NETWORK

Jo, Heeseung

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이번 chapter에서 배우는 것들

5.1 네트워크 기초

• 네트워크 분류, 프로토콜, 네트워크의 결합, 프로세스 간 통신 방법, 분산 시스템

5.2 인터넷

• 인터넷의 발전, 인터넷의 구성, 인터넷 주소, 인터넷 응용 서비스

5.3 월드와이드웹 (WWW)

• 월드와이드웹의 발전, 월드와이드웹의 구현

5.4 인터넷 프로토콜

• 네트워크 소프트웨어의 계층 구조, TCP/IP 프로토콜 모음

5.1 네트워크 기초

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네트워크

네트워크(Network) : 컴퓨터 여러 대를 연결한 것

• 왜? 1. 서로 간의 프로그램, 데이터, 자원 공유2. CPU도 공유

• 지금은 컴퓨터끼리의 통신에 초점

- Web, mail, ftp 등등

• 네트워크 전체 관리는 OS와 매우 유사

Internet : network of networks

• 전 세계를 하나의 네트워크로

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네트워크의 구성

송신자, 수신자, 전송매체

• 전송매체

- 케이블, 무선 등

- 각각의 전송매체는 대역폭, 전송 지연 등과 같은 고유한 특성을 지님

- 대역폭(bandwidth)

· 전송매체를 지나는 신호의 최대 주파수와 최저 주파수의 차이

· 대역폭이 높을수록 단위 시간 당 더 많은 데이터 전송 가능

프로토콜

• 통신을 하는 두 개체간에 데이터를 전송할 때 무엇을 어떻게 어떠한방식으로 교신할 것인가 하는 것을 정한 절차 또는 규약

• 프로토콜 종류 : TCP, IP, UDP, HTTP 등

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컴퓨터 네트워크의 발달

컴퓨터 네트워크의 시초

• 인접한 건물 내의 학교나 기관에서 컴퓨터 사용자들끼리 통신을시작하게 된 것

현대 네트워크

• 1969년의 미국방성의 알파넷(ARPANet)은 현재의 인터넷의 시초

• 최근의 네트워크는 인터넷을 중심으로 점점 대용량화, 시간과 보안의중요성이 증대

- 이를 수용할 수 있는 ISDN, ADSL 등의 새로운 방법들이 제시되어 사용되고있음

• 앞으로는 무선을 통한 모바일의 개념을 실현하기 위한 무선통신 기술등을 중심으로 발전하게 될 것임

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네트워크의 분류

범위에 따라

• 개인 통신망(Personal Area Network; PAN)

• 근거리 통신망(Local Area Network; LAN)

• 광역도시 통신망(Metropolitan Area Network; MAN)

• 원거리 통신망(Wide Area Network; WAN)

소유권에 따라

• Closed network : 개인이나 기업이 소유하고 통제하는 기술에 기초

- 대부분의 LAN

- 단일 h/w, s/w로 구현

• Open network : 내부 운영이 공적 영역에 있는 설계에 기초

- Internet

- 여러 종류의 h/w, s/w로 구현

컴퓨터들이 연결되는 패턴에 따라

• bus, star..

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LAN

근거리 통신망 = LAN (local area network)

• 근거리 통신망이란 원래는 300m 이하의 통신회선으로 연결

• PC 등의 컴퓨터 간의 네트워크를 의미했음

• 현재는 거리의 개념보다는 어떤 목적을 위한 네트워크의 집합을 의미

• 초기의 LAN은 이더넷(Ethernet) 기술을 사용했지만 현재는 좀 더고속화된 ATM이나 무선기술 등이 쓰이고 있음

LAN의 특징

• 고품질의 전용 회선을 별도로 설치하여 사용함

• 전송속도가 매우 빠름(10Mbps~100Gbps 이상)

• 고품질의 선로로 에러율이 낮음(10-12이하)

• 거리가 가깝기 때문에 전용 지연(delay)시간이 낮음

• 컴퓨터 이외에도 프린터 서버 같은 장비들과의 자유로운 연결을 제공함

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WAN

원거리 통신망 = WAN (wide area network)

• 넓은 지역에 걸쳐 분포하는 많은 교환 노드(switching node)들과단말기들로 구성됨

• LAN이 보편화 되면서 WAN은 주로 LAN과 LAN을 연결하는 수단으로 사용

• WAN은 통신 서비스 회사에 의해 공중망 형태로 운영됨

WAN의 특징

• 일반적으로 WAN은 LAN보다 느림

• LAN보다 먼 거리를 연결함

• 구축비용이 LAN과는 비교할 수 없을 정도로 많이 듦

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네트워크 구성형태

network topology : 컴퓨터들이 연결되는 패턴에 따른 분류

• 버스(bus) 토폴로지

• 스타(star) 토폴로지

• ... ...

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버스 토폴로지

컴퓨터들을 버스라고 불리는 공통 통신회선에 연결

버스(bus) : 주로 LAN

• 표준 : 이더넷(Ethernet)

- 이더넷 : 버스 토폴로지를 사용하여 LAN을 구현하는 표준들의 집합

• 긴 버스에 짧은 링크(허브)를 통해 연결

- 허브(hub) : 자신이 수신한 신호를 연결되어 있는 모든 컴퓨터에 전달

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스타 토폴로지

컴퓨터들을 중심점 역할을 하는 한 컴퓨터에 연결

Star : 주로 WAN

• 중앙에 AP(Access Point)를 갖는 무선 네트워크에서 이용

- 중앙의 제어 노드를 중심으로 각 노드의 연결은 모두 중앙제어 장치를 통해이루어 짐

- 한곳에 데이터가 집중 되므로 이를 관리하는 시스템이 전체의 성능에 큰영향을 주며 관리가 쉬운 장점을 가짐

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프로토콜

프로토콜(protocol)

• 단일 시스템을 구성하는 서로 다른 부분들간에 의사 교환을 할 때따르게 되는 규칙

• 통신 규약

- 메시지의 주소가 어떻게 매겨지나?

- 메시지를 보내는 권한을 어떻게 줄 것인가?

각 호스트(host)가 네트워크를 통해 메시지를 전달하는 권한을제어하는 방법

• CSMA/CD 프로토콜 (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection)

• CSMA/CA 프로토콜 (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Avoidance)

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CSMA/CD 프로토콜

이더넷에서 사용

• 이더넷(Ethernet) : 버스 토폴로지를 사용하여 LAN을 구현하는 표준들의집합

• 버스가 조용할 때 누구나 메시지를 전송할 권리를 갖는다!

메시지를 받을 때..

• 한 컴퓨터가 보내는 메시지는 모든 컴퓨터에 방송

• 각 컴퓨터는 모든 메시지를 살펴보지만 자신을 목적지 주소로 하는메시지만 취함

메시지를 보내려면..

• 아무도 버스를 쓰지 않을 때까지 기다렸다 보내기 시작

• 동시에 두 컴퓨터 이상에서 보내고 있는 것 같으면

- → clash! 각자 임의의 시간 동안 약간 기다렸다가 재시도(충돌이 나면 피함)

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CSMA/CD의 원리

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은폐 단말기 문제

은폐 단말기 문제(Hidden Terminal Problem)

• 무선 네트워크 상에서 컴퓨터는 중앙의 AP를 통해 통신하므로 다른컴퓨터가 보낸 신호를 들을 수 없음

• ⇒ CSMA/CD 사용 불가!

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CSMA/CA 프로토콜

WiFi에서 사용

메시지를 보내려면..

• 메시지 송신 할 때 장치가 우선 짧은 "요청" 메시지를 보내고, 다음전체 메시지를 송신하기 전에 그 요청에 대해 AP로부터 승인 메시지를기다리도록 함

- 네트워크 상의 모든 장치들은 진행되는 전송 자체를 들을 수는 없지만AP로부터의 승인신호를 들을 수는 있다!

• AP가 바쁘면 요청을 무시, 요청을 보낸 장치는 기다려야 함

• AP가 바쁘지 않으면 AP가 승인, 해당 장치는 안전하게 송신

충돌을 완전히 제거하지는 못하므로 충돌이 발생하였을 경우 재전송

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네트워크 장비를 통한 네트워크의 결합

기존의 네트워크를 연결하여 통신 시스템 확장

네트워크 연결 장비

• 리피터(repeater)

• 브리지(bridge)

• 스위치(switch)

• 라우터(router)

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리피터, 브리지, 스위치

리피터(repeater)

• 네트워크 확장에 이용되는 가장 단순한 장비

• 2개의 버스 사이에서 신호의 의미에는 상관하지 않고 신호를 전달하기만함

• 신호증폭 기능

• 네트워크의 전송 거리를 연장하기 위하여 사용되는 장치

브리지(bridge)

• 네트워크에 흐르는 프레임의 주소를 보고 같은 LAN에 포함되어 있는주소의 프레임은 받아들이고, 연결되어 있는 다른 LAN으로 보내야 할것들은 브리지를 통해 해당하는 LAN으로 보냄

• 브리지의 어느 한쪽에 위치한 두 컴퓨터는 다른 쪽에서 이루어지는통신을 방해하지 않고 메시지를 교환할 수 있게 해 줌

• 리피터와 유사하나, 보다 효율적인 통신 환경을 만들어 줌

스위치(switch)

• 2개 이상의 버스 연결

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리피터, 브리지, 스위치를 통한 버스 연결

작은 버스 네트워크를 모아 큰 네트워크 구축하기

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라우터, 게이트웨이

라우터(Router)

• 호환되지 않는 네트워크들을 연결하여인터네트워크(internet - 네트워크의 네트워크) 구성

• 각 네트워크의 고유한 내부적 특성을 유지시켜주면서 네트워크 사이를연결

• 라우팅(routing) : 라우터는 라우터로 수신되는 패킷의 목적지 인터넷주소를 보고 다음 경로를 결정

게이트웨이(Gateway)

• 네트워크가 인터네트워크에 연결되는 지점

• 현대에는 게이트웨이와 라우터를 서로 혼용하여 사용

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라우터를 통한 Wifi와 이더넷의 결합

1. 자신의 소속 AP에 메시지 전송

2. AP는 자신에 연계된 라우터에 메시지 전송

3. 라우터는 이더넷 쪽 라우터에 해당 메시지 전송

4. 이더넷 쪽 라우터는 다시 메시지를 버스를 통해 이더넷 상의 최종도착지에 전달

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기타 - NIC 카드

네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card)

• NIC란 모든 형태의 네트워크와 컴퓨터를 연결해 주는 장치를 말함

• 랜카드, 이더넷 카드 등으로 불리며, 속도와 접속 방식에 따라 여러종류로 나눔

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프로세스간 통신 방법

프로세스간 통신

• 한 네트워크에서 서로 다른 컴퓨터상에서 실행되는, 또는 동일한컴퓨터에서 시분할/멀티태스킹 방식을 통해 동시에 실행되는 다양한프로세스들이 함께 어떤 지정된 작업을 수행하거나 동작을 조정하기위해서는 통신이 필요

클라이언트/서버(Client-Server) 모델

• 1대의 서버, 다수의 클라이언트

• 서버는 계속 실행되고 있어야 함

- 클라이언트의 요청을 들어줌

• 클라이언트가 통신을 주도

- 다른 프로세스에게 무엇인가를 요청

• 예) 프린트서버, 파일서버

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프로세스간 통신

P2P(Peer-to-peer) 모델

• 2개의 프로세스가 동등한 자격으로 통신

• 통신하는 두 프로세스는 필요할 때만 일시적으로 실행됨

- 동격 개체(peer) 프로세스들의 수명은 아주 짧을 수 있음

• 서비스를 하나의 서버에 집중시키는 대신 여러 개체에 분담시킴

• 예) 메신저, 대결방식의 대화형 게임

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분산 시스템

분산 시스템

• 여러 컴퓨터에서 실행되는 프로세스들로 이루어진 시스템

• 현재 표준화된 툴킷으로 인프라를 제공 가능

- 예: Oracle의 Enterprise JavaBeans

- 예: Microsoft의 .NET Framework

• 종류

- 클러스터(Cluster) 컴퓨팅

- 그리드(Grid) 컴퓨팅

- 클라우드(Cloud) 컴퓨팅

· 아마존의 EC2(Elastic Compute Cloud)

· 구글 드라이브

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분산 시스템

클러스터 컴퓨팅(Cluster Computing)

• 훨씬 큰 컴퓨터에서 수행해야 할 계산이나 서비스를 제공하기 위해 많은대수의 독립적인 컴퓨터들이 긴밀히 협조

• 고가용성(High-availability) : 클러스터 멤버 중 일부에 장애가발생하더라도 다른 멤버들이 요청을 처리할 수 있음

• 부하균형(Load-balancing) : 일이 너무 많은 멤버들에서 너무 적은멤버들 쪽으로 부하를 이동시킬 수 있음

그리드 컴퓨팅(Grid Computing)

• 개념

- 원거리통신망 (WAN, Wide Area Network)으로 연결된 서로 다른기종의(heterogeneous) 컴퓨터들을 묶어 가상의 대용량 고성능 컴퓨터를구성하여 고도의 연산 작업(computation intensive jobs) 혹은 대용량처리(data intensive jobs)를 수행하는 것

• 클러스터 컴퓨팅과의 비교

- 대용량 데이터에 대한 연산을 작은 소규모 연산들로 나누어 작은 여러대의컴퓨터들로 분산시켜 수행한다는 점에서 클러스터 컴퓨팅의 확장된 개념

- WAN 상에서 서로 다른 기종의 머신/ 다양한 플랫폼들을 연결한다는 점에서차이가 있음

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분산 시스템

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)

• 개념

- 구름(cloud)과 같이 무형의 형태로 존재하는 하드웨어·소프트웨어 등의컴퓨팅 자원을 자신이 필요한 만큼 빌려 쓰고 이에 대한 사용요금을 지급하는방식의 컴퓨팅 서비스

- 인터넷을 이용한 IT 자원의 주문형 아웃소싱 서비스

• 장점

- 기업 또는 개인은 컴퓨터 시스템을 유지·보수·관리하기 위하여 들어가는비용과 서버의 구매 및 설치 비용, 업데이트 비용, 소프트웨어 구매 비용 등엄청난 비용과 시간·인력 감소

- 에너지 절감

- 외부 서버에 자료들이 저장되기 때문에 안전하게 자료를 보관할 수 있고, 저장 공간의 제약도 극복할 수 있으며, 언제 어디서든 자신이 작업한 문서등을 열람·수정할 수 있음

• 단점

- 서버가 해킹당할 경우 개인정보가 유출 가능성

- 서버 장애가 발생하면 자료 이용이 불가능

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분산 시스템

하지만, 클라우드컴퓨팅은 단순 파일저장 서비스보다는 훨씬 큰 개념

클라우드 컴퓨팅 환경에서의파일 올리기와 받기

모바일로 인터넷에 접속하여노래와 동영상을 받는 화면

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분산 시스템

참고 : 업체별 클라우드 컴퓨팅 동향

5.2 인터넷

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인터넷

인터넷(Internet) : network of networks

• 전세계를 연결하는 인터네트워크

- 지구 전역에서 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 통일된 프로토콜을 사용해자유롭게 통신을 주고 받을 수 있는 세계 최대의 통신망

• 원래의 목표는 국지적 재난에도 불통 상태에 이르지 않을 네트워크 연결수단을 개발하는 것이었는데,

• 오늘날 인터넷은 수많은 컴퓨터들을 포함하는 PAN, LAN, MAN, WAN 등의조합을 연결하는 영리적 사업으로 전환됨

• 초창기의 소수의 전문가들만이 이용가능 했던 것에 비해 지금은 그사용인구가 점점 늘고 있으며 2015년에는 사용자가 약 32억명으로추산됨

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인터넷 시초

인터넷의 시초 : 알파넷

• 1968년에 알파에서 구축한 알파넷(ARPANet)

• UCLA를 중심으로 캘리포니아 산타바바라 주립대학(UCSB), 스탠퍼드연구소(SRI), 유타 대학(UTAH) 사이에 전화선을 통한 하나의 네트워크탄생

• 대규모 패킷(packet) 교환망

• 구 소련과 미국의 냉전체제에서 나온 산물

알파넷의 탄생(1968)

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알파넷 발전

1971년

• 알파넷에 미국 전역의 23개 의 호스트 컴퓨터가 연결

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알파넷 발전

1972년

• 알파넷을 이용한 응용 프로그램인 전자메일(email)이 개발되어 사용

• 이후 텔넷(telnet), FTP(File Transfer Protocol) 등의 응용프로그램이개발

1983년

• 알파넷을 군사용 네트워크인 MILNET과 민간용인 ARPANET으로 구분

1980년대

• 미국과학연구기금(NSF: National Science Foundation)이 정부와대학연구기관의 연구를 목적으로 미국 전역에 걸쳐 4 대의슈퍼컴퓨터센터를 중심으로 NSFNET를 구축

• NSFNET는 TCP/IP를 프로토콜로 채용하게 되며 이때부터 인터넷은 더욱큰 네트워크로 성장

• 1980년대에 ARPANET 상의 모든 네트워크들은 TCP/IP 프로토콜로 완전히교체

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인터넷의 발전

1980년 이후

• 전 세계의 호스트 컴퓨터가 인터넷에 연결되면서 인터넷에 연결된호스트 컴퓨터의 수는 해마다 증가

인터넷에 연결된 호스트 수

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국내 인터넷 역사

1982년

• 1200bps 모뎀을 사용하여 시스템 개발 네트워크(SDN: System Development Network)가 연결된 것이 그 시초

• 서울대학교와 한국전자기술연구소(Korea Institute of Electronics Technology, KIET, 한국전자통신연구원(ETRI)의 전신) 사이에 연결

1983년: 미국과 유럽에 UUCP(USENet, CSNet)를 연결하여 사용

1987년: 교육전산망(KREN)을 구성

1990년

• 한국과학기술원(KAIST)을 중심으로 대학과 연구소가 공동으로 설치한하나망(HANA/SDN)이 전용회선으로 인터넷에 연결

국내 상용 인터넷 서비스

• 1994년 한국통신에서 KORNet 서비스를 시작한 이후에 데이콤, 아이네트, 넥스텔, 한국PC통신 등에서 상용 서비스를 시작하면서 국내 인터넷서비스가 대중화

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Tip : 해저 동축 케이블

바다 밑 해저 동축 케이블

• 웹 브라우저에서 미국 사이트를 클릭하면 태평양 해저에 연결된 동축케이블을 타고 이동하여 자료를 가져 옴

• 전 세계를 연결

• 수심이 낮은 곳인 해안가는 직접 잠수부가 설치

• 수심이 깊으면 무인 로봇이 설치하고, 태평양과 같이 수심이 수천미터가 되는 곳은 케이블을 부표(buoy)로 바다에 띄우다가 나중에부표를 끊어서 케이블을 해저에 가라 앉히는 방법을 이용

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Tip : 해외에 연결된 동축 케이블

우리나라

• 태안반도의 신두리와 경남 거제도, 그리고 부산 송정

• 외국으로 나가는 해저 케이블이 연결

전 세계의 해저 케이블 지도를 살펴볼 수 있는 사이트

• www.submarinecablemap.com

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인터넷의 구성

인터넷의 구성

• LAN, WAN, 백본(backbone)으로 이루어 짐

• 백본 (backbone)

- 네트워크의 최하위 레벨로 네트워크의 중심을 이루는 주요 간선으로'기간망'이라고 함

- 원거리 통신망, 근거리 통신망들을 연결함

- 백본의 속도에 의해 인터넷 통신망의 속도가 좌우됨

- 우리나라의 초고속 통신망이 해당됨

backbone

router router

host A

host B

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인터넷 구조

인터넷 서비스 사업자(Internet Service Provider; ISP)

• 인터넷은 ISP라 불리는 기관들에 의해 구축되고 유지됨

• 인터넷 접속 서비스 제공

ISP가 운영하는 네트워크 체계

• 수행하는 역할에 따라 계층적으로 분류

• 계층-1 ISP : 고속 고용량의 국제 WAN, 인터넷의 중추

• 계층-2 ISP

• 위 2개의 계층은 인터넷의 통신 인프라를 제공하는 router들로이루어지는 network

• 접속 ISP 또는 계층-3 ISP : 인터넷 연결 제공

- 개별 사용자들에 인터넷 접속 서비스를 제공하는 단위 사업자에 의해 운영

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인터넷 구조

인터넷의 구성

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인터넷 구조

단말 시스템을 접속 ISP에 연결하는 다양한 기술

• Wifi 기술에 기초한 무선 접속

- AP를 접속 ISP에 연결시키고 AP의 방송 범위 안의 단말 시스템들에 해당ISP를 통해 인터넷 접속 제공

- 핫스팟(Hot spot) : AP 또는 AP그룹의 접속 서비스가 공개적으로 제공되거나무료로 제공될 때 이러한 서비스 범위 안에 포함되는 지역

• 전화회선이나 케이블 시스템을 이용한 접속

- 개별 주택에서 전화회선 또는 케이블시스템을 이용하여 접속 ISP에 연결되는라우터 또는 AP가 국지적 핫스팟을 만들어 냄

• 아날로그 기반 설비들을 디지털 데이터 전송을 하는데 사용하기 위한기술

- DSL(digital subscriber line) 모뎀, 케이블 모뎀, 위성 링크, 광섬유 연결등

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인터넷 주소체계(= IP address)

IP 주소

• 인터넷 상에서 사용되는 각 호스트들의 고유 주소 체계

• 32 bit 체계. 128 bit로 확장 작업 중(IPv6)

IP주소 할당 방법

• ICANN (Internet Corporation for Assigned Names & Numbers)이 IP 주소블록을 ISP에 배정

• ISP들은 다시 자신이 배정받은 IP 주소들을 자신의 관할권 안의컴퓨터에 할당

ICANN

• IP 주소 할당

• 도메인 및 도메인 이름의 등록 감독

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IP 주소

IP 주소 : 숫자 표기

• 32 또는 128 비트 패턴

- IPv4 : 32비트 주소체계, 최대 232개보다 적은 유한 개(약 40억 개) 주소제공

- IPv6 : 128비트 주소체계, IPv4의 대안으로 나온 IP 주소, 최대 1조 개이상의 주소를 제공

점 찍은 10진 표기법(dotted decimal notation)

• 각 바이트는 10진법 정수로 표시

• 각 바이트 사이에 점을 찍어 구분

• 예 : 192.207.177.133

사용 상의 편의를 위해, 기호식 주소 사용

• 이름(name) 부여

• 도메인

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IP 주소

IPv4

• 특수 용도 주소

주소 대역 용도

0.0.0.0/8 자체 네트워크

10.0.0.0/8 사설 네트워크

127.0.0.0/8 루프백(loopback) 즉, 자기자신

169.254.0.0/16 링크 로컬(link local)

172.16.0.0/12 사설 네트워크

192.0.2.0/24 예제 등 문서에서 사용

192.88.99.0/24 6to4 릴레이 애니캐스트

192.168.0.0/16 사설 네트워크

198.18.0.0/15 네트워크 장비 벤치마킹 테스트

224.0.0.0/4 멀티캐스트

240.0.0.0/4 미래 사용 용도로 예약

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IP 주소

IPv6

• 1995년 인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF ; Internet Engineering Task Force)에서 개발

• 차세대 IP라 하여 IPng(IP next generation)라고도 명명

• 128비트 주소 체계로 최대 1조 개 이상의 주소를 제공

특징

• 일상생활에 사용하는 모든 전자제품, 자동차 등의 다양한 사물, 작게는전자제품의 일부 회로가 서로 다른 IP 주소를 갖게 됨

• 서비스에 따라 각기 다른 대역폭을 확보 가능

• 일정한 수준의 서비스 품질(QoS)을요구하는 실시간 서비스를 더욱쉽게 제공

• 인증, 데이터 무결성, 데이터기밀성을 지원하도록 보안 기능을강화

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기호식 주소

기호식 주소 : 도메인(domain)에 기초함

• 도메인의 등록

- 도메인 : 대학, 회사 등의 단위기구가 운영하는 인터넷 영역

- ICANN의 위임을 받은 등록대행사(register)가 등록

- 최상위 도메인(top-level domain, TLD) : 도메인 소유자에 대한 분류

· 용도 구분: 예) .com = commercial

· 국가 구분: 예) .au = Australia

• 부도메인(subdomain)과 개별 호스트 이름의 등록

- 도메인 소유자가 지정

- 각 도메인에서 호스트 이름 관리

• 예: software(host) + .chungbuk.ac.kr(domain)

- 210.115.167(domain) + .174(host)

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기호식 주소

중요 도메인들

• edu education 미국 내 학교

• com company 미국 내 회사

• org organization 미국 내 단체

• gov government 미국 내 정부 기관

• ac.kr academy in Korea 국내 학교

• co.kr company in Korea 국내 회사

• go.kr government in Korea 국내 정부 기관

• or.kr organization in Korea 국내 단체

• pe.kr person in Korea 국내 개인

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도메인 네임 시스템

기호식 주소와 IP 주소 사이의 변환은 네임서버(Name Server)가 처리

• 컴퓨터는 IP 주소(숫자)로만 해석

네임 서버(Name Server)

• 클라이언트들에게 기호식 주소를 IP 주로로 바꾸는 변환 서비스를 제공

• 모든 네임 서버들은 DNS 구성

DNS(domain name system)

• 인터넷 차원의 디렉토리 시스템

• Windows에서는 네트워크 설정에서 set

- 예: dns.chungbuk.ac.kr = 210.115.161.15

DNS 조회(DNS lookup)

• 주소변환을 위해 DNS를 사용하는 절차

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초창기 인터넷 응용분야

NNTP(Network News Transfer Protocol)

• 인터넷 상의 뉴스 서버 간에 뉴스를 주고받기 위한 역할을 하는프로토콜

FTP(File Transfer Protocol), SFTP (Secure FTP)

• 파일 전송 프로토콜

텔넷(Telnet), SSH(Secure Shell)

• 원격지 컴퓨터 접근 프로토콜

• 현재는 월드와이드웹(WWW)에 밀려 그 위상이 많이 내려갔으나 아직도서버에 접속하여 관리하기 위한 서비스로 많이 이용

• SSH(Secure Shell)

- telnet login 과정 동안의 보안 담당, 전송되는 데이터에 대한 암호화

- 통신 담당자의 신원을 확인하는 등의 인증 기능 제공

HTTP(Hypertext Transfer Protocol)

• 브라우저와 웹 서버 사이에서 하이퍼텍스트 문서를 전송할 때 사용하는프로토콜

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HTTP

HTTP(hyper text transfer protocol)

• 웹 서버와 클라이언트가 상호 통신하기 위해 사용하는 하이퍼텍스트전송 규약

- 메시지의 구조를 정의하고, 클라이언트와 서버가 어떻게 메시지를교환하는지를 정해 놓은 프로토콜

• 하이퍼텍스트(마우스 클릭만으로 필요한 정보로 직접 이동할 수 있는방식) 정보를 교환하기 위한 하나의 규칙

• 클라이언트 프로그램과 서버 프로그램은 HTTP 메시지를 교환함으로써서로 대화

• 웹사이트 중 http로 시작되는 주소는 이러한 규칙으로 하이퍼텍스트를제공한다는 의미를 담고 있음

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이메일

이메일 관련 프로토콜

• SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) : 메일 발송

- 인터넷 상 에서 이메일을 전송할 때 쓰이는 표준적인 프로토콜

- SMTP 서비스 : 이메일 발송을 관리

• POP3(Post Office Protocol) : 메일 수신

- 메일 클라이언트가 메일을 사용자 자신의 PC로 다운로드할 수 있도록 해주는프로토콜

- POP3 서비스 : 메일 서버에 있는 메일을 자신의 컴퓨터로 가져와 관리

• IMAP(Internet Mail Access Protocol) : 메일 수신

- IMAP 서비스 : 메일 서버에 직접 접속해 메일을 관리

- 이메일을 열람하는 동안 메일 서버와 클라이언트가 계속 상호작용을 하게되므로 서버의 부담이 커짐

http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=122&contents_id=7141

54

최근 인터넷 응용 분야

VoIP (Voice Over IP)

• 음성통화 제공에 인터넷 인프라 이용

인터넷 멀티미디어 스트리밍

• N-유니캐스트 (N-unicast)

• 멀티캐스트(multicast)

• 주문형 스트리밍 (on-demand streaming)

• 콘텐츠 전송 네트워크(Content Delivery Network; CDN)

55

VoIP

Voice Over IP (VoIP)

• 인터넷 전화 음성 패킷망

• 초고속인터넷과 같이 IP망을 기반으로 패킷 데이터를 통해 음성통화를구현하는 통신기술

VoIP 기술의 역사

• 1999년 새롬기술 : '다이얼패드' 무료전화

- 통화 품질 열악, 착신 불가

• 인터넷 메신저 기반의 무료 또는 저가의 음성통화 서비스 제공하기 시작

• 인터넷 전화 전용번호 070, 시내 전화와의 번호이동서비스

• 2006년 이후부터 기존 유선시장을 빠르게 잠식

• 요금이 저렴

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=300475&cid=43665&categoryId=43665

56

VoIP

VoIP 종류

• VoIP 소프트웨어 전화 : P2P 소프트웨어

- 둘 이상의 PC, 스피커, 마이크로 통화스마트폰에서의 VoIP 기술 사용

- 스마트폰에서의 VoIP 기술 사용

- 예) Skype : 사설시스템. 가장 많은 사용자 보유. 보안상의 문제 제기

• 아날로그 전화 어댑터로 이루어진 VoIP

- 접속 ISP가 제공하는 전화서비스에 일반전화기 연결하여 사용

• 임베디드 VoIP 전화기

- 일반 전화기 모양이지만 TCP/IP에 직접 연결

57

인터넷 멀티미디어 스트리밍

스트리밍(streaming)

• 인터넷 상에서 오디오 또는 비디오를 실시간으로 전송하는 것

유니캐스트(unicast)

• 하나의 송신자가 하나의 수신자에게 메시지 전송

N-유니캐스트(N-unicast)

• 하나의 송신자가 다수의 수신자에게 메시지 전송

• 방송국은 요청하는 고객들에게 프로그램 메시지를 전송하는 서버만 구축

• 단점 : 서버가 고객들 각각에게 실시간으로 개별 메시지들을 송신해야하므로 방송국 서버와 서버에 바로 이웃한 인터넷에 상당한 부담을초래함

멀티캐스트(Multicast)

• 서버는 클라이언트 수에 상관없이 1개의 프로그램 사본만을 송신

• 라우터가 이 메시지를 필요한 만큼 복사하여 적절한 목적지로 보냄

58

인터넷 멀티미디어 스트리밍

주문형 스트리밍(on-demand streaming)

• 개별 사용자가 자신의 보조에 맞추어 콘텐츠에 대한 시작, 멈춤, 되감기등을 수행해야 함

• 인터넷 라디오 방송과는 다른 문제

콘텐츠 전송 네트워크(Content Delivery Network; CDN)

• 각자 자신의 주변 네트워크 안의 사용자들에게 콘텐츠 사본을스트리밍하는 서버들의 그룹

• 이 서버들은 인터넷 상에서 전략적으로 분산되어 있음

애니캐스트(anycast)

• 네트워크 기술로 사용자가 지정된 서버 그룹에서 가장 가까운 서버에자동적으로 접속할 수 있게 해줌

5.3 월드와이드웹

60

WWW

World Wide Web(줄여서 Web 또는 WWW, W3)

• 월드 와이드 웹(World Wide Web : WWW)의 첫 글자를 따서 WWW 또는웹(Web)이라 함

• 전세계에 넓게 퍼졌다는 의미와 거미줄이란 뜻을 가진 웹이라고 불림

1993년부터 본격적으로 서비스가 시작된 웹

• 인터넷의 발전과 맞물려 전 세계적으로 폭발적인 사용 증가

• 기존의 모든 인터넷 서비스가 WWW 환경으로 통합되는 계기

61

WWW

기본 용어

• 하이퍼텍스트(hypertext) : 관계된 정보를 link 시킨 텍스트

• 하이퍼미디어(hypermedia) : 비디오, 그래픽, 오디오도 link되는하이퍼텍스트

• 웹 페이지(web page) : 월드와이드웹 상의 하이퍼텍스트 문서

• 웹 사이트(web site) : 긴밀히 연결된 웹 페이지 집합

월드 와이드 웹(world wide web, WWW, W3)

• 전 세계를 (거미줄처럼) 연결하는 하이퍼텍스트/하이퍼미디어의 망

• HTTP(Hyper Text Transfer Protocol) 프로토콜을 이용하여 모든데이터를 통합적으로 전송하는 것

• 웹 이전의 인터넷은 초기의 명령어 기반 구조를 가지고 있었으며, 하드웨어와 OS에 따라 다른 명령어를 써야 했는데, 웹에서는 어떠한종류의 컴퓨터를 사용하여도 한 가지 종류의 표준 사용자 환경으로조작이 가능

• 메뉴 방식으로 서비스를 하던 기존의 인터넷 서비스에 비해, WWW은하이퍼텍스트를 기반으로 이루어져 있어 문서 활용에 엄청난 편리성을제공함

62

WWW의 시작

시초

• WWW는 유럽의 입자물리학연구소(CERN : the European Laboratory for Particle Physics)에서 얻어지는 엄청난 양의 연구 결과 및 자료의효율적인 공유를 목적으로 1989년 3월 팀 버너스 리(Tim Berners Lee)의제안에 의해 연구가 시작되어 개발됨

WWW의 창시자 팀 버너스 리

63

Adoption Rates of Technology

64

WWW의 발전

웹의 발전

• 인터넷에서 웹의 눈부신 발전은 상상을 초월

• 특히 1990년대 말에 나타난 정보 기술의 도약은 웹의 이용을 폭발적으로증가 시킴

• 월드 와이드 웹 컨소시엄(W3C)

- WWW에 관련된 기술 개발

- HTML, HTTP 등의 표준화 등도 진행

전 세계 도메인 수의 변화

65

WWW의 발전

최상위 도메인의 분포

• 각 원의 크기는 백만 단위 기준, 해당 도메인의 수치를 나타냄

- 2013년 9월, 미국(us)이 1위이고 독일(de)이 2위

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WWW의 구현

클라이언트/서버(Client/Server) 구조 방식

• 서버의 정보를 요청하는 클라이언트에게 정보를 제공하는 방식

웹 서버(web server)

• 클라이언트/서버 모델과 웹의 HTTP를 사용하여 웹 페이지가 들어 있는파일을 사용자들에게 제공하는 프로그램

• 보편적인 웹 서버

- Apache : 현 웹 시장의 61.5%, 유닉스 기반의 운영체계에서 모두 사용 가능

- IIS(Internet information server) : MS의 서버 운영체제인 Window NT에 포함

- Nginx(EngineX)

웹 클라이언트(web client = web browser)

• 웹 서버의 하이퍼텍스트 문서를 볼 수 있게 해주는 클라이언트 프로그램

• 웹의 표준 문서인 HTML 문서를 읽을 수 있고, URL을 통해 접속 할 수있으며, CGI를 이용하여 웹 서버와 통신 가능

• 보편적인 웹 브라우저

- MS의 Internet Explorer, Google의 Chrome

67

웹 브라우저

웹 브라우저(Web Brower)

• 웹의 정보를 쉽게 참조할 수 있도록 고안된 응용 프로그램

모자이크(Mosaic)

• 1992년 미국 일리노이 대학 NCSA(National Center for Supercomputing Application)가 개발한 최초의 웹브라우저

• 텍스트만으로 전송되는 인터넷상의 정보를 웹의 형태로 바꾸는 데결정적인 역할 수행

• 모자이크의 등장으로 배너광고와쇼핑사이트가 생겨나는 등 인터넷의이용이 군사적, 학술적 목적에서상업적 목적으로 바뀌게 됨

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웹 브라우저

넷스케이프 커뮤니케이터(Netscape Communicator)

• 1996년 미국 넷스케이프사가 발표한 웹 브라우저

- 모자이크 개발에 참여했던 NCSA의 마크 엔드리슨이 졸업 후인 1994년넷스케이프를 창업하고 '모자이크'를 기반으로 제작

• 1998년 이후 Netscape는 마이크로소프트 사의 웹 브라우저인익스플로러에 눌려 시장 점유율이 급격히 떨어짐

• 1999년에 아메리칸 온라인(AOL) 회사에 인수됨

넷스케이프 네비케이터의 시장 점유율 변화

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웹 브라우저

인터넷 익스플로러(IE: Internet Explorer)

• 마이크로소프트 사가 NCSA의 모자이크의 소스를 사들여 인터넷익스플로러라는 제품으로 1995년 8월 버전 1.0 발표

• 윈도우95 운영체제의 부가 프로그램으로 처음 등장

- 윈도우를 설치할 때 함께 설치되거나 서비스팩 등을 통해 별도 제공되는형태로 발전

• 다른 웹 브라우저에 비해 속도가 느리고, ActiveX(역동적인 웹페이지효과를 위한 특정 프로그램)로 인한 보안 취약성을 보임

마이크로소프트 엣지(Microsoft Edge)

• 마이크로소프트의 새 운영체제 '윈도우 10'에 추가된 새 웹 브라우저

• 웹표준과 HTML5만을 강화한 엔진으로 설계된 점이 특징

• ActiveX 제외

• 가볍고 빠른 성능

70

웹 브라우저

모질라 파이어폭스(Mozilla Firefox)

• 모질라 재단에서 만든 열린 웹을 위한 웹 브라우저

• 공개된 웹 브라우저로 2004년 11월 버전 1.0 발표

• 넷스케이프 사를 인수 합병한 AOL-타임워너가 2003년 6월 모질라를별도의 비영리재단으로 독립시켜 공개 프로젝트로 네티즌과 함께 개발

71

웹 브라우저

구글의 크롬(Google Chrome)

• 애플 주도로 개발된 웹 브라우저 엔진 웹킷(Webkit)을 사용했으나,현재는 구글이 자체 제작한 블링크(Blink) 엔진을 사용하여 개발

- 윈도우와 OS X, 두 가지 운영체제를 모두 지원

• 후발주자임에도 불구하고 무서운 속도로 시장을 잠식

• 2008년에 처음으로 출시됐지만 2015년 6월 기준, 43번째 버전까지나왔을 정도로 빠른 업그레이드가 장점

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웹 브라우저

애플 사파리(Apple Safari)

• 애플이 만든 웹브라우저

• 애플의 맥, 아이폰과 아이패드의 기본 웹 브라우저로 사용

- 윈도우 버전도 있었으나 애플의 운영체제인 OS X에서 최고의 성능을 발휘

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웹 브라우저

오페라(Opera)

• 노르웨이 오슬로에 위치한 오페라 소프트웨어가 개발한 웹 브라우저

- 자체 개발하여 쓰던 프레스토 엔진을 버리고 웹킷 엔진을 사용

• 작은 용량과 빠른 속도가 특징

• 다중 브라우징을 프로그램 내부에서 처리해 시스템 자원을 적게차지함으로써 저사양 PC에서도 원활하게 이용 가능

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웹 브라우저

웹 브라우저 시장 점유율

• 한국에서는 크롬의 사용이 저조하나, 2012년 5월 이후 현재 전 세계에서가장 많이 사용되는 웹 브라우저

전세계 주요 웹브라우저 점유율 <자료: W3스쿨 통계자료>

75

WWW의 구현

URL(Uniform Resource Locator)

• 전 세계의 web 문서를 unique하게 표현하는 방법

• 서비스 프로토콜, 도메인 이름, 호스트 내부 위치로 구성

• 도메인 이름은 대소문자를 구분하지 않으나 호스트 내부 위치는호스트의 종류에 따라 대소문자를 구분하기도 함

URI(Uniform Resource Identifier)

• 자원(문서) 식별자

• URL보다는 URI가 더 정확한 표현

• 예) http://test.com/company/section

76

HTML

HTML(HyperText Markup Language)

• WWW 상에서 hypertext를 표현하는 방법을 정의한 language

• 대부분의 웹 문서는 HTML로 작성

• 텍스트 파일로 인코딩 됨

• 브라우저와 통신을 위한 태그들을 포함

- 외관 관련 태그

· <h1>: 수준 1 헤딩의 시작을 표시한다

· <p>: 새로운 문단의 시작을 표시한다

- 다른 문서나 내용에 대한 링크

· <a href = . . . >

- 이미지의 삽입

· <img src = . . . >

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간단한 웹 페이지

78

XML

HTML vs. XML

• HTML : 텍스트 문서의 내용과 문서의 외관을 함께 단순한 텍스트 파일로인코딩하는 표기 체계

• XML : 텍스트가 아닌 자료들도 텍스트 파일로 인코딩

<베토벤 5번 교향악의 첫 두 마디>

<staff clef = "treble"> <key>C minor</key> <time> 2/4 </time><measure> <rest> egth </rest> <notes>

egth G, egth G, egth G </notes> </measure>

<measure> <notes> hlf E </notes></measure></staff>

79

XML

XML(eXtensible Markup Language)

• 데이터를 텍스트 파일로 표현하기 위한 표기 체계의 설계에 사용되는표준화 된 스타일

XML표준에 따른 다양한 분야를 위한 마크업 언어의 개발

• 수식, 멀티미디어 콘텐츠, 음악 등 다양한 유형의 문서를 일관된방식으로 표현하기 위해 일반적인 표준을 개발

- 따라서, 다양한 응용 분야를 위해 마크업 언어들이 이 표준에 따라 개발이가능해짐

• XML로 개발된 마크업 언어들은 동일한 형태

- 따라서 복합 응용 분야의 경우 서로 다른 마크업 언어의 결합이 쉬워짐

• 예) 악보와 수식을 함께 포함하는 텍스트 문서를 다루는 복합적인응용분야의 경우 ➔ 마크업 언어를 얻기 위해 악보용 마크업 언어와수식용 마크업 언어를 쉽게 결합할 수 있음

• HTML도 XML 표준에 기초하여 웹 페이지 표현을 위해 개발된 마크업 언어

80

클라이언트 측과 서버 측 활동

사용자는 웹을 어떻게 사용할까?

81

클라이언트 측과 서버 측 활동

웹 브라우저나 웹 서버에서 추가 활동인 필요한 경우

• 애니메이션을 포함하는 웹 페이지나 고객이 주문서를 기입하여 제출할수 있는 웹 페이지의 경우

클라이언트 측 활동

• 자바 스크립트(Java Script)

• 자바 애플릿(Java Applet)

• 플래시(Flash)

서버 측 활동

• CGI(Common Gateway Interface)

• 서블릿(servlet)

• JSP(Java Server Page)

• ASP(Active Server Page)

• PHP((Hypertext Preprocessor)

• ...

5.4 인터넷 프로토콜

83

네트워크 소프트웨어의 계층 구조

인터넷 상에서 메시지들이 어떻게 전송되는가?

네트워크 소프트웨어

• 컴퓨터들 사이에서 메시지를 전송하기 위해 필요한 인프라 제공

메시지 전달 활동은 계층적 프로그램들에 의해 수행됨

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인터넷 SW 계층

응용(application) 계층 : 주소를 갖는 메시지 구축

전송(transport) 계층 : 메시지를 패킷으로 분할

네트워크(network) 계층 : 인터넷에서 전송 경로 지정

연결(link) 계층 : 패킷의 실질적 전송을 처리

85

발송지에서의 전송

응용 계층(Application Layer)

• 주소를 갖는 메시지 생성

• 클라이언트나 서버와 같은 프로그램들

• 모든 응용프로그램 및 유틸리티는 이 계층에 속하며, 이 계층을사용하여 네트워크에 접근할 수 있음

전송 계층(Transport Layer)

• 응용 계층에서 받은 메시지를 인터넷에서 전송하기 적합하도록 적절한형식에 맞춤

• 긴 메시지를 패킷(Packet) 단위의 작은 단위로 분할

• 각 조각에

- 일련번호 붙임 (다시 한 메시지로 만들려면)

- 종착 주소 붙임

• 각각을 보냄

86

발송지에서의 전송

네트워크 계층(Network Layer)

• 패킷을 어느 방향으로 전송할 지 결정

• 라우터의 전달 테이블을 유지하고, 이 테이블을 이용하여 패킷 전달방향을 결정

- 전송 계층으로부터 패킷을 수신할 때, 패킷이 여정을 시작하도록 만들어주기위해 어디로 보내야 할지를 전달 테이블을 사용하여 결정

• 적절한 뱡항이 결정되면 패킷을 링크 계층에 넘겨줌

링크 계층(Link Layer)

• 패킷을 실질적으로 전송

• 인터넷 주소를 해당 네트워크 내의 국지적 주소로 변환

• 변환된 주소를 패킷에 붙여줌

• 전송 전에

- CSMA/CD : 네트워크가 이더넷 일 경우 버스를 아무도 안 쓸 때까지 기다림

- CSMA/CA : 네트워크가 WiFi 일 경우 짧은 요청 메시지를 AP에 보내고 승인받을 때 까지 기다림

87

목적지에서의 전송

링크 계층

• 최종 목적지와 네트워크 계층의 전달 테이블을 비교할 수 있도록네트워크 계층으로 패킷을 전달

네트워크 계층

• 최종 주소를 들여다 봄

- 자기 자신이면 전송 계층으로 패킷 전달

- 아니면 전달 방향을 결정한 후 링크 계층으로 전달하여 패킷이 실제로 전송될수 있도록 함

전송 계층

• 네트워크 계층에서 패킷을 받으면, 그 안의 메시지 조각을 추출

• 메시지 발송지의 전송 계층에서 제공하는 순서 번호에 따라 원래의메시지 재구성

• 응용 계층 안의 적당한 프로그램에 메시지를 넘김-> 메시지 전송 과정 완성!

88

목적지에서의 전송

응용 계층의 어느 프로그램에 메시지를 넘길까?

• 목적지의 전송 계층에서 메시지를 수신하면, 지정된 포트 번호에 따라해당 응용 계층 프로그램에 메시지를 넘김

- 응용 계층의 각 프로그램에는 고유한 포트 번호(port number)가 배정

· 예) HTTP 서버 : 80

- 메시지가 여행을 시작하기 전 적절한 포트번호가 메시지 주소부분에 첨부

89

인터넷을 통한 메시지 전송 과정 요약

90

메시지의 전송 과정 요약

인터넷 통신은 4계층의 소프트웨어 사이의 상호작용을 통해 이루어짐

• 응용 계층

- 응용 프로그램의 관점에서 메시지 처리

• 전송 계층

- 송신 측 : 메시지를 인터넷에서 사용할 수 있도록 조각들로 변환

- 수신 측 : 받은 메시지 재구성 후 적절한 응용 프로그램에 전달

• 네트워크 계층

- 인터넷에서 메시지 조각을 어느 방향으로 전달할지에 관한 작업 수행

• 링크 계층

- 한 컴퓨터에서 다음 컴퓨터로 조각들을 실제 전송하는 일을 처리

91

TCP/IP 프로토콜 모음

TCP/IP 프로토콜 모음

• 인터넷에서 사용되는 4단계의 계층 구조를 정의하는 프로토콜들의 집합

전송 계층 프로토콜

• TCP (Transmission Control Protocol)

• UDP (User Datagram Protocol)

네트워크 계층 프로토콜

• IP (Internet Protocol)

92

TCP 기반 전송 계층

믿을 수 있는 (reliable) 프로토콜

• 보내는 측과 받는 측이 협동

• 연결(connection) 설정

1. <sender>: 'Application layer 소프트웨어가 데이터를 하나 보내려고 해'

2. <sender>: (대답 기다림)

3. <receiver>: '그래 알았어!'

4. 그 다음에 <sender> 는 데이터를 송신

• 받은 조각을 짜맞추어 봐서 제대로 안 왔으면 재 요청

흐름제어(flow control) 및 혼잡제어(congestion control) 제공

• 흐름제어(flow control) : 메시지의 출발지의 TCP 전송 계층이 목적지의TCP 전송 계층이 감당할 수 없을 정도가 되지 않게끔 송신 속도를 조절

• 혼잡제어(congestion control) : 메시지의 출발지의 TCP 전송 계층이자신과 메시지 목적지 사이의 혼잡을 완화하기 위해서 송신 속도를 조절

93

UDP 기반 전송 계층

비연결형(connectionless) 프로토콜 : 연결 설정하는 것 없음

• <sender> <receiver> 간의 연결된다는 개념이 없는 프로토콜

• 데이터 보내고 잊어버림

• 중간에 잘못된 세그먼트가 있어도 다시 보내줄 것 없음

믿을 만하지는 못해도 능률적

• 응용 프로그램이 UDP로 인한 문제에 대처할 준비가 되어 있으면 좋은선택임

DNS조회 및 VoIP에서 채택

94

TCP와 UDP 사이의 선택

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IP

네트워크 계층의 인터넷 표준

패킷에 '홉 총수(hop count)' 또는 'TTL(time to live)'를 붙여 링크계층으로 넘김

홉 총수

• 패킷이 중간에 다른 네트워크 거치는 회수에 대한 한계

• 패킷을 다른 네트웍으로 전달할 때마다 패킷의 홉 총수가 1 감소

• 이 정보를 이용하여 인터넷에서 패킷이 무한히 순환되는 것 방지

• 총 홉 수의 초기값: 64면 충분