스마트 네트워크 02 ] 인터넷이란 / 신호매체(유무선) /스위치와 라우터

0. pre-test

• 자신이 사용하고 있는 PC의 IP 주소는?
  172.19.83.197
• 자신의 PC가 연결된 라우터의 IP 주소는?(=게이트웨이주소)
  172,19.83.254
• 자신의 PC의 MAC 주소는 ?
  D8-9C-67-86-47-43
• 자신의 PC가 연결된 라우터의 MAC 주소는?
  00-e0-b1-88-2f-00
• PC가 IP 주소와 MAC 주소를 2개 모두 사용하는 이유는?
  public IP로 들어온 다음 같은 네트워크 내 목적지를 알기위해

확인 방법 : cmd창에서 

• ipconfig -all
  현재 학교WiFi를 잡아서 사용하고 있으므로 무선 LAN 어댑터 Wi-Fi를 확인해주겠습니다.

• arp -a : 자신의 PC가 연결된 라우터의 MAC 주소 확인

 

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1. Introduction

요즘은 인터넷 네트워크 하나만 쓰이지만, 예전에는 덱이나 SNM같은 다른 인터넷들도 많이 있었습니다.(모두 망함)
이제 네트워크를 설계한다는 것은 '인터넷'에 연결하는 것을 뜻합니다.

인터넷이란?
여러 개의 서로 다른 네트워크를 서로 연결해놓은 네트워크의 집합이다.(inter-connected-network)

WiFi로 연결된 경우 MAC주소를 사용하여 찾아가고, 이더넷을 사용하는 경우 주소를 사용하듯 네트워크 상에는 다양한 주소가 사용될 수 있습니다. 이와같이 다양한 네트워크에서 다양한 주소를 활용하므로, 통합된 하나의 주소를 사용하려고 만든 것이 IP주소이다.

(핸드폰의 경우 3개의 주소 있음, 아 3G 4G가 전화선 연결을 위한 주소체계인데, 그래서 4G폰이 따로 있었던거구나,
이는 전화선 연결 뿐만 아니라 인터넷통신으로도 쓰입니다.)
P2P Network : 두 단말기 사이를 연결하여 전용 회선으로 통신함.(이는 작은 범위이고, 학교와 KT등 광범위할 수도 있음)
라우터 : 다른 네트워크와 통신하기 위한 장치

P2P의 네트워크 크기(최대로 연결될 수 있는 장치의 갯수) = 2이다.
P2P에 할당되어야 하는 주소의 갯수는 = 30개 (서브넷마스크 비트)
이와같이 단말기 뿐만 아니라 모든 네트워크들도 고유한 네트워크 주소를 가집니다.

 

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2. 인터넷 구성

포괄적으로 Edge Network + Core Network

1. 학생 1,2,3,4,5,... - 학교 (Edge Network)
   (많이 쓰는 순)

• LAN
• FTTH(광랜)
• Cable 모뎀
• DSL : 전화선

2. 학교A,B,C,D,E.... - 기관 (Core Network)

 

네트워크와 인터넷의 차이 

Network(Subnet) : 이종의 것들도 모두 연결됩니다.

프로토콜 : 매체, 신호, 주소, 프레임 구조, 통신 방식 등에 따라 자체 프로토콜 사용

IoT처럼 앞으로의 인터넷에 연결되는 이기종(아두이노 등)들이 많이 생겨날 것임
(종류 : Ethernet(유선), WiFi(무선), 3G, LTE...)

Internet( Homogeneous ) 동종의 것들끼리 연결됩니다.

네트워크 연결 : Router

주소 : IP 주소

프로토콜 : TCP/IP

물리적인 기본 구성 요소 
매체
스위치
라우터
호스트 : 종단 장치(컴퓨터)

스위치와 라우터의 차이점?
스위치는 같은 네트워크 안에서 통신할 수 있게하는 반면, 라우터는 다른 네트워크(해외 등)와도 통신할 수 있게 합니다. 때문에 라우터의 경우 다양한 프로토콜을 사용합니다. 

스위치는 같은 네트워크 상에서의 통신할 때 사용되므로, IP주소는 필요가 없고 MAC주소만 있으면 됩니다.
(tip : 관리를 위해 스위치에도 ip주소를 할당하여 사용할 수 있지만, 기본적으로는 ip주소가 없다고 보시면 됩니다.)

N - R - N
    |
    N
    가 있을 때 3개의 네트워크가 1개의 라우터에 연결되어 있으므로, 라우터에는 각각의 IP주소가 있어야합니다.(3개)

논리적인 기본 구성 요소
TCP/IP 프로토콜
Physical, Data Link, Network, Transport, Application 계층

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3. 신호 매체

1. 유도 매체 (Guided Medium, 선이 있음)
2. 비유도 매체 (Unguided Medium, 무선)

유선 매체 종류
UTP: 잡음을 잡아내기위해 케이블을 꼬아서 만든 것
Coaxial Cable(구리선) : 단거리를 비교적 낮은 속도로 보낼 때
Optical Cable(광케이블) : 장거리를 고속으로 전송하기위함
(고속 : 1. transmission 시간당 몇 개의 전기적 신호를 보낼 수 있는가. 2. 상대방이 얼마의 시간 안에 신호를 받았는가)

무선매체

맨 오른쪽 두 개 공용 주파수 대역 (우리가 쓸 거!!)

전자기파 : 공기를 통해 신호를 보낼 수 있음
(블루투스, 와이파이, 라디오, LTE Network, NFC, GPS 위성 등)
신기한 건 일정 음파 띄워주면 서로 겹치지 않게 어느 정도 채널처럼 독립적으로 사용할 수 있다는 것
물론, 다른 신호들과 부딪히며 노이즈가 발생할 수 있지만 어느 정도 보장됨.

와이파이 신호를 잡아 신호의 세기를 측정하여 실내/외를 판별하는 어플리케이션을 만든 경험이 있는데, 이 때 RSSI가 대부분 -60까지가 한계였음. 그 이유가 이처럼 노이즈층이 -100dBm~-65dBm이기때문에 RSSI를 -60까지 측정했던 것으로 보임.

주파수 대역은 다들 돈주고 할당받아 사용하고있기 때문에 임의로 만들어서 사용하면 안되고 통신사, 정부로부터 허가받아 사용해야한다.(!! 허가받지않아도 사용할 수 있는 주파수 대역(실험용으로 알아서 쓰라고 한 것)이 있음. 단, 많은 사람들이 사용하여 간섭이 생길 수 있기 때문에 일정 크기 이상으로 세게 만들면 안됨.-이는 블루투스, 와이파이가 해당됨. 신호세기 limit이 정해져있으니까) 하지만 로라같은 경우는 굉장히 넓은 범위의 블루투스 느낌이었음. 

* RSSI란?(수신신호강도)

무선 수신기에서 수신되는 전력이 얼마인지 그 수치를 말하는 것이다. 수신기에 들어 오는 신호 전력을 의미하기 때문에 안테나의 이득이나 회로 내부의 손실은 고려하지 않는다.

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4. 스위치와 라우터

스위치
스위치는 같은 네트워크 내의 매체들을 연결시켜줍니다.
매체간 통신은 MAC 주소, 전화 번호 등 물리적 주소를 주로 이용하여 송수신 정보(프레임)을 교환합니다.

AP(Access point) : 특수한 스위치로, 무선 매체를 유선 매체와 연결하여 정보를 송수신 및 교환을 가능하게 해주는 스위치입니다. 이는 라우터로도 구현이 가능합니다. 

라우터
라우터는 네트워크와 네트워크를 연결시켜줍니다.
송수신 정보(데이터그램)의 네트워크 간 최적의 교환(라우팅 프로토콜 RIP, OSIP, 최적의 경로를 찾아 보내줍니다.)

IP 주소를 주로 사용하며, 특정 네트워크와 무관한 인터넷 주소(논리주소)를 사용합니다. 스위치와 달리 인터넷 통신이 가능합니다. (그도 그럴것이 다른 네트워크와 통신이 가능하게 하는 것이므로 인터넷 통신의 핵심입니다.)

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우리학교의 LAN은 1개이지만 관리를 용이하게 하기위해서
1공LAN 2공LAN 3공LAN 처럼 가상으로 나누어놓은 것입니다. VLAN(virtual-LAN)

DNS IP주소