Chapter1: Data Communications, Data Networks, and the Internet

• Data communications traffic volume 트랜드
• Data communication을 위해서는 어떤 요구사항이 있는지: 기본적인 function & 필요한 기능 소개
• Data communication network의 유형

기술 차이: WAN vs LAN => 유저가 어떻게 느끼는지

• 인터넷의 총체적 구조

데이터들이 연결되어 있음 => float한 구조인지, hierarchical한 구조인지

(internet에서 쓰는 Ip주소들은 hierarchical한 구조를 가지고 있음..)

 

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Volume : bits(Bytes)

속도 : bps

성능 : FLOPS(Floating Point Second?)

 

퀀텀컴퓨터: 엑사플로팅포인트 사용

 

Types of network traffic

 

Bandwidth or latency-sensitive applications

 

Bandwidth:  대역폭(어느 정도 용량이 확보가 되어 있어야 한다는 지표)

8K compressed 된 TV 보려면 50Mbps가 확보돼 있어야 제대로 된 퀄리티로 볼 수 잇음

ex. Voice over IP, video conferencing, online gaming, real-time streaming

 

Latency: 몇 초 안에 와야 하고 화소도 좋아야 함

 

Loss-sensitive application

 

하나도 빠짐 없이 다 받야 함 => 용량이 많지도 않고 빨리 안 와도 되니까 bit flip되면 안 되게 해달라

cf. L5 - Netflix 지원 -> 저장돼 있는 것을 선명하게 볼 수 있도록 함

ex. Filesharing(peer to peer), VoD streaming, Email, Remote access

(저장돼 있는 것을 선명하게 볼 수 있도록 함)

 

 

 

4 notable technology trends

 

: 이동하는 시간 중점적. 안에서 프로세싱되는 시간은 무시.

 

1. Trend toward faster and cheaper in both computing and communications

: 높은 frequency쓰면서 가능해짐

 

2. Today’s networks are more intelligent

: 초창기에는 잘 전달하는 데에만 포커스가 돼있었다면, 지금은 네트워크가 하나의 sw 플랫폼으로 작용해, firewall같은 부가적 기능도 가지게 됨(파라미터 조정 등)

 

3. The Internet, the Web, and associated applications have emerged as dominant features 

 

4. Mobility

: cheaper, faster한 서비스를 더 작은 디바이스에서 가능하도록 

빠르고 고용량 작음

=> 클라우드, 퀀텀컴퓨팅 가능해짐

 

 

Basic terminology

 

stations(=hosts=end node)

 

: 컴퓨터, 터미널, 폰 등의 end device들(최종 목적 사용자들)

 

- Source station(transmitter=TX): 정보 송신자

- Destination station(receiver=RX): 정보 수신자

 

L1~L5가 있고, end host들은 5개 계층 모두 가짐

L4,5의 service module이 있다는 것은 HTTP, TCP 프로토콜이 존재하고, 진짜 인터넷을 사용하는 사람들이라는 것

L3, L4는 OS에 들어가있고 L5는 프로세스에 떠 있음

 

nodes(intermediate node=network device)

 

cf) module이 있다는 것은 바로 위 계층에서 필요한 무언가를 위해 수행해야 할 알고리즘이 있다는 뜻.

 

• 위 사진에서 3개는 end host들 사이의 노드 구조인데, 노드들은 L4,5가 없음(L4,5의 내용을 처리하지 않음) 다른 디바이스의 같은 계층의 같은 프로토콜과 함께 일을 해야 완성(peer-to-peer)

-> 노드들은 L4,5의 내용을 볼 수 없음

-> end host끼리만 공유

 

• switching, forwarding, routing과 관련 있음(switching&forwarding: local한 동작 & Routing: nationalwide한 동작)

- switching(끄거나 켬. 그 외의 논의 없음)=>L1

 

- forwarding(어디로?라는 두 번째 질문이 등장. 이걸 처리해줄 수 있는 sw가 필요)->L2프로토콜이면 L2로 routing, L3프로토콜이면 L3로 routing

=> forwarding은 L2프로토콜이 할 때도 있고 L3프로토콜이 할 때도 있음

 

- routing(서울에서 부산까지 가는 경로 중간중간 역에서 결정)

forwarding이 들어오기 전에 자신만의 표를 두어 어떤 패킷이 어느 port로 갈지 규칙을 정해놓음(최적의 경로)

라우터들끼리 항상 하는 중이기 때문에, 라우터는 항상 켜져있어야 함

-> 전체 view가 필요하기 때문에 nationwide한 동작

 

intermediate node들은 router와 router, exchanger와 exchanger 사이를 점프해서 감

link를 여러 유저들이 사용하려면 multiplixing 필요

 

Communications network

 

: 두 개의 다른 switching 장비를 사용하는 노드/링크 집합

- LAN(Local Area Network): 주인을 알고 있는 곳에 설치

: Ethernet

: Wi-Fi

: Cellular Network

 

* 이동 통신의 경우 같은 LAN 내에서 이루어진다고 해도 나갔다가 들어옴 -> 두 cellular end 사이 전부를 커버하기 때문에 WAN에도 해당한다고 볼 수 있다. => 굳이 하나만 고르자면 WAN이긴 함

 

WAN(Wide Area Network): 공공장소에 설치

: Circuit switching - 전화(voice) 위주로

: Packet switching - 두 개로 나눠지는데 그중 유명한 건 IP

 

 

Path

 

: 거치는 router의 순서 있는 집합

 

End-to-end path: 두 개의 station을 연결하기 위해서 지나는 link나 node 목록

 

Changes in networking technologies

 

 

- high-speed LAN의 출현

: 원래 왔다갔다 하면서 처리했지만,,

-> 트랜드 변화(개인 컴퓨터의 속도와 전력 증가+LAN이 필수적 플랫폼으로 자리잡음)

ked같이 고용량이면 왔다갔다 하기 힘들기 때문에

-> PC 하나를 놓고 케이블 연결해 같이 작업하기 위해 네트워크가 형성되었고, 

-> 서버들을 연결하는 네트워크도 두기 시작하면서 server farm 형성

-> 더 커져서 data center 등장

 

- WAN의 협력 필요

: 코로나, 워케이션같은 이유로 재택근무 활성화

: 클라이언트에서 서버에 들어가서 작업하는 등 애플리케이션 구조 변경

: 개인 컴퓨터, workstations, server 활성화

: data-intensive한 애플리케이션 등장

: 더 많은 기관이 인터넷 접근

: traffic pattern 예측 불가(traffic pattern: 네트워크를 흘러가는 데이터 양상)

: traffic load 증가

: off promise(WAN 타고 나가서 밖의 서버 사용)로 많은 데이터가 넓은 영역에 전달됨

 

 

5 technologies that cloud could change networking in 2020

 

- 5G

(-) frequency 높기 때문에 직진하고 부딪히면 끝

 

- Wi-Fi 6

5G의 단점 때문에  실내에 들어오면 자동으로 연결되는 기술 존재(Cisco의 오픈로밍)

 

- Multicloud networking

public cloud

edge computing: 클라우드의 LAN, WAN 모두 거쳐야 하는데, 너무 멀리 있기 때문에 네트워크 delay 커짐

-> 해당 기술을 edge 쪽에 둬서 이동시간 단축 -> latency 줄이면서 클라우드 기능을 쓸 수 있음

 

- AI

- Automation

 

Global Networking Trends by Cisco; Naas

 

aaS: 사용자가 수동으로 업데이트할 필요 없이, 가입만 하면 업데이트 해주는 기술

=> "NFV"

 

<motive>

- Network Complixity의 증가

: 여태까지 network는 송신자가 보낸 것을 수신자에게 전달하는 역할로만 여겨져왔지만

end-to-end에서 사람들이 원했던 기능을 넣으면서 플랫폼으로 기능하게 되었다.

ex. hardware-centric VPNs, load balancers, firewall appliances, Multiprotocol Label Switching(MPLS) connectionsmiddlebox 등

 

- 하드웨어&소프트웨어는 값이 비싸기 때문에 엔지니어 고용도 쉽지 않음 => NFV

 

=> NaaS는 인프라를 가지고 있지 않아도 네트워크를 운영할 수 있음

 

 

<SASE(Secure Access Service Edge) vs NaaS>

- SASE: 유저들이 애플리케이션/데이터에 접근할 수 있도록 함

- NaaS: 물리적 인프라를 가지지 않고도 네트워킹

 

Cisco: AI adoption will drive network modernization, data-center evolution

 

컴퓨터는 열이 많이 나기 때문에 식혀야 함 -> 데이터센터에서 나오는 열을 재활용하는 방법 나오고 있음

ex. naver의 데이터센터: "각" => 바람이 잘 통하도록 뚫어놓음

 

- GenAI 는 B2B에서 NLI로 확장하고 LLM을 커스텀할 것이다.

- 책임감 있고 윤리적인 AI가 중요해질 것이다.

- cybersecurity와 digital literacy를 강화하는 데 힘쓸 것이다.

- 퀀텀컴퓨팅이 cryptography를 이끌 것이고 네트워킹이 발전할 것이다.

- AI는 새로운 에너지 사용을 촉진할 것이다.

 

Convergence

 

데이터 구조 안에 voice를 넣어, 유저의 기기 안에 voice+data 네트워크 통합시킴

 

 

전화할 때와 pc통신할 때 사용하는 link는 같지만 WAN에서는 다른 길로 쪼개진다.

하지만 그 길을 통합한 것이 ISDN(Integrated Software Data Network?)

 

- Applications

: L5&L4

: IP 위에서 voice, video streaming 등이 모두 함께 가능한 것이 application

 

- Enterprise services

: ISP(Internet Service Provider)

: application을 지원하기 위한 function-providing 시스템

 

- Infrastructure

: NSP(Network Service Provider)

: 실제 장비들

 

=> SKT, KT, U+는 Enterprise services+Infrastructure 기능 모두 함

but,,, 가상 ISP들은 Enterprise services만 함..

 

IP(L3) 중심으로 위 계층(L4,5) 아래 계층(L1,2) 발전 중

9장에서 배울 sw switch는 IP 위에 voice 기능을 넣기 위한 기술

 

transmission system은 아날로그 신호로 이루어지는데,

핵심은 transmitter(TX)와 receiver(RX)가 아날로그 신호를 주고받는다는 것이다.

workstation과 server은 모두 디지털신호를 가지고 있기 때문에

modem이 매개 역할을 한다.

 

전화를 예로 들어 보자.

public telephone network(WAN)는 PSTN

이때 transmission system은 exchanger

그래서 신호 전달은 다음과 같이 진행된다.

Workstation(digital) -> modem(digital->analogue) -> PSTN -> modem(analogue->digital) -> server(digital)