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Chapter 1: introduction
our goal:
- get "feel" and terminology (느낌과 용어 공부)
overview:
- Internet
- Protocol
- network edge; hosts, access net, physical media
- network core; packet/circuit switching, Internet structure
(network는 두가지로 나뉜다 network edge / network core)
- performance(네트워크의 성능을 나타내는 지표) : loss, delay, throughput
- security
- protocol layters, service models
Roadmap
1.1 what is the internet?
1.2 network edge
- end systems, access networks, links
1.3 network core
- packet switching, circuit switching, network structure
1.4 delay, loss, throughput in networks
1.5 protocol layers, service models
1.6 networks under attack: security
1.1 what is the internet?
what's the Internet: "nuts and bolts" view 너트와 볼트
인터넷을 많이 사용하는 패턴은?
스마트폰과 같은 컴퓨터들, hosts를 이용해서 망 내 어딘가에 존재하고 있는 server에 접속을 하고 그 server로부터 정보를 가져오는 형태 (인터넷에 정보가 많다는 것은 틀림, 인터넷은 정보를 주고 받을 수 있는 인터페이스를 제공한다는 느낌이 맞음!)
->> 우리의 pc/노트북/스마트폰이 처음에 무언가를 요청해야 함 (**먼저 요청**) 우리가 원하는 데이터를 요청
내가 원하는 데이터를 가지고 있는 서버가 나에게 응답의 형식으로 데이터를 주는 형태로 인터넷 서비스가 이루어지고 있다.
host -> server (request 요청) host <- server (response 응답)
e.g., 스마트폰(host) 학교 홈페이지(server) - 맨처음 데이터를 요구하는 노드 -> 여러가지 노드를 타고 최종적으로 서버에 도착
hosts
- 수십억 개의 연결된 컴퓨팅 장치
- hosts = end systems
- 우리가 사용하는 PC, server, wirless laptop smartphone 같은 경우 컴퓨터들 = hosts
- 네트워크 app 동작 e.g., www, chorme (running network apps)
** 망 내의 모든 entity들 = node
node의 역할에 따라서 양쪽 끝에 있으면 end system = host
중간에 있으면 교환노드
(교환노드는 역할에 따라서 이름을 다르게 부름 ex) routers, switches) **
여기서 end system은 mobile network에 있는 hosts과 institutional network에 있는 hosts이다
end system에는 link가 1개
home network에 있는 것들 중 예를 들어 와이파이 같은 경우는 휴대폰 내에서 웹사이트 접속을 하면 와이파이를 통해서 최종 목적지 host로 가기 때문에 end system이라고 할 수 없다
** 파란색 한 덩어리가 하나의 네트워크가 될 수 있음 **
communication links(통신 링크)
- wireless links / wired links 유선과 무선이 있다
- 유선 무선의 종류 : fiber(섬유 - 유선), copper(구리 - 유선), radio(라디오 - 무선), satellite(위성 - 무선) 등이 있다
- 전송률 : bandwidth(대역폭)
** bandwidth(전송률) - 쉽게 생각하면 우리가 사용하는 GIGA Internet, LTE 같은 것 10Gbps라는 속도를 낼 수 있다
Bps - 초당 보낼 수 있는 bit의 양을 나타냄 bit per sec
transmission rate = bandwidth = 전송률 **
packet switches : forward packets(패킷 전달) chunks data
- routers and switches (교환노드는 역할에 따라서 이름을 다르게 부름 e.g., routers, switches)
- end system을 제외한 나머지는 교환노드로 볼 수 있다(대체적으로) end system은 link가 1개이다 즉 데이터를 전송하거나 받을 때 1개의 link밖에 없다는 뜻이다 그러나 교환노드의 경우는 여러 개의 link가 있다 교환노드는 end system을 통해 데이터를 받으면 최종 목적지가 어디인지 보고 어디로 보낼 것인지 결정하는 역할을 한다
- 내가 데이터를 교환하는 단위는 packet이라는 단위로 한다
** Routers - 중간에 교환되는 장비들 = 데이터의 소스 단위 또는 데이터의 목적지 단위
End system만이 데이터를 발생시키거나(host가 되거나) 데이터의 최종 목적지가 되거나(server가 되거나) 둘 중 하나
End system이 아닌 노드 = 교환노드
교환 노드는 역할에 따라서 이름이 달라짐 e.g., router, switch **
Internet: "network of networks"
- Internet = inter + network
- 상호 연결된 ISP들
** 기지국이 있음 (거기에 스마트폰이 연결되는 것도 하나의 네트워크가 될 수 있음) 우리가 인터넷을 쓰기 위해서는 네트워크 사업자 즉 KT, SKT, LG 같은 네트워크 사업자에 가입해야 한다 그래서 이 link를 활성화해줘야 한다
내가 KT를 쓰는데 SKT를 사용하는 사람에 전화/카톡을 하려고 한다 이게 되려면 KT 네트워크와 SKT 네트워크가 서로 데이터를 주고 받아야지만 가능하다 SKT가 관장하는 네트워크 / KT가 관장하는 네트워크 / LG가 관장하는 네트워크가 다 다르다 이것들을 연동되어야 KT에 가입한 고객이 SKT 서버에 연결할 수 있다
KT / SKT / LG 와 같은 인터넷 access service를 제공해주는 회사 = ISP (Internet Service Provider)
ISP들은 각자 자신의 네트워크를 갖고 있다 그것을 서로 Interconnected(연결)시키는 것 = Internet
인터넷 - 우리나라에 있는 네트워크랑 다른 나라와도 연결됨 독립적이 네트워크가 연결되어 있는 것이 인터넷 **
protocol controls sending, receiving of messages
프로토콜은 메시지 보내기, 받기를 제어합니다.
- e.g., TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11
protocol은 규약집 규정집
** 네트워크를 공부한다는 것은 protocol을 공부한다는 것과도 같다 통신 네트워크의 기본적인 목적 : 원하는 두 entity 사이에서 데이터를 주고 받게 할 수 있는 목적 -> 이것이 가능하게 하려면 규약(규칙)이라는 것이 필요
메시지를 주고 받기 위해서 sending / receiving 둘을 제어하는 규칙들을 정해 놓은 것
프로토콜는 보통 ~~p
각각의 프로토콜은 어떠한 목적을 달성하기 위해서 데이터를 관련된 노드들 사이에서 주고 받아야 하는데
데이터를 보내는 쪽 (sending) 데이터를 받는 쪽 (receiving) 서로가 데이터를 이해하기 위해서는 규정집이 필요하다
무엇을 정의하는지에 따라서 다양한 형태의 프로토콜이 나타날 수 있음 **
Internet standards:
- RFC : Request for comments
- IETF : Internet Engineering Task Force
** 인터넷은 개방성(open)을 가장 큰 장점으로 가지고 있기 때문에 다른 표준과 달린 IETF에서 만든 표준들은 RFC인데 이것은 누구나 볼 수 있습니다. www.ietf.org -> RFC 인터넷 표준 다운로드 가능
인터넷 표준은 전부 protocol을 정하는 것인데 표준이라고 하는 것은 인터넷 프로토콜을 결정함
RFC는 프로토콜 이름으로 구성되어 있지 않고 번호로 구성 RFC # ~
RFC 번호만 알면 누구나 인터넷 검색을 통해 받아 볼 수 있음 **
What's the Internet: a service view
infrastructure that provides servies to applications
application에 서비스를 제공하는 인프라
- Web, VoIP, email, games, e-commerce, social nets, ...
provides programming interface to apps
app에 프로그래밍 인터페이스 제공
- 앱 프로그램을 인터넷에 "연결"할 수 있도록 하는 후크
- 우편 서비스와 유사한 서비스 옵션 제공
------------------------------이부분 다시 공부-------------------------------------------------
What's a protocol?
어떤 일이 발생했을 때 어떠한 액션을 취해야 한다고 정해 놓은 것 = 규정집
network protocols:
- 사람보다 기계
- 프로토콜에 의해 통제되는 인터넷의 모든 통신 활동
프로토콜은 형식, 네트워크 엔터티 간에 송수신되는 메시지 순서, 메시지 전송, 수신에 대해 수행되는 작업을 정의합니다
송수신 되는 메시지의 format 형식 공유
순서도 공유 123으로 보내면 123 순서로 받아야 함(321 순서로 받는것 X)
** A가 보낸 message를 B가 이해할 수 있어야만 그에 대한 적절한 응답을 해줄 수 있음
따라서 A와 B는 보내지는 메시지의 형식을 공유하고 있어야 함 **
** 누군가가 나에게 메시지를 보내면 어떤 사건이 발생했다 / 이벤트가 발생했다고 말할 수 가 있다 그럼 그 이벤트에 대한 적절한 대답(응답)을 해야 한다 사람들 사이에선 말로 하면 되지만 컴퓨터 사이에선 메시지를 받으면
=> A가 B에 메시지 전송 -> B에 적절한 응답을 받고 싶다 의미
B에게 전송할 때 원하는 메시지가 무엇인지 쓰기 / B가 어떤 행동을 하면 좋을지 쓰기 / A가 B에게 데이터를 보냈는데 메시지가 중간에 상실 / 오류(가 -> 나 변경) 있는지 없는지 검사를 하고 상실/오류가 없을 시 A가 원하는 요청을 전체 메시지에서 가져와서 메시지를 해석해서 액션을 취함 만약 상실 -> A에게 다시 전송해달라는 요청 보내기 / 무시하기
프로토콜은 어떠한 사건이 발생했을 때 어떠한 액션을 취해야만 되는건지 정해놓고 있다 **
1.2 network edge - end systems, access networks, links
A closer look at network structure
network edge: = host = client & server = end system
- host는 client와 server로 이루어져 있다 둘다 end system
정보 요청 = client / 요청을 받아서 데이터를 제공 = server
client e.g., PC / server e.g., email server, cloud server ...
- servers often in data center
서버는 보통 데이터 센터에 있다 컴퓨터를 엄청 많이 가져다 놓은 데이터 센터?
access networks, physical media: wired, wireless communicaion links
- wired, wireless communicaion links (유무선 통신 링크)
- 통신 링크 종류에 따라서 유선/무선
- 유선 = PC 무선 = LTE, Wifi
network core:
- interconnected routers
- network of networks
- network는 network edge와 network core로 나눌 수 있다 end system 부분이 network edge 여러 개의 교환 노드들이 붙어있는 부분이 network core
- network core 부분은 사람들이 보지 못하는 부분
- 어떤 네트워크와 또 다른 네트워크 연결
Access networks and physical media
physical = 유선 / 무선 데이터 통신 유선 - 광섬유, 구리 .. / 무선 - 라디오, 가시광선, 적외선 ..
physical media - 전송속도만 고려
Q: How to connect end systems to edge router?
- residential access nets 주거용 액세스 네트워크
- institutional access networks (school, company) 기관 액세스 네트워크 (학교, 회사)
- mobile access networks 모바일 액세스 네트워크
bandwidth (bits per second) of access network? access network의 대역폭 bps?
e.g., 유선이 무선보다 속도가 빠름 (항상은 아니지만)
shared or dedicated? 공유 혹은 전용?
communication link를 shared 공유해서 쓰냐 아님 dedicated 나 혼자 독점해서 사용하냐
당연히 독점 dedicated 하는 경우 전송률이 더욱 빠름
>> 어떤 physical media(유선/무선? 광섬유?와이파이?)를 사용했는지에 따라서 가장 영향을 많이 받는 것 = bandwidth
Host: sends packets of data
host sending function:
- application message > 앱 메시지 받음
- breaks into smaller chunks, known as packets, of length L bits > 길이가 L bits인 pakcet -> 더 작은 chunks로 나뉨
- transmits packet into access network at transmission rate R > 패킷을 전송 속도 R로 액세스 네트워크로 전송
link transmission rate, aka link capacity, aka link bandwidth > 링크 전송 속도=링크 용량 = 링크 대역폭
data 전달
2개 packet - 1개당 L bits
R : link transmission rate e.g., LTE, 100Mbps
link transmission rate : 링크 전송 속도
** Message - 여러 개의 단위로 쪼개지게 됨
여기서 단위 - packet
>> message를 packet 단위로 쪼갬
why? 컴퓨터 밖으로 내보내기 위해서 **
packet 전송 지연 = L (bits) / R (bits/sec)
packet 1개 크기 / 링크 전송 속도
1.3 network core - packet switching, circuit switching, network structure
The network core
Packet-switching: store-and-forward
Packet Switching: queueing delay, loss
Two key network-core functions
Alternative core: circuit switching
Circuit switching: FDM versus TDM
Packet switching versus circuit switching
Internet structure: network of networks
1.4 delay, loss, throughput in networks - 네트워크 성능 관련
How do loss and delay occur?
Four sources of packet delay
Caravan analogy
Queueing delay (revisited)
"Real" Internet delays and routes
Packet loss
Throughput
1.5 protocol layers, service models
Protocol "layers"
Organization of air travel
Layering of airline functionality
Why layering
Internet protocol stack
ISO/OSI reference model
Encapsulation
1.6 networks under attack: security
Network secruity
Bad guys: put malware into hosts via Internet
Bad guys: attack server, network infrastructure
Bad guys can sniff packets
Bad guys can use fake address
