▶ 166 네트워크 관련 신기술
IoT(Internet of Tings, 사물 인터넷)
사람, 사물, 공간, 데이터 등 세상에 존재하는 모든 사물을 인터넷으로 연결시켜주는 무선 통신 기술
M2M(Machine to Machine, 사물 통신)
무선 통신을 이용한 기계와 기계 사이의 통신
모바일 컴퓨팅(Mobile Computing)
휴대형 기기로 이동하면서 자유로이 네트워크에 접속하여 업무를 처리할 수 있는 환경
그리드 컴퓨팅(Grid Computing)
지리적으로 분산된 컴퓨터 자원을 초고속 인터넷 망을 통해 격자 구조로 연결해 공유함으로써 하나의 고성능 컴퓨터처럼
클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)
각종 컴퓨팅 자원을 중앙 컴퓨터에 두고 인터넷 기능을 갖는 단말기로 언제 어디서나 인터넷을 통해 컴퓨터 작업을 수행할 수 있는 환경
매우 큰 가상화된 컴퓨팅 환경
모바일 클라우드 컴퓨팅(MCC; Mobile Cloud Computing)
클라우드 서비스를 이용하여 소비자와 소비자의 파트너가 모바일 기기로 클라우드 컴퓨팅 인프라를 구성해 여러 가지 정보와 자원을 공유하는 ICT 기술을 의미
＊ICT(Information Communication Technology) : 정보기술과 통신기술을 합한 말
인터클라우드 컴퓨팅(Inter-Cloud Computing)
각기 다른 클라우드 서비스를 연동하거나 컴퓨팅 자원의 동적 할당이 가능하도록 여러 클라우드 서비스 제공자들이 제공하는 클라우드 서비스나 자원을 연결하는 기술
메시 네트워크(Mesh Network)
차세대 이동통신, 홈네트워킹, 공공 안전 등 특수 목적을 위한 새로운 방식의 네트워크 기술
와이선(Wi-SUN)
스마트 그리드와 같은 장거리 무선 통신을 필요로 하는 사물 인터넷 서비스를 위한 저전력 장거리 통신 기술
＊스마트 그리드 : 전기의 생산부터 소비까지 전 과정에 정보통신 기술을 접목해 에너지 효율성을 높이는 지능형 전력망 시스템
NDN(Named Data Networking)
콘텐츠 자체의 정보와 라우터 기능만으로 데이터 전송을 수행하는 기술
NCN(Next Generation Network, 차세대 통신망)
ITU-T에서 개발하고 있는 유선망 기반의 차세대 통신망, 유선망뿐만 아니라 이동 사용자를 목표로 하며, 이동통신에서 제공하는 완전한 이동성 제공을 목표로 개발
SDN(Software Defined Networking, 소프트웨어 정의 네트워킹)
네트워크를 컴퓨터처럼 모델링하여 여러 사용가 각각의 소프트웨어들로 네트워킹을 가상화하여 제어하고 관리하는 네트워크
NFC(Near Field Communication, 근거리 무선 통신)
고주파를 이용한 근거리 무선 통신 기술
UWB(Ultra WideBand, 초광대역)
짧은 거리에서 많은 양의 디지털 데이터를 낮은 전력으로 전송하기 위한 무선 기술, 무선 디지털 펄스라고도 하며, 블루투스와 비교되는 기술
피코넷(PICONET)
여러 개의 독립된 통신장치가 블루투스 기술이나 UWB 통신 기술을 사용하여 통신망을 형성하는 무선 네트워크 기술
WBAN(Wireless Body Area Network)
웨어러블 또는 몸에 심는 형태의 센서나 기기를 무선으로 연결하는 개인 영역 네트워크 기술
GIS(Geographic Information System, 지리 정보 시스템)
지리적인 자료를 수집, 저장, 분석, 출력할 수 있는 컴퓨터 응용 시스템으로, 위성을 이용해 모든 사물의 위치 정보를 제공해 주는 것
USN(Ubiquitous Sensor Network, 유비쿼터스 센서 네트워크)
각종 센서로 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크, 즉 필요한 모든 것에 RFID 태그를 부착하고, 이를 통해 사물의 인식 정보는 물론 주변의 환경정보까지 탐지하여 이를 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 것을 의미
SON(Self Organizing Network, 자동 구성 네트워크)
주변 상황에 맞추어 스스로 망을 구성하는 네트워크
애드 혹 네트워크(Ad-hoc Network)
재난 현장과 같이 별도의 고정된 유선망을 구축할 수 없는 장소에서 모바일 호스트만을 이용하여 구성한 네트워크, 망을 구성한 후 단기간 사용되는 경우나 유선망을 구성하기 어려운 경우에 적합
네트워크 슬라이싱(Network Slicing)
3GPP를 포함한 여러 글로벌 이동통신 표준화 단체가 선정한 5G의 핵심기술 중 하나로, 네트워크에서 하나의 물리적인 코어 네트워크 인프라를 독립된 다수의 가상 네트워크로 분리하여 각각의 네트워크를 통해 다양한 고객 맞춤형 서비스를 제공하는 것을 목적으로 하는 네트워크 기술
저전력 블루투스 기술(BLE; Bluetooth Low Energy)
일반 블루투스와 동일한 주파수 대역을 사용하지만 연결되지 않은 대기 상태에서는 절전 모드를 유지하는 기술
지능형 초연결망
과학기술정보통신부 주관으로 추진 중인 사업으로, 스마트 시티, 스마트 스테이션 등 4차 산업혁명 시대를 맞아 새로운 변화에 따라 급격하게 증가하는 데이터 틀래픽을 효과적으로 수용하기 위해 시행되는 정부 주관 사업
▶ 167 네트워크 구축
네트워크 설치 구조
장치들의 물리적 위치에 따라 성형, 링형, 버스형, 계층형. 망형으로 나누어짐
성형(Star, 중앙 집중형)
중앙에 중앙 컴퓨터가, 이를 중심으로 단말장치들이 연결
- 포인트 투 포인트 방식으로 회선 연결
- 각 단말장치들을 중앙 컴퓨터를 통해 데이터 교환
- 단말장치의 추가와 제거 쉬움
- 중앙 컴퓨터 고장 시 전체 통신망 기능 정지
- 교환 노드의 수가 가장 적음
링형(Ring, 루프형)
컴퓨터와 단말장치들을 포인트 투 포인트 방식으로 연결
- 분산 및 집중 제어 모두 가능
- 단말장치의 추가/제거 및 기밀 보호 어려움
- 각 단말장치에 전송 지연 발생
- 단방향 또는 양방향 전송 가능
- 단방향 전송 시 회선 중 어느 하나라도 고장나면 전체 통신망에 영향을 미침
버스형(Bus)
한 개의 통신 회선에 여러 대의 단말장치가 연결되어 있는 형태
- 물리적 구조 간단, 단말장치 추가, 제거 용이
- 단말장치 고장 시 통신망 전체에 영항 주지 않음, 신뢰성 높음
- 기밀 보장 어려움, 통신 회선 길이의 제안
계층형(Tree, 분산형)
트리형태로 연결
- 분산 처리 시스템을 구성하는 방식
망형(Mesh)
모든 지점의 컴퓨터와 단말장치를 서로 연결한 형태
- 노드의 연결성 높음
- 많은 단말장치, 많은 양의 통신에 유리
- 통신 회선의 총 경로가 가장 김
- 통신 회선 장애 시 다른 경로를 통해 데이터 전송
- 노드의 수가 n개일 때, n(n-1)/2개의 회선, 노드당 n-1개의 포트가 필요
네트워크 분류
LAN과 WAN으로 분류
• 근거리 통신망(Lan; Local Area Network)
회사, 학교, 연구소 등 가까운 거리에 위치한 컴퓨터 네트워크
- 주로 자원 공유 목적
- 속도 빠름, 에러 발생율 낮음
- 버스형이나 링형 구조 사용
• 광대역 통신망(WAN; Wide Area Network)
국가와 국가 대륙과 대륙 ,먼 거리에 위치한 컴퓨터 네트워크
- 통신 속도 느림, 에러 발생율 높음
- 각 근거리 통신망을 연결하는 방식
▶ 168 스위치
스위치(Switch)
브리지와 같이 LAN과 LAN을 연결, OSI 7 계층의 Layer에 따라 L2, L3, L4, L7로 분류
- 상위 레이어의 스위치는 하위 레이어의 스위치 기능들을 포함
L2 스위치 | - OSI 2계층에 속하는 장비 - MAC 주소 기반으로 프레임 전송 - 동일 네트워크 간 연결만 가능 |
L3 스위치 | - OSI 3계층 - IP 주소 기반으로 패킷 전송 - 서로 다른 네트워크 간 연결 가능 |
L4 스위치 | - 로드밸런싱 기능 제공 |
L7 스위치 | IP 주소, TCP/UDP 포트 정보에 패킷 내용까지 참조해 세밀하게 로드밸런싱 함 |
＊로드밸런싱 : 특정 서버에만 부하가 발생하지 않도록 트래픽 분산
스위칭 방식
- Store and Forwarding : 데이터를 모두 받은 후 스위칭
- Cut-through : 데이터의 목적지 주소만을 확인한 후 바로 스위칭
- Fragment Free : Store and Forwarding과 Cut-through 방식의 장점을 결합한 방식
백본 스위치(Backbone Switch)
백본 : 여러 네트워크들을 연결할 때 중추적 역할을 하는 네트워크
백본에서 스위칭하는 장비
- 모든 패킷이 지나가는 네트워크 중심에 배치
- 주로 L3 스위치가 백본 스위치 역할을 함
☞ Hierarchical 3 Layer 모델
엑세스 계층 (Access Layer) | - 사용자가 네트워크에 접속 시 최초로 연결되는 지점 - 사용자들로부터 오는 통신을 집약해 디스트리뷰션 계층으로 전송 - L2 스위치 사용 |
디스트리뷰션 계층 (Distribution Layer) | - 액세스 계층의 장치들이 연결되는 지점 - 액세스 계층에서 오는 통신을 집약해 코어 계층으로 전송 - 라우터, L3 스위치 사용 |
코어 계층 = 백본 계층 (Core Layer) | - 디스트리뷰션 계층에서 오는 통신을 집약해 인터넷에 연결하는 계층 - 백본 스위치 사용 - 전자우편, 인터넷 접속, 화상 회의 등 기능 수행 |
▶ 169 경로 제어 / 트래픽 제어
경로 제어(Routing)
송수신 측 간의 전송 경로 중 최적 패킷 교환 경로를 결정하는 기능
- 최적 패킷 교환 경로 : 어느 한 경로에 데이터의 양이 집중하는 것을 피하고, 최저의 비용, 최단 시간에 송신할 수 있는 경로
- 경로제어는 라우팅 테이블(경로 제어표)을 참조해 이루어짐
- 경로 제어 요소 : 성능 기준, 경로의 결정 시간과 장소, 정보 발생지, 경로 정보의 갱신 시간
경로 제어 프로토콜
IGP(Interior Gateway Protocol, 내부 게이트웨이 프로토콜) | 하나의 자율 시스템(AS) 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜 • RIP(Routing Information Protocol) - 현재 가장 많이 사용 - 소규모 네트워크에서 사용 - 라우팅 정보를 30초마다 네트워크 내의 모든 라우터에 알림 • OSPF(Open Shortest Path First protocol) - 대규모 네트워크에서 사용 - 라우팅 정보에 변화가 생길 시, 변화된 정보만 알림 |
EGP(Exterior Gateway Protocol, 외부 게이트웨이 프로토콜) | AS 간의 라우팅, 즉 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜 |
BGP(Border Gateway Protocol) | AS 간의 라우팅 프로토콜, EGP의 단점 보완 - 초기 연결 시 라우팅 테이블(전체 경로 제어표)을 교환, 이후에는 정보만 교환 |
＊자율 시스템(AS) : 하나의 도메인 속에 라우터들의 집합
트레픽 제어
전송되는 패킷의 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능
- 흐름 제어, 폭주(혼합) 제어, 교착상태 방지 기법이 있음
흐름 제어(Flow Control)
송수신 측 사이에 전송되는 패킷의 양이나 속도를 규제
- 송수신 측 간의 처리 속도 또는 버퍼 크기의 차이에 의해 생길 수 있는 수신 측 버퍼의 오버플로를 방지하기 위한 기능
정지 대기 | 수신 측의 확인 신호(ACK)를 받은 후 다음 패킷 전송 - 한 번에 하나의 패킷 전송 |
슬라이딩 윈도우 | 확인 신호를 이용해 송신 데이터의 양을 조절하는 방식 - 수신 측의 확인 신호를 받지 않더라도 미리 정패진 패킷의 수만큼 전송 - 송신 측은 수신 측으로부터 보낼 수 있는 패킷의 최대치(윈도우 크기)를 미리 약속 받음 - 윈도우 크기는 상황에 따라 변함 |
폭주(혼잡) 제어(Congestion Control)
네트워크 내의 패킷 수를 조절해 네트워크의 오버플로 방지
느린 시작 | 윈도우 크기를 2배씩 지수적으로 증가시킴 - 전송 데이터 크기가 임계 값에 도달하면 혼잡 회피 단계로 넘어 감 |
혼잡 회피 | 회피를 위해 윈도우의 크기를 1씩 선형적으로 증가시켜 혼잡 예방 |
교착상태(Dead Lock) 방지
교착 상태 : 기억 공간이 꽉 차있을 때 다음 패킷들이 기억 공간에 들어가기 위해 무한정 기다리는 현상
- 패킷이 같은 목적지를 갖지 않도록 할당, 교착상태 발생 시 교착상태에 있는 한 단말장치를 선택해 패킷 버퍼 폐기
