네트워크

유니캐스트(unicast) : 유니캐스트(unicast) 전송이란 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 ( one-to-one) 트래픽 또는 메시지를 전송하는 방식을 말한다. 그림에서 유니 캐스트는 단일 발신자 (빨간색 점)에서 단일 수신자 (녹색점) 로의 하는 1:1 데이터 전송으로 표현된다.

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멀티캐스트(multicast) : 멀티캐스트(multicast)란 한 번의 송신으로 메시지나 정보를 목표한 여러 컴퓨터에 동시에 전송하는 것을 말한다. 이 때 망 접속 형태가 요구할 경우에 한해, 자동으로 라우터와 같은 다른 네트워크 요소들에 메시지의 복사본이 생성된다.

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브로드캐스트(broadcasting) : 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식을 의미한다.

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애니캐스트(anycast) : 애니캐스트(anycast) 또는 임의 캐스트(대한민국에서의 번역 용어)는 단일 송신자로부터의 인터넷 상 트래픽인 [데이터그램들을 인터넷상의 경로가되는 토폴로지 상의 잠재적인 수신자 그룹 안에서 가장 가까운 노드로 연결시키는, 네트워크 어드레싱 및 라우팅 방식으로, 여러 개의 노드들에 전송될 수 있고 이 노드들 모두 동일한 목적 주소로 식별된다.

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지오캐스트(geocast) : 지오 캐스팅(Geocast)은 지리적 위치로 근거리로 식별되는 인근 지역 지리적 위치에 따른 네트워크 의 대상 그룹에 트래픽 정보를 전달하는 것을 말한다. 즉 가까운 곳에서 트래픽을 받는것이다. 이것은 모바일 ad hoc 네트워크를 위한 일부 멀티 캐스트와 연관된 “최적의 최단거리” 경로를 제공하는 라우팅 프로토클 에 의해 사용되는 멀티 캐스트 어드레싱의 특별한 형태이다.

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PPP(Point to Point Protocol)

PPP (Point to Point Protocol)는 HDLC와 마찬가지로 포인트 투 포인트인 시리얼 인터페이스 환경에서 사용되는 장거리 통신망용 링크 레이어 프로토콜이다. PPP는 다시 LCP(Link Control Protocol)와 NCP(Network Control Protocol)로 구성된다.

LCP는 PPP로 동작하는 두 장비 간의 링크를 셋업하기 위하여 사용되며, 다음과 같은 기능을 제공한다.

ⅰ. 회선 품질 모니터링(LQM(Link Quality Monitoring)) : PPP는 프레임을 받는 수신측이 에러 없이 제대로 수신한 패킷 및 바이트 수를 상대에게 알려줄 수 있다. 이를 이용하여 송신측이 자신이 보낸 수와 상대방이 제대로 받았다고 알려준 수를 비교하여 패킷 손실률을 계산한다. 이후, 사전에 설정된 값 이상의 회선 에러가 발생하면 해당 링크를 다운시켜 라우팅 프로토콜로 하여금 더 좋은 경로를 선택할 수 있게 한다.

ⅱ. 링크 루프 탐지 : PPP의 링크를 구성하는 DSU/CSU, 또는 장거리 통신망 등에서 상대가 보내는 프레임을 목적지로 전송하지 않고 거꾸로 상대에게 전송하는 루프(loop) 테스트가 있는데, 주로 회선 또는 장비가 제대로 동작하는지 확인하기 위해서 루프 테스트를 실행한다. 그 때 테스트 후 정상적으로 복귀되지 않고 그대로 두거나 장애가 발생하는 경우가 있는데 이러한 상태를 PPP가 찾아낼 수 있다. 이럴 때 PPP는 LCP 메세지를 전송할 때 장비별로 고유한 매직 넘버(magic number)**를 포함시켜서 상대방에게 수신한 메세지에 **자신이 보낸 매직 넘버가 있다면 도중에 루프가 걸려서 되돌아왔다는 뜻이므로 이런 방식을 통해 루프를 탐지할 수 있다.

ⅲ. MultiLink : 이더넷 스위치에서 사용하는 이더채널과 같이 여러개의 회선을 하나의 회선처럼 사용할 수 있다.

ⅳ. 인증 : PPP는 다른 Layer 2 프로토콜이 가지지 못한 상대방을 인증할 수 있는 기능을 가지고 있는데, PAP와 CHAP등이 있다. PAP(Password Authentication Protocol)는 이용자명과 암호를 평문으로 전송하고, CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)는 실제 암호를 전송하지 않고 암호를 이용해서 만든 코드값을 MD5로 전송시킨다. 고로 PAP보다는 보안성을 중시한 CHAP을 더 많이 사용한다.

PPP의 LCP 옵션들은 모두 명시적으로 설정해주어야 동작하며, 두 장비가 패킷을 전송하여 링크를 설정하고, 링크가 설정되면 필요 시 인증을 수행한다. 이후 NCP가 동작하여 하나 이상의 네트워크 계층 프로토콜을 동작시킨다.

매쉬 네트워크

메쉬 네트워크 구조 (위키커먼스)

메시 네트워킹은 각 기본 기지국을 전체 망에 위치한 인접 노드 모두와 네트워크 상태에 대한 정보를 계속 교환하는 하나의 노드로 처리하는데요. 이런 방식은 데이터를 교환하지 않는 노드들도 다른 노드에 대한 정보를 인지하도록 만들게 되며, 현재 상용화된 시스템들은 간섭을 최소화하고, 가능한 한 가장 넓은 범위를 제공하기 위해 동적으로 무선 속성과 채널을 조정함으로써 아주 높은 처리량을 구현합니다.

기존의 무선 LAN의 한계를 극복하여 이동통신사들이 구축한 무선 WI-FI 존을 공원이나 리조트 항만 등 넓은 범위로 구축 및 확장이 가능하다는 의미인데요. 특히 안정성, 확장성, 보안성까지 갖추고 있어서 건물 자동화, 센서네트워크, 사물인터넷(IoT) 기술력의 솔루션에도 적합하다고 볼 수 있습니다.

엔드포인트(Endpoints)

엔드포인트는 데이터를 리피터로 보내거나 리피터로부터 데이터를 수신하는 역할을 합니다. 또한 메시 네트워크의 다른 장치들 간의 메시지 전송에 관여하지 않는데요. 일반적으로 디바이스와 센서가 대표적인 엔드포인트의 역할을 합니다.

리피터(Repeater)

리피터는 여러 엔드포인트나 리피터, 게이트웨이와 동적으로 통신합니다. 센서나 액츄에이터가 장착된 경우에는 엔드포인트의 역할도 수행하는데요. 기본적으로 이들은 메시 네트워크를 통해 데이터를 효율적으로 이동시키는 역할을 수행합니다.

게이트웨이(Gateway)

게이트웨이는 인터넷의 메시 네트워크와 외부 네트워크 사이의 백홀(Backhaul) 역할을 합니다. 이는 WI-FI 또는 셀룰러 데이터 표준을 포함한 다양한 커뮤니케이션 기술을 사용할 수 있습니다.

RPL(Routing Protocol Low)

RPL은 LBR 노드 또는 루트 노드에서 패킷을 전송 하기 위해 최적화된 경로를 사용하는 IPv6 라우팅 프 로토콜이다. RPL 토폴로지는 DAG (Directed Acycli c Graph)로 구성되어 각 노드들은 하나의 DODAG를 가진다. RPL 토폴로지를 식별하고 유지하기 위해서 RPL은 Instances id, DODAG id, DODAG version을 활용한다. Instance id는 서로 다로 RPL 인스턴스를 구분할 수 있으며 같은 Instance id를 가진 DODAG 는 RPL Instance에 정의된 방법(OF)으로 DODAG를 구성한다. DODAG id는 DODAG의 고유한 id 값으로 보통 루트 노드를 가리킨다. DODAG version은 DODAG가 새롭게 구성될 때마다 증가한다. Objective Function(OF)은 노드가 RPL 인스턴스 내에서 경로를 선택하고 최적화하는 방법이 정의되어 있다. 만약 새로운 노드가 들어온다면 주변의 DIO 메 시지를 감지하고, DIO 메시지에 담긴 DODAG 정보를 활용하여 OF을 통해 자체 순위를 계산한다. 그리고 일정 주기로 DIO 메시지를 멀 캐스팅하여 새로운 노 드들이 RPL 네트워크에 참여할 수 있도록 한다. 하지 만 새로 들어온 노드가 DIO 메시지를 오랜 시간 동안 받지 못하게 되면 새로 들어온 노드는 주변 노드들에 게 DIS 메시지 지속적으로 멀티 캐스팅한다. DIS 메 시지는 DODAG 정보를 요청하는 메시지로 주변 RPL 노드가 DIS 메시지를 감지하면 DIO 메시지를 전송한. 이렇게 DIO 메시지를 받아서 RPL 네트워크에 참여하 는 노드는 DODAG 루트 노드에게 DAO 메시지를 유 니 캐스팅한다. 루트 노드가 DAO 메시지를 받게 되 면 DAO 메시지에 있는 parent node 정보와 rank 정보 등을 활용하여 라우팅 테이블을 갱신한다

DODAG(Destination-oriented Directed Acyclic Graph)

네트워크의 모양을 Undirected 네트워크에서 목적지를 root로 하는 directed acyclic graph으로 구성하는 알고리즘이다. 따라서 Destination-oriented DAG 알고리즘의 특징인 loop-free와 한정된 반복에서의 종결을 보장한다.

라우팅

라우터는 라우팅 테이블을 이용하여 패킷을 전송한다. 라우팅 테이블은 목적지 네트워크와 목적지 네트워크로 가기 위해 보내야할 곳의 IP주소로 구성되어 있다. 라우터는 패킷을 받으면 해당 패킷의 목적지 IP 주소와 라우팅 테이블의 목적지 네트워크를 비교하여 해당 IP주소가 있으면 패킷을 전송하고 없으면 패킷을 폐기한다.

Next hop 넥스트 홉 : 패킷이 목적지 네트워크로 가기 위해 도착하는 다음 라우터

Hop Count 홉 수 : 패킷이 목적기까지 가는데 거치는 라우터 개수

정적 라우팅

- 정적 라우팅이란 수동으로 라우팅 테이블을 만드는 방법 - 목적지 네트워크와 넥스트 홉을 각각 설정 - 정적 라우팅은 네트워크를 구성하는 모든 라우터에 대해 각각 라우팅 설정이 필요 - 소규모 네트워크 환경에서 주로 사용

동적 라우팅

- 동적 라우팅이란 접하는 라우터들이 라우팅 정보를 서로 교환하여 라우팅 테이블을 자동으로 만드는 방법

- 라우팅 정보를 교환하기 위한 프로토콜을 라우팅 프로토콜이라고 함

- 중간부터 대규모 네트워크 환경에서 주로 사용

hop : 소스와 목적기 간의 경로

TTL(time to live or hop limit)

패킷이 라우터에서 폐기되기 전에 네트워크 내에 존재하도록 설정된 시간 또는 “홉”을 나타냅니다. CDN 캐싱, DNS 캐싱을 비롯한 다른 상황에서도 사용됩니다. 폐기 되기 전의 데이터 단위 (예 : 패킷 -컴퓨터 네트워크에 의해 운반되는 데이터의 형식화된 단위)가 경험 할 수 있는 컴퓨터 및 컴퓨터 네트워크 기술에서의 시간 또는 전송의 횟수에 관한 것입니다.

IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.4는 물리 계층(PHY)과 미디어 액세스 콘트롤 계층(MAC)을 정의하는 표준으로서, 저속도 무선 개인 통신망(Low Rate Wireless Personal Area Networks, LR-WPANs)를 위한 표준 가운데 하나이다. IEEE 802.15 워킹 그룹이 관리하고 있다. 대표적 이름은 지그비 Zigbee이다.

IEEE 802.15.4는 직비, 와이어리스하트(WirelessHART), 마이와이(MiWi) 표준의 기저 계층이 되었다. 앞서 말한 표준 각각은 IEEE 802.15.4-2006표준이 커버하고 있지 않은 상위 프로토콜 스택을 정의함으로써 완전한 통신망 솔루션을 제공하고자 하고 있다. 한편 IEEE 802.15.4-2006을 가지고 6LoWPAN(소위, 센서 네트워크와 IPv6 네트워크를 직접 연동하는 기술)과 표준 인터넷 프로토콜과 함께 써서, 이른바 와이어리스 임베디드 인터넷(Wireless Embedded Internet)을 만들 수 있기도 하다.

6LoWPAN

6LoWPAN은 IETF의 워킹 그룹 중 하나이며, IEEE 802.15.4로 대표되는 저전력 무선 사설 네트워크(Low-power Wireless Personal Area Network), 센서 네트워크 위에서 인터넷 프로토콜을 사용하기 위한 아키텍처 등을 표준화하고 있는 단체이다.

MPL(Multicast Protocol for Low power and Lossy Networks)

제한적 네트워크 에서 IPv6 다중전송을 제공

MPL 은 모든 MPL 발송자에게 메시지를 뿌리거나 MPL 토폴로지 유지나 조성이 필요 없다.

MPL의 모드는 Trickle 알고리즘과 같은 형태를 적용함으로써 방사 지연 및 전송효율, 비용 간의 균형(trade-off)을 구현할 수 있다.