LAN / MAN / WAN
LAN (Local Area Network)
- 근거리 통신망, 로컬 영역 네트워크, 구내 정보 통신망
- 비교적 좁은 구역에 분산된 컴퓨터, 단말기, 대용량기억장치, 프린터, 플로터, 모니터, 제어기, 데이터베이스, 전자 메일 시스템 등과 접속용 게이트웨이를 묶은 구내 네트워크를 말함
- 이더넷 시스템을 효시로 하며 랜의 범위는 통상 1~10㎞의 규모
- 랜의 종류: ①버스형 ②링 ③루프형 ④스타형
- 통신에 적합한 지역(1~20km)에서만 제한적으로 사용 가능
- 데이터 전송속도(1~20Mbps)가 매우 빠른 통신매체로 구성하며, 비교적 오류 발생률이 낮음 (속도는 앞으로 더 개선될 예정)
- 소규모 지역에 위치하는 호스트로 구성된 네트워크 시스템으로 전송방식은 브로드캐스팅 방식을 적용
- 가까운 거리에 있는 각종 기기들을 연결하여 빠른 속도로 정보 교환을 할 수 있도록 만든 통신망
- 적용 분야: 호스트 컴퓨터를 중심으로 하는 랜, OA 기기를 주체로 하는 랜, 음성기기 접속을 주체로 하는 랜, 감시제어기를 접속하는 랜을 들 수 있음
전송매체
- 페어케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등을 사용하는데, 광섬유 케이블의 경우는 데이터뿐만 아니라 음성도 전송할 수 있는 장점
- 컴퓨터를 비롯한 주변 장치(단말기, 프린터, 플로터 등)와 전화기, 팩시밀리, TV 수상기 등 통신 기능이 있는 기기는 모두 연결할 수 있음
구성
- LAN 하드웨어 구성: 컴퓨터(서버와 클라이언트), 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 신호변환 장치, 접속 케이블, 통신회선 등이 있음
- 통신 소프트웨어 구성: 동일한 LAN에 있는 노드끼리 서로 통신을 하려면 모든 노드 상에서 프로토콜 측면에서 똑같은 통신 소프트웨어를 사용해야 함
- 일반적인 네트워크 운영체제 (NOS, Network Operating System)
- 통신 기능을 제공하는 운영체제
- 일반 운영체제가 수행하는 기능 외에 LAN에서 필요로 하는 다중 작업, 다중 사용자를 지원하는 구조로 되어 있음
- 컴퓨터 시스템 구성
- 서버 기능 : 네트워크 중심에 위치하여 정보를 공유 및 저장하고 보안을 책임
- 클라이언트 기능 : 서버의 자원을 공유하며, 서버를 이용하여 정보를 교환
- 서버와 클라이언트는 분산처리 시스템으로 구성되어 전체 망의 성능을 최적화하기 위해 작업을 효율적으로 분배하여 처리
LAN 환경에서 호스트를 연결하는 대표적인 방식
- 버스Bus형
- 공유 버스 하나에 여러 호스트를 직접 연결 구조
- 이더넷(Ethernet): CSMA/CD방식을 사용하는 기술
- 충돌이 발생하는 것을 허용하는 대신, 충돌 후에 문제를 해결하는 사후 해결 방식
- 링Ring형
- 전송 호스트의 연결이 순환 구조인 링 형태
- 전송한 데이터는 링을 한 바퀴 돌아 송신 호스트로 되돌아 옴
- 토큰이라는 제어 프레임을 사용해 충돌 가능성을 차단함
MAN (Metropolitan Area Network)
- 근거리통신망(LAN)과 원거리통신망(WAN)에 이은 새로운 개념으로 도시지역통신망을 말함
- 특히, 100km 이내의 도시권을 연결하는 통신망으로 일정 지역단위의 LAN이 대도시권으로 확장된 개념으로 보는 것이 일반적 개념
- MAN은 이더넷(컴퓨터 네트워크 기술의 하나로, 일반적으로 LAN, MAN 및 WAN에서 가장 많이 활용되는 기술 규격 즉, 동축 케이블을 데이터 전송 매체로 사용한 버스형 CSMA/CD방식 LAN의 상품명)이라는 핵심장비의 개발로 이미 기간망이 충분히 깔려 있는 대도시들을 하나의 권역으로 묶을 수 있게 되면서 새로운 데이터 전송 서비스로 각광 받고 있음
- LAN보다 큰 지역을 지원 (도시 규모)
- DQDB 구조 지원: 두 개의 단방향 선로가 존재
- 분산 데이터 큐를 유지
- 충돌 문제를 해결하기 위해 슬롯 링 개념을 변형한 FIFO 기반의 공유 슬롯 방식을 사용
- 두 버스를 이용하여 두 개의 단방향 선로가 존재하게 되고 이 전송 선로로 모든 호스트가 연결l ATM과 호환이 가능하도록 53바이트의 프레임을 지원
WAN (Wide Area Network)
- 매우 큰 네트워크를 지원하기 때문에 브로드캐스팅(로컬 랜상에 있는 모든 네트워크에게 데이터 보냄) 방식을 취하지 않고 점대점(P-P)의 환경을 지원
- 따라서 교환 기능이 필요. 그 이유로는 모두에게 데이터를 보내는 것이 아니라 특정 호스트에게만 데이터를 보내야하기 때문
- 국가 이상의 넓은 지역을 지원하는 네트워크 구조
- 점대점으로 연결된 WAN 환경은 전송과 더불어 교환 기능이 반드시 필요
- 연결의 수가 증가할수록 전송 매체 비용이 많이 필요함
- 둘 이상의 서로 다른 네트워크를 연결하는 기능
인터네트워킹 기술
- 인터네트워킹 주요 장비
- 리피터, 허브: L1장비
- 브리지: L2장비
- 스위치: L2, L3, L4장비
- 라우터: L4장비
라우터(router)
- LAN을 연결해 정보를 주고받을 때 송신정보(패킷)에 담긴 수신처의 주소를 읽고 가장 적절한 통신 통로를 찾아서 전송하는 장치 (경로 배정 기능을 수행)
- 네트워크를 연결하는 장비이며, 일반적으로 계층 3 기능을 수행
게이트웨이
- 광의적 의미
- 2개 이상의 다른 종류 또는 같은 종류의 통신망을 상호 접속하여 통신망간 정보를 주고받을 수 있게 하는 기능 단위 또는 장치
- 통신망에는 구내 정보 통신망(LAN), 공중 데이터망(PDN), 공중 교환 전화망(PSTN) 등이 포함됨
- 협의적 의미
- 개방형 시스템간 상호 접속(OSI) 참조 모델의 각층에서 프로토콜이 달라서 호환성이 없는 복수의 통신망을 상호 접속하여 프로토콜의 변환을 행하는 기능 단위 또는 장치
- 통신 프로토콜이 같거나 유사한 통신망을 상호 접속하여 정보를 주고받는 브리지(bridge)와는 달리 게이트웨이는 프로토콜이 다른 복수의 통신망간에 프로토콜을 변환하여 정보를 주고받음
리피터
- 계층 1 기능을 지원
- OSI 제1계층인 물리 계층의 기능을 수행함으로써 단순히 전송 매체의 물리적인 길이를 확장하는 장비
브리지
- 계층 2 기능을 지원, 데이터 링크 계층에 있는 여러 개의 네트워크 세그먼트를 연결함
- 브리지에 연결되는 LAN 종류만큼 MAC/물리 계층을 처리해야 함
라우팅 테이블 (Routing Table)
- 컴퓨터 네트워크에서 목적지 주소를 목적지에 도달하기 위한 네트워크 노선으로 변환시키는 목적으로 사용된다. § 라우팅 프로토콜의 가장 중요한 목적이 바로 이러한 라우팅 테이블의 구성
- LAN이 동작하면서 자동으로 생성
라우팅 정보를 얻는 방식
- 역방향 학습(Backward Learning) 알고리즘
- 트랜스페런트 브리지
- 공유 버스에서 구현되는 CSMA/CD 방식과 토큰 버스 방식에서 사용
- 간편하지만, 효율적이지 못함
- 소스 라우팅 브리지 (Source Routing Bridge)
- 송신 컴퓨터가 어떤 브리지를 경유하여 프레임을 보낼 것인지를 결정한 후 프레임의 RIF(Routing Information Field) 헤더에 기록
- 링 구조의 네트워크에서 사용
- 송신자가 전송 프레임 내에 경로 정보를 제공
- 브리지는 프레임 내의 경로 정보를 이용하여 중개
소스라우팅, 스패닝, VLAN 사용목적
- 브리지 네트워크(로컬 LAN)상에 루프발생 → 무한이 돌기만 하는 프레임의 증가로 다운될 수 있음 → 브리지로 루프발생을 풀어줄 수 있음
- 스패닝 트리: 루트(root) 브리지를 정한 후 트리 구조를 만들어 루프 처리
- 동작원리
- 각 브리지는 1~10초 간격으로 BPDU(Bridge Protocol Data Unit) 패킷을 교환
- 통신에 사용하지 않는 포트를 결정하여 장애가 발생하면 자동으로 사용하지 않는 포트로 통신을 우회시킴
- 컴퓨터나 라우팅 기능과 상관없이 브리지 기능으로 루프를 해소할 수 있음
- 소스라우팅
- 송신 컴퓨터가 어떤 브리지를 경유하여 프레임을 보낼 것인지를 결정한 후 프레임의 RIF(Routing Information Field) 헤더에 기록
- 송신 컴퓨터 자체가 소스 라우팅 기능을 갖고 있어야 함
- VLAN (Virtual LAN)
- VLAN 기능을 지원하는 브리지/L2 스위치에 스위치 포트별로 세그먼트를 나눔
- 브로드캐스트 도메인 영역을 정할 수 있고 네트워크의 부하를 줄이고 보안을 향상시킴
스위치
- 브리지와 마찬가지로 데이터링크 계층에서도 동작
- 충돌 도메인을 나눠주는 역할을 수행
- 브리지에 비해 데이터 처리 속도가 빠름
- 브리지는 충돌 도메인에 연결되는 포트들이 같은 속도만 지원
- 스위치는 서로 다른 속도를 지원하는 네트워크 연결 가능
- 브리지에 비해 지원하는 포트의 수가 많음
- 스위치는 데이터링크 계층에서만 동작하는 것은 아님
- 스위치에 라우팅 기능을 추가하여 네트워크 계층에서 동작하는 스위치도 있음
- 이러한 스위치들은 L2, L3, L4, L7 스위치 등으로 구분하며 동작하는 계층에 따라 여러 가지 형태가 존재
IP 인터네트워킹
- 인터넷에서 네트워크를 연결하는 방식
- 패킷 중개 기능은 IP 프로토콜이 수행
- 양쪽 MAC 계층이 다르면 패킷 변환 기능이 필요 (프로토콜이 다름)
- 필요시 패킷 분할과 병합 과정도 수행
인터넷 라우팅
고정 경로 배정 (Fixed Routing)
- 송수신 호스트 사이에 영구불변의 고정 경로를 배정
- 장점: 간단하지만 효율적인 라우팅이 가능
- 단점: 트래픽 변화에 따른 동적 경로 배정이 불가능
- 가정: R3, R7 선로는 고속 통신 지원. Net.2가 Net.4보다 덜 붐빔
적응 경로 배정 (Adaptive Routing)
- 인터넷 연결 상태가 변하면 이를 전달 경로 배정에 반영
- 특정 네트워크나 라우터가 비정상적으로 동작하는 경우
- 네트워크의 특정 위치에서 혼잡이 발생하는 경우
- 단점: 경로 결정 과정에서 라우터의 부담이 증가
- 라우터 사이의 시간적인 정보의 불일치성 문제가 항상 존재
자율 시스템 (Autonomous System)
- 동일한 라우팅 특성으로 동작하는 논리적인 단일 구성체로서 2가지 요소 사용
- ① 내부 라우팅 프로토콜 : 자율 시스템 내부에서 사용
- ② 외부 라우팅 프로토콜 : 자율 시스템간에 사용
네트워크 서비스 품질 (QoS)
- Quality of Service
- 인터넷이나 네트워크상에서 전송률 및 에러율과 관련된 서비스 품질을 가리키는 용어로 일반적으로 사용
- 높은 대역의 비디오 및 멀티미디어 정보를 신뢰성 있게 전송해야 하는 경우 더욱 중요함
주요특징
- 연결 설정 지연 (Connection Establishment Delay)
- 연결 설정 실패 확률 (Connection Establishment Failure Probability)
- 전송률 (Throughput)
- 전송 지연 (Transit Delay)
- 전송 오류율 (Residual Error Rate)
- 우선순위 (Priority)
인터넷에서의 QoS
- QoS(Quality of Service)는 다른 응용 프로그램, 사용자, 데이터 흐름 등에 우선순위를 정하여, 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하기 위한 능력을 발함
- 인터넷이나 네트워크상에서 전송률 및 에러율과 관련된 서비스 품질을 가리키는 용어
- 특히 높은 대역의 비디오 및 멀티미디어 정보를 신뢰성 있게 전송해야 하는 경우 더욱 중요함
기술동향
- 네트워크 업체들은 최근 네트워크 트래픽 분석은 물론 우선순위에 따라 트래픽 사용량 및 속도까지 제어할 수 있는 QoS 기능을 갖춘 네트워크 관리서비스 개발
- e.g. Best effort service기술
QoS 제공 방법
- 서버(서비스를 제공하는 컴퓨터)와 클라이언트(서비스를 이용하는 컴퓨터나 사용자) 자체적으로는 연결된 인터넷 연결의 서비스 정도를 달리할 방법이 없음
- 그러므로 인터넷을 이루는 접속 라우터(Access Router)나 백본 라우터(Backbone router)에서 주된 차등 서비스가 이루어짐
