4장_데이터 통신의 기본 개념

[4-1] 회선 구성

점대점 (point-to-point) 방식

 - 메인 프레임 형태의 중앙의 컴퓨터와 여러 터미널들이 독립적인 회선을 이용하여 1:1로 연결되는 방식

 - 비지능형(dumb) 터미널을 비동기식으로 중앙 컴퓨터에 연결할 때 사용

 - TCP/IP 환경에서는 PPP를 사용하여 1:1로 연결

 

다중점(Multi-point) 방식

 - 하나의 장치에 연결된 하나의 전용회선을 사용하여 다수개의 장치들을 연결하고 정보를 송수신하는 방식

 - 멀티 드롭(Multio-drop)방식이라고도 함

 - 컴퓨터가 폴링하는 시스템에서만 사용 가능

 - 컴퓨터가 방송하는 형태로 모든 터미널에 데이터 전송

 - 터미널의 주소 판단 기능과 버퍼가 필요

 - 장점 : 데이터 양이 적을 때 효과적, 회선 비용 절감

 - 단점 : 회선 고장시 고장 지점 이후 단말 장치 운용 불가

 

회선 교환 방식

 - 통신을 행하는 두 스테이션간 통신 경로가 미리 설정된 경우

 - 경로 설정 시 약간의 지연이 발생하나 고속 전송 가능

 - 회선을 점유하여 회선 이용 효율 떨저임

 - 실시간 전송에 적합

 

메시지 교환 방식 

 - 통신을 행하는 두 스테이션 간 통신 경로가 미리 설정되지 않음

 - 축적 후 전송방식, 가변 메시지 단위로 데이터 전송

 - 저속 통신, 부가 서비스 적용 용이

 - 회선 이용 효율 우수

 - 부재중 통신 가능, 비실시간 전송 적합

 

패킷 교환 방식

 - 전송 메시지를 일정한 길이의 패킷으로 만들어 패킷 교환기에 전송하고 패킷에 있는 목적지 주소를 보고 경로를 선택

 - 각 교환기는 다음 교환기 또는 최종 교환기가 수신할 때까지 일시 저장했다가 폐기

   -> 비연결형 (대부분의 인터넷 트래픽에 적용)

 - 경로제어, 트래픽 제어, 에러제어 기능 있음

 - 가상회선 방식, 영구 가상회선 방식, 데이터그램 방식

 - 비교적 고속 데이터 전송 가능, 부가 서비스 적용 용이

 - 회선 이용효율 우수, 부재중 통신 가능

 - 실시간 서비스 가능

 

교환(Switching) 방식

회선 교환 방식

 - 정보전송 시작 할 때 물리적인 연결을 확립하고 전송이 종료될 때까지 연결 유지

 - 물리적으로 연결된 회선은 다른 사람과 공유하지 못함

 - 음성 교환기의 교환 방식

특징

 - 전송 중 항상 동일한 경로를 경유하여 데이터가 전송됨

 - 점대점 방식의 전송 구조

 - 상대적으로 긴 접속 시간을 필요로 하나 전송 지연 시간은 거의 없음

 - 고정적인 대역폭을 사용

 - 속도나 코드의 변환이 불가능

 

패킷 교환 방식

 - 패킷 마다 주소를 삽입

 - 노드들이 패킷을 통하여 대역폭을 공유하는 방식

 - 패킷의 주소를 보고 최종 목적지까지 패킷을 전달

 - 데이터 트래픽이 없을 때 낭비되는 대역폭을 효율적으로 이용

 - 물리적인 전송로를 여러 노드가 공유

특징

 - 주로 데이터를 위한 교환방식으로 대역폭의 효율적인 이용이 목적

 - 교환기 자체의 비용을 현저하게 낮출 수 있음

 - 패킷 교환기는 컴퓨터 그 자체이며 교환행위는 컴퓨터 메모리의 어떤 부분에 있는 데이터를 다른 메모리 위치로

 옮기는 컴퓨터 명령어에 의해 수행되므로 패킷 교환 방식은 소프트웨어에 의한 교환이라고 볼 수 있음

 

데이터그램(Datagram) 방식

 - 컴퓨터 통신의 기본 단위

 - 그 자체로 모든 것을 완비한 하나의 독립된 메시지

 - 패킷마다 주소를 넣어 구성 - 패킷을 독립적으로 취급

 - 송신지의 패킷 순서와 수신지의 패킷 순서가 다를 수 있음

 - 패킷 손실시 송/수신지에서 복구 제어

 - 장점

  · 호 설정 절차가 필요없음

  · 작은 양의 데이터를 전송하는 경우 효과적

  · 노드별로 전송을 하기 때문에 망 운용에 높은 유연성 제공 (오류 발생의 경우 효과적)

 

가상회선(Virtual Circuit) 방식

 - 전송 시작할 때 두 지점 사이에 논리적 전송 경로 설정

 - 송수신자 주소 대신에 논리적 전송 결오 번호를 이용하여 스위칭

 - 회선 교환방식의 회선과 유사한 기능 제공 = 가상회선

 - 각 패킷은 데이터 정보 뿐만 아니라 가상회선 식별자를 포함

 - 경로 설정과 관련된 결정을 할 필요 없음 ( 각 노드가 패킷에 대한 경로를 알고 있음)

 - 장점

  · 패킷의 순서 및 오류 제어를 망에서 제공

  · 패킷을 신속하게 전송

 

[4-2] 전송기술의 종류와 특성

단방향과 양방향 전송

단방향(Simplex) 전송 방식

 - 데이터 전송로에서 한 방향으로만 데이터가 흐르는 전송 방식

 - 원격 측정기(telemeter), 라디오, TV 방송 등

 - 데이터는 컴퓨터 픅에서 제어를 받는 장비측으로 전송

양방향(Duplex) 전송 방식

 - 방향의 전환에 의해 데이터의 흐르는 방향을 바꾸어 전송가능 

 - 송 수신측이 미리 결정되어 있지 않음

 - Half Duplex / Full Duplex

반이중(Half Duplex)전송 방식

 - 두 장치 간에 교대로 데이터를 교환 (무전기)

 - 한 순간에는 반드시 한쪽 방향으로만 전송

반이중

전이중(Full Duplex) 전송 방식

 - 두 장치 간에 동시에 양방향으로 데이터를 교환

 - 전송 회선의 사용 효율이 높음

 - 회선 비용이 많이 소요

전이중

 

아날로그 및 디지털 전송

 - 아날로그 데이터 : 연속적으로 변화하는 물리량의 변화값으로부터 획득되는 데이터

 - 디지털 데이터 : 불연속 적인 값을 가지며 임의의 최소값의 정수배를 다루는 데이터

데이터 신호 형식

아날로그 전송 방식

 - 아날로그 신호를 수단으로 전송

 - 아날로그 신호는 음성이나 변조된 디지털 데이터

 - 전송거지 증가에 따른 신호 감쇄 현상을 막기 위하여 증폭기(Amlifier) 사용

 

디지털 전송 방식

 - 디지털 신호를 전송하는 수단

 - 제한된 거리에서의 감쇄현상은 없으니 전송거리의 제한을 극복하기 위해서 리피터(Repeater)사용

 - 리피터는 수신된 신호를 0과 1 패턴으로 재생하여 새로운 신호를 재전송하기 때문에 거리에 따른

 왜곡현상을 감소 가능

 - 장점

  · 신호 왜곡이 적기 때문에 훨씬 깨끗하고 정확한 데이터 전송

  · 리피터에 의해 잡음을 제외한 원래의 신호만 복원 가능 (정확한 전송)

  · 장거리 전송 가능

  · 아날로그 전송에 비해 가격이 저렴

  · 데이터 무결성을 보장 할 수 있어서 전송용량 증가 가능 

 

직렬 전송 방식

 - 한번에 한 비트씩 순서대로 데이터 전송

 - 쉬프트 레지스터(Shift Register) 사용 : 직렬신호 -> 병렬신호

 - 문자나 비트들을 구별할 수 있는 방법 필요

 

병렬 전송 방식

 - 여러 개의 bit를 그룹으로 한번에 전송

 - 패리티 또는 제어비트 전송을 위해 추가적인 전송로 필요

 - 컴퓨터와 주변기기 사이의 데이터 전송 (컴퓨터와 프린터 연결)

 - 전송 속도 빠름

 - 거리가 멀수록 전송 비용이 증가

 

동기화(SynchronTransization)

 - 송수신자 간의 전송 데이터의 시작과 끝이 맞추어져 있지 않다면, 송신자가 보낸 데이터를 수신자가 정확하게

 추출해 낼 수 없음

 - 정확하게 시작과 끝을 구별하여 정확한 데이터를 송수신 할 수 있도록 하는 것

 - 송수신측이 신호의 타이밍을 맞추어 정확한 송수신이 가능하도록 하는 것

 - 비동기 전송 방식 / 동기 전송 방식

 

비동기 전송 방식

 - 한 번에 한 문자(비트열) 단위로 데이터 전송

 - 일정 데이터 길이(비트열)의 맨 앞에 한 개의 비트를 시작 비트(start bit)로 두고 맨 뒤에 끝 비트(stop bit)를 첨가하여

 동기화해 전송하는 방식

 - 초기에 통신을 하지 않은 상태에서는 통신 회선이 항상 "1"의 상태로 유지하므로 처음 "0"의 상태가 되는 시작 비트를

 감시함으로서 데이터를 수신

 - 전송할 데이터가 있을 경우, 휴지상태(1)의 선로에 시작비트(0)를 전송하여 선로를 0상태로 전환

 - 정해진 비트 수 만큼 전송 후, 정지 비트를 확인하고 종료

 - 최근에는 고속 전송에도 사용

 - 시작 비트와 정지 비트로 인한 회선 이용 효율 저하

 

동기식 전송 방식

 - 문자 또는 비트들의 데이터 블록(문자열) 단위로 송수신

 - 데이터 블록의 전후에 preamble, postamble의 제어 정보 삽입

 - 데이터와 제어정보를 합쳐서 프레임(frame)이라고 함

 - 전송 효율 및 전송 속도가 높음

문자지향 전송방식

 - 특정 문자를 이용하여 동기화 수행, 전송 데이터도 문자 단위로 취급

 - 프레임은 동기화 문자를 포함 (SYN : 블록의 시작. ETX : 블록의 끝)

비트지향 전송 방식

 - 데이터 블록을 플래그를 사용하여 구분

 - 플래그 : 데이터 블록의 전후에 추가되어 블록의 시작과 끝을 나타내는 특별한 비트 패턴

비동기식 전송	동기식 전송
· 한 문자를 나타내는 부호 앞 뒤에 start bit, stop bit를 붙여   byte와 byte를 구분하여 전송하는 방식 · 시작비트, 전송문자(정보비트), 정지비트로 구성된 한 문자를  전송 · 오류검출을 위한 패리티 비트 추가 가능 · 문자와 문자 사이의 Idle Time이 불규칙 · 한번에 많은 데이터를 보내면 프레임 에러의 가능성 증가 · 2000bps 이하의 저속, 단거리 전송에 사용 · 동기화가 단순하고 가격 저렴 · 문자마다 시작와 정지를 알리기 위한 비트가 추가되므로  전송 효율이 떨어짐 · 정지 비트는 휴지 상태와 같으므로 송신기는 다음 문자를  보낼 준비가 될 때까지 정지비트 계속 전송	· 미리 정해진 수 만큼의 문자열을 한 블록(프레임)으로  만들어 한번에 전송하는 방식 · 송수신 양쪽의 동기를 유지하기 위해 타이밍 신호(클럭)을   계속적으로 공급하거나 동기 문자 전송 · 동기화된 방식으로 비트가 송수신되기 때문에 시작비트,  종료비트 필요없음 · 블록과 블록 사이에 Idle Time 없음 · 프레임 단위로 전송하므로 전송 속도 빠름 · 제어정보의 앞부분은 preamble, 뒷부분은 postamble · 전송효율 좋음 · 원거리 전송에 사용 · 단말기는 반드시 버퍼 기억 장치를 내장해야 함 · 비트 동기 방식/ 블록 동기 방식

 

 

[4-3] 토폴로지

토폴로지

- 네트워크 상의 컴퓨터의 위치나 컴퓨터 간의 케이블 연결 등의 물리적인 배치

 

버스(Bus) 방식

 - 버스라 불리는 공통배선을 모든 노트가 고유

 - 근거리 통신망(LAN)의 일반적 방식

 - 케이블링에 소요되는 비용의 최소화

 - 특정 노트의 상태에 따라 네트워크 형태가 변하지 않음(브로드캐스트 방식)

 - 장점

  · 네트워크 구성이 간단, 작은 네트워크에 유용, 사용 용이

  · 관리가 용이하고 새로운 노드의 추가가 용이

 - 단점

  · 통신 채널이 단 한 개이므로 고장시 네트워크 전체가 동작을 하지 않으므로 잉여 채널 필요

  · 네트워크 트래픽이 많을 경우 네트워크 효율이 떨어짐

  · 브로드캐스트 등으로 잧은 컴퓨터 인터럽트로 호스트이 성능을 떨어뜨리고 네트워크 대역폭 낭비 가능성

 

링(Ring) 방식

 - 데이터의 흐름이 한 방향

 - 수신된 데이터가 자신의 것이면 네트워크에서 삭제 그렇지 않은 경우 인접 노드로 데이터를 중계

 - 만일 다른 호스트가 수신을 하지 못한 경우, 송신자는 해당 데이터를 제거해야 함

 - 장점

  · 병목 현상이 드물다

  · 분산 제어와 검사, 회복 등이 쉽다

 - 단점 

  · 새로운 네트워크에 대한 확장이나 구조의 변경이 비교적 어려움

  · 네트워크 상의 어떤 노드라도 문제가 발생하면 넽,워크 전체가 통신 불능 상태에 빠질 수 있음

  · 다중 링 형태로 구성하는 것이 일반적

 

스타형(Star) 방식

 - 중앙 제어 노드가 통신상의 제어에 대한 권한과 책임

 - 분산 처리 능력 제한

 - 장점 

  · 고장의 발견과 수리가 쉽고, 노드의 증설, 이전이 쉬움

 - 단점

  · 잠재적 병목성을 가지며 중앙 지역 고장에 취약

  · 중앙 제어 노드에 문제가 발생하면 네트워크 전체가 통신 불능 상태에 빠지게 됨

 

트리(Tree) 방식

 - 다수의 버스 방식을 허브(스위치)를 이용하여 트리처럼 연결

 - 제어와 오류 해결을 각각의 허브에서 수행

 - 허브로 구성되는 경우와 스위치로 구성되는 경우 다르게 동작

 - 장점

  · 제어가 간단하며 관리 및 확장이 용이

 - 단점

  · 중장 지점에서 병목현상이 발생 할 수 있음

  · 중장 지점의 고장 발생시 대체 방법이 없을 경우 네트워크가 마비 또는 분할 될 수 있음

 

매쉬(Mesh) 방식

 - 중앙의 제어 노드에 의한 중계 대신에 각 노드간 점대점 방식으로 직접 연결

 - 완전 그물형(Full mesh)과 부분 그물형(partial mesh) 

 - 장애 발생 시 대체 경롤로 전달 가능

 - 링형과 더불어 네트워크 백본을 구성하는 방식

 - 장점 

  · 고장의 발견이 쉬움

  · 한 노드의 고장 시 네트워크의 다른 트래픽에 미치는 영향을 최소화

 - 단점

  · 선로 구축 비용이 많이 듦

  · 선로 설치 및 설정 과정이 살대적으로 오래 걸리고 어려움

 

[4-4] 네트워크

네트워크의 정의

 - 통신 회선에 의해서 서로 연결되어 있는 노드와 링크의 집합

 

네트워크 구성 요소

네트워크 케이블

 - 노드 간을 연결시키는 매개체

 - 동축 케이블, 트위스티드 페어, 광섬유, 무선 등

네트워크 인터페이스 카드 (NIC)

 - 네트워크 전송매체와 노드 간을 연결시키는 인터페이스

 - 전송매체 제어방식에 따라 이더넷(Ethernet), 토큰링(Token Ring)등 여러가지 형태 존재

 

네트워크 장비

허브(Hub)

 - 집중화장지(concentrator)라고 부르기도 함

 - 연결된 장치들은 네트워크 공유

 - OSI 계층의 물리 계층에서 동착

 - 하나의 버스에 접속된 것처럼 동작

리피터(Repeatoer)

 - 전송거리에 따른 신호감쇄를 보상하기 위해 신호를 수신, 증폭하여 매체의 다음 구간으로 재전송 시키는 장치

 - 근거리 통신망 내에서 세그먼트들을 서로 연결(신호를 먼 거리까지 연장 가능)

 - OSI 계층의 물리 계층에서 동작

브리지(Bridge)

 - 매체를 공유하는 근거리 통신망에서 하나의 장비가 데이터를 보내고 있을 때 또 다른 장비가 데이터를 보내면 충돌이   발생하는데 이화 같이 충돌 발생 가능성 역역을 충돌 도메인 (Collision Domain)

 - 네트워크 장비들의 수가 늘어나면, 즉 충돌 도메인이 커지면 충돌이 발생 할 확률도 놓아지고 통신 속도와 효율 저하

 -  따라서 네트워크르르 확장하기 위해 충돌 도메인을 나누어 줄 수 있는 장비가 필요한데 이러한 장비가 브리지

 - 데이터 링크 계층에서 동작하는 장비

 - 데이터 링크에서 사용하는 MAC이라는 네트워크 장비에 고정되어 있는 유일무이한 주소, 즉 하드웨어 주소를

 기반으로 전송할 포트를 결정

 - 주소 필터링 기능

 - 브로드캐스팅 정보를 완전히 차단할 수 없기 때문에 브리지를 이용해서 네트워크 크기를 확장하는데 한계가 있음

 - 매체 접근제어(MAC)방식이 같거나 다른 LAN 간의 상호 접속 (이더넷과 토큰링 네트뤄크를 연결)

 

CSMA/CD

 

라우터(Router)

 - 동일한 네트워크 프로토콜을 사용하는 네트워크 세그먼트들을 연결하는 장비

 - 네트워크 주소 (IP)를 기반으로 목적지까지의 경로 선택

 - 라우팅 테이블에 따라 효율적인 경로를 선택하여 패킷 전송

 - 흐름제어 및 서브 네트워크 구성 관리 가능

 - 브리지는 하나의 네트워크 세그먼트 안에서 동작

 - 라우터는 네트워크 세그먼트를 연결하는 기능

 - 특히 브로드캐스트 패킷을 차단하는 기능 제공

 - 세그먼트에서 발생한 브로드캐스트 패킷은 다른 세그먼트로 전달되지 않음

 

게이트웨이(Gateway)

 - 2개 이상의 다른 종류 혹은 같은 종류의 네트워크를 상호 접속

 - 라우터와 혼용하여 사용

 - 다른 네트워크로의 입구를 나타내는 네트워크 장비

 - 프로토콜 구조가 다른 네트워크 연걸 (프로토콜 변환기능으로 네트워크 내에서 병목 현상이 발생하기도 함)

 - 프록시 서버 (Proxy Sever)나 방화벽(Firewall)의 기능을 수행하기도 함

 - OSI 계층의 모든 계층에 걸쳐 동작

 

네트워크 운영체제(NOS : Network Operating System)

 - 네트워크를 관리하고 제어하는 시스템 소프트웨어

 - 파일 서버(File Server)라고도 함

 - 특징

  · 하나 이상의 업체가 만든 H/W 환경에서 동작 가능

  · 하나 이상의 같지 않은 H/W LAN을 같은 NOS하에서 연결 가능

  · 네트워크 보안 기능과 사용자의 파일 접근 권한을 관리

  · 다수의 서버를 지원하며 사용자가 접속한 서버의 종류와 무관할 수 있는 투명성(Transparency)있는 환경 제공

  · 다중 사용자 환경에서 프로그램 및 파일에 대한 보안 기능을 제공

 

네트워크 구성 방식

동등(peer-to-peer) 방식

 - 네트워크에 연결관 각각의 노드가 동등하게 클라이언트 혹은 서버로 동작

 - 동등한 수평적 관계

 - 장점

  · 서버 쪽의 H/W나 S/W에 대한 특별한 투자 필요X

  · 설치 용이

  · 네트워크 관리자 필요X

  · 작업 수행에 있어서 다른 컴퓨터에 대한 의존이 덜함

  · 비용 저럼

 - 단점 

  · 자원 공유를 위한 컴퓨터의 추가적인 부하 있음

  · 많은 컴퓨터의 접속 및 제어 불가능

  · 데이터 보관에 대한 중항 매체X

  · 보안에 취약하며 일관성X

  · 중앙관리 불가능

클라이언트 서버(Client/Server) 방식

 - 클라이언트 : 서비스 요구사

 - 서버 : 서비스 제공자

 - 대개 서버는 공유를 위한 자료(database)를 가지고 있어서 클라이언트의 요청 시 자료를 전송

 - 장점

  · H/W 및 S/W를 서버에서 공통으로 사용할 수 있어 비용 절감

  · 중장 집중식 보안으로 보안 강력

  · 중앙에서 데이터에 대한 보관 담당

  · 장비의 공유가 가능

  · 하나의 네트워크와 계정으로 도메인 내의 자원을 사용할 수 있음

  · 많은 수의 사용자 관리 가능

  · 사용자의 자원 공유 작업을 없애줌

 - 단점

  · 고가의 전용 H/W, S/W가 필요

  · 특정한 중앙 네트워크 관리자가 필요

 

근거리 통신망(LAN : Local Area Network)

 - 좁은 지역(약 50km) 내의 통신회선으로 연결된 PC, 메인프레임, 워크스테이션등의 네트워크 집합

 - 근거리통신망 내의 정보기기, 소프트웨어, DB등을 공요

  - 통신 속도는 보통 10-100mbps이며, 1Gbps와 10Gbps급으로 바뀌어 가는 추세

 

도시권 통신망(MAN : Metropolitan Area Network)

 - 기업, 가정, 학교 등을 망라한 1개 도시 정도의 지역을 연결한 정보 통신망

 - 데이터, 음성, 화상을 종합적으로 전송

 - 전송 매체로는 주로 광섬유를 사용, 대용량 고속 전송 지원

 

광역 통신망(WAN : Wide Area Network)

 - 국가, 대륙 등과 같은 넓은 지역을 연결하는 네트워크

 - 장거리 지역을 연결하는 백본(backbone) 네트워크

 - 공공망까지 포함하는 사설망 혹은 임차한 망

 

인터네트워크(Internetwork)

 - 두 개 이상의 네트워크를 연결

 - 인터네트워킹(Internetworking) : 네트워크 간 하드웨어나 소프트웨어 모두를 연결시키는 방법론

 - '네트워크들의 네트워크'

 

초고속 가입자 네트워크

 - 초고속 전송속도를 갖춘 네트워크를 구축하여 대량의 정보를 실시간으로 주고 받을 수 있도록 하는 정보의 고속도로

 - 전화선을 이용하는 xDSL

 - 케이블 모뎀과 동축케이블을 이용한 HFC