[네트워크] 네트워크 구성 요소
네트워크의 구성요소
네트워크의 구성요소를 나누는 데는 여러 방법이 있지만 오늘은 크게 network edge, access network, network core라는 세 가지 용어에 대해서 알아보도록 하겠다.
1. network edge:
network edge는 각각의 사용자가 직접 사용하는 기기를 포함하는 용어이다. 인터넷과 연결되는 end system이라는 뜻으로 network의 edge에 있다는 말이다. network edge는 서버, 데스크탑, 모바일을 모두 포괄하는 단어이다. 이러한 end system은 host라고 불리기도 하며 host는 client 와 server 두 가지로 분류될 수 있다. client는 서비스를 사용하는 사용자의 입장에서의 장비이고 서버는 서비스를 제공하는 쪽을 일컫는다. 대부분 서버는 데이터 센터에 위치해있을 가능성이 높다. cellular network의 장비 또한 network edge에 해당 될 수 있고, IOT와 같은 사물인터넷, 심지어 신호등까지 모두 end system에 포함된다고 한다.
2. network core:
network core는 end user들은 접속되어 있지 않고 router들끼리 상호연결되어 있는 형태라고 할 수 있다. 한마디로 interconnected routers라고 할 수 있겠다.
3. access network:
end system을 상호연결시켜주는 네트워크를 access network라고 할 수 있다. 다시 말해 edge system을 다른 edge router에 연결해주는 네트워크라고 볼 수 있다. 그런데 이들이 상호연결되려고 하면 반드시 매체가 필요하다. 그래서 access network를 위해서는 각종 유선/무선 통신 link가 필요하다고 볼 수 있다.
edge system을 edge router에 연결시키기 위해서는 residential access network (거주), institutional access network (기관), mobile access network 등 다양한 방법을 사용할 수 있다. access network에서는 매체를 사용해서 접근을 하는 것이기 때문에 매체가 어느 정도의 접근속도를 낼 수 있는지 (bandwidth (bits per second) ), 이 매체가 여러 유저 사이에 공유된 것인지 등 다양한 이슈가 대두되고 있다.
access network 중에서 가장 기본적인 기법은 DSL (digital subscriber line) 을 살펴보겠다.
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DSL (Digital Subscriber Line)
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이는 집집마다 전화선이 이미 깔려있기 때문에 이 전화선을 사용해서 인터넷의 데이터를 실어나르는 데 사용하겠다라는 것이다. 그래서 위 그림에 보이는 DSL modem은 PC의 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 바꿔주는 역할을 한다. 그래서 전화선을 통해 전화선의 유선 신호뿐만 아니라 컴퓨터 신호도 타고 가는 것이다. 그 말은 즉, voice와 data가 한꺼번에 전송된다는 것이다. 그러면 이 둘이 뒤섞일 수 있다는 문제점이 있다. 하지만 이는 서로 다른 주파수로 보내져서 한꺼번에 보내도 수신측에서 구분해낼 수 있다. 이렇게 보내면 DSLAM (DSL access multiplexer)에서 주파수를 분리해서 data면 ISP router로 보내고 voice 관련된 것이면 telephone network로 내보내게 된다. 즉 다시 말해 DSL phone 상에 data와 voice를 함께 실어서 central office 내의 multiplexer가 구분하게 되는 것이다.
하지만 이렇게 보내는 것이 꼭 한 방향으로만 이루어진다는 보장은 없다. 밖에서 인터넷/ 전화 데이터가 들어올 수도 있기 때문에 양방향적으로 통신이 된다. 우리는 central office -> 집 의 방향을 downstream이라고 이야기하고, 집 -> central office의 방향을 upstream이라고 이야기한다. 이렇게 양방향적으로 통신이 되기 때문에 downstream과 upstream이 하나의 line 에서 다 섞이게 된다. 그럼에도 불구하고 이러한 장비들이 다 분리해서 데이터와 voice를 원하는 쪽으로 배분할 수 있다.
대부분 upstream에 비해서 downstream이 속도가 훨씬 높다. downstream은 이론적으로 24 Mbps 이하, upstream은 이론적으로 2.5 Mbps 이하로 확연히 차이가 난다. 현실적으로 따지면 downstream은 10 Mbps 정도, upstream은 1 Mbps 정도의 수치를 띈다고 한다.
하지만 home network라고 해서 DSL만 쓰는 것은 아니다. 이제 다음으로 소개할 것은 cable network이다.
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Cable network
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Cable network는 DSL과 다르게 전화기 대신 텔레비전이 연결되어 있는 것을 알 수 있고 컴퓨터에는 cable modem이 연결되어 있다. 주로 동축 케이블 (coaxial cable)을 사용한다. 그리고 cable network에서 한 가지 특징적인 것은 한 집과 cable headend라고 말하는 사업자쪽 연결이 혼자만 이루어진 것이 아니라 한 라인 상의 여러 집의 케이블들이 동시에 연결된 형태이다. 즉 한 집뿐만이 아니라 여러 집이 공유한다는 것이다. cable network도 DSL과 마찬가지로 upstream, downstream, 다양한 사용자들의 데이터가 한 라인에 모두 섞이게 된다. 그렇다면 이를 구분할 수 있는 방법이 필요한데 이 방법은 다른 주파수로 실어서 데이터를 나르는 것이다. 전체 주파수 밴드가 있다면 그것을 세부 조각으로 쪼개서 각각 집의 데이터를 다른 주파수로 실어서 나르는 것이다. 그래서 우리는 이 방식을 "frequency division multiplexing"이라고 부른다.
케이블 네트워크 중에서 우리에게 가장 잘 알려져 있는 것이 HFC (hybrid fiber coaxial)이다. HFC는 이름이 의미하는 것처럼 fiber와 coaxial이 hybrid로 섞여 있기 때문에 hyrbid fiber coaxial이라고 부른다.
cable network도 DSL과 마찬가지로 downstream이 upstream보다 데이터 양이 많기 때문에 downstream 파트에 데이터 속도가 더 빠르다. downstream의 데이터 양에 비해 upstream의 데이터 양이 상대적으로 적고 균형이 맞지 않는다고 해서 우리는 이를 asymmetric하다고 한다.