[정보처리산업기사] 41강 네트워크 관련 신기술

1. 지능형 초연결망

과학기술정보통신부 주관으로 추진 중인 사업으로, 스마트 시티, 스마트 스테이션 등 4차 산업혁명 시대를 맞아 새로운 변화에 따라 급격하게 증가하는 데이터 틀래픽을 효과적으로 수용하기 위해 시행되는 정부 주관 사업

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2. 소프트웨어 정의 기술(SDE)

네트워크, 데이터 센터 등에서 소유한 자원을 가상화하여 개인 사용자에게 제공하고 중앙에서는 통합적으로 제어가 가능한 기술

SDN(Software Defined Networking, 소프트웨어 정의 네트워킹)

SDN은 네트워크를 컴퓨터처럼 모델링하여 여러 사용자가 각각의 소프트웨어들로 네트워킹을 가상화하여 제어하고 관리하는 네트워크이다.

• SDN 기술은 네트워크 비용 및 복잡성을 해결할 수 있는 기술로 간주되어 기존 네트워킹 기술의 폐쇄형 하드웨어 및 소프트웨어 기술을 개방형으로 변화시키는 미래 인터넷 기술로 떠오르고 있다.

SDDC(Software Defined Data Center, 소프트웨어 정의 데이터 센터)

데이터 센터의 모든 자원을 가상화하여 인력의 개입없이 소프트웨어 조작만으로 관리 및 제어되는 데이터 센터

SDS(Software Defined Storage, 소프트웨어 정의 스토리지)

물리적인 데이터 스토리지를 가상화하여 여러 스토리지를 하나처럼 관리하거나, 여러 스토리지로 나눠 사용할수 있는 기술

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3. IoT(Internet of Things, 사물 인터넷)

IoT는 정보 통신 기술을 기반으로 실세계와 가상 세계의 다양한 사물들을 인터넷으로 서로 연결하여 진보된 서비스를 제공하기 위한 서비스 기반 기술이다.

• 유비쿼터스 공간을 구현하기 위한 컴퓨팅 기기들이 환경과 사물에 심겨 환경이나 사물 그 자체가 지능화되는 것부터 사람과 사물, 사물과 사물 간에 지능 통신을 할 수 있는 엠투엠(M2M, Machine to Machine)의 개념을 인터넷으로 확장하여 사물은 물론, 현실과 가상 세계의 모든 정보와 상호 작용하는 IoT 개념으로 진화
• IoT의 주요 기술로는 스마트 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라 기술, 사물 인터넷 인터페이스 기술, 사물 인터넷을 통한 서비스 기술 등이 있음
• IoT 기반 서비스는 개방형 아키텍처를 필요로 하기 때문에 정보 공유에 대한 부작용을 최소화하기 위한 정보 보안 기술의 적용이 중요

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4. IoT 관련 용어

M2M(Machine to Machine, 사물 통신)

M2M은 무선 통신을 이용한 기계와 기계 사이의 통신이다.

• M2M은 변압기 원격 감시, 전기, 가스 등의 원격 검침, 무선 신용카드 조회기, 무선 보안단말기, 버스 운행 시스템, 위치 추적 시스템, 시설물 관리 등을 무선으로 통합하여 상호 작용하는 통신
• M2M은 부호 분할 다중 접속(CDMA), GSM, 무선 데이터 통신 등 다양한 무선 통신망을 사용함

메시 네트워크(Mesh Network)

메시 네트워크는 차세대 이동통신, 홈네트워킹, 공공 안전 등 특수 목적을 위한 새로운 방식의 네트워크 기술로, 대규모 디바이스의 네트워크 생성에 최적화되어 있다.

• 2017.7월 블루투스 SIG에서 메시 네트워크를 지원한다고 발표하면서 주목을 받음
• 메시 네트워크는 무선 랜의 한계를 극복하기 위해 라우터들을 기지국으로 활요하여 모든 구간을 동일한 무선망처럼 구성한다. 이를 이용하면 사용자는 와이파이에 접속하는 것처럼 안정적인 네트워크를 사용 가능
• 메시 네트워크는 수십에서 수천 개의 디바이스가 유기적으로 연결되어 있어야하는 건물 자동화, 센서 네트워크는 등 IoT 솔루션에 적합한 기술

와이선(Wi-SUN)

와이선은 스마트 그리드와 같은 장거리 무선 통신을 필요로 하는 사물인터넷 서비스를 위한 저전력 장거리(LPWA, Low-Power Wide Area) 통신 기술이다.

• 와이선은 짧은 시간 동안 데이터 전송이 빈번한 검침 분야에 유용하며, 낮은 지연 속도, 메시 네트워크 기반 확장성, 펌웨어 업그레이드 용이성 면에서 다른 저전력 장거리 통신 기술에 비해 우월함
• 와이선은 전남 고창군에 도입되면서 주목 받았는데, 해당 와이선은 국제표준화단체 IEEE의 802.15.4g 표준을 준수하여 900MHz의 비면허 대역을 활용하였고, 최대 데이터 전송 속도 300kbps로 약 5km까지 전송이 가능

UWB(Ultra WideBand, 초광대역)

UWB는 짧은 거리에 많은 양의 디지털 데이터를 낮은 전력으로 전송하기 위한 무선 기술로 무선 디지털 펄스라고도 하며, 블루투스와 비교되는 기술이다.

• UWB는 0.5m/W 정도의 저전력으로 많은 양의 데이터를 1km의 거리까지 전송할 수 있을 뿐 아니라, 땅 속이나 벽면 뒤로도 전송이 가능하다. 이를 통해 지진 등 재해가 일어났을 때 전파 탐지기 기능으로 인명 구조를 할 수 있는 등 응용 범위도 광범위하다.
• UWB는 50년대 미국 국방부가 개발하였으나 2002년 상업적 용도를 승인한 이후 여러 업체에서 제품 개발에 적극적으로 나서 상용화가 빨라지고 있다.

피코넷(PICONET)

피코넷은 여러 개의 독립된 통신장치가 블루투스 기술이나 UWB 통신 기술을 사용하여 통신망을 형성하는 무선 네트워크 기술이다.

• 피코넷은 네트워크를 구성하는 장비 간에 사전에 네트워크의 정의와 계획 없이 상황에 따라 조정 프로토콜에 의하여 마스터와 슬레이브의 역할을 하면서 네트워크를 형성한다.
• 피코넷은 주로 수십 미터 이내의 좁은 공간에서 네트워크를 형성하는 것과 정지 또는 이동 중에 있는 장치를 모두 포함한다는 특징을 가지고 있다.

USN(Ubiquitous Sensor Network, 유비쿼터스 센서 네트워크)

USN은 각종 센서로 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크를 말한다. 즉 필요한 모든 것(곳)에 RFID 태그를 부탁하고, 이를 통해 사물의 인식 정보는 물론 주변 환경정보까지 탐지하여 이를 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 것을 의미한다.

• USN은 사람의 접근이 불가능한 취약지구에 수백 개의 센서 네트워크 노드를 설치하면 사람이 감시하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

SON(Self Organizing Network, 자동 구성 네트워크)

SON은 주변 상황에 맞춰 스스로 망을 구성하는 네트워크를 말한다.

• SON의 목적은 통신망 커버리지 및 전송 용량 확장의 경제성 문제를 해결하고, 망의 운영과 관리의 효율성을 높이는 것이다.
• SON은 갑작스러운 사용자의 증가나 감소 시에는 자동으로 주변 셀과의 협력을 통해 셀 용량을 변화시키며, 장애가 발생했을 때 자체적인 치유도 가능하다.

저전력 블루투스 기술(BLE, Bluetooth Low Energy)

저전력 블루투스 기술은 일반 블루투스와 동일한 2.4GHz 주파수 대역을 사용하지만 연결되지 않은 대기 상태에서는 절전 모드를 유지하는 기술이다.

• 저전력 블루투스 기술은 주로 낮은 전력으로 저용량 데이터를 처리하는 시계, 장난감, 비컨(Beacon), 그리고 착용 컴퓨터 등의 극소형 사물 인터넷에 매우 적합하다.
• 저전력 블루투스 기술은 전력 효율이 좋아 배터리 하나로 몇 년을 사용할 수 있으므로 비용면에서도 매우 효율적이다.

NFC(Near Field Communication, 근거리 무선 통신)

NFC는 고주파(HF)를 이용한 근거리 무선 통신 기술이다.

• NFC는 Ecma340, ISO/IEC 18092 표준으로, 아주 가까운 거리에서 양방향 통신을 지원하는 RFID 기술의 일종
• NFC는 13.56MHz 주파수를 이용해 10cm 내에서 최고 424Kbps의 속도로 데이터 전송을 지원한다.
• NFC는 모바일 기기를 통한 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입 통제, 잠금장치 따위에 광범위하게 활용된다.

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5. 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)

클라우드 컴퓨팅은 각종 컴퓨팅 자원을 중앙 컴퓨터에 두고 인터넷 기능을 갖는 단말기로 언제 어디서나 인터넷을 통해 컴퓨터 작업을 수행할 수 있는 환경을 의미한다.

• 중앙 컴퓨터는 복수의 데이터 센터를 가상화 기술로 통합한 대형 데이터 센터로, 각종 소프트웨어, 데이터 보안 솔루션 기능 등 컴퓨팅 자원을 보유하고 있음
• 사용자는 키보드와 모니터, 마우스를 갖고 통신 포트만 연결하면 업무 수행이 가능
• 클라우드 컴퓨팅이 그리드 컴퓨팅과 다른 점은 그리드 컴퓨팅이 수많은 컴퓨터를 하나의 컴퓨터처럼 묶어 분산 처리하는 방식으로 기상 예측이나 우주 문제 등 대규모 연산에 사용된다면, 클라우드 컴퓨팅은 중앙의 대형 데이터 선테의 컴퓨팅 자원을 필요한 이들에게 필요한 순간에 빌려주는 방식

모바일 클라우드 컴퓨팅(MCC, Mobile Cloud Computing)

모바일 클라우드 컴퓨팅은 클라우드 서비스를 이용하여 소비자와 소비자의 파트너가 모바일 기기로 클라우드 컴퓨팅 인프라를 구성하여 여러 가지 정보와 자원을 공유하는 ICT(Information and Communications Technologies) 기술을 의미한다.

• MCC는 모바일 기기의 기종이나 OS 등과 같은 환경에 구애받지 않고 클라우드의 ICT 자원들을 제약 없이 이용하는 것이 가능하며, 모바일 이동성과 클라우드 컴퓨팅의 경제성이 결합되어 사업상의 큰 시너지 효과를 불러일으킬 수 있음

인터클라우드 컴퓨팅(Inter-Cloud Computing)

인터클라우드 컴퓨팅은 각기 다른 클라우드 서비스를 연동하거나 컴퓨팅 자원의 동적 할당이 가능하도록 여러 클라우드 서비스 제공자들이 제공하는 클라우드 서비스나 자원을 연결하는 기술을 말한다.

• 대등 접속(Peering) : 클라우드 서비스 제공자 간 직접 연계하는 형태
• 연합(Federation) : 자원 공유를 기본으로 사용 요구량에 따른 동적 자원 할당을 지원함으로써 논리적으로 하나의 서비스를 제공하는 형태
• 중개(Intermediary) : 서비스 제공자 간의 직간접적인 자원 연계 또는 단일 서비스 제공자를 통한 중개 서비스를 제공하는 형태

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6. 기타 용어

모바일 컴퓨팅(Mobile Computing)

모바일 컴퓨팅은 휴대형 기기로 이동하면서 자유로이 네트워크에 접속하여 업무를 처리할 수 있는 환경을 말한다.

• 휴대 기기는 소형 대용량화와 저전력화가 진행 중이고 네트워크 기술은 무선으로 고속/대용량의 정보를 처리할 수 있는 기술이 상용화되고 있으므로 모바일 컴퓨팅은 휴대 기기와 네트워크 기술의 진화로도 가능함
• 모바일 컴퓨팅의 진화로 기업은 비즈니스 효율을 극대화하여 경쟁력을 확보할 수 있고, 개인은 삶의 질을 향상시킬 수 있음

NDN(Named Data Networking)

NDN은 콘텐츠 자체의 정보와 라우터 기능만으로 데이터 전송을 수행하는 기술로, 클라이언트와 서버가 패킷의 헤더에 내장되어 있는 주소 정보를 이용하여 연결되던 기존의 IP망을 대체할 새로운 인터넷 아키텍처로 떠오르고 있다.

• NDN은 콘텐츠 중심 네트워킹(CCN, Content Centric Networking)과 같은 개념이며, 해시 테이블(Hash Table)에 기반을 두는 P2P(Peer-to-Peer) 시스템과 같이 콘텐츠에 담겨 있는 정보와 라우터 기능만으로 목적지를 확정

NGN(Next Generation Network, 차세대 통신망)

NGN은 ITU-T에서 개발하고 있는 유선망 기반의 차세대 통신망으로, 유선망뿐만 아니라 이동 사용자를 목표로 하며, 이동통신에서 제공하는 완전한 이동성(Full Mobility) 제공을 목표로 개발되고 있다.

• NGN의 배경 개념은 하나의 망이 인터넷처럼 모든 정보와 서비스(음성, 데이터, 비디오와 같은 모든 형식의 미디어)를 패킷으로 압축하여 전송한다는 것이다.
• NGN은 보통 인터넷 프로토콜 기반으로 구축되므로 때때로 all-IP라는 용어 또한 NGN을 향한 변화를 기술하는데 사용되기도 한다.

올(all)-IP

유선전화망, 무선 망, 패킷 데이터 망 등 기존의 통신망을 모두 IP 기반의 망으로 통합한 차세대 네트워크

WBAN(Wireless Body Area Network)

WBAN은 웨어러블 또는 몸에 심는 형태의 센서나 기기를 무선으로 연결하는 개인 영역 네트워킹 기술이다.

• WBAN은 무선 센서나 기기로부터 수집한 정보를 휴대폰 또는 간이형 기지국을 통하여 병원이나 기타의 필요한 곳에 실시간으로 전송함을써 uHealth 등의 서비스를 받는데 응용할 수 있음

GIS(Geographic Information System, 지리 정보 시스템)

GIS는 지리적인 자료를 수집, 저장, 분석, 출력할 수 있는 컴퓨터 응용 시스템으로, 위성을 이용해 모든 사물의 위치 정보를 제공해 주는 것을 말한다.

• GIS는 지도에서 사물을 확인하는 단계를 벗어나 인터넷, 인공위성 등 다양한 매체를 통해 지리 데이터를 수집, 구축, 분석, 처리 과정을 거쳐 고품질의 공간 정보를 생성함으로써 보다 나은 공간 의사 결정에 도움을 주는 단계에까지 이르고 있다.
• 예를 들면 자동차에서 자신의 위치와 목적지를 지정하여 최단 거리를 찾을 수도 있다.

애드 혹 네트워크(Ad-hoc Network)

애드 혹 네트워크는 재난 현장과 같이 별도의 고정된 유선망을 구축할 수 없는 장소에서 모바일 호스트만을 이용하여 구성한 네트워크로, 망을 구성한 후 단기간 사용되는 경우나 유선망을 구성하기 어려운 경우에 적합하다.

• 애드 혹 네트워크는 유선망과 기지국이 필요 없고 호스트의 이동에 제약이 없어 빠른 망 구성과 저렴한 비용이 장점이다.

네트워크 슬라이싱(Network Slicing)

네트워크 슬라이싱은 3GPP를 포함한 여러 글로벌 이동통신 표준화 단체가 선정한 5G의 핵심기술 중 하나로, 네트워크에서 하나의 물리적인 코어 네트워크 인프라(Infrastructure)를 독립된 다수의 가상 네트워크로 분리하여 각각의 네트워크를 통해 다양한 고객 맞춤형 서비스를 제공하는 것을 목적으로 하는 네트워크 기술이다.

• 네트워크 슬라이싱이 5G 네트워크에서는 주문형 비디오의 형태로 1인칭 미디어를 포함해 초고선명(UHD) 동영상, AR, VR 콘텐츠, 홀로그램, 자율주행 자동차, 로봇 드론 원격 조정 등 다양한 서비스가 제공될 것으로 기대되는데, 이를 1개의 물리적 네트워크로 제공하는 것에는 한계가 있어 네트워크 슬라이싱 기술이 5G 네트워크를 구현하는데 중요한 핵심 기술이 되었다.
• 네트워크 슬라이싱 기술의 구현을 위해서는 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)과 네트워크 기능 가상화(NFV, Network Functions Virtualization) 구현이 선행되어야 한다.

파장 분할 다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing)

광섬유를 이용한 통신 기술로 파장이 다른 광선끼리는 서로 간섭을 일으키지 않는 성질을 이용하여 서로 다른 복수의 신로를 보냄으로 여러 대의 단말기가 동시에 통신 회선을 사용하는 기술

개방형 링크드 데이터(LOD, Linked Open Data)

링크드 데이터와 오픈 데이터의 합성어로 누구나 사용할 수 있도록 웹상에 공개된 연계 데이터를 의미한다.

• 웹상에 존재하는 데이터를 개별 URI로 식별하고, 각 URI에 링크 정보를 부여함으로써 상호 연결된 웹을 지향하는 모형

SSO(Single Sign On)

한 번의 로그인으로 개인이 가입한 모든 사이트를 이용할 수 있게 해주는 시스템

• 개인정보를 각 사이트마다 일일이 기록해야 하던 불편함을 해소
• 기업에서는 회원에 대한 통합관리가 가능해 마케팅 극대화

스마트 그리드(Smart Grid)

정보 기술을 전력에 접목해 효율성을 높인 시스템으로, 전력 IT라고 부른다.

• 전력선을 기반으로 모든 통신, 정보, 관련 애플리케이션 인프라를 하나의 시스템으로 통합하여 관리함으로써 효율적인 에너지 관리가 가능