[네트워크] 1. 네트워크 개요

 

이 게시물은 후니의 쉽게 쓴 CISCO 네트워킹 4판을 공부한 내용을 바탕으로 작성됨.

 

---

기본 용어

 

• 네트워크 (Network) : Net 그물 + Work = 그물처럼 연결되어있는 망을 의미. 현대의 IT 기기들이 서로 연결되어 있는 상태를 선으로 표현하면 그물망 형태가 된다.
• 프로토콜 (Protocol) : 네트워크 안의 두 디바이스가 통신할 때의 규칙. 두 디바이스가 서로 다른 프로토콜을 사용하면 이는 곧 서로 다른 언어를 사용하는 것과 마찬가지이므로 통신이 불가능하다. → 따라서 우리는 하나의 프로토콜 TCP/IP 만을 사용한다.
• 인터넷 (Internet) : 여기서 Inter는 '연결'을 의미함. 예를 들어 인터폴 (Interpol)은 국제경찰으로, 각 나라의 경찰들을 묶은 것을 의미한다. 그렇다면 Internet은 여러 개의 네트워크를 묶은 것이라고 이해할 수 있다. 
• 인트라넷 (IntraNet) : Intra는 'on the inside; within'을 의미한다 (출처 구글). 즉 회사 내부에서만 사용할 수 있는 인터넷을 의미한다. 최근에는 거의 모든 회사들이 사내 메일, 인사 총무 등에 인트라넷을 이용함. 
• 엑스트라넷 (ExtraNet) : 인트라넷과 거의 유사하지만 해당 기업의 종업원 이외도 협력사나 고객이 사용할 수 있도록 사용 범위를 확대한 것.
• LAN (Local Area Network) : 근거리 통신망. 집, 사무실, 학교 등의 비교적 범위가 작은 영역의 네트워크 매체들을 한데 묶는 네트워크
• WAN (Wide Area Network) : 광역 통신망. 지역, 국가, 세상등의 큰 범위까지 연결하는 네트워크로 종종 전용선을 이용하여 구성됨. 
• 이더넷 (Ethernet) : 인터넷과 이름은 비슷하지만 개념은 완전 다르다. 이더넷(Ethernet)은 네트워크를 만드는 방법 중 하나로, CSMA/CD를 사용하여 네트워크를 구성한다. 현재 한국에서 사용하고 있는 네트워킹의 방식은 대부분 이더넷이므로 반드시 숙지해야 함.

 

---

 

 

CSMA/CD (Carrier sense multiple access with collision detection) : 눈치껏 통신

반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)

 

 

CSMA/CD 알고리즘은 위와 같이 진행된다. 송신자가 수신자에게 frame 정보를 전달하고 싶은데, 이미 그 네트워크가 사용중이라면 Collision이 detect될 것이다. (한 네트워크상에서 동시에 하나의 통신만 수용할 수 있다.)

 

이때 Collision이 감지된다면 rand(16)의 시간만큼 기다린 후 정보를 재전송한다. (Attempt 값을 하나 늘려준다.) 이때 또 Collision이 감지되면 위 작업을 반복하고, 감지되지 않으면 통신이 가능한 상태이므로 frame에 있는 비트를 하나씩 전송한다.

 

여기서 MaxAttempt라는 수치가 존재하는데, 얼마나 많은 Attempt까지 감내할 것인가를 나타낸다. 통신에 실패하면 (누군가 이미 점유중이라면) attempt가 하나씩 쌓이는데, 그 값이 MaxAttempt 보다 커지면 'no transmission possible' 통신을 포기한다.

 

 

우리가 현재 사용하고 있는 네트워크 구성 방식인 Ethernet이 CSMA/CD를 이용한다는 것을 숙지해야 함.

 

 

 

---

 

토큰링 (Token ring)

CS425: Computer Networks: Lecture 07 (iitk.ac.in)

 

 

토큰링 역시 네트워크를 구성하는 방법 중 하나이다. 네트워크에 속한 컴퓨터들은 토큰을 가지고 있어야만 데이터를 전송할 수 있다. (일반적으로 한 네트워크 당 하나의 토큰을 가진다.)

 

토큰을 가진 디바이스가 데이터를 다 전송했다면 그 옆 방향으로 토큰을 전달한다 (ex 반시계). 이때 토큰은 한 방향으로만 전달되기 때문에 데이터를 당장 전송해야 하는 디바이스가 있더라도 토큰이 해당 디바이스에 전달될 때 까지 대기해야만 한다.

 

 토큰링은 1980년대 초반에 개발되어 인기를 끌었으나 1990년 초반에 이더넷이 등장하며 더 이상 사용되지 않고 있다.

 

 

 

---

 

네트워크 장비 등의 통신 장비들을 서로 연결할 때 통신 케이블이 사용된다. 그 종류로는 광케이블, UTP, 동축케이블 등이 있는데, 현재 가장 많이 사용되는 UTP 케이블에 대하여 알아본다.

 

 

UTP (Unshielded Twisted Pair) 

 

CAT5e U/UTP Cable - CC5EUBLL3 (nexconec.com)

 

UTP는 LAN에 주로 사용되며 이더넷 케이블이라고 불리기도 한다. Unshielded Twisted Pair라는 이름에서 유추할 수 있듯이 UTP는 절연체로 감싸지 않은 (비차폐) 두 선이 꼬여있는 형태이다. 

 

TP (Twisted Pair)에는 UTP와 STP가 있는데, STP는 Shielded Twisted Pair로 케이블 주위를 절연체로 감싸 EMI를 줄여 성능을 높인 것이다. 그리고 그만큼 더 비싸다.

 

UTP로 구성된 네트워크가 워낙 많았기에 현재도 UTP가 가장 많이 사용되고 있다. UTP는 용도에 따라 카테고리로 분류되는데, 이는 다음과 같다.

 

 

Unshielded Twisted Pair (UTP) - CAT 1 to CAT5, 5e, CAT6 & CAT7 (firewall.cx)

 

 

CAT1 : 일반적으로 전화선에 사용. 데이터 전송은 불가능하며 ISDN, PSTN과 같은 전화용도로 사용된다.

CAT2 : 최대 4Mbps의 데이터 속도를 지원하며 토큰링에 사용

CAT3 : 최대 10Mbps의 데이터 속도를 지원하며 토큰링, 10-BASE-T 이더넷에 사용.

CAT4 : 최대 16Mbps의 데이터 속도를 지원하며 토큰링에 사용

CAT5 : 최대 100Mbps의 Fast Ethernet을 지원하기 위해 개발되었음. CAT5는 CAT3보다 인치당 twists 수가 많기 때문에 더 높은 속도와 더 긴 전송거리를 보장한다. 8가닥을 전부 사용하면 CAT5를 이용하여 기가비트 속도의 전송도 가능하다.

CAT6 : 최대 10Gbps의 초고속을 지원하는 케이블. 최근 가장 많이 사용되는 케이블이 바로 CAT6이다. CAT6a는 CAT6의 성능을 좀 더 개선한 버전이며 전송속도는 같다.

CAT7 : 10Gbps 이상의 속도, 100m 이상의 전송거리를 보장하기 위해 가장 최근 개발된 케이블로, 4쌍의 STP로 구성되어 있으며 그에 따라 EMI에 강건하다. 최근 개발되어 아직은 많이 사용되고 있지 않지만 점점 대중화될 것으로 예견된다.

 

 

 

UTP vs STP Cable Wiki and Guide (qsfptek.com)

 

 

 

---

 

케이블 해석

 

케이블의 종류를 말할 때 10 Base T 등 이상한 기호를 사용한다. 이것들을 읽는 방법에 대해 알아보자.

 

먼저 10 Base T에서 가장 앞의 숫자 10은 케이블의 전송 속도를 의미하며, 단위는 Mbps이다. 이 경우 10Mbps 데이터 전송속도를 지원하는 케이블이다.

 

두 번째 문자는 Base 혹은 Broad가 올 수 있는데, 각각 Baseband(디지털), Broadband(아날로그)를 의미한다.

가장 끝 T는 Twisted Pair를 의미하는데, 일반적으로 UTP cable을 나타낸다. 맨 뒷자리에 알파벳이 아닌 숫자가 나오는 경우가 있다. 예를 들어 10 Base 5에서 맨 마지막 5는 통신 가능거리 (100m)를 의미하는데, 해당 케이블이 최대 500m까지 통신이 가능하다는 것을 의미한다.

 

 

 

자주 사용되는 케이블들을 간략하게 알아본다.

 

• 10 Base T : 10Mbps 속도, 최대 전송거리 100M인 UTP 케이블. CAT 3,4,5를 사용하며 RJ45 잭으로 연결하여 사용.
• 10 Base FL : 10Mbps 속도, FL은 Fiber-optic으로 광케이블을 의미함. ST 커넥터를 이용하여 연결한다.
• 10 Base 2 : 10Mbps 속도, 최대 전송거리 200M인 Thin 케이블 (UTP가 아님). 몇 년 전에는 가장 활발히 사용되었으나 UTP에 인기가 밀려 현재는 사용되지 않음. BNC 커넥터를 이용하여 연결한다.
• 10 Base 5 : 10Mbps 속도, 최대 전송거리 500M인 Thick 케이블 (두꺼워서 Thick이라고 부른다.) 
• 100 Base TX : 100Mbps 속도, 최대 전송거리 100M인 CAT 5 UTP 케이블
• 100 Base T2 : 일반적으로 100Mbps 속도를 내려면 CAT 5를 사용해야 하는데, 이 방식을 사용하면 CAT 3,4,5를 전부 사용하여 100Mbps를 구현할 수 있다고 한다.
• 100 Base T4 : CAT3을 이용하여 100Mbps 속도를 구현하기 위해 사용하는 케이블. 그 대신 다른 케이블은 2pair (4가닥)을 사용하는데, 이 경우에는 4pair (8가닥)을 전부 사용해야 한다.
• 100 Base FX : 100Mbps 속도를 지원하는 광케이블. 전송거리가 보통 2km~10km로 굉장히 길다. SC라는 네모난 접속 커넥터를 이용하여 연결한다.
• 1000 Base SX : 1000Mbps, 즉 1Gbps 속도를 내는 케이블. Short Wavelength라는 광케이블을 사용하는데, 최대 전송거리는 약 270~550m이다.
• 1000 Base T : 1Gbps 속도를 지원하는 UTP 케이블. 최대 100M 거리를 지원한다. UTP 케이블이 1Gbps 속도를 내기 위해서는 CAT 5를 사용해야 하며, 4pair를 전부 사용해야 한다는 것을 외워두면 좋다.