Internet
In terms of its Hardwrare and software component
Host - End System
End System - Internet 의 Edge 에 있어서
Host - Application 을 host 하고 있어서
Host 는 Client, Server 로 나뉨.
Server 는 우리에게 전달할 데이터들을 저장, 관리하는 Data Centers 이기도 함.
Network Access Techonology
DSL(Digital Subscriber Line)
PC -> DSL Moderm -> Splitter -> Cable -> CO 에 있는 DSLAM -> ...
이건 집전화케이블이랑 인터넷이랑 연결되었을 때의 이야기
CO(Central Office) 에 있는 DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)
여기로 데이터를 기존의 케이블 등으로 보냄.
집에선 Splitter 가 CO 에선 DSLAM 이 전화용이랑 인터넷용을 분리해서 보냄.
이 때 두 채널은 속도가 다름(Upstream Channel, Downstream Channel)
HFC(Hybrid fiber coax) - TV 케이블
PC -> Cable Modems -> Coaxial Cable -> Fiber Node -> Fiber Cable ->
-> Cable Head End 에 있는 CMTS(Cable Modems Terminate System) -> ...
DSL Modems - Cable Modems,
DSLAM - CMTS : - analog signal from modems to digital signal
얘도 Cable Modems 이 HFC 를 두 Channel 로 나누고 속도가 서로 다름
Shared Broadcast medium 이라 Channel 을 공용해 속도가 느려질 수 있음
FTTH(Fiber to the home)
CO 로부터 Home 까지 Optical Fiber Path 를 직접 연결
Direct Fiber - 직접 연결
AONs(Active Optical Network)
PONs(Passive Optical Networks)
Home -> Home Router -> ONT(Optical Network Terminator) ->
-> Optical Splitter -> Shared Fiber -> CO 에 있는 OLT -> ...
OLT(Optical Line Terminator) 는 Optical Signal 을 Digital Signal 로 바꿈
LAN 구성
위의 네개는 Broadband Residential Access 로 통신회사 위주지만 이건 아님.
기업이나 대학 등에서 구축하는 LAN 임.
Ethernet(Wiired)
twisted-pair Copper wire -> Ethernet Switch -> Institutional Router -> ...
WiFi(IEEE 802.11)
Wide-Area Wireless Access(3G, LTE)
Physical Media
Guided Media
Twisted-Pair Copper Wire ( ~ 10GB ~)
젤 싸고 젤 오래 사용됨
UTP(Unshielded twisted pair) 은 LAN 을 위해 많이 사용됨
Residential Internet Access 에서 Dial-up modem, DSL modem 등
Coaxial Cable()
Cable Television 에 많이 사용.
사용자들끼리 선 공유 가능.
Fiber Optics ( ~ 100GB ~)
비싸서 Backbone of Internet, Overseas Links 등에 많이 쓰임.
UnGuided Media
Terrestrial Radio Channels
Personal Devices 에 쓰이는 매우 짧은 거리 유효한 버전
LAN 에 쓰이는 와이파이류,
Celular Access 에 쓰이는 Wide-area radio channel.
Satellite Radio Channels
GeoStationary Satellites - 위에 고정, 딜레이 280milliseconds. 외딴데 연결.
LEO Satellites - 저공에서 여러대가 공전. 서로 연결. 딜레이 작고 발전중.
Network Cores
Packet Transmission Delay
L bits 의 패킷, Link 의 Transmission rate 인 R bits/sec
= L/R seconds
Packet Switching
Store-and-Forward Transmission
Switch 가 Packet 을 보내기 전에 전체를 다 받아야 한다는 말.
N개의 Link 가 있다면 (N - 1 개의 Router) 위 공식은
= N * L/R seconds 가 됨.
P 개의 패킷을 보낸다면 딜레이가 없는 한
= N * L/P seconds + (P - 1) * L/P seconds
저장용 버퍼를 Output Buffer, 기다리는 시간 Queuing Delays
꽉 차면 Packet Loss 가 일어남. 삭제되는건 구현 나름.
Forwarding Table
source header 에 IP Address 로 Forwarding Table 을 index해서
그걸 header에 넣고? Outbound Link 를 찾아 패킷을 보냄
이때 Routing Protocols 를 이용함
실시간으로 Switching 이 가능해야해서 빨라야함.
Circuit Switching
Link 의 여러개의 Circuit 을 n 빵하는 전화에 자주 쓰이는 스위칭
그래서 Transmission Rate 도 Circuit 갯수만큼 n 빵.
대신 Circuit 은 유지되어서 Packet Loss 가 없으나 조금 복잡함.
= 1/C * L/R seconds + 초기연결 seconds
한번만 해놓으면 오래쓸 수 있으니 Switching은 좀 느려도 됨.
FDM (Frequency-Devisiion Multiplexing)
TDM (Time Devision Multiplexing)
Network to Network
Network Structure 1 - 계층 2개
Network Structure 2 - 계층 3개
Tier-1 ISPs -> Regional ISP (통신회사 등) -> Access ISP
위 순으로 사용료를 상위 ISP 에 지불하고, 상위일수록 더 넓고 덜 세밀함.
Network Structure 3 - 계층 n개
Network Structure 4
PoP(Point of Presence) - ISP 에 접근하기 위한 입출구. 인터페이스
Multi Home - 상위 ISP 를 여러개를 두어 안정성 획득.
Peer - 상위 ISP 쓰면 돈나가니까 가까운 ISP 끼리는 직접 연결
IXP (Internet Exchange Point) - 여러 ISP 들이 Peer 를 위해 만든 건물, 장치.
Network Structure 5
Content Provider Networks - 구글같은 개인 서버가 계층을 자유롭게 Peer 함.
in terms of an infrastructure for providing services
Socket Interface, Internet Services
Constrain of Packet-Switched Networks
Total Nodal Delay
Processing Delay
Packet Header 보고 어디로 보낼지 결정.
상위 노드에서 올때의 비트단위 오류 해결.
L2/L3/L4 Switches 는 거의 상수인데 L7 Switches 는 상황따라 다름
microseconds 이하에 끝남.
Queuing Delay
Output Queue 에서 대기타는 시간.
0 ~ microseconds ~ milliseconds 로 상황따라 다름.
Traffic Intensity
= 시간 당 들어오는 Packet 수 * L(패킷 길이 같다 가정) / R
Traffic Intensity must be less than 1. 아님 무한히 큐가 커짐.
variation 이 작으면 큐는 거의 생성되지 않음. 하지만 크면 큐가 생성됨.
Traffic Intensity 가 1에 가까울수록 이러한 분산 때문에
Ave Queue Delay 가 급격히 커짐.
Packet Loss 때문에 무한히 QD 가 길어지진 않은데 이것도 고려사항임.
Transmission Delay
Link 에 All of the Packet's bits 를 넣는데 걸리는 시간
Length of Packet = L, Router 끼리의 Transmission Rate = R
=> L / R
microseconds ~ milliseconds 걸림
Propagation Delay
선따라 흐르는 시간. = Distance / Speed.
End to End Delay
Queue 에서 안말리고, N-1 Router 를 지난다고 할 때
= N * (ProcD + TransD + PropD) + (P - 1) * (PropD + TransD + PropD)
Traceroute
Num of Router, Name of Router, Address of Router, round-trip delays * 3
위 순으로 찍히는데, 왕복이라서 round-trip delay 는 누적임.
근데 돌아올때 큐 상황 때문에 뒤에게 더 큰 경우도 있음.
Throughput
Instantaneous Throughput - 우리가 다운로드 할때 mb/sec 하면서 뜨는거
Average Thoughput - 전체 F bit, T 시간. F / T 로 통채로 나눔.
Bottleneck Link - 여러 Link 로 나뉘어 있으면 제일 느린놈이 전체 시간을 결정함.
Bottleneck 의 경우 Throughput 에만 적용되지 Delay 랑은 관계 없음
Protocol
교환할 상대간 Format, Order of Messages, Action 의 약속
RFCs(Request for Comments)
IETF(Internet Engineering Task Force)가 Internet Standards 를 지정하면서 만듦.
TCP(Transmission Control Protocol)
IP(Internet Protocol)
HTTP, SMTP
IEEE
IEEE 802 LAN/WAN Standars Commitee
Ethernet, Wireless WiFi Standardes
ISO OSI 7 Layers ( Protocol Stack )
Packet - Header / Payload Field 로 나뉨
Application Layer - Message
HTTP, SMTP, FTP(파일용), DNS
아래 두개는 프로그램 내에서 구현되며, 개발자가 필요할 시 굳건히 만들어질 것.
Presentation Layer
데이터 압축, 암화화 / 복호화
Session Layer
동기화(checkpoint, recovery), delimiting
Transport Layer - Segment
TCP
Reliability
Flow Conrol
Congestion Control
UDP
Network Layer - Datagrams
IP
Route Protocol
Link Layer - Frame
Ethernet, WiFi ( 802.111 ), Bluetooth, DOCSIS(cable access network's)
Physical Layer - Bit
twisted-pair copper wire, single-mode fiber optics
보안
Malewares
Viruses - 직접적인 접근, 메일로 인한 것들
Worms - 비직접적인 접근, 보안에 취약한 프로그램을 돌렸을 뿐인데 누가 그냥 넣음.
Sniffing, Man in the Middle Attacks, - 중간에서 도청하거나 패킷 복제
end-point masquerading - 자기가 믿을 수 있는 IP 라고 속이고 바이러스 뿌리기
DDos Attack - Denial of Service 인데, 이게 Distributed Dos 가 된거임.
Ends Systems 는 Communication Links 랑 Packet Switches 로 엮임.
Packet Switches
Packet 을 목적지로 전달해주는 일을 함
Routers - Network Core 에서 많이 쓰임
Link-Layer Switches - Network Link 에서 많이 쓰임
ISP(Internet Service Providers)
End Systems 이 인터넷에 접속하기 위해 접하는 곳
residential ISP(KT, SKT ..), corporate ISP, university ISP, cellular data ISP 등 있음.
Communication Links, Packet Switches 로 구성됨
Upper-tier ISP, lower-tier ISP 가 있음. 상위개체는 고성은 광케이블, 라우터로 하위 개체를 묶어줌.