컴퓨터 통신(CC) Lecture Note #4

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이 포스트는 「Computer Networks: A System Approach , By L.Peterson , 5th, 2011」 을 참고하여 작성했습니다.

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성능을 판단하는 마지막 요인은 '지연시간 X 대역폭'이다.

이는 비트로 나타내는 링크의 길이이며 대역폭을 굵기로 지연시간을 길이라고 생각한다면 '지연시간 X 대역폭'은 링크의 부피라고 생각하면 된다.

그림 1.1

즉 대역폭이 반영된 지연시간이라고 생각하면 된다.
예를들어 지연시간이 100ms, 대역폭이 45Mbps라면 대역폭 X 지연시간은 560KB가 된다.

위 요인은 링크를 효율적으로 사용함에 있어 중요한 요인이기에 네트워크 운영자 입장에선 중요하다.

그림 1.2

예를들어 두개의 Frame이 있다. 위에는 1M이며, 아래는 100M이다.

위에는 대역폭이 낮기때문에 A로부터 데이터가 출발한 뒤에 B가 데이터를 받았는데도 A가 데이터를 보내고 있는 중 일수있다.(얇고 길음)
아래는 대역폭이 크기에 한번에 많은 데이터를 보낼 수 있다. 따라서 B에게 도착하기도 전에 A에서 데이터 전송을 끝낼 수 있다.(굵고 짧음)

링크의 효율성을 따진다면 아래보단 위의 경우가 효율성이 높다고 볼 수 있다.(아래 링크는 공간대비 사용률이 낮음)

그 외 성능을 판단하는 기타 요소에는

지터 : 소요시간의 변이(패킷사이의 차이) 등이 있으며 데이터의 길이가 작다면 대역폭은 큰 의미가 없을 수 있다.
또한 프로세스 간의 소요시간에는 소프트웨어 처리 부하시간도 포함된다.

이전에는 통신속도가 느렸기때문에 소프트웨어의 속도가 중요하지 않았지만 이제는 통신속도가 매우 빨라졌으므로 소프트웨어에서 데이터를 처리하는 속도가 매우 중요해졌다.

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2장 데이터 링크 네트워크

노드(Nodes)

노드는 큰 의미로는 Active한 일을 하는것을 말한다.

단말도 노드이며 스위치도 노드이다. 노드는 범용 컴퓨터로 구성된다고 가정하며 때때로 특수한 목적의 하드웨어로 대체되기도 한다.

노드는 유한한 메모리를 가지고 있으며, 네트워크 어댑터(NIC)를 통해서 네트워크에 연결한다. 즉 외부 네트워크로부터 링크를 통하여 NIC에 도달하고, NIC를 통하여 컴퓨터 노드에 전달이 되는 구조이다.

최근엔 링크의 속도가 매우 빨라졌으므로 노드(라우터)에 의한 병목현상이 나타난다. 또 노드(라우터)내에서 프로세서가 메모리보다 빠르므로 대부분의 병목현상은 메모리로 인하여 발생된다.

링크(Link)

링크는 데이터(신호)를 전달하기 위한 물리적 매체이다. 케이블이 될수도있고 공기가 될 수도있고, 물이 될 수도있다.
이번에는 케이블만을 링크로 생각할 것이다.

링크에는 세가지의 전송모드가 존재한다.

그림 2.1

Simplex는 단방향 전송모드이며, 반이중(Half-duplex)는 양방향인데 한번에 하나의 방향의 전달만 가능하다.
전이중(Full-duplex)는 동시에 양방향에 전달이 가능하다.

링크는 논리적인 통로이다. 따라서, 하나의 케이블을 하나의 링크로 볼 수 있으며 하나의 링크에 여러개의 링크가 존재한다고도 생각할 수 있다. 그러나 당분간은 링크는 하나의 케이블이라고 생각할 것이다.

데이터를 신호화하여 전송하는 방법을 모듈레이션 이라고 한다.

데이터를 링크를 통하여 전달하기 위해 모듈레이션이라는 작업을 한다. 
송신하는 쪽에서는 모듈레이션을 하여 데이터를 신호화 하여 전달하며 수신하는쪽은 데이터를 디모듈레이션하여 신호를 데이터로 전환한다.

모뎀이라는 기기는 모듈레이션,디모듈레이션을 둘 다 하는 기기이다. 두개의 인터페이스가 존재한다.

신호의 종류에는 전자기파 스펙트럼인 주파수와 파장이 존재하며 이는 서로 역수관계이다.

즉 주파수가 높다면, 파장은 짧아지고 주파수가 낮다면 파장이 길어진다.

주파수가 낮을수록 전송 특성이 좋으나(장애물을 잘 통과한다) 저주파는 고속의 데이터 전송에 한계가 있다.
왜냐하면 고속의 데이터는 파장의 폭이 좁지만 주파수가 낮다면 좁은 파장을 처리할 수 없다.

통신은 점점 저주파에서 고주파로 발전하고 있다.

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사용 가능한 유선 링크의 종류

링크는 자신이 집적 설치할 수 있으며 전화 회사로부터 선을 임대할 수 있다.

그림 3.1

첫번째 Category 55 twisted pair는 UTP로서 우리가 흔히 아는 랜선이 이에 해당하다.
그 밑에 50-ohm coax와 750-ohm coax는 거의 사용하지 않는다. 이 세개는 구리선이고 구리선은 구리가 굵을수록 좋은 케이블이다.

네번째,다섯번째 선은 광케이블으로 유리로 이루어져있다. 광케이블은 얇을수록 좋은 케이블이다.

그 외 전화회사로부터 선을 임대하여 사용할 수 있다.

광케이블은 유리를통해 빛을 전달하며 빛의 깜빡거림을 통해 데이터를 전달한다.

빛들이 부딪히면서 전달되기에 만약 광케이블의 Core부분이 굵다면 고속의(조밀한)데이터를 읽을 때 혼선이 올 수 있다. 따라서 Core부분을 얇게할 수록 고속의 데이터에 적합한 구조가 된다.

 

다음 점대점 링크에는 가입자 선로(Last-Mile Links)가 있다.

이는 사용자와 인터넷 공급자 사이를 마지막으로 연결하는 링크이다.

과거에 모뎀을 통한 음성 전화링크를 이용했지만 최근엔 DSL방식을 통하여 음성과 Data를 FDM방식으로 동시에 처리한다. DSL방식에는 ADSL방식과 VDSL방식이 있다.

ADSL방식은 기존에 쓰던 전화선 이외에 주파수를 달리하여 데이터를 통신하는 구조이다. 이 때 많이 쓰는것과 적게 쓰는것을 나누어 비대칭으로 사용하게 된다.

VDSL방식은 중간장비를 통하여 연결하는 방식이다. 예를들어 전화국에서 아파트 내부까지는 광케이블을 통하여 연결을 하고 아파트 내부는 서로 가까우므로 기존의 전화선을 통하여 통신하는 구조이다.

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Lecture Note #4에 계속..