[Network] Chapter 1-2. Networks Edge?

📝 “Computer Networking: A Top-Down Approach” 책을 공부하고 정리한 포스트입니다! :)

Chapter 1. Computer Networks and the Internet

1.2 Network Edge

🌐 Network(Internet) Structure

• Network edge

  • hosts (= edge system) : 클라이언트들과 서버들
  • 서버는 종종 data centers에도 있다.

• Access networks, physical media

  • access networks는 host들을 network에 연결해준다.
  • wired/wireless communication links들로 이루어져 있다.

• Network core

  • 상호 연결된 라우터들
  • 네트워크들의 네트워크이다.

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🌐 Access networks and physical media

• end systems과 edge router를 연결하는 방법

  • 주거용 접속망 residential access nets
  • 기관 접속망 institutional access networks (school, company)
  • 모바일 접속망 mobile access networks

• Access network를 특징짓는 중요한 파라미터

  • Bandwidth : 단위 시간당 전송할 수 있는 bit 수를 의미하고, transmission rate라고도 한다.
  • Shared or Dedicated : 여러 명이 공유하면 나눠써야 하고, 보안이 취약할 수 있다.

🌐 Access net : digital subscriber line(DSL)

전화 회사(SKT, KT 등)에서 제공해주는 DSL modem을 통한 Access Network이다.

• 각 집마다 DSL modem을 가지고 있다.
• 음성과 데이터가 본사에 Dedicated line을 통해 다른 주파수로 전송된다.
• existing telephone line을 통해 본사의 DSLAM(DSL access multiplexer)에 도착한다.
• DSLAM은 음성과 데이터를 구분하여 각각 telephone net과 Internet에 보낸다.
• asymmetric (비대칭) : 각 집에서 데이터의 업로드보다 다운로드가 많기 때문에 upstream의 transmission rate은 2.5 Mbps 미만, downstream의 transmission rate은 24 Mbps 미만이다.

🌐 Access networks : cable-based access

Cable modem을 통한 Access Network이다.

• FDM (Frequency Division Multiplexing)

  • 서로 다른 주파수 대역으로 전송되는 서로 다른 채널

• HFC (Hybrid fiber coax)

  • cable 회사가 제공하는 access network를 HFC라고도 한다.
    → cable headend들을 묶어지는 network가 존재하는데, 이 부분은 더 많은 대역폭이 필요하여 fiber로 연결하고, 그 외는 coax로 연결한다.
  • asymmetric (비대칭) : 최대 40Mbps – 1.2Gbps 다운스트림 전송 속도, 30-100Mbps 업스트림 전송 속도
  • network of cable, fiber은 ISP router와 가정을 연결
  • dedicated access인 DSL과 달리, cable 네트워크의 경우, cable headend까지 여러 집들이 하나의 cable을 이용하는 shared access network이다. cable은 주로 broadcasting 방식으로 bandwidth가 큰 회선을 사용하여 여러 집이 함께 회선을 공유하여 사용한다.

🌐 Access net : home network

• 중앙에 라우터가 존재한다.

• 라우터에는 cable 또는 DSL modem과 연결되어 headend 또는 central office와 연결되어 있다.

• 라우터에는 wireless access point가 연결되어 있는데 보통 둘을 하나의 박스에 같이 묶어둔다.

🌐 Access networks : enterprise networks

• 학교나 회사, 기관들이 주로 사용한다.

• 많은 end system들이 Ethernet switch에 연결되어 있다.

• 많은 Ethernet switch들이 모여서 institution router에 연결되어 dedicated line으로 직접 ISP의 라우터에 연결된다.

• transmission rate는 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps로 다양하다.

• Ethernet : 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps의 유선 액세스
• Wi-Fi : 11, 54, 450Mbps의 무선 액세스 포인트

🌐 Wireless access networks

smart phone → WIFI access point → ethernet switch → router → cable or DSL / ISP

Shared wireless access network는 access point라고 알려진 base station을 통해서 end system들을 router에 연결한다.

• wireless LANs(Local area networks)

  • 건물 내에서 사용가능하며 802.11(WIFI)가 있다. 11.54Mbps의 transmission rate를 가진다.

• wide-area wireless access

  • cellular operator에 의해 제공되며 10km 반경에서 사용가능하다. 3G, 4G, LTE가 있다.

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🌐 Host : sends packets of data

• Host sending function

  • host에서는 사용자의 application message가 발생하고, 이를 access network로 내보내는 역할을 한다.

  • 이 때, message를 ‘packet’이라는 L bits의 크기의 chucks로 자르고, access network로 transmission rate R (link capacity, link bandwidth)로 보낸다.

  • packet transmission delay = packet 하나를 host에서 내보내는데 걸리는 시간 = L/R sec

🌐 Physical media

• bit : 송신자와 수신자 사이의 전파되는 것

• physical link : 송신자와 수신자 사이의 선

• link 종류 2가지

  • guided media

    물리적인 wire를 사용하는 link : copper(Ethernet), fiber(HFC, Internet core), coax(HFC)

    1. Twisted pair(TP) = copper
       • 2개의 copper wire가 절연되어 있다.
       • Ethernet에 주로 사용된다.
       • Category 5, 6 이 있고, 대역폭이 다르다.
    2. coaxial cable
       • 1보다 좀 더 안정적이고 대역폭이 높으며 양방향이다.
       • boardband link라고 부르기도 한다.
       • HFC에 주로 사용된다.
    3. fiber optic cable
       • electronic 신호를 전달하는 coax, copper과 달리 light pulse로 신호를 전달하며 glass fiber로 이루어져 있다.
       • transmission rate가 매우 높아 high-speed operation를 지원한다.
       • 주변의 noise에 영향을 받지 않아 low error rate를 가져 안정적이다.

  • unguided media

    물리적인 wire를 사용하지 않는 link : radio(WiFi, Cellular)

    1. radio
       • 양방향이며, 신호가 electromagnetic spectrum을 통해 전달된다.
       • 물리적인 wire가 없이 전파된다.
         • reflection : 신호가 반사될 수 있다.
         • obstruction by object : 물체를 만나면 방해를 받는다.
         • interference : 전파가 간섭을 잘 받는다.
       • link type : terrestrial microwave, LAN(WIFI), wide-area(cellular), satellite가 있다.

👉 Summary

1. 네트워크의 구성요소 : host, router & switch, link
2. Access networks and physical media : end systems과 edge router를 연결하는 방법

• 주거용 접속망 residential access nets → DSL, Cable
• 기관 접속망 institutional access networks → Ethernet
• 모바일 접속망 mobile access networks → WIFI, cellular