1장_데이터 통신의 개요

[1-1] 데이터 통신의 정의

 

데이터 통신의 정의

 

데이터(Data)

 - 임의의 형태로 형식화된된 사실이나 개념, 의사, 명령 등을 사람이나 기계에 의한 처리가 적합하도록

 숫자, 문자, 기호 등으로 나타낸 것

 - 0과 1로 이루어진 디지털 2진 형태의 정보단위

 - 컴퓨터 시스템 관점

 

정보(Information)

 - 데이터를 처리 가공한 결과로서 사용자에게 의사결정을 도와주는 의미 있는 데이터

 

통신(Communication)

 - 정보 공여자(source)와 수여자(sink)간의 정보 이동현상 "통신을 한다." 라는 것은 정보의 고유를 의미

분류관점	통신의 종류
전송 매체	유선 통신, 무선 통신
송수신자의 이동여부	고정 통신, 이동 통신
신호 형태	아날로그 통신, 디지털 통신
신호의 종류	전기통신, 광통신
이용 대상	공중(public)통신, 전용(private)통신
정보의 표현 형태	음성통신, 데이터 통신, 화상 통신, 영상 통신, 멀티미디어 통신

데이터 통신

 - 문자, 숫자, 기호 등으로 표현된 정보가 정보 송신자와 수신자 사이에 이동하는 통신

 - 전송매체를 통해서 두 장치간에 이루어지는 데이터 교환

컴퓨터 통신

 - 통신을 행하는 매개체가 컴퓨터

 - 데이터 전송뿐만 아니라 데이터의 처리까지 포함

 - 문자, 숫자, 기호 등은 ASCII, EBCDIC 등의 코드로 나타내지므로 결국 2진 숫자열로 표시

 

ASCII (American Standard Information Inerchange)

 - 한 문자를 표현하는 데 8bit(7bit의 정보비트 + 1bit의 패리티 비트)를 사용하여 총 128개 문자 표현

 * 패리티 비트(Parity Bit) - 정보 전달 과정에서 오류가 생겼는지 검사

 

EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)

 - IBM 대형 컴퓨터에 사용하기 위해 개발된 코드로서 총 256개의 코드를 표현

 

Unicode

 - 8비트 문자코드를 16비트로 확장하여 전세계의 모든 문자를 표현하는 표준 코드

 

 

 

데이터 통신의 목표

 

정확성

 - 데이터의 전송 중 신호 감쇄, 잡음 등에 의한 형태의 변경 (잘못된 정보 전송)

 - 정확성을 위한 기술 : 채널 코딩(channel coding)/ 에러제어 코딩(error control coding), 동기 기술, 스위칭 기술,

 어드레싱/네이밍(naming)기술, 흐름제어 기술

 

효율성

 - 획득정보의 가치가 데이터 전송 장비의 가치보다 작으면 비효율적

 - 효율성의 위한 기술 : 소스 코딩(source coding(e.g. Huffman code)), 다중화(multiplexing) 기술

 

안전성

 - 데이터의 내용이 제 3자에게 누출되거나 변형되면 안됨

 - 안전성을 위한 기술 : 보안 코딩 (secutity coding) 

 

 

 

[1-2] 구성요소

 

데이터 통신 시스템의 구성 요소

 - 데이터 통신 시스템의 기본 요소는 메시지, 송신자, 수신자, 전송 매체, 프로토콜 이다.

 

데이터 통신 시스템

 - 컴퓨터와 원거리에 있는 터미널 또는 다른 컴퓨터를 통신 회선으로 결합하여 정보를 처리하는 시스템

 - 전송 설비, 교환 기기, 데이터 단말 장치, 회선 종단 장치 들과 같은 요소 포함

 

데이터 통신 시스템의 구성 요소

 - 메시지(Message) : 통신의 목정이 되는 정보 / 통신 대상인 정송되는 정보 (데이터)

                           정보는 문자, 숫자, 소리, 그림, 영상 또는 이들의 조합

 - 송신자(Sender) : 메시지의 생성 및 보내는 장치 (컴퓨터, 핸드폰 등)

 - 수신자(Reciver) : 전송 매체를 통해 정송된 메시지를 받는 장치

 - 정송매체(Medium) : 메시지가 송신자로부터 수신자에게 전달되는 물리적 경로

                             (트위스트페어, 동축케이블, 광케이블, 레이저, 무선파 등)

 - 프로토콜(Protocol) : 데이터 통신을 제어하는 약속 또는 규칙들의 집합

                             * 송/수신자는 반드시 동일한 프로토콜 사용

 

데이터 통신의 구성

데이터 통신 구성도

데이터 전송계

 - 단말장치

 - 데이터 전송회선 : 신호변환 장치, 통신회선

 - 통신제어장치

데이터 처리계 : 컴퓨터 (하드웨어, 소프트웨어)

 

 - 단말장치 

  · DTE = Data Terminal Equipment = 터미널 = 단말기 = 스테이션 = 노드

  · 데이터 통신 시스템과 외부 사용자의 접속점에 위치해 최종적으로 데이터를 입출력하는 장치

  · 입출력, 전송제어, 기억 기능을 가짐

  - 지능형 단말 장치

    · Intelligent = 스마트 단말장치, CPU와 저장장치가 내장된 단말장치

    · 네트워크 환경에서 분산 처리를 수행하기 위해 사용

  - 비지능형 단말 장치

    · Non Intelligent = 더미 단말장치, 입출력 장치로만 구성되어 단독으로 작업을 처리할 수 있는 능력이 없는 단말장치

    · 통신회선으로 연결된 컴퓨터(호스트)에 처리를 의존

 - 데이터 전송 회선 : 신호변환장치, 통신 회선

  ·  신호 변환 장치

    - DCE = Data Circuit Equipment = Data Circuit terminal Equiment = 데이터 회선 종단 장치

    - 컴퓨터나 단말장치의 데이터를 통신 회선에 적합한 신호로 변경하거나 통신 회선의 신호를 컴퓨터나 단말장치에

     적합한 데이터로 변경하는 신호 변환 기능을 수행

    - 전송 회선 양 끝에 위치한다.

장치	회선형태	신호변환
전화	아날로그	아날로그 -> 아날로그
모뎀	아날로그	디지털 -> 아날로그
코덱	디지털	아날로그 -> 디지털
DSU	디지털	디지털 -> 디지털

  · 통신 회선

    - 단말 장치에 입력된 데이터 또는 컴퓨터에서 처리된 결과가 실질적으로 전송되는 전송선

    - 유선 매체 : 꼬임선, 통축케이블, 광섬유

    - 무선 매체 : 라디오파, 지상 마이크로파, 위성 마이크로파   

 

 - 통신제어장치

  · CCU = Communication Control Unit

  · 데이터 전송 회선과 주 컴퓨터를 연결하는 장치

  · 데이터를 일정 크기로 묶는 직, 병렬 변환 작업을 수행 

 

 - 통신제어 프로그램

  · CCP = Communication Control Program

  · 데이터 전송회선과 통신 제어장티를 이용하여 컴퓨터와 단말장치 간의 데이터 송수신을 하기위해 사용되는 프로그램

  · 데이터 송수신, 통신 하드웨어 제어, 사용자 인터페이스 제어 기능

  · CPU의 기능 분담

  · 하드웨어와 인터페이스 가능

  · 데이터 통신 회선과 신호 변환기 등의 회선 제어

  · 접속의 확인과 종료를 제어하는 전송제어

  · 오류제어, 데이터 처리와 교환, 코드 변환, 데이터 입출력 제어, 단말 제어

  · 데이터 버퍼링

  · 파일 관리와 회복

 

[1-3] 네트워크 

매체에 연결된 노드(node)와 링크(link)의 집합

 - 노드(node)

  네트워크 상의 다른 노드로 데이터를 전송 / 수신 할 수 있는 모든 장치 (컴퓨터, 프린터 등)

 - 링크 (link)

  장치들을 서로 연결하는 통신 채널 (channel)

 

분산처리(Distributed Processing)

 - 많은 작업을 여러대의 컴퓨터에 나누어서 수행

 - 장점

  · 분산 데이터 베이스 (Distributed Databases)

   하나의 시스템이 전체 데이터베이스를 위한 저장 공간을 제공할 필요는 없다.

  · 보다 빠른 문제 해결(Faster Problem Solving)

   한 문제에 대해 여러대의 컴퓨터가 동시에 수행하게 되면 한대의 컴퓨터가 처리하는 것보다 훨씬 빠르게    할 수 있다.

 

네트워크 평가 기준 (Network Criteria)

 - 성능 (Performance)

  · 전달 시간이나 응답시간 등 여러가지 방법으로 측정 여러 요인에 따라 달라질 수 있다.

  · 사용자 수, 전송 매체 유형(데이터 전송률), 하드웨어, 소프트웨어

 - 신뢰도 (Reliability)

  · 고장 빈도 수

  · 고장이 난 후 링크를 복구하는데 소요되는 시간

  · 재난, 화재, 지진, 도난과 같은 재날으로부터 보호되어야 한다.

 - 보안 (Security)

  · 불법적인 접근 (Unauthorized access)

  · 사용자 아이디

  · 패스워드, 암호기술, 바이러스(Virus)

 

 

 

[1-4] 프로토콜

프로토콜 정의

 - 정보의 송수신측 또는 네트워크에서 정보를 신뢰성있고 효율적이며 안전하게 주고받기 위해 사전에 약속된 규약,규범

 - 전달되는 정보의 형태, 오류제어, 동기방식 등의 약속

 - 이기종 시스템 간에도 통신이 가능하게 하기 위해 만든 일련의 표준, 협약

 

주요요소

구문(Syntax)

 - 데이터의 형식(Format), 부호화(Coding), 신호 레벨(Signal Levels) 정의

 - 데이터 구조와 순서에 대한 표현

의미(Semantics)

 - 해당 패턴에 대한 해석과, 그 해석에 따른 전송제어, 오류 수정 등에 관한 정보제어를 규정

타이밍(Timing)

 - 두 객체간의 통신 속도 조정

 - 메시지의 전송 시간 및 순서 등에 대한 특성

 

프로토콜 기능

단편화와 재결합

 - 단편화 : 응용 계층의 연속적인 비트 스트림(bit stream) 메시지(message)를 하위 계층에서 작은 블록으로 나눔

              ( 메시지) -> 패킷(packet) -> 프레임(frame) -> 비트 단위로 전송)

 - 재결합 : 단편화 된 데이터를 받아 다시 하나로 합치는 기능

 

연결제어 (Connection Control)

 - 비연결형 데이터 전송(connectionless data transfer) : 데이터를 송수신하는 개체 간에 논리적인 연결 없이 데이터를                                                                           전송 (데이터 그램(datagram))

 - 연결형 데이터 전송(connection-oriented data transfer) : 데이터를 송수신하는 개체간에 논리적 연결을 맺은 후 데이                                                                              터를 전송 (가상회선(virtual circuit)

 

흐름제어(Flow Control)

 - 송신측 개체간의 데이터 양이나 속도를 조절하는 기능

 - 송신측과 수신측의 속도 차이나 네트워크 내부 문제 등으로 인한 정보 유실 방지

 - 정지-대기(stop-and-wait) 흐름제어 : 수신측의 확인 신호(ACK)를 받기 전에 데이터를 전송하지 않음

 - 슬라이딩 윈도우(sliding window) 기법 : 확인 신호를 수신하기 전에 데이터의 양을 미리 정해주는 기법

 

에러제어(Error Control)

 - 정보 전송 시 채널이나 네트워크 요소의 불완전성으로 데이터나 제어 정보가 파손되는 경우에 대비하는 기법

 - 프레임의 순서를 검사하여 오류를 찾고, 프로토콜 데이터 단위를 재전송

 - 패리티 검사 코드 방식(Parity Bit Check) : 패리티 비트의 이상 유무를 검출

 - 순환 잉여도 검사(Cycilc Redundancy Check) : 다항식 코드를 이용하여 오류 검출

 

동기화(Synchronization)

 - 두 개체사이에 정보를 송수신 할 떄 초기화 상태, 종료 상태 등의 동기를 맞추는 것

 

순서화(Sequencing)

 - 데이터를 단편화하여 전송할 때 데이터들이 올바른 순서로 전송되기 위하여 필요한 기능

 - 연결 중심의 데이터 전송에만 사용 (HDLC의 FCS(frame check sequence)필드 : 프레임 순서 검사)

 

프로토콜의 계층화 

 - 상위계층과 하위계층으로 분리된 계층상에서 인접 계층간의 서비스의 이동

 

계층적 독립성

 - 한 계층의 내부적인 변화가 다른 계층의 변화에 영향을 주지 않음

 

상위 계층은 사용자가 통신을 쉽게 이용할 수 있도록 도와주는 역할 (EDI, FTP 등)

하위 계층은 실제 통신의 효율적이고 정확한 전송을 담당하는 역할 (OSI, SNA, TCP/IP)

 

네트워크 프로토콜의 종류

SNA(System Network Architecture)

 - IBM사가 개발, 발표한 컴퓨터 통신망 구조와 체계

 - 7계층으로 구성

 - OSI 기본 참조 모델과 호환성 X

 

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Intermet Protocol)

 - 미국 국방부에서 개발한 프로토콜

 - TCP와 IP를 조합, 4계층으로 구성한 것으로 현재 인터넷에서 사용됨 

 - RFC(Request For Comments) 형태로 공개

 

OSI(Open System Interconnection)

 - 국제 표준화 기구(ISO)에서 제정한 국제적 표준화 망 구조

 - 7계층의 기본 참조 모델을 재정

 

각 계층에서 이루어지는 기능

표준(Standard)

 - 국제 또는 국내의 데이터 통신 기술 및 처리에 대한 호환성 보장

 - 통신기기 시장을 개방적이고 경쟁적으로 만들기 위한 관리 문서

 - 표준은 정확하고 효율적인 통신을 위해서 필요

 - 표준을 제정하는 여러 표준 기구 및 그 표준안이 존재

 

 

[1-5] 표준화 기구 / 표준안

법률 표준 (by lay standard)

 - 공식적으로 공인된 기관에 의해 입법화된 표준

 

사실 표준 (by fact standard)

 - 신제품이나 신기술의 기능을 규정한 제조업체에 의해 제정된 표준

 - 특허(proprietary) 또는 폐쇄(closed) 표준

  · 영리 기관이 자사 제품의 기본 원리를 창안한 것으로 독점적 권리 소유

 - 비특허(non-proprietary) 또는 개방(open) 표준

  · 집단이나 위원회에서 개발하여 공개한 표준

  

국제 표준기구(ISO(Intermational Standards Organization))

 - 1947년 2월에 창설

 - 현재 163개국의 국가 표준 단체로 구성

 - 다국적 기구로서 전세계의 표준화 및 관련 활동을 위한 임의 기구

 - 정보 기술 분야 담당

 - 다른 기종간의 상호접속을 가능케 하는 표준 개방형 통신망에 대한 제반 사항을 규정

 - 네트워크를 위한 7계층의 참조 모델을 정의

 

국제전기통신 표준화 부문

(ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication standardization sector))

 - 1956에 창설된 CCITT(Consultative Committee on Intermmational Telegraphy and Telephone)의 후신

 - 현재 193개의 회원국이 있으며, 우리나라는 1952년 가입

 - 전기 통신에 관련된 국제 협약, 표준 제정을 목정

 - 전화 전송, 전화 교환, 신호 방법, 잡음 등에 관한 여려 표준 제정

 - 통신에 대한 국제 표준 개발

  · 대표적인 표준안

    - A, B, C, X, Z 등의 권고 번호를 붙여서 발표

    - V 시리즈 (전신선, 전화선상의 데이터 전송)

    - X 시리즈 (공중 디지털 네트워크 상의 데이터 전송, 교환기가 있는 공중 통신망(Public Data Network)을 통한

                   데이터 전송에 대한 권고안) 

    - ITU-T 권고안 (Recommendations)

ITU-T 권고안	내용
A	CCITT의 업무 분장 구조에 관한 사항
B	표현에 관련된 여러 가지 방법
C	일반 통신의 통계에 관련된 사항
D	전용회선의 요금 구조에 관련된 사항
E	전화의 운영과 서비스의 질과 요금에 관한 사항
F	전신의 운영과 요금에 관한 사항
G, H, J	선로 전송
I	ISDN에 관한 사항
M, N	선로 유지 보수와 측정
O	측정기의 사양
P	전화 전송 춤질과 전화기에 관한 사항
Q	전화 교환과 신호에 관한 사항
R1, R2	신호 시스템에 관한 사항
R, S, T, U	전신기술에 관한 사항
V	전화망을 통한 데이터 전송에 관한 사항
K, L	보호에 관한 사항
X	공중 데이터 통신망에 관한 사항
Z	축적 프로그램 제어식 교환의 프로그램 언어에 관한 사항

 

미국 국립표준기구 (ANSI(American National Standards Institute))

 - 미국의 규격공업 표준을 제정

 - 국제 표준화 기구(ISO)의 미국 대표 단체

 - 규격 작성 기관에 의해 제정된 규격 중 중요한 것에 ANSI 규격 번호를 부여하여 ANSI 표준으로 제정

 - 대표적인 표준안 : ASCII(American Standard Code for Information Inerchange)

 

ANSI-C 표준

 - 1983년 ANSI 표준 C라는 표준안 발표

 - C언어로 작성된 프로그램에 대한 호환성을 제공

 - 1972년 벨 연구소에서 개발된 C언어에 대한 표준안

 

전기전자공학자협회(IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers))

 - 1963년애 미국 전기 학회(AIEE)와 무선 학회(IRE)의 합병으로 생긴 학회

 - 세계 최대의 전기, 전자, 전기 통신, 컴퓨터 분야의 전문가 단체

 - 기술 논문의 발표와 토의를 위한 회의의 개최, 기관지와 논문지 발간, 표준화 추진, 정보 서비스 제공 등의 활동

 - 대표적인 표준 :

  · 근거리 통신망(LAN) 특별위원회 - IEEE 802

  · 802 프로젝트 : 802.1 ~ 802.17

  · IEEE 표준은 ANSI 표준이 되고, ISO 표준으로 채택

IEEE의 802표준안

 - 현재 널리 사용되고 있는 LAN관련 권고 표준안

 - IEEE 표준은 국제 표준으로 채택되거나 바탕이 되기도 함

 

전자산업협회(EIA(Electronic Ingustries Association))

 - 1924년에 RMA(Radio Mainufactuers Association))로 창설, 1957년에 EIA로 개칭

 - 정보통신 분야로 일반적인 전기 특성, 데이터 통신, 수치 제어 등에 관한 표준 제정

 - 미국의 전자기기 제조 업체를 대표하는 단체

 - 다양한 분야 표준화와 표준화 보급 활동

 - 정보 통신 분야 : 데이터 통신의 물리적인 연결 인터페이스와 신호체계 규격 규정

 - 대표적인 표준 : RS-232-C, EIA-449, EIA-530

 - RS-232-C : 단말 장치와 모뎀 간의 인터페이스를 규정 (현재 ANSI/EIA-232-D로 개정)

 

IERF (Internet Engineering Task Force)

 - 1986에 설립된 IAB(Internet Architecture Board) 산하의 조사위원회

 - 인터넷의 운영, 관리 및 기술적 쟁점 등에 대한 해결을 목적

 - 주제별로 나누어진 8개의 Area, 120여 개의 Wording Group으로 구성

 - RFC(Request For Comments)의 출판을 담당

 

RFC(Request For Comments)

 - IETF에서 발표하는 인터넷 기술과 관련된 공식 기술 문서

 - 인터넷 표준, 사양, 프로토콜, 단체들의 통보, 개인적 의견에 관한 정보 제공

 - RFC문서로 등록시 규약에 따라 번호가 붙어짐 (최근에는 8000개의 RFC발행)

 - Proposed Standard, Draft Standard, Standard의 세 단계를 거치면서 표준화 과정 진행

 - RFC문서 상태 정보 (Status)

    · Standard : 공식 표준 프로토콜

    · Draft Standard : 공식 표준 프로토콜의 전 단계

    · Proposed Standard : 프로토콜 제안

    · Experimental : 운영 목적으로는 사용되지 않는 연구 프로젝트

    · Internet-Draft : 프로토콜을 제안한 사람이 문서를 작성하고 인터넷에 공개

    · Historic : 다른 프로토콜로 대체된 프로토콜   

구분	내용
RFC 822	전자우편을 위한 메시지 형식 관한 규정
RFC 854	Telnet Protocol에 관한 규정
RFC 959	FTP에 관한 규정
RFC 1521, 1522	멀티미디어 전자우편 규정(MIME)
RFC 1577	인터넷 메시지를 위한 한글 문자 인코딩 규정
RFC 1630	URI(Uniform Resource Identifier) 구문 규칙에 관한 규정

 

KS/KICS 표준

 - 한국 산업 표준 : KS(Korean Standards)

 - 한국 정보 통신 표준 : KICS(Korean Information and Communication Standards)

 - KS 표준안

  · 97년 3월 정보기술 분야의 표준 개편 (KS C 시리즈 -> KS X 시리즈(정보산업))

규격번호	규격명	제정일자	국제표준 관련규격
KSX3001	전송회선상의 문자 구성과 수평패리티 용법	1978/12/22	ISO-1155,1177
KSX3102	데이터 정송에서 DCE와 DTE사이의 37/9핀 인터페이스	1982/6/17	ISO-2100,4902
KSX3103	데이터 전송에서 DCE와 DTE 사이의 15핀 인터페이스	1982/6/17	ISO-2100, 4902, 4903
KSX3301	기본형 데이터 전송 제어 순서	1977/12/30	ISO-1745, 2111, 2628, 2629
KSX3311	HDLC절차	1998/12/31	ISO-13239
KSX4302-2	근거리 통신망(LAN)-CSMA/CD 액세스 방식 및 물리틍 시방	1993/12/30	ISO-8802, 8803
KSX4313-3	전기 통신 및 시스템 간 정보교환  - 근거리 통신망 - 통신규격  - 제3부 : 매체접근제어(MAC)브리지	2001/4/17	IEEE-802
KSX4650-1	이진부호분할다중접속(Binary CDMA) - 고속 Binary CKMA MAC 및 물리층	2007/9/27
KSX9314-1	정보처리시스템 - 광섬유 분산 데이터 인터페이스(FDDI) - 물리 계층 프로토콜	2007/11/30	ISO 9314-1
KSX6313	RFUD/USN 기반의 공용 자전거 관제 시스템 간 통신 프로토콜 및 메시지 형식	2011/12/30