홈 네트워킹
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1. 개요
홈 네트워킹은 가정 내에서 여러 장치를 연결하여 데이터와 자원을 공유하는 기술을 의미한다. 유선 기술로는 이더넷, 홈PNA, 전력선 통신, IEEE 1394 등이 있으며, 무선 기술로는 와이파이, 블루투스, 지그비 등이 사용된다. 홈 네트워크는 라우터, 스위치, 무선 접속 지점과 같은 인프라 장치와 데스크톱, 태블릿, 스마트폰, 스마트 스피커, NAS, 프린터 서버 등 다양한 엔드포인트 장치 및 서비스로 구성된다. 최근에는 스마트 전구, 보안 경보, 연기 감지기와 같은 "스마트" 장치들이 홈 네트워크에 추가되고 있으며, 클라우드 컴퓨팅 서비스를 통해 홈 네트워크를 관리할 수도 있다. 애플의 Bonjour, 마이크로소프트의 홈 그룹과 같은 기술을 통해 네트워크 관리가 이루어지며, 관련 표준으로는 IEEE 802.11, IEEE 802.15 등이 있다.
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- 홈 네트워킹 - IEEE 1394
애플이 개발한 고속 직렬 버스 인터페이스인 IEEE 1394는 FireWire라는 이름으로 널리 알려져 있으며, 초기에는 빠른 속도와 전력 공급 기능으로 데이터 저장 장치 등에 사용되었으나 USB 3.0과 썬더볼트의 등장으로 쇠퇴하였다. - 홈 네트워킹 - IEEE 802.11n-2009
IEEE 802.11n-2009는 무선 통신 속도와 효율성을 높이기 위해 IEEE 802.11 표준을 수정한 규격으로, 40MHz 채널 대역폭 확장, 프레임 집적 기술, 다중 입출력 (MIMO) 기술을 통해 데이터 전송률을 향상시키고 기존 표준과의 하위 호환성을 유지하며 다양한 물리 계층 동작 모드를 지원한다.
| 홈 네트워킹 | |
|---|---|
| 네트워크 정보 | |
 | |
| 유형 | 근거리 통신망 |
| 대역 | 개인 통신망 |
| 프로토콜 | 이더넷 와이파이 전력선 통신 |
| 홈 네트워킹 (홈 오토메이션) | |
| 목표 | 가정 내 장치 간 통신 및 제어 |
| 기술 | 스마트 홈 사물 인터넷 |
| 기능 | 장치 간 데이터 공유 인터넷 접속 공유 원격 제어 자동화 |
| 구성 요소 | |
| 주요 장치 | 라우터 스위치 허브 무선 액세스 포인트 |
| 연결 방법 | 유선 (이더넷) 무선 (와이파이) 전력선 통신 |
| 활용 예시 | |
| 장치 연결 | 컴퓨터 스마트폰 태블릿 스마트 TV 프린터 스마트 가전 |
| 보안 | |
| 중요성 | 외부 침입으로부터 개인 정보 보호 |
| 보안 방법 | 방화벽 설정 강력한 비밀번호 사용 무선 보안 설정 (WPA2, WPA3) 정기적인 소프트웨어 업데이트 |
| 장점 | |
| 편의성 | 데이터 공유 용이 인터넷 연결 공유 장치 원격 제어 자동화된 작업 수행 |
| 경제성 | 장비 공유를 통한 비용 절감 에너지 절약 |
| 단점 | |
| 보안 취약점 | 외부 침입 가능성 개인 정보 유출 위험 |
| 기술적 어려움 | 초기 설정의 복잡성 장치 간 호환성 문제 |
| 기술 동향 | |
| 발전 방향 | 사물 인터넷 (IoT)과의 통합 인공지능 기반 자동화 보안 강화 사용 편의성 향상 |
2. 홈 네트워킹 기술
홈 네트워크 기술은 크게 유선 기반 기술과 무선 기반 기술로 나눌 수 있다.
2. 1. 유선 기반 기술
- 이더넷 - 기업 내 표준 네트워크 기술이다.
- 홈PNA - 전화선을 이용한 홈 네트워킹 기술이다.
- 전력선 통신 (PLC) - 전력선을 이용한 홈 네트워킹 기술이다.
- IEEE 1394 - 디지털 오디오, 비디오 기기간 디지털 데이터 전송 표준이다.
2. 2. 무선 기반 기술
와이파이(WiFi)는 IEEE 802.11 WLAN 무선 네트워킹의 표준이다. 대부분의 무선 지원 주거용 장치는 802.11b 및 802.11g에서 2.4 GHz 주파수 또는 802.11a에서 5 GHz 주파수로 작동한다. 일부 홈 네트워킹 장치는 두 라디오 대역 신호 모두에서 작동하며 802.11n 또는 802.11ac 표준에 속한다.[2]블루투스는 키보드, 마우스, 헤드셋 및 게임 컨트롤러와 같은 대부분의 무선 액세서리에 대한 기술로 계속 사용되고 있다. IEEE 802.15 표준을 기반으로 하는 저전력, 근거리 통신은 가정에서 강력한 입지를 가지고 있으며, 원래 WPAN 프로토콜의 "저속" 버전은 지그비의 기반으로 사용되었다.
- 홈RF
- HR WPAN
- UWB
- LR WPAN
- 무선 1394 기술
3. 홈 네트워크 구성 요소
홈 네트워크는 가정 내에서 디지털 기기들이 서로 통신하고 인터넷에 연결될 수 있도록 하는 기술이다. 홈 네트워크를 구성하는 주요 요소는 다음과 같다.
- 홈 게이트웨이: 광역 통신망(WAN) 역할을 하는 인터넷과 연결을 제공한다.
- 홈 서버: 가정 내에서 파일 공유, 미디어 스트리밍 등의 서비스를 제공하는 서버이다.
- 디지털TV: 스마트 TV와 같이 인터넷 연결을 통해 다양한 콘텐츠를 제공하는 TV이다.
- 정보기기: 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등과 같이 인터넷 연결을 통해 정보를 주고받는 기기들이다.
- 게임기: 비디오 게임 콘솔과 같이 온라인 멀티플레이어 게임을 즐길 수 있는 기기이다.
- 휴대용 정보단말기: PDA, MP3 플레이어 등 휴대 가능한 정보 기기이다.
3. 1. 인프라 장치
이더넷은 기업 내 표준 네트워크 기술이다.[1] 홈PNA는 전화선을 이용한 홈 네트워킹 기술이다.[2] 전력선 통신(PLC)은 전력선을 이용한 홈 네트워킹 기술이다.[3] IEEE 1394는 디지털 오디오, 비디오 기기간 디지털 데이터 전송 표준이다.[4] 와이파이(WiFi)는 IEEE 802.11 WLAN, 무선 네트워킹의 표준이다.[5] 이외에도 홈RF, 블루투스, HR WPAN, UWB, LR WPAN, 무선 1394 기술등이 있다.홈 네트워크의 특정 장치는 홈 거주자가 더 직접적으로 상호 작용하는 최종 장치의 통신을 활성화하거나 지원하는 데 주로 관여한다. 이러한 "네트워킹" 장치는 데이터 센터의 장치와 달리 소형이며 수동적으로 냉각되므로 최대한의 관리 없이 방해가 되지 않도록 설계되었다.
라우터는 일반적인 홈 네트워크에서 핵심적인 역할을 하며 각 장치에 독립적인 개인 주소를 제공하는 네트워크 주소 변환의 핵심 기능을 수행한다. 이러한 장치에는 종종 무선 접속 지점과 4포트 이더넷 스위치가 통합되어 있다. 스위치는 홈 네트워크의 장치가 이더넷을 통해 서로 통신할 수 있도록 하는 데 사용된다. 대부분의 홈 네트워크의 요구 사항은 라우터에 내장된 무선 및/또는 스위칭 기능으로 충족되지만, 일부 상황에서는 고급 기능을 갖춘 별도의 스위치를 추가해야 한다. 예를 들어, 일반적인 홈 라우터에는 4~6개의 이더넷 LAN 포트가 있으므로 라우터의 스위칭 용량이 초과될 수 있다. 또 다른 예는 네트워크 장치에 전력 공급 이더넷(PoE)과 같은 비표준 포트 기능이 필요할 수 있다는 것이다. (IP 카메라 및 IP 폰). 무선 접속 지점은 무선 장치를 네트워크에 연결하는 데 필요하다. 라우터에 이 장치가 포함된 경우, 오늘날에는 주로 무선 라우터라고 한다.
가정용 게이트웨이는 인터넷과 같은 광역 통신망(WAN)에 대한 물리 계층 및 데이터 링크 계층 연결을 설정한다. 인터넷 서비스 제공업체(ISP)에서 제공하는 홈 라우터는 일반적으로 모뎀을 장치 내부에 통합하고 있다. 이는 ISP가 소유한 외부 DHCP 서버의 효과적인 클라이언트이다.
홈 오토메이션 또는 스마트 홈 허브의 컨트롤러는 전구 및 잠금 장치와 같이 간단하고 데이터 집약적이지 않은 장치의 저전력 무선 네트워크에 대한 게이트웨이 및 라우터 역할을 한다.
3. 2. 엔드포인트 장치 및 서비스
홈 네트워크는 데스크톱, 태블릿, 스마트폰과 같은 모바일 컴퓨터 등 개인용 컴퓨터가 다른 장치와 통신하기 위해 주로 사용된다. 네트워크 결합 스토리지(NAS) 장치는 저장 또는 백업 목적으로, 프린트 서버는 네트워크의 다른 컴퓨터와 프린터를 공유하는 데 사용될 수 있다.스마트 스피커는 미디어 스트리밍에 사용될 수 있다. DLNA는 홈 네트워크 미디어 중심 장치 간의 상호 운용성을 위한 프로토콜로, 네트워크의 스테레오 시스템과 같은 장치가 PC의 음악 라이브러리에 접근할 수 있게 한다. 인터넷 연결을 통해 TV에서 온라인 비디오 콘텐츠를 스트리밍하고, 비디오 게임 콘솔에서 온라인 멀티플레이어를 사용할 수 있다.
과거에는 컴퓨터 및 미디어 플레이어와 같은 데이터 중심 장비가 홈 네트워크의 주요 구성 요소였다. 그러나 컴퓨팅 비용 절감과 스마트폰 보급으로 인해, 이전에는 네트워크에 연결되지 않았던 많은 가정용 장비들이 스마트폰 앱을 통해 제어되거나 원격으로 모니터링될 수 있게 되었다. 새로운 스타트업과 기존 가정용 장비 제조업체들은 이러한 제품을 "스마트", "지능형", "커넥티드 홈" 포트폴리오의 일부로 제공한다. 예로는 "커넥티드" 전구(Li-Fi 참조), 가정 보안 경보[3] 및 연기 감지기가 있으며, 이들은 인터넷을 통해 원격으로 접근 가능하다.
개인은 자체 홈 네트워크 내에서 유사 시설을 유지하는 대신 관리형 클라우드 컴퓨팅 서비스를 구독할 수 있다. 이 경우 로컬 서비스와 장치는 외부 데이터 센터의 서비스로 대체되고, WAN 인터넷 연결을 통해 가정 거주자의 컴퓨팅 장치에서 접근할 수 있다.
4. 네트워크 관리
애플 기기는 자체 소프트웨어 및 하드웨어 제품군에 내장된 제로 구성 네트워킹 프로토콜인 Bonjour를 활용하여 네트워킹을 최대한 숨기고 자동화하는 것을 목표로 한다.
마이크로소프트는 윈도우 운영 체제에 간단한 액세스 제어 기능을 제공한다. 홈 그룹은 소규모 사무실의 작업 그룹과 유사하게, 분산된 피어 투 피어 네트워킹(중앙 서버 없이)을 통해 홈에 있는 모든 컴퓨터와 사용자(일반적으로 가족 구성원) 간에 공유 디스크 액세스, 공유 프린터 액세스 및 공유 스캐너 액세스를 허용하는 기능이다. 또한, 기능을 향상시키기 위해 홈 서버를 추가할 수 있다. ''Windows 홈 그룹'' 기능은 가정 내 파일 공유를 단순화하기 위해 마이크로소프트 윈도우 7과 함께 도입되었다. 게스트 계정을 제외한 모든 사용자(일반적으로 모든 가족 구성원)는 홈 그룹에 연결된 모든 컴퓨터의 공유 라이브러리에 액세스할 수 있다. 로그인 시 가족 구성원에게 비밀번호가 필요하지 않다. 대신, HomeGroup에 컴퓨터를 추가할 때 사용되는 임시 비밀번호를 통해 안전한 파일 공유가 가능하다.[4]
5. 관련 표준
| 표준 | 설명 |
|---|---|
| 이더넷 | 기업 내 표준 네트워크 기술이다. |
| 홈PNA | 전화선을 이용한 홈 네트워킹 기술이다. |
| 전력선 통신(PLC) | 전력선을 이용한 홈 네트워킹 기술이다. |
| IEEE 1394 | 디지털 오디오, 비디오 기기간 디지털 데이터 전송 표준이다. |
| 와이파이(WiFi) | IEEE 802.11 WLAN, 무선 네트워킹의 표준이다.[2] 와이파이 얼라이언스는 규정 준수 제품을 테스트하고 상호 운용성을 인증한다. |
| 홈RF | |
| 블루투스 | 키보드, 마우스, 헤드셋 및 게임 컨트롤러와 같은 대부분의 무선 액세서리에 대한 기술로 계속 사용되고 있다. |
| HR WPAN | |
| UWB | |
| LR WPAN | |
| 무선 1394 기술 | |
| 홈플러그, HD-PLC | IEEE 1901 |
| 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac-2013 | |
| G.hn | |
| G.hn-mimo | G.9963 |
| G.hnta | G.9970 |
| G.cx | G.9972 |
| 지그비 |
참조
[1]
논문
Empowering networking research and experimentation through Software-Defined Networking
2016
[2]
웹사이트
Discover and Learn
http://www.wi-fi.org[...]
2010-07-04
[3]
웹사이트
Akamai, Plume join for wired, wireless security coverage
https://www.fiercewi[...]
2021-05-13
[4]
서적
Home Networking Do-It-Yourself for Dummies
https://books.google[...]
John Wiley and Sons
2011
[5]
뉴스
스마트홈의 새로운 흐름: 지능형 에이전트와 스마트홈 로봇
http://slownews.kr/6[...]
슬로우뉴스
2017-02-07
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