네트워크와 분산 시스템

이 책을 시작할 때에  P2P에 대해 배운적이 있었다. P2P는 서버의 과부하를 줄이기 위해 여러 사용자의 컴퓨터를 조금씩 사용하여 부담을 나누는 기법이다. 

 

하지만 실제로 P2P기법은 사용자의 컴퓨터를 사용한다는 점에서 부정적인 시선이 있을 수밖에 없다. 하지만 점차 컴퓨터가 좋아져 사용자의 부담이 덜하고 사용자에게 혜택을 준다면 머지않아 P2P가 많이 사용될 거라고 생각한다. 

 

또한, 전화선의 발전 중 1세대와 2세대를 나누는 기준이 데이터를 보낼 때 아날로그와 디지털의 차이라고 배웠다.

 

디지털 데이터가 같은 대역에 더 많은 사용자를 수용할 수 있다고 하는데 디지털 데이터로 어떻게 음성을 보내는지, 왜 디지털 데이터를 쓰면 더 많은 사용자를 수용할 수 있는지에 대해서도 궁금증이 생겼다.

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1. 네트워크와 인터넷

 

1-1 통신과 네트워크

 

1. 통신 환경의 발전

: 전기가 발견됨에 따라 통신수단에 전기를 이용하기 시작했다. 전기를 이용한 초기 통신 기기로는 모스부호, 전화, 무전기가 있다.

• 모스부호 : 전기를 이용한 최초의 통신수단. 정해놓은 짧은음과 긴 음을 조합하여 문자를 전송 → 단방향 통신
• 전화 : 통신하려는 대상을 선으로 연결하여 사람의 음성을 전달 → 양방향 통신
• 무전기 : 최초의 무선통신 기기. 양쪽으로 통신할 수 있으나 한 사람이 말하고 있을 때에 다른사람이 말을 할 수없다. → 반 양방향통신

2. 네트워크 환경의 발전

: *네트워크는 전송 신호에 따라 아날로그망과 디지털망으로 나눌 수 있다. 아날로그망에서는 음성 신호를 전달하고 디지털망에서는 디지털 데이터를 전송한다.

 

전화망의 발전

• 1세대 : 아날로그 신호만 전송
• 2세대 : 아날로그 신호를 전송하는 것 보다 디지털 신호가 더 많은 사용자를 수용할 수 있어서 디지털 신호 사용
• 3세대 : 기존의 2세대 전화망에 데이터 통신(인터넷)을 추가 → 3G 
• 4세대 : 데이터 전송 속도를 높이고 고속 음성 통화를 추가 → 4G (LTE는 기존의 음성 통화에 데이터 속도만 높힌다.)
• 5세대 : 초고속 무선통신이 가능 → 5G 

3. 네트워크 구성 방식

• 강결합 시스템 

: 네트워크로 연결된 모든 컴퓨터의 프로세서가 하나의 메모리를 공유하며 모든 컴퓨터가 같은 운영체제를 사용한다. 여러 컴퓨터가 하나의 메모리를 사용하기 때문에 서로 경쟁하며 결합 교환으로 이를 해결한다.

장점 : 모든 프로세스가 같은 메모릴르 사용하기 떄문에 속도가 빠르다.

• 약결합 시스템 

: 둘 이상의 독립된 시스템을 연결한 것. 각 컴퓨터는 독립적으로 운영되다가 필요할 때 통신선을 이용하여 메시지 전달이나 원격 프로시저 호출로 통신한다. 

장점 : 하나의 시스템에 문제가 생겨도 다른 시스템에 영향을 미치지 않는다.

4. 프로토콜

: 다른 기기 간에 통신을 하기 위해 정한 약속 (통신규약)

 

1-2 인터넷 

 

1. LAN 기술의 이해

LAN : 가까운 거리에 있는 컴퓨터를 연결한 네트워크 

 

LAN의 구조

 

1. 스타형 : 중간에 네트워크를 관장하는 시스템을 두고 방사형으로 기기를 연결 

장점 : 하나의 기기에서 오류가 일어났을 때 다른 기기에 영향을 미치지 않는다. 

단점 : 허브가 고장났을 때 모든 기기가 네트워크에 접속 할 수 없다.

 

2. 링형 : 모든 기기를 원형으로 연결 

장점 : 서버가 필요하지 않다.

단점 : 연결되어있는 하나의 기기가 고장나면 다른 기기에도 영향을 미친다.

 

3. 버스형 : 중앙의 버스에 독립적으로 기기를 붙여 네트워크를 구성

장점 : 개별 기기의 오류가 네트워크에 영향을 미치지 않는다.

단점 : 속도가 느리다. 

 

2. 인터넷의 등장과 발전

: 서로 호환되지 않는 LAN을 묶어 하나의 네트워크로 만들기 위한 ARPA 연구를 진행하여 아르파넷을 개발

→ 인터넷으로 발전

 

IP : LAN이 하나로 연결된 후 LAN 사이의 데이터 전송을 위한 프로토콜

TCP : 데이터 전송(IP)시 오류를 바로잡는 프로토콜 

 

2. 분산 시스템

 

2-1 분산 시스템의 개요

 

분산 시스템 : 컴퓨터를 네트워크로 묶어 대형 컴퓨터와 같은 능력을 가진 시스템

→ 여러대의 컴퓨터가 작업을 나누어 처리하여 효율이 향상

 

분산시스템의 장점 

 

1. 네트워크로 연결된 기기가 여러 자원을 공유할 수 있다.

2. 작업 분배를 통해 여러 기기가 작업을 나누어 처리할 수 있다.

3. 데이터나 처리를 분산함으로써 연산 속도를 향상할 수 있다.

4. 장애가 발생해도 시스템을 복구할 수 있다.

 

분산시스템에서 고려해야 할 사항 

 

1. 각 기기의 독립성 보장

2. 사용자는 시스템을 하나의 기기로 인식할 수 있어야 함

 

분산시스템에 사용되는 운영체제

 

1. 네트워크 운영체제 : 각 컴퓨터가 독자적인 운영체제를 가진 채 사용자 프로그램을 통해 분산 시스템이 구현된 것

2. 분산 운영체제 : 시스템 내에 하나의 운영체제가 존재하고 전체 네트워크를 통틀어서 단일 운영체제로 운영

 

2-2 클라이언트/서버 시스템

 

1. 클라이언트/서버 시스템의 구조

: 작업을 요청하는 클라이언트와 요청받은 작업을 처리하는 서버로 나누어진 구조

이 때에 멈추지않고 24시간 계속 작동하는 프로그램을 데몬이라고 한다.

 

2. CGI와 가상머신

 

CGI : 동적인 데이터를 HTML에 삽입하기 위해 프로세스에게 질문을 하고 결과값을 HTML형태로 출력하기 위한 프로세스

미들웨어 : 양쪽을 연결하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중간에서 매개 역할을 하는 소프트웨어

가상머신 : 운영체제와 응용 프로그램의 중간에 존재하는 미들웨어. 하나의 코드를 다른 운영체제에서도 사용할 수 있다.

 

2-3 P2P 시스템

 

P2P : 분산 시스템을 기본으로 하면서도 서버의 부하를 줄이고 몇 개의 컴퓨터가 고장나더라도 서비스를 지속할 수 있는 시스템

 

• 비 구조적 P2P 시스템 : 전체 노드에 대한 정보는 서버가 가지고 있고, 실제 데이터 전송을 일대일로 연결된 말단 노드를 통해 이루어지는 구조

단점 : 파일을 다운받는 도중에 전송하는 쪽이 프로그램을 중단하면 받는 쪽에서 어려움이 있다. 

 

• 구조적 P2P 시스템 : 각 노드가 전체 네트워크 정보가 아닌 부분적인 네트워크 정보를 유지함으로써 비구조적 P2P 시스템의 단점을 보완 

2-4 클라우드 컴퓨팅

 

그리드 컴퓨팅 : 여러개의 컴퓨터를 하나로 묶어 사용하는 방법. P2P와 유사하지만 P2P는 사용자의 자원을 무한정 사용하지만 그리드는 서버의 통제하에 사용자의 자원을 최소한으로 사용

 

SaaS : 사용자가 필요한 기능을 이용할 때에만 이용하고 이용한 만큼의 비용을 지불

 

3. 분산 시스템의 고가용성

고가용성 구성의 유형

• 상시대기 : 가장 단순하면서 가장 많이 쓰이는 유형. 2개의 시스템중 하나만 운영하다가 장애가 일어나면 다른 하나가 구동하는 방식
• 상호인계 : 2개의 시스템이 각각의 고유 서비스를 수행하다가 한쪽 시스템에 장애가 발생하면 상대 시스템으로 작업을 이동하여 동시에 2개의 업무를 수행

 

 

용어정리

네트워크 : 유/무선 기술을 이용하여 여러 기기를 하나로 연결한 것

IP : LAN이 하나로 연결된 후 LAN 사이의 데이터 전송을 위한 프로토콜

TCP : 데이터 전송시 오류를 바로잡는 프로토콜