(Lecture 3) Internet and Protocols

강의 요약: EE542 Lecture 3 - Internet and Protocols

 

이번 강의는 인터넷의 기본 동작 원리와 프로토콜의 설계 및 구현을 다루며, 네트워크 과부하 관리, 패킷 스위칭, IP 주소 체계, 계층적 네트워크 구조에 대한 심도 있는 설명을 포함합니다.

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주요 내용

1. 인터넷 및 클라우드 컴퓨팅

• 주제: 인터넷과 클라우드 컴퓨팅의 중요성
• 강조 이유: 현대 사회에서 인터넷과 클라우드 컴퓨팅의 역할과 필요성에 대한 설명.
• 주요 내용:
  1. 인터넷의 발전: 기술적 진보와 함께 인터넷의 중요성이 증가하고 있음.
  2. 클라우드 컴퓨팅: 데이터 저장 및 처리의 효율성을 높이는 방법으로 자리잡고 있음.
  3. 기술적 요구: 클라우드 기반 서비스의 증가로 인해 관련 기술에 대한 이해가 필수적임.

2. 네트워크 구성 요소

• 주제: 인터넷의 기본 구성 요소
• 구성 요소:
  1. 컴퓨터 네트워크:
     • 네트워크 인터페이스: 컴퓨터와 네트워크 간의 연결을 담당함.
     • 스위치: 데이터 패킷을 전달하는 장치.
     • 라우터: 패킷을 목적지로 전송하는 역할을 함.
     • 방화벽: 네트워크 보안을 위한 장치.
  2. 소프트웨어:
     • 네트워크 프로토콜: 데이터 전송 규칙을 정의함.
     • 운영 체제 인터페이스: 하드웨어와 소프트웨어 간의 상호작용을 관리함.
     • 애플리케이션 레벨 인터페이스: 사용자 애플리케이션과 네트워크 간의 연결을 제공함.
  3. 하드웨어:
     • 경량 마이크로프로세서: 데이터 처리의 기본 단위.
     • 하드웨어 가속기: 특정 작업을 빠르게 수행하기 위한 장치.
     • 네트워크 프로세서: 네트워크 데이터 처리를 전문으로 하는 프로세서.

3. 패킷 스위칭 기술

• 주제: 패킷 스위칭의 원리와 장점
• 패킷 스위칭:
  1. 다양한 출처의 패킷을 교차하여 전송:
     • 효율적인 자원 사용: 수요에 따라 자원을 효율적으로 사용함.
     • 통계적 다중화: 여러 애플리케이션의 패킷을 동시에 처리함.
  2. 저장 및 전달:
     • 큐 추가: 패킷을 저장하고 전송하는 과정에서 큐를 사용함.
     • 버스팅 트래픽 수용: 갑작스러운 트래픽 증가를 처리할 수 있음.
     • 패킷의 자율성: 패킷은 독립적인 단위로, 대체 경로를 사용할 수 있음.
  3. 경쟁:
     • 패킷 버퍼링 또는 드롭: 네트워크 혼잡 시 패킷이 지연되거나 손실될 수 있음.

4. 인터넷 주소 및 라우팅

• 주제: 인터넷 주소 체계와 라우팅의 중요성
• 주소 체계:
  1. 인터넷의 상호 연결된 네트워크:
     • 주소 지정: 각 컴퓨터는 고유한 주소를 가짐.
     • IPv4와 IPv6: 주소 체계의 두 가지 버전.
  2. 호스트와 라우터:
     • 호스트: 데이터 전송의 시작과 끝을 담당하는 장치.
     • 라우터: 패킷을 목적지로 전송하는 중간 장치.
  3. 네트워크 간의 차이점:
     • 주소 형식: 서로 다른 네트워크 간의 주소 형식 차이.
     • 성능: 대역폭과 지연 시간의 차이.
     • 패킷 크기: 각 네트워크의 패킷 크기 제한.

5. 데이터 전송 및 오류 처리

• 주제: 데이터 전송 중 발생할 수 있는 오류와 그 해결책
• 데이터 손상:
  1. 문제: 데이터 전송 중 손상 발생 가능성.
  2. 해결책: 체크섬 추가를 통해 데이터 무결성을 확인함.
• 패킷 손실:
  1. 문제: 데이터가 손실될 수 있음.
  2. 해결책: 타임아웃 및 재전송 메커니즘을 통해 손실된 패킷을 복구함.
• 패킷 크기 문제:
  1. 문제: 패킷 크기가 너무 클 경우 전송이 어려움.
  2. 해결책: 데이터를 여러 패킷으로 분할하여 전송함.

6. 대역폭 및 혼잡 제어

• 주제: 네트워크 혼잡 문제와 그 해결 방안
• 대역폭 병목 현상:
  1. 문제: 네트워크 과부하로 인해 대역폭이 제한됨.
  2. 해결책:
     • 버퍼링: 짧은 버스트를 처리하기 위한 버퍼 사용.
     • 혼잡 제어: 패킷이 손실될 경우 전송 속도를 조절함.
• 패킷 드롭: 버퍼가 넘칠 경우 패킷이 드롭될 수 있음.

7. 전송 계층 프로토콜

• 주제: TCP와 UDP의 차이점 및 기능
• TCP (Transmission Control Protocol):
  1. 신뢰성: 데이터 전송의 신뢰성을 보장함.
  2. 연결 지향: 데이터 전송 전에 연결을 설정함.
  3. 흐름 제어: 수신자가 과부하되지 않도록 전송 속도를 조절함.
• UDP (User Datagram Protocol):
  1. 비연결형: 연결 설정 없이 데이터를 전송함.
  2. 최선의 노력 서비스: 데이터 손실이나 순서 변경이 발생할 수 있음.
  3. 간단함: 헤더가 작고, 연결 상태를 유지하지 않음.

8. 가상화 및 클라우드 기술

• 주제: 가상화 기술의 발전과 클라우드 컴퓨팅
• 가상화:
  1. 컴퓨터 네트워크 에뮬레이션: 실험 환경을 가상으로 구성함.
  2. 가상 머신: 물리적 하드웨어 위에서 여러 운영 체제를 실행할 수 있음.
• 클라우드 기술:
  1. Docker: OS 수준의 가상화 기술로, 컨테이너를 사용하여 애플리케이션을 배포함.
  2. Kubernetes: 여러 노드에서 컨테이너를 실행하고 관리하는 기술.
  3. 실험 과제: AWS에서의 실험을 통해 클라우드 기술을 적용함.

9. 미래의 클라우드 기술

• 주제: 클라우드 기술의 미래 전망
• 성능 회복:
  1. 저지연: 데이터 전송의 지연을 최소화함.
  2. 고대역폭: 대량의 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 기술 개발 필요.
• 엔지니어의 필요성:
  1. 애플리케이션 특정: 특정 애플리케이션에 맞춘 기술 개발 필요.
  2. 하드웨어 구성 요소: 맞춤형 하드웨어 설계 및 구성 필요.
  3. 저수준 소프트웨어: 임베디드 소프트웨어 및 커널 수준의 기술 개발 필요.

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