[CS 상식 - 네트워크] 스터디 정리 4

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01. 구글 클라우드 플랫폼

• 구글 클라우드(Google Cloud): 구글에서 제공하는 클라우드 플랫폼
• 업무 시스템 + 머신러닝, 고도의 통계 처리, 시뮬레이션, 빅데이터 해석
• 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크 등 기본적인 기능도 존재
• 사용자의 가상공간이 프로젝트로 관리
• 주요 서비스: 컴퓨트 엔진(compute engine) + 앱 엔진(app engine)
  • 컴퓨트 엔진: IaaS
  • 앱 엔진: PaaS
• 구글 클라우드가 지원하는 서비스
  • 스토리지 기능:
    • 클라우드 스토리지(Cloud Storage): 기본
    • 클라우드 SQL: 데이터베이스 서바스
    • 클라우드 빅테이블(Cloud Bigtable), 클라우드 데이터스토어(Cloud Database): 대규모 테이블 및 비정형 데이터 처리
  • 빅데이터 및 머신러닝:
    • 빅쿼리: 분석 서비스
    • 데이터 플로(Data Flow): 스트림 데이터 처리
    • 클라우드 비전 API(CLoud Vision API): 이미지 분석 서비스
    • 텐서플로(Tensorflow): 딥러닝 플랫폼

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02. 프라이빗 클라우드와 퍼블릭 클라우드

• 대표 클라우드 플랫폼: AWS, 마이크로소프트 애저, 구글 클라우드
• 액세스 대상에 따라 달라지는 두가지 이용 방법
  • 프라이빗 클라우드
    • 의미: 클라우드상의 서버 등을 전용 회선이나 VPN으로 연결하여 독점적으로 사용할 수 있는 클라우드
    • AWS나 구글 클라우드의 원형은 이런 인트라넷을 클라우드화한 것
    • 자사가 계약 또는 보유한 데이터센터에 가상 서버 등을 활용하여 클라우드 환경을 구축하는 것
  • 퍼블릭 클라우드
    • 의미: 계정을 등록하면 누구나 사용할 수 있는 클라우드
    • 예시: AWS나 마이크로소프트 애저
    • 일반 사용자를 대상으로 클라우드에 구축된 서비스
  • 자사 인트라넷 내 시스템을 AWS나 마이크로소프트 애저를 이용하여 클라우드에서 재현하는 경우
    • 업무 시스템을 클라우드화할 때 사용
    • 퍼블릭 클라우드를 이용하여 프라이빗 클라우드를 구축한 상태
    • 벤처 기업에서 자체적으로 서버나 하드웨어 등을 소유하지 않고 퍼블릭 클라우드로 일반 사용자에게 서비스를 제공: AWS를 이용하여 사진 저장 서비스나 동영상 전송 서비스 제공

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03. CDP/DDP

• 클라우드 플랫폼 중 데이터 관리 및 활용에 특화된 것
• CDP(Customer Data Platform): 개인 정보나 속성 정보 등을 폭넓게 수집 및 관리하는 데이터 플랫폼
  • 로그 데이터를 이용하여 웹 사이트의 사용성 향상이나 표적 광고 배포 등 전략을 세움
  • 일반적으로 이런 기능을 실현하려면 쿠키를 사용
• DDP(Device Data Platform): Iot기기나 각종 단말기에서 수집되는 데이터를 집약하는 데이터 플랫폼
  • 기업이 보유하는 데이터에는 IoT 기기 등에서 수집되는 것도 포함
  • 각종 업무 단말기에서 수집되는 데이터 등은 빅데이터로서 통계에 활용되거나 사회나 행정 서비스에서 활용
• CDP나 DDP: 마케팅, 정보 은행, 디지털 트랜스포메이션(DX)
  • 정보 은행: 미디어나 플랫폼에서 독립해서 개인 정보를 관리하고, 제3자가 적절히 제공하는 사업, CDP나 DDP의 광고 이용은 개인 정보 보호 측면에서 문제
  • 디지털 트랜스포메이션: 기업이 데이터와 디지털 기술을 활용하여 제품이나 서비스, 비즈니스 모델 등을 변화시켜 경쟁 우위를 확보하는 것, 단순히 업무를 IT 화하는 것이 아닌 조직이나 프로세스, 기업 문화 등을 디지털 기술로 혁신
• 클라우드 시대의 네트워크
  • LAN과 인터넷의 경계 모호
    • 내부 네트워크인 LAN과 외부 네트워크인 인터넷의 경계 모호
    • 클라우드 가상 서버에 업무 시스템을 구축하거나 클라우드 서비스의 업무 시스템을 사용하면 장소를 불문하고 인터넷을 경유
  • 클라우드를 활용한 시스템에서 보안
    • 인터넷으로 업무 시스템에 접속하므로 LAN이나 인트라넷의 경계 안쪽만 방어하는 보안 대책으로는 대처할 수 없음
    • 제로 트러스트 네트워크: 모든 단말기나 트래픽을 검사하고 로그를 남기는 대책
  • 개발과 운영을 신속하게 해 소프트웨어를 개선
    • 소프트웨어 개발 환경도 클라우드화 진행중
    • 일반적: 개발된 소프트웨어는 웹 서비스나 클라우드 시스템으로 이용
    • 클라우드에서 개발한 시스템: 바로 클라우드에서 이용할 수 있는 상태로 전환 가능
    • 데브옵스(DevOps): 클라우드에서 소프트웨어 개발과 운영을 연계하여 소프트웨어 개선을 신속하게 진행하는 방법

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04. 모바일 네트워크

• 의미: 광역 무선 네트워크
• 구성: 휴대 단말기 + 기지국 + 교환국
• 휴대 단말기와 기지국: 무선으로 연결되어 음성이나 데이터 주고받음
• 기지국과 교환국: 일반적으로 전용 회선(유선)으로 연결
  • 교환국은 전화번호(식별자)로 연결 상대방의 교환국을 찾음
  • 그 상대방과 연결 가능한 기지국에 연결
• 핸드 오버
  • 모바일 네트워크에서 휴대 단말기가 어떤 기지국과 통신할 수 있는지 조사하고, 교환국은 이 정보를 이용해서 연결을 설정
  • 단말기는 이동하기 때문에 통신 가능한 기지국을 적절히 전환하는 기술
• 휴대 단말기의 모든 통신: 디지털화
• 휴대 단말기의 네트워크: 패킷 교환망 (공중전화교환망과 다름)
• 통신 방식

• 모바일 네트워크의 통신 방식
  • FDMA(주파수 분할 다중 접속): 반송파를 특정 주파수 대역의 채널마다 분할하여 신호를 송신하는 방식(아날로그 통신 방식)
    • 가장 코기에 사용되었던 주파수 분할 방식
    • 주파수 대역을 나누어 주는 방식
    • 무선 전화에 할당된 주파수 대역은 한정되어 있지만 동시 사용량이 많아질 경우 감당이 안됨
    • 라디오
  • TDMA(시간 분할 다중 접속): 시간별로 채널을 분할하여 다수의 패킷을 전송하는 방식
    • TDMA/TDD: 상하 방향으로 주파수 대역을 사용하는 방식
    • TDMA/FDD: 다른 주파수 대역을 구분하여 사용하는 방식
    • 모든 주파수를 한꺼번에 사용, 사용자가 늘어날 경우 여러 사용자가 번갈아가면서 주파수 대역을 사용하는 것
    • 싱글 코어 CPU가 멀티프로세싱을 하는 방식과 유사
    • 여러 주파수 대역에 데이터를 나눠 전송하기 때문에 오류 검출이나 데이터의 손실 가능성 면에서 향상됨
    • 2G
  • CDMA(코드 분할 다중 접속): 동일한 주파수 대역에서 다수의 신호를 전송하는 방식, 스펙트럼 확산으로 노이즈나 간섭 등을 받기 어려움
    • 모든 대역의 주파수를 모든 시간 동안 모든 사영자가 한꺼번에 사용
    • 사용자마다 난수를 할당해 주고 그 사람을 위한 데이터는 난수로 암호화(코드)
    • 각 사용자에게 갈 데이터는 그에 맞게 코드화해서 사용하는 것
    • 따라서 사용자의 디바이스는 많은 데이터 중 자신에게 맞는 코드만 받아들임
    • 파동 때문에 같은 데이터라도 여러 경로로 여러 번 도착할 수 있음
    • 코드기반으로 하고 있기 때문에 늦게 들어온 데이터도 한번 더 받아들여 앞 데이터와 맞춰보며 정확도와 신호 세기를 높이는 등의 활용 가능
    • 3G

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05. 4G/5G

• 통신 규격을 의미
• 의미: Generation(세대), 통신 방식이나 기술 차이를 나타냄
• 세대별 이동통신시스템
  • 1세대(1G): FDMA를 이용한 아날로그 통신 방식의 모바일 네트워크
  • 2세대(2G): 해외(GSM), 일본(PDC, TDMA/FDD)을 이용한 모바일 네트워크, 2G부터 패킷 교환 방식 이용
  • 3세대(3G): 주파수나 전송 속도 등을 개선한 모바일 네트워크, TDMA에 더해서 CDMA도 이용, 3G를 진화시킨 HSPA와 LTE
  • 4세대(4G): 주파수나 변조 방식 등을 개선하여 더욱 빠르고 대용량화된 모바일 네트워크
  • 5세대(5G): 10 Gbps의 전송 속도, 1밀리 초 이내의 통신 지연, 100만 대의 동시 다수 접속을 실현한 모바일 네트워크

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06. 로컬 5G

• 일반 모바일 네트워크 이외의 IoT기기나 로봇 제어 등에 응용 가능한 사업자를 위한 네트워크
• 제한된 범위에서 5G 활용
  • 높은 주파수 대역을 사용하여 고속 및 대용량 전송을 실현
  • 높은 주파수: 장애물에 약하고 송수신에 높은 전력이 필요하므로 기지국을 세밀하게 설치해야 함
  • 지역을 제한하면 정비가 쉬워짐
  • 5G의 저지연 특성: 실시간 로봇 제어, 자율주행, 공장 내 기계 제어 등에 효과적
• 교통이나 공장, 상업 시설 등에서 활용 가능
  • 교통: 자율주행 또는 원격조정으로 운행
  • 공장: 무인공장, 무인창고 등
  • 상업: 네트워크 서비스 제공, VR(가상현실)이나 AR(증강현실)을 활용한 서비스
  • 사업자 별로 모바일 네트워크를 구축할 수 있어 보안을 강화할 수 있음

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07. 이동 통신

• 의미: 휴대 단말기 자체 또는 이동하면서 기기를 사용할 때 통신 서비스
• 넓은 의미: 단말기나 기지국 중 어느 하나 또는 양쪽이 이동할 수 있는 통신 기술 의미
• 대표적인 통신 서비스: AiMAX
• BWA(Braodband Wireless Access)
  
  • 광역 서비스: 모바일 WiMAX
  • 특정 구역에 한정되는 서비스: 지역 WiMAX
  • 2.5 GHz 대역폭 이용
  • 통신 방식: LTE나 OFDMA
  • 필요한 기능: 핸드오버
• 모바일 AiMAX: 휴대폰이나 노트북용 모바일 Wi-Fi 라우터로 이용

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08. Wi-Fi

• 무선 LAN의 일종, IEEE 802.11 시리즈에 규정
• 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)에서 대응 기기의 인증 등을 수행
• 이용하는 주파수 대역이나 통신 속도에 따라 접미를 붙여서 구분
• Wi-Fi 주파수와 전송의 특성
  • 전파의 특성
    • 무선 연결에서 일반적으로 주파수가 높아질수록 많은 양의 데이터를 보낼 수 있음
    • 주파수가 높아지면 전파 도달 거리가 짧아지고 방해물에 영향을 받기 쉬움
  • 따라서 5 GHz 대역의 Wi-Fi 규격은 2.4 GHz 대역보다 전송 속도가 빠르지만, 방해물 등으로 전파가 도달하기 어려움
  • 주파수가 높아지면 소비 전력이나 발열량도 커짐
  • 높은 주파수 대역에는 다중화 효율이 좋아짐
  • MIMO(Multi Input Multi Output): 안테나를 묶어 고대역 채널을 만들어 전속 속도를 높임
  • 빔포밍: 2차원으로 배치된 안테나별로 출력과 위상을 조정하면 특정 방향의 전파 강도를 변경할 수 있음

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09. 공중 무선 LAN

• 누구나 접속할 수 있는 무선 LAN
• 시설이나 점포 등에서 이용할 수 있는 무선 LAN(액세스 포인트)
• 무료와 유료 서비스 존재
• 무료로 제공하는 액세스 포인트여도 무단으로 사용하지 못하도록 이용할 때 계정을 등록하는 경우도 존재
• 이용: 스마트폰에 의한 인터넷 트래픽을 분산하는데 이용
  • Wi-Fi로 인터넷에 접속하면 이용자는 통신량을 절약 가능
  • 많은 이용자가 스마트폰으로 인터넷에 접속하면 사업자도 네트워크 설비를 강화해야 하기 때문에 액세스 포인트로 트래픽을 분산시키는 것
• 주의점
  • 보안이 안전하지 않음
  • 공격자가 무선 LAN에 침입하거나 통신을 도청할 수 있음
  • 공격용 액세스 포인트를 사람이 모이는 곳에 설치해서 자동으로 연결되는 단말을 바이러스에 감염시킬 수 있음

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10. LPWA(Low Power Wide Area)

• 저소비 전력과 장거리 통신을 특징으로 하는 무선 통신 기술
• IoT 기기나 임베디드 기기등에서 사용
  • 실외에서 넓은 지역으로 전파를 발생시키기 때문에 면허가 필요한 것과 그렇지 않은 것이 존재
  • 사용하는 주파수 대역과 출력으로 결정
    • 면허가 필요한 것:
      • LTE를 기반으로 한 통신 방식
      • 라이선스 밴드: 모바일 네트워크 사업자에게 할당된 대역을 사용(700 MHz, 800 MHz, 1.5 GHz, 2.1 GHz)
      • 언라이선스 밴드: 주로 920 MHz 대역 등을 사용하는 것
• 통신 거리와 통신 속도
  • 통신 거리: 모바일 네트워크 사업자의 기지국 범위 내로 제한
  • 통신 속도: 대용량 통신은 필요하지 않아서 저소비 전력으로 실현
• 응용 사례: 무선으로 가스나 수도 계량기를 검침, 원격 감시 및 조작을 수행하는 스마트 미터, 공원이나 농장의 감시 등

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