섭의 정도에 따라 제한되는 경우 위 속도보다 작을 수 있다.
     • CO사이의 거리가 8~16km 내에 있는 경우에만 DSL을 통해 인터넷 접속이 가능하다.

)

 

 

 

2. 케이블 인터넷 접속 (HFC, Hybrid fiber coax)

• 케이블TV회사의 기존 케이블 인프라스트럭처활용
• 광케이블, 동축케이블을 활용
• 광케이블은 를 이웃 레벨 정션에 연결하며 이로부터 개별 가정과 아파트에 도달하는 데 전통적인 동축 케이블 사용
• 각 이웃 정션은 보통 500~5000가정 지원

https://velog.io/@dmori_2562/1.-컴퓨터-네트워크와-인터넷-1.2-종단-시스템Network-Edge

• CMTS(cable modem termination system): 케이블 헤드엔드에 있고 DSL 네트워크의 DSLAM과 유사함
  • 많은 다운스트림 가정에 있는 케이블 모뎀으로부터 송신된 아날로그 신호를 디지털 포맷으로 변환
• 케이블모뎀: 보통 외장형 장치이고 이더넷 포트를 통해 PC와 연결된다.
  • HFC 네트워크를 다운스트림과 업스트림 채널로 나눈다.
• HFC 접속은 비대칭(asymmetric)
• 다운스트림 채널 전송률 > 업스트림 채널 전송률
  • DOCSIS 2.0, 3.0 표준 : 업스트림 각각 최대 40Mbps, 30Mbps 다운스트림 각각 최대 1.2Gbps, 100Mbps
  • 낮은 전송 속도 계약 혹은 미디어손실로 인해 최대 가능 속도가 실현되지 않을 수 있다.
• 공유 방송 매체라는 중요한 특성을 가짐
  • 헤드엔드가 보낸 모든 패킷이 모든 링크의 다운스트림 채널을 통해 모든 가정으로 전달되고 가정에서 보낸 모든 패킷이 업스트림 채널을통해 헤드엔드로 전달
  • 여러 사용자가 동시에 같은 파일을 다운스트림 하면 실제 수신률은 다운스트림 전송률보다 작아짐
  • 사용자가 동시에 웹 페이지를 요구하는 경우는 많지않음 (이 경우 전체 다운스트림 전송률로 웹 페이지를 수신함)
  • 업스트림 채널도 공유됨
  • => 분산 다중 접속 프로토콜의 필요성 (->6장)

 

3. FTTH(fiber to the home)
   • FTTH broadband 2020
   • 좀 더 빠른 속도를 제공하는 미래 기술
   • CO로부터 가정까지 직접 광섬유 경로를 제공
   • Gbps의 인터넷 접속 속도를 제공할 수도.
   • 광신호 분배
     • 다이렉트광섬유(direct fiber): CO에서 하나의 광섬유를제공하는 광신호 분배 네트워크
       • AON (active optimal network)
         • (->6장)
       • PON (passive optimal network)
         • 버라이즌의 FiOS서비스에서 이용되는 PON
           • 그림1.7: PON 분배 구조를 이용하는FTTH
           • 각 가정은 ONT(optical network terminator)를 갖고있으며 이는 지정된 광섬유로 이웃 스플리터에 연결된다. 스플리터는 여러가정을 하나의 공유 광섬유로 결합하고 이를 텔코의 CO에 있는 OLT(optical line terminator)에 연결한다. 광신호와 전기신호 간의 변환을 제공하는 OLT는 텔코 라우터를 통해인터넷에 연결된다.가정에서 사용자는 홈 라우터(일반적으로 무선 라우터)를 ONT에 연결하고 이 홈 라우터를 통해 인터넷에 접속한다. PON 구조의 OLT에서 스플리터로 송신된 모든 패킷은 스플리터(케이블 헤드엔드와 유사)에서 복제된다.

4. 5G 고정 무선 (5G fixed wireless, 5G-FW)
   • 고장 잘 나는 케이블 포설 작업이 필요 없다
   • 와이파이 무선 라우터가 모뎀에 연결되어있다.
   • (-> 7장)

 

 

 

▶️ 기업(그리고 가정) 접속: 이더넷과 와이파이

• LAN(local area network)
  • 종단 시스템을 가장자리 라우터에 연결하는 데 사용된다.
  • 스위치들의 네트워크는 다시 더 큰 인터넷으로 연결된다.
• 이더넷
  • 가장 널리 사용되는 LAN (접속 기술)이다.
  • 이더넷 스위치(->6장)에 연결하기 위해 꼬임상선을 이용한다.
  • 사용자 접속 속도:100Mbps~10Gbps
  • 서버 접속 속도: 1Gbps~10Gbps
  • 무선 LAN 환경 (wireless LAN)
    • 기업 네트워크(유선 이더넷 등)에 연결된 AP(access point)로 패킷을 송/수신하고 이 AP는 다시 유선 네트워크에 연결된다.
    • IEEE 802.11 (와이파이)

 

 

▶️ 광역 무선 접속: 3G와 LTE 4G와 5G

(-> 7장)

• 전화망 사업자들이 운영하는 기지국을 통해 패킷을 송수신하는 데 사용하는 것과 같은 무선 인프라스트럭처를 채택하고 있다.
• 와이파이(수십미터 반경)과 달리 수십 킬로미터 내에 있으면 됨

1.2.2 물리 매체

• 앞의 내용
  • HFC: 광섬유 케이블 + 동축 케이블
  • DSL, 이더넷: 구리선
  • 이동 접속 네트워크: 라디오 스펙트럼
• 비트
  • 비트는 여러 라우터를 거쳐 다른 종단 시스템으로 전달된다.
  • 비트가 출발지에서 목적지로 전달될 때, 일련의 송신기-수신기 쌍에 대해 같은 유형일 필요는 없다.
• 물리 매체
  • 물리 매체의 예) 꼬임쌍선, 동축케이블, 다중모드 광섬유 케이블, 지상파와 위성파 등
  • 실제 비용은 다른 네트워크 비용에 비해 상대적으로 매우 적으나 노임이 많이 듦
  • 초기에 한 매체만 사용하더라도 이후 다른 매체를 사용할 수 있으며 나중에 추가 선을 포설하지 않음으로써 경비를 절약할 수 있다.
  • 유도 매체
    • 견고한 매체를 따라 파형을 유도
  • 비유도 매체
    • 무선 랜, 디지털 위성 채널
    • 대기와 야외 공간으로 파형을 전파

꼬임쌍선 UTP(unshielded twisted pair)

• 가장 싸고 많이 이용
• 전화선 99%이상
• 2개의 절연구리선이 약 1mm의 굵기로 꼬여있음 (전기 간섭을 줄이기 위함)
• 여러 쌍이 한 케이블 안에 묶여 있음
• 한 쌍의 선이 하나의 통신링크를 구성
• 빌딩의 LAN에 가장 많이 사용 -> 데이터 전송률은 10Mbps~10Gbps
• 꼬임쌍선의 발전
  • 카테고리 6a 케이블과 같은 현대 꼬임쌍선 기술을 이용해 수백미터 거리에서 10Gbps 속도를 얻을 수 있어서 고속 LAN 네트워킹의 주요 솔루션이 됨
  • DSL

동축 케이블

• 2개의 구리선이 동심원 형태
• 특수절연 및 차폐를 가져 꼬임쌍선보다 더 높은 전송률
• 케이블 TV에서 흔히 사용
• 유도 공유 매체(shared medium)로 사용할 수 있음

광섬유

• 해저 링크
• 도청이어려움
• 고가라 원거리통신용
• 명세서는 OC-n으로 나타냄

지상 라디오 채널

• 전자기스펙트럼
• 경로 손실, 섀도 페이딩
• 크게 3개의 그룹으로 분류
• 무선 랜기술은 로컬 라디오 채널을 사용하고 셀룰러 접속 기술은 광역 라디오 채널을 사용
• (->7장)

위성 라디오 채널

• 통신 위성은 둘 이상의 지상 스테이션을 연결한다.
• 위성은 한 주파수 대역으로 전송 신호를 수신하고 리피터를 이용하여 재생하며 다른 주파수 대역으로 전송한다.
• 정지위성, 저궤도 위성
• DSL이나 케이블 기반 인터넷 접속을 할 수 없는 지역에서 사용됨
• 미래의인터넷기술