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Variable length block

• 네트워크 내 의미를 가지는 주소의 블록이 가변 길이임
• 
• 블록에서 주소의 수
  • 한 블록에서 주소의 수는 2의 power 셋이 될 수 있도록 해야 한다.

       

• Starting address
  • 시작주소는 주소의 개수로 나눌 수 있어야 한다.
    • 256(8bit) 보다 적으면 맨 오른쪽 바이트만 검사함
    • 65,536(16bit) 보다 작으면 오른쪽 2바이트만 검사함
    • example
      • 16개의 주소를 갖는 블록의 시작 주소는?
        • 205.16.37.32
        • 190.196.42.44
        • 17.17.80.80
        • 123.42.24.52
      • 16으로 나누어 떨어지는 값은 1, 3 번 밖에 없음.
  • 다시 말해 주소 수의 Exponent N이 가장 Right에서 left로 Right most N 비트만 검사하면 됨.
• CIDR (Classes Inter-Domain Routing)
  • 
  • n은 블록의 모든 주소에서 Left부터 동일한 비트의 수를 나타냄, 다시 말해 마스크 비트의 수
  • x.y.z.t는 Starting address를 나타냄.
  • Prefix, Address space에서 공통된 부분으로 netid와 유사함(n)
  • Suffix, 주소 범위에서 변하는 부분으로 hostid와 유사함.
  • Prefix lengths
  • 
  • Classful addressing은 Classless address의 special case이다.
• Start address 찾기
  • 주소 32비트 중에 Prefix N비트를 유지하고 나머지는 모두 0으로 바꿈
  • 당연히 블록의 주소 개수는 2^32-n
• Classless addressing에서 블록내에 last address는 255일 필요는 없다.
• CIDR notation에서 불록은 first address와 prefix length에 의해서 정의된다.

Subnetting

• fixed-length 서브네팅에서는 서브넷의 수가 2의 승수였다.
• Variable-length 서브네팅도 마찬가지
• Example
  • 130.34.12.64/26을 할당받은 사이트에서 4개의 서브엣이 필요하다, 서브넷의 프리픽스 길이는?
  • 4개의 서브넷의 ID가 필요하므로 ln4이 된다. 각 서브넷의 프리픽스 길이는 26 + 2 = 28
  • 28bit의 prefix를 가지므로 사이트의 총 주소는 64(2^32-28)가 되어 서브넷당 주소는 16개씩 할당 된다.
  • 

Address allocation

• Allocation
  • ICANN에서 주소 할당 책임이 있음.
  • ICANN이 ISP에 큰 블록의 주소를 할당하면 ISP가 서브 블록을 고객에게 할당하는 방법

    

클래스 기반의 주소 지정

• Classful addressing에서는 주소 공간이 A,B,C,D,E의 5개의 Class로 나뉘어진다.
• Class별 address space portion
  • 
• Class별 주소 개수
  • Class bit를 제거 하고 나머지 bit들을 조합하여 지정 할 수 있는 address space.
  • 
• Class 구별
  • Binary
    • 
  • Decimal
    • 
• Netid와 Hostid
  • 
    • Class D는 멀티케스팅용으로 사용되기 때문에 하나의 주소 블록 밖에 없음
    • Class E는 특별한 목적을 위해서 예약 되어 있기 때문에 사용 불가.
• Network address
  • 네트워크 address는 블록내에서 처음 어드레스로 정해지며 기관에 의해서 할당된다.
  • Example
    • 17.0.0.0
      • Class - A
      • Netid - 17
      • address range 17.0.0.0 ~ 17.255.255.255
    • 132.21.0.0
      • Class - B
      • Netid - 132.21
      • Address range 132.21.0.0 ~ 132.21.255.255
• Address masking
  • Network address가 각 블록의 시작 address이므로 default mask글 적용하여 네트워크 주소를 얻을 수 있다.
  • 디폴트 마스킹을 하면 host id가 모두 0으로 세팅된 네트워크 주소를 얻을 수 있다.
    • 

Special address

• 
• Direct broadcast address
  • Hostid가 모두 1임
  • 라우터가 특정 네트워크에 있는 모든 호스트에게 패킷을 보낼 때 사용
  • IP 패킷에서 목적지 주소로만 사용 할 수 있음.
  • 
• Limited broadcast address
  • IP주소 전체가 "1"인 주소임.
  • 로컬 네트워크 내에 모든 호스트에게 패킷을 전달 할 때 사용함
    • 당연히 Netid가 모두 1이므로 Netid로 구분 되는 특정 네트워크가 아니라 모든 네트워크에 분배됨.
    • 다른 네트워크로 가는 것은 라우터가 제한함, 이 경우 클래스는 E임.
    • 
• This host on this network
  • IP 주소가 모두 '0'인 주소
  • IP주소를 모르는 호스트가 bootstrap시 사용하고 발신지 주소로만 이용함.
  • 목적지 주소는 Limited broadcast를 이용함
  • 항상 A클래스 주소임.
  • 
• Specific host on this network
  • Netid가 '0'인 주소
  • 같은 네트워크에서 다른 특정 호스트에게 메시지를 보낼 때 사용함.
  • 
• Loopback address
  • first 바이트가 127인 IP
  • 컴퓨터에 설치된 소프트웨어를 시험 하기 위해 사용
  • 클라이언트 프로세스가 동일한 시스템 상에 있는 서버 프로세스에게 메시지 전송 시에도 사용 할 수 있음
  • IP 패킷의 목적지 주소로만 사용.
  • 

Subnetting, supernettig

• subnetting
  • 하나의 네트워크를 여러 개의 서브넷으로 나늘 수 있다.
  • 서브넷들은 서로 구분을 하기 위해 서브네트워크 주소를 가진다.
  • Example
    • 2 하이라키
      • 
    • 3 하이라키
      • 
• subnet adddress
  • host id 상위 바이트를 소모하여 subnet-id로 사용
  • 
  • sub net도 마찬가지로 마스크를 사용 하여 subnet 어드레스를 취득함.
    • 
  • Default vs. subnet mask
    • 
  • 서브넷의 주소도 동일하게 할당
    • subnet-id는 해당 특정 네트워크 아래 모든 subnet을 목적지로 할 경우 subnet-id 를 '1'로 채움
    • 자신의 서브넷 아래 특정 호스는 subnet-id를 '0'으로 채움.
    • 특정 서브넷 아래 모든 호스는 hostid만 '1'로 채움.
    • 
• supernetting address
  • 몇 개의 특정 네트워크들을 묶어서 더 큰 개념으로 보는 것
  • 
• 사실상 서브넷팅과 슈퍼네팅의 개념은 거의 obsolete되었음.

Connecting Device

• Network segment를 서로 연결하기 하거나 인터넷을 만들기 위해 네트워크를 연결하는 장치
• 인터넷은 개별적인 Net들의 상호 연결
• 
• OSI 모델로 표현
  • 

Repeater

• LAN의 세그먼트를 서로 연결 해주는 역할
• 리피터는 필터링 능력이 없기 때문에 모든 패킷을 포워딩 하기만 함
• 리피터는 증폭기(Amplifier)가 아니라 regenerator임.
• 

     

• 
• 리피터의 예로 hub가 있음. 허브는 싱글 네트워크 세그먼트를 구성함.
  • 

Bridge

• Bridge는 의사 결정(Decision) 필터링을 위한 테이블을 가지고 있음.
• 브릿지는 프레임 내에 물리적 주소(MAC)을 변경하지 않음
• 

     

• 

Router

• 라우터는 Physical, Data link, Network의 3 레이어의 디바이스임.
• 리피터나 브릿지는 LAN의 세그먼트들을 연결하지만 라우터는 Internetwork를 생성 하기 위해서 LAN이나 WAN들과 관계없이 논리적 서브 넷 들을 연결한다.
• 라우터는 Physical address를 변경할 수 있다.
• 

     

Pier to Pier WAN

• Physical Layer
  • V.90 (56K) 모뎀
  • DSL, Digital Subscriber Line, 디지털 가입자 회선
    • ADSL, Asymmetric
      • Asymmetric communication 임. 비즈니스에 어울리지 않음.
      • 대역폭 분할
        • 
        • 음성, Voice, 0채널
        • Idle 채널, 0 ~ 5
        • Upstream data and control, 25개
        • Downstream data and control, 255개.
    • RDSL
    • HDSL
    • SDSL
    • VDSL
  • Cable 모뎀
    • 케이블 TV 네트워크 이용
    • 전통적인 단 방향 통신
    • 대역폭은 5 ~ 750Mhz인데 이 대역폭을 나누어서 씀.
      • 
    • 종류
      • T 회선
      • SONET
• Data Link Layer
  • PPP (Point to Point Protocol)
  • ANSI에서 공인한 모든 종류의 프로토콜을 지원
  • PPP 프레임
    • 

Switch WAN

• 광역 통신망
  • X.25
    • 1970소개, 최초의 교환 WAN
    • 신뢰성이 낮고, IP와 X.25간에 충돌이 있음
    • 데이터 링크 레이어와 네트워크 레이어에서 흐름 및 오류제어를 수행
  • Frame Relay
    • X.25를 대체 하기 위해서 설계
    • 높은 데이터 전송률
    • Bandwidth on Demand
    • 개선된 전송매체로 적어진 오버헤드
    • 
  • ATM, Asynchronous Transfer Mode
    디지털 데이터를 53바이트의 셀 또는 패킷으로 나누어 미디어를 통하여 전송하는 Dedicated connection 스위칭 기술임
    • 설계 목표
      • 광섬유 활용 전송 시스템
      • 기존 시스템과의 조화
      • 저렴한 비용
      • 가능한 하드웨어가 필요한 기능들을 수행하도록 함.
    • ATM Cell
      • 
      • Cell은 데이터 교환의 기본 유닛이며 고정된 사이즈의 작은 정보 블록        
      • 셀은 개별적인 다른 셀들과 관련하여 비동기적으로 처리 되고 회선 공유를 위한 멀티플렉싱을 하기 위해 큐에 들어가게 된다.
    • ATM 다중화
      • 
    • ATM 네트워크 구조
      • 
    • Virtual Connection
      • VPI(Virtual Path Identifier), VCI (Virtual Circuit Identifier)두 identifier로 구성됨
      • 
    • ATM Layer
      • AAL, ATM Adaptation Layer
        서로 다른 트래픽 특성과 시스템 요건을 가진 다양한 서비스를 지원 하기 위해서 ATM Layer에게 다른 클래스의 Application들을 적응 시키기는 작업을 하는 레이어
        • AAL1, Constant Bit rate 데이터, 실시간 음성이나 영상
        • AAL2, Variable Bit rate 데이터, 압축된 음성이나 데이터, 비디오등
        • AAL 3/4, Connected Oriented 패킷 교환 프로토콜 (X.25)
        • AAL5, AAL 3/4와 비슷하지만 해더 스킴을 좀 더 간략화 한 것임.
          connect less 패킷 프로토콜임 (IP)
      • ATM Layer
        • 라우팅, 트래픽 관리, 교환, 다중 서비스
      • 물리 계층
        • 전송 매체, 비트 전송, 부호화, 전기신호의 광 신호 변환.
      • 

           

Local Area Network

• Ethernet
  • Xerox가 설계한 프로토콜
  • 접속 형태는 버스 타입이며 초기 10Mbps의 전송률에서 현재는 100M, 1Gbps 전송률을 가진다.
  • IEEE 802.3 표준
• 접근방법, CSMA / CD
  • 이더넷의 접근 방법으로 클라이언트가 네트워크상에 다른 컴퓨터가 통신 중인지를 조사해 아닐 경우만 데이터를 전송하는 구조임.
  • CS시 해당 노드의 채널이 사용 중이 아니라면 바로 사용함.
  • 만약 사용 중이라면 이때 채널에 Collision이 생기는데 이때는 잠시 기다렸다 다시 시도하는 Random backoff상태로 들어간다.
    • 
  • CSMA / CD 의 뜻
    • CS, Carrier Sense, 데이터를 보내기 전에 네트워크가 사용 중인지 알아낸다.
    • MA, Multiple Access, 네트워크가 비어 있으면 누구든지 사용이 가능하다.
    • CD, Collision Detection, 메시지를 전달하면서 충돌 여부를 살펴본다.
• Ethernet Layer
  • 
• Ethernet Frame
  • 
  • Preamble, Destination에 도착을 통지, 시스템 타이머 동기를 맞춤.
  • SFD, Start Frame Delimiter, 프레임 시작을 알림
  • Destination address, Next node의 address
  • Source address, Previous node의 address
  • Length / Type, 데이터 필드의 길이, 상위 계층의 프로토콜
  • Data
  • CRC, Cyclic Redundancy Check
• Addressing
  • 네트워크 인터페이스 카드(NIC)의 주소
  • 6바이트 Physical address
  • Hexadecimal , 01-01-10-CD-AB-12
  • Address의 종류
    • Unicast, Multicast, Broadcast
• Implantation
  • 10BASE5, thick Ethernet, 15pin connector로 연결
  • 10BASE2, thin Ethernet, BIC connector로 연결
  • 10BASE-T, twisted pair Ethernet, Repeater Hub에 연결
  • 10BASE-FL, Fiber Ethernet, Repeater Hub에 연결
• 다른 종류의 Ethernet
  • Fast Ethernet
    • 100Mbps, 고속전송률이 필요한 응용에 적함
    • Collision 영역을 1/10으로 감소시키고 속도는 10배 증가.
    • 구현, 100BASE-T4, 100BASE-TX, 100BASE-FX
  • Gigabit Ethernet
    • 1Gbps
    • CSMA / CD를 유지하는 경우는 Collision 도메인을 작게 하고
    • CSMA / CD를 제거하는 경우는 모든 노드는 센터 허브에 2개의 구분 경로를 가지게 하여 구현
• MAC Sub-layer
  • DCF, PCF로 나누어짐
    • DCF, Distributed coordination function
    • PCF, Point coordination function
    • 
• Access Method
  • CSMA / CA, Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
  • Hidden Terminal problem
  • RTS(Request to send), CTS(Clear to send)를 이용하여 연결
  • 
• MAC Layer Frame
  • 
  • FC, Frame Control, 프레임 종류, 제어 정보
  • D, Duration, 전송기간
  • Address, 4개의 6바이트 주소
  • SC, Sequence Control, 순서 제어

     

Wireless LAN

• 무선 LAN, IEEE 802.11
• AP가 없는 BSS는 Ad hoc구조
• BSS, Basic Service Set
  • Station과 Access Point(AP)로 구성
  • 
• ESS, Extended Service Set
  • AP를 가지고 있는 두 개 이상의 BSS로 구성
  • 

TCP / IP 과 OSI 모델

TCP / IP 프로토콜

• 물리계층과 데이터 링크 계층
  • 기존의 모든 표준과 프로토콜을 지원
• 네트워크 레이어
  • IP, Internet Protocol
  • ARP, Address Resolution Protocol
  • RARP, Reverse Address Resolution Protocol
  • ICMP, Internet Control Management Protocol
  • IGMP, Internet Group Management Protocol
• 트랜스포트 레이어
  • UDP (User Datagram Protocol)
  • TCP (Transmission Control Protocol)
• Application Layer
  • SMTP, FTP, HTTP, DNS, SNMP, TELENT
  • Session, Presentation, Application Layer를 합쳐서 제공.

TCP / IP Addressing

• Physical Address
  • Link Address
  • WAN이나 LAN에서 정의된 노드의 주소
  • 이더넷 NIC(Network Interface Card)의 6바이트 주소
  • Unicast, Multicast, Broadcast 주소
• 

     

• 
•  
• 
• Logical Address (Internet Address)
  • 현재 인터넷에 연결된 호스트 식별, 32비트 어드레스 스페이스
  • 단일 사용자의 경우 Unicast 주소, 그룹수신자 Multicast 주소, 네트워크내의 모든 시스템에 전달 할 때는 Broadcast address를 사용
  • 
    • Router도 하나의 system으로 클라이언트는 라우터를 destination으로 하여 발송
    • Router가 자신의 어드레스임을 확인하여 accept한 뒤 다시 다른 Router주소로 변경하여 발송
    • 수신된 Router는 실제 목적지인 로컬호스트의 주소로 Destination을 설정하여 발송

         

• Port address
  • 프로세스를 식별 하는 어드레스 (16비트 포트 주소)
  • 

TCP / IP Version

• IPv4
  • 32비트 주소 공간
• IPv5
  • OSI 모델을 기반으로 제안하였으나 제안 수준에서 멈추게 됨.
• IPv6
  • 16바이트 (128비트) Address space제공
  • Network Layer에서 인증, 무결성, 기밀성등을 제공함.
  • 오디오, 비디오 같은 실시간 데이터 스트리밍 제공.