인터넷의 구성요소

  • 호스트(host) - 인터넷에 연결되는 모든 장치를 말하며 호스트는 통신 링크와 패킷 스위치의 네트워크로 연결된다. 종단시스템으로도 불린다.
  • 링크(link) - 물리 매체로 구성되며 다양한 전송률을 이용하여 데이터를 전송하며 전송률은 초당 비트수를 의미하는 bps단위를 사용한다.
  • 패킷(packet) - 한 종단 시스템에서 다른 종단 시스템으로 보낼 데이터를 세그먼트로 나누고 각 세그먼트에 헤더를 붙인 정보 패키지
  • 스위치(switch) - 입력 통신 링크의 하나로 도착하는 패킷을 받아서 출력 통신 링크의 하나로 그 패킷을 전달. 종류로는 라우터와 링크 계층 스위치가 있다.
  • ISP - 패킷 스위치와 통신 링크로 이루어진 네트워크 (경로(route) - 패킷이 송신 종단 시스템에서 수신 종단 시스템에 도달하는 동안 거쳐온 일련의 통신 링크와 패킷 스위치)


인터넷 애플리케이션

  • 분산 애플리케이션(distributed application) - 서로 데이터를 교환하는 많은 종단 시스템을 포함하는 애플리케이션으로 애플리케이션에 서비스를제공하는 인프라스트럭처이다. 스트리밍, 모바일, 태블릿 애플리케이션을 포함한 인터넷 애플리케이션 뿐만 아니라 전자 메일, 웹 서핑과 같은 전통적인 애플리케이션을 포함한다.
  • 소켓 인터페이스 - 특정 목적지 프로그램으로 데이터를 전달하기 위해서 송신 프로그램이 따라야 하는 규칙의 집합, 인터넷은 소켓 인터페이스를 따라 데이터를 목적지 프로그램을 전달한다.
  • 프로토콜 - 메시지를 송수신하기 위해서 둘 이상의 통신 개체 간에 교환되는 메시지 포맷과 순서뿐만 아니라, 메시지의 송수신과 다른 이벤트에 따른 행동들을 정의한 규약


종단 시스템

  • 종단 시스템 - 호스트라고도 불리며 인터넷에 연결되는 컴퓨터와 그 밖의 장치를 말한다. 때때로 클라이언트와 서버로 구분된다.
  • 접속 네트워크 - 종단 시스템을 그 종단 시스템으로부터 먼 거리에 있는 다른 종단 시스템까지의 경로상에 있는 첫 번째 라우터에 연결하는 네트워크


패킷교환

  • 송신 측과 수신 측 사이에서 각 패킷은 통신 링크와 패킷 스위치를 거친다.
  • 패킷은 링크의 최대 전송률과 같은 속도로 각각의 통신 링크에서 전송된다.
  • 패킷을 전송하는 데 걸리는 시간 L/R초 ( L = 패킷의 비트 크기, R = 전송 속도, bps)
  • 저장-후-전달 - 스위치가 출력 링크로 패킷의 첫 비트를 전송하기 전에 전체 패킷을 받아야함을 의미한다. 따라서, 스위치가 패킷의 모든 패킷 정보를 받기 전엔 목적지에 패킷의 어떠한 내용도 전달할 수 없다. 대부분의 패킷 스위치가 이 방식을 사용한다.
  • 큐잉 지연 - 패킷 스위치는 도착하는 패킷을 다른 링크로 전송되어야 하는데 그 링크가 다른 패킷을 전송하고 있다면 도착하는 패킷은 출력 버퍼에서 대기해야하는데 이 때 발생하는 현상을 말한다.
  • 패킷 손실 - 가변적인 큐잉 지연 현상으로 인해 버퍼가 전송을 위해 대기 중인 다른 패킷들로 꽉 차 있는 경우가 발생하여 도착하는 패킷 혹은 이미 큐에 대기 중인 패킷을 폐기하는 패킷 손실이 발생한다.
  • 포워딩 테이블 - 목적지 주소를 라우터의 출력 링크로 매핑하기 위한 테이블
  • 라우팅 프로토콜 - 패킷이 라우터에 도착하면 라우터는 올바른 출력 링크를 찾기 위해 주소를 조사하고 이 목적지 주소를 이용하여 포워딩 테이블을 검색한다. 그런 후에 라우터는 그 패킷을 출력 링크로 보낸다. 이러한 포워딩 테이블을 자동으로 설정하는데 사용하기 위한 프로토콜을 말한다.


회선 교환

  • 회선 교환 네트워크
  • 네트워크가 회선을 설계할 때, 그 연결이 이루어지는 동안 네트워크 링크에 일정한 전송률을 예약한다.
  • 네트워크의 각 링크가 N개의 회선을 가질 때, 종단 간 연결을 사용하는 각 링크에 대해 그 연결은 연결이 지속되는 동안 링크 전체 전송 용량의 1/N을 가진다.
  • 주파수 분할 다중화 (FDM, frequency-division multiplexing) - 링크를 통해 설정된 연결의 그 링크의 주파수 스펙트럼을 공유한다. 주파수 영역으로 회선을 분할한다.
  • 시간 분할 다중화 (TDM, time-division multiplexing) - 시간을 일정 주기의 프레임으로 구분하고, 각 프레임은 고정된 수의 시간 슬롯으로 나뉜다. 시간 슬롯으로 회선을 분할한다.


패킷 교환 네트워크에서의 지연, 손실

  • 지연
    • 처리 지연 - 패킷 헤더를 조사하고 그 패킷을 어디로 보낼지를 결정하는 시간
    • 큐잉 지연 - 패킷이 큐에서 링크로 전송되기를 기다리면서 발생하는 지연
    • 전송 지연 - 패킷의 모든 비트를 링크로 밀어내는 데 필요한 시간
    • 전파 지연 - 링크의 처음부터 어떤 라우터까지의 전파에 필요한 시간
    • 종단 간 지연 = N(처리지연 + 전송 지연 + 전파 지연) (N = 라우터 개수)
  • 패킷 손실 - 큐 용량은 유한하므로 큐 용량이 꽉차 패킷을 저장할 수 없는 경우에 라우터는 그 패킷을 버리는데 이러한 경우를 패킷 손실이라 한다.


프로토콜 계층

  • 애플리케이션 계층
    • 네트워크 애플리케이션과 애플리케이션 계층 프로토콜이 있는 곳, 한 종단 시스템에 있는 애플리케이션이 다른 종단 시스템에 있는 애플리케이션과 정보 패킷을 교환하는데 사용한다.
    • 예) HTTP, SMTP, FTP
    • 패킷 - 메시지
  • 트랜스포트 계층
    • 클라이언트와 서버 간에 애플리케이션 계층 메시지를 전송하는 서비스를 제공한다.
    • 예) TCP, UDP
    • 패킷 - 세그먼트
  • 네트워크 계층
    • 한 호스트에서 다른 호스트로 데이터그램을 라우팅하는 책임을 가진다. 목적지 호스트의 트랜스포트 계층으로 세그먼트를 운반하는 서비스를 제공한다.
    • 예) IP
    • 패킷 - 데이터그램
  • 링크 계층
    • 출발지와 목적지 간 일련의 패킷 스위치를 통해 데이터그램을 라우팅한다. 경로상의 한 노드에서 다른 노드로 패킷을 이동하기 위해 네트워크 계층은 링크 계층 서비스에 의존한다.
    • 예) 이더넷, 와이파이
    • 패킷 - 프레임
  • 물리 계층
    • 프레임 내부의 각 비트를 한 노드에서 다음 노드로 이동하는 역할을 한다