Graceful Light

데이터 통신 정리

2017-02-15


데이터 통신

  • Data Communication
  • 컴퓨터의 발달을 배경으로 하여 생겨난 것
  • 컴퓨터와 각종 통신 기기 사이에 디지털 형태로 표현된 2진 정보를 송수신하는 것
  • 데이터 전송 기술과 데이터 처리 기술을 포함

정보 통신

  • Information Communication
  • 컴퓨터와 통신 기술의 결합에 의해 통신 처리 기능, 정보 처리기능, 정보의 변환, 정보 저장 과정이 추가된 형태의 통신
  • 전기 통신(정보 전송)과 컴퓨터(정보 처리)를 포함

통신

  • 정보원 : Source 전송하는 장소
  • 수신원 : Destination 수신하는 장소
  • 전송 매체 : Transmission Media 정보원과 수신원을 연결하는 매개체

특징

  • 데이터 전송계와 데이터 처리계로 구분
  • 오류 제어 방식을 사용해 신뢰도가 높음
  • 분산 처리가 가능
  • 대형 컴퓨터와 대용량 파일을 공동으로 이용 가능
  • 대용량, 광대역 전송이 가능
  • 통신 비밀을 유지하기 위해 보안 시스템 개발이 필요

발달과정

  • SAGE : 1958년 미 공군 반자동 방공 시스템, 최초의 데이터 통신 시스템
  • ARPANET : 1969년 미 국방성에서 만든 최초의 유선 패킷 교환 시스템
  • ALOHA : 1970년 미 하와이 대학에서 실험적으로 설치한 최초의 무선 패킷 교환 시스템, 회선 제어 방식 중 경쟁 방식의 모체

데이터 통신의 구성

  • 데이터 전송계
    • 단말장치
    • 데이터전송회선 : 신호변환장치, 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 가진다.

지능형 단말장치

  • Intelligent = 스마트 단말장치
  • CPU와 저장장치가 내장된 단말장치
  • 네트워크 환경에서 분산 처리를 수행하기 위해 사용

비지능형 단말장치

  • Non Intelligent = 더미 단말장치
  • 입출력 장치로만 구성되어 단독으로 작업을 처리할 수 있는 능력이 없는 단말장치
  • 통신 회선으로 연결된 컴퓨터(호스트)에 처리를 의존

신호 변환장치

  • DCE = Data Circuit Equipment = Data Circuit terminal Equipment = 데이터 회선 종단장치
  • 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.
장치회선형태신호변환
전화아날로그아날로그 > 아날로그
모뎀아날로그디지털 > 아날로그
코덱디지털아날로그 > 디지털
DSU디지털디지털 > 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

통신 제어장치

  • CCU = Communication Control Unit
  • 데이터 전송 회선과 주 컴퓨터를 연결하는 장치
  • 데이터를 일정 크기로 묶는 직, 병렬 변환 작업을 수행

통신 제어 프로그램

  • CCP = Communication Control Program
  • 데이터 전송 회선과 통신 제어장치를 이용하여 컴퓨터와 단말장치 간의 데이터 송수신을 하기 위해 사용되는 프로그램
  • 데이터 송수신, 통신 하드웨어 제어, 사용자 인터페이스 제어 기능
  • CPU의 기능 분담
  • 하드웨어와의 인터페이스 기능
  • 데이터 통신 회선과 신호 변환기 등의 회선 제어
  • 접속의 확인과 종료를 제어하는 전송제어
  • 오류 제어
  • 데이터 처리와 교환
  • 코드 변환
  • 데이터 입출력 제어
  • 단말 제어
  • 데이터 버퍼링
  • 파일 관리와 회복

통신 회선

꼬임선

  • Twisted Pair Wire
  • 전기적 간섭 현상을 줄이기 위해 균일하게 서로 감겨져 있는 형태의 케이블
  • 저렴하고 설치가 간편
  • 거리, 대역폭, 데이터 전송률에 제약적
  • 다른 전기적 신호의 간섭이나 잡음에 영향을 받기가 쉽다.
  • 최근 100Mbps 이상 전송이 가능한 꼬임선이 개발되어 짧은 거리 고속 전송이 가능하다.
  • 비차폐 트위스트 페어 : UTP 전화 가입자 선으로 이미 건물 내에 설치되어 있어 LAN선으로 활용됨
  • 차폐 트위스트 페어 : STP

동축 케이블

  • Coaxial Cable
  • 중심 도체를 플라스틱 절연체를 이용하여 감싸고 이를 다시 외부 도체를 이용해 감싸는 형태로 구성
  • 주파수 범위가 넓어 데이터 전송률이 높음
  • 꼬임선보다 외부 간섭과 누화의 영향이 적다.
  • 신호 감쇠현상을 막기 위해 일정 간격마다 중계기를 설치해야한다.
  • 아날로그와 디지털 신호 전송에 모두 사용
  • 고주파 특성이 양호해 광대역 전송에 적합
  • 케이블 TV, 근거리 통신망, 장거리 전화 등

광섬유

  • Optical Fiber Cable = 광 케이블
  • 유리르 원료 제작된 가느다란 광섬유를 여러 가닥 묶어 케이블의 형태로 만든 것
  • 코어, 클래드, 재킷 세부분으로 구성
  • 가장 빠른 속도와 넓은 주파수 대역폭
  • 데이터 전송률 높음
  • 대용량, 장거리 전송 가능
  • 가늘고 가벼워 취급이 쉬움
  • 도청하기 어려워 보안성이 뛰어남
  • 유리는 절연성이 좋아 전자 유도의 영향을 받지 않아 안정된 통신 및 누화 방지가 가능
  • 감쇠율이 적어 리피터의 설치 간격이 넓어 리피터 소요가 적음
  • 설치 비용이 비싸지만 대용량 전송이 가능해 단위 비용이 저렴
  • 광 케이블간 연결이 어려워 고도의 기술이 필요

라디오파

  • 통신 장비의 이동이 빈번하고 통신 회선을 이용하기 어려운 지역간 통신에 사용
  • 무선 주파수 사용
  • 장거리 통신, TV나 휴대폰 음성 전송에 사용
  • 감쇠율이 적어 동축케이블보다 중계기가 적게 듦

위성 마이크로파

  • 지상에서 마이크로 주파수를 보내면 통신 위성을 통해 변환, 증폭한 후 다른 주파수로 지상에 송신하는 방식
  • 위성통신에 사용된다.
  • 300~3000MHz인 UHF(Ultra High Frequency)나 3~30GHz인 SHF(Super)를 사용한다.
  • 통신 위성, 지구국, 채널로 구성
  • 대역폭이 넓어 고속, 대용량 통신이 가능하고 통신 비용이 저렴
  • 오류율이 적어 고품질의 정보 전송이 가능
  • 한 대의 통신위성은 지구표면의 1/3이상을 커버 가능
  • 전송 비용은 거리와 무관하게 일정
  • 데이터 전송시 반드시 통신 위성을 거쳐야하므로 전송 지연시간이 길다.
  • 수신용 안테나만 있으면 누구나 통신 내용 수신 가능하므로 보안성이 취약
  • 사용 주파수가 높을 수록 기상 현상에 의한 신호 감쇠가 크다.
  • 지상에 있는 무선 통신 시스템과의 상호 장애를 피하기 위해 지구국은 도시 외곽에 위치해야한다.

다중 접속 방식

  • 통신 위성을 공동으로 사용하기 위한 다중 접속 방식
  • FDMA : Frequency Division Multiple Access, 주파수 대역을 분할
  • TDMA : Time, 사용 시간을 분할
  • CDMA : Code, 주파수나 시간을 모두 공유하면서 각 데이터에 고유 코드를 부여

통신 제어장치

  • 데이터 전송 회선과 주 컴퓨터 사이에 위치
  • 데이터 전송에 관한 전반적인 제어기능 수행

전송제어

  • 다중 접속 제어
  • 교환 접속 제어 : 데이터 송수신을 위한 회선의 설정과 절단
  • 통신 방식 제어 : 단방향, 반이중, 전이중 선택
  • 우회 중계 회선 설정 : 장애시 경로설정

동기 및 오류제어

  • 동기 제어 : 컴퓨터 처리 속도와 통신 회선상의 전송 속도 차이 조정
  • 오류 제어 : 회선과 단말장치에서 발생하는 오류 제어
  • 흐름 제어 : 수신 가능한 데이터 양을 송신 측에 알려 원활한 정보 전송이 가능하게 조정
  • 응답 제어
  • 정보 전송 단위의 정합 : 전송 정보를 패킷 등의 길이로 분할 또는 결합
  • 데이터 신호의 직병렬 변환
  • 투과성 : 전송할 실데이터에 대한 비트열에 확장 비트를 부가 또는 소거
  • 정보 표시 형식의 변환 : 문자 코드, 데이터 형식 등의 변환
  • 우선권 제어
  • 제어 정보 식별
  • 기밀 보호 : 암호화 등 제어
  • 관리 기능 : 통신 요금, 통계정보 수집

종류

  • 통신 제어 장치 : CCU 전송 문자의 조립과 분해 기능을 수행
  • 통신 제어 처리 장치 : CCP 문자와 메세지의 조립과 분해 기능 수행
  • 전처리기
    • FEP = Front End Processor
    • 호스트 컴퓨터와 단말 사이에 고속 통신 회선으로 설치
    • 통신 회선 및 단말기 제어
    • 메세지의 조립과 분해
    • 전송 메세지 검사
    • 컴퓨터의 부담이 적어짐

분류

단위가 커질수록 통신 제어 장치의 기능과 구조가 복잡해지고 가격이 높아지지만 컴퓨터의 부담이 줄어든다.

  • 비트 버퍼 방식
  • 문자 버퍼 방식
  • 블록 버퍼 방식
  • 메세지 버퍼 방식

데이터

  • 아날로그 데이터 : 셀 수 없는 연속적인 값
  • 디지털 데이터 : 셀 수 있는 이산적인 값

신호

  • 아날로그 신호 : 정현파에 주파수, 진폭, 위상 특성을 포함하여 표현되는 전기적 신호가 연속적으로 변하는 파형
  • 디지털 신호 : 2진수 0과 1에 대한 전압 펄스의 연속적인 구성

주파수

  • 단위 시간(1초) 내에 신호 파형이 반복되는 횟수를 의미하는 것
  • Hz
  • 고주파 : 파형의 가록 폭이 좁고 고속 전송에 사용하고 전송거리가 짧다.
  • 저주파 : 파형의 가로 폭이 넓고 저속 전송에 사용하고 전송거리가 길다.
주파수대역
가청 주파수20 ~ 20000Hz
음성300 ~ 3400Hz
HF3 ~ 30MHz
VHF30 ~ 300MHz
UHF300 ~ 3000MHz
SHF3000 ~ 30,000MHz

대역폭

  • Bandwidth
  • 주파수의 변화 범위
  • 상한 주파수와 하한 주파수의 차이

전송 방식

아날로그 전송

  • 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 아날로그 형태
  • 신호 감쇠 현상이 심하다.
  • 증폭기에 의해 신호를 다시 증폭하여 전송해야한다.
  • 신호에 포함된 잡음까지 증폭되기 때문에 오류율이 높다.

디지털 전송

  • 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 디지털 형태
  • 신호 감쇠 현상은 나타나지만 중계기에 의해 원래 신호 내용을 복원한 후 전송하는 방식이다.
  • 잡음에 의한 오류율이 낮다.
  • 대역폭을 효율적으로 이용해 더 많은 용량을 전송할 수 있다.
  • 데이터 암호화를 쉽게 구현할 수 있다.

직렬 전송

  • 각 비트들이 하나의 전송 매체를 통하여 한 비트씩 순서대로 전송되는 형태
  • 전송 속도가 느리지만 구성 비용이 적다.
  • 원거리 전송에 적합
  • 대부분의 데이터 통신에 사용

병렬 전송

  • 각 비트들이 여러 개의 전송 매체를 통하여 동시에 전송되는 형태
  • 전송 속도는 빠르지만 구성 비용이 많다.
  • 근거리 전송에 적합
  • 주로 컴퓨터와 주변장치 사이의 데이터 전송에 사용

통신 방식

단방향 통신

  • Simplex
  • 한 방향으로만 전송이 가능한 방식
  • 라디오, TV

반이중 통신

  • Half Duplex
  • 양방향 전송이 가능하지만 동시에 양방향으로 전송은 할 수 없는 방식
  • 2선식 선로를 사용하여 송신과 수신을 번갈아 전송
  • 무전기, 모뎀을 이용한 데이터 통신

전이중 통신

  • Full Duplex
  • 동시에 양방향 전송이 가능한 방식
  • 4선식 선로를 사용, 주파수 분할을 이용할 시 2선식도 가능
  • 전송량이 많고 전송 매체의 용량이 클 때 사용
  • 전화, 전용선을 이용한 데이터 통신

비동기식 전송

  • 한 문자를 나타내는 부호 앞뒤에 Start Bit와 Stop Bit를 붙여 Byte와 Byte를 구분하여 전송하는 방식
  • 시작비트, 전송 문자(정보 비트), 정지 비트로 구성된 한 문자를 단위로 전송
  • 오류 검출을 위한 패리티 비트를 추가하기도 한다.
  • 문자와 문자 사이의 Idle Time이 불규칙하다.
  • 한꺼번에 많은 데이터를 보내면 프레이밍 에러의 가능성이 높아진다.
  • 2000bps 이하의 저속, 단거리 전송에 사용
  • 동기화가 단순하고 가격이 저렴
  • 문자마다 시작과 정지를 알리기 위한 비트가 추가되므로 전송 효율이 떨어짐
  • 정지 비트는 휴지 상태와 같으므로 송신기는 다음 문자를 보낼 준비가 될 때까지 정지 비트를 계속 전송

동기식 전송

  • 미리 정해진 수만큼의 문자열을 한 블록(프레임)으로 만들어 일시에 전송하는 방식
  • 송수신 양쪽의 동기를 유지하기 위해 타이밍 신호(클럭)을 계속적으로 공급하거나 동기 문자를 전송
  • 동기화된 방식으로 비트가 송수신되기 때문에 시작비트와 종료비트가 필요가 없다.
  • 블록과 블록 사이에 Idle Time이 없다.
  • 프레임 단위로 전송하므로 전송 속도가 빠르다.
  • 제어 정보의 앞부분은 프리앰블, 뒷부분은 포스트앰블
  • 전송 효율이 좋다.
  • 원거리 전송에 사용
  • 단말기는 반드시 버퍼 기억 장치를 내장해야 한다.
  • 비트 동기 방식과 블록 동기 방식으로 나뉜다.
  • 블록 동기방식
    • 문자 위주 동기 방식 : SYN 등의 동기 문자로 동기를 맞추는 방식, BSC에서 사용
    • 비트 위주 동기 방식 : 데이터 블록 처음과 끝에 8bit 플래그 비트(01111110)를 표시해 동기를 맞추는 방식, HDLC와 SDLC에서 사용

아날로그 데이터 전송 방식

아날로그 데이터에서 아날로그 신호

  • 아날로그 데이터를 아날로그 회선을 통해 전송하기 위해 아날로그 형태로 변조하는 것
  • 아날로그 데이터를 먼 거리까지 효율적으로 전송하거나 주파수 분할 다중화를 위해 변조한다.
  • 라디오, TV, 전화에서 주로 사용

변조 방법

  • 진폭 변조
  • 주파수 변조
  • 위상 변조

아날로그 데이터에서 디지털 신호

  • 아날로그 데이터를 디지털 회선을 통해 전송하기 위해 디지털 형태로 변환하는 것

코덱

  • CODEC = COder/DECoder
  • 아날로그 데이터를 디지털 통신 회선에 적합한 디지털 신호로 변환하거나 반대 과정을 수행
  • 펄스 코드 변조(PCM) 방식을 이용해 데이터를 변환한다.
  • 이동 통신이나 멀티미디어 분야에 사용

디지털 데이터 전송 방식

디지털 데이터에서 아날로그 신호

  • 디지털 데이터를 아날로그 회선을 통해 전송하기 위해 아날로그 형태로 변환하는 것
  • 모뎀을 이용한다.
  • 변조 방식은 ASK, FSK, PSSK, QAM이 있다.

모뎀

  • MODEM = MOdulation DEModulation
  • 디지털 데이터를 아날로그 회선에 적합한 아날로그 신호로 변환하는 변조 과정과 그 반대의 복조 과정을 수행한다.
  • 디지털 데이터를 공중 전화 교환망과 같은 아날로그 통신망을 이용하여 전송할 때 사용
  • Null 모뎀 : 모뎀을 사용하지 않고 두 대의 컴퓨터를 직접 접속해서 정보를 교환하는 방식

기능

  • 변복조 기능
  • 자동 응답 기능
  • 자동 호출 기능
  • 자동 속도 조절 기능
  • 모뎀 시험 기능 : Loop Test

디지털 데이터에서 디지털 신호

  • 디지털 데이터를 디지털 회선을 통해 전송하기 위해 디지털 형태로 변환하는 것
  • 2진 데이터의 각 비트를 디지털 신호 요소로 변환하며 DSU를 이용한다.

DSU

  • Digital Service Unit
  • 컴퓨터나 단말장치로부터 전송되는 디지털 데이터를 디지털 회선에 적합한 디지털 신호로 변환하는 과정과 그 반대를 수행한다.
  • 신호의 변조 과정 없이 단순히 유니폴라 신호를 바이폴라 신호로 변환하 주는 기능만 제공한다.
  • 모뎀에 비해 구조가 단순하다.
  • 디지털 데이터를 공중 데이터 교환망과 같은 디지털 통신망을 이용하여 전송할 때 사용
  • 송수신 기능과 타이밍 회복 기능을 DSU 자체에서 수행한다.
  • 속도가 빠르고 오류율이 낮다.

디지털 변조

  • Keying
  • 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 것을 의미
  • 모뎀을 사용
  • 진폭 편이변조, 주파수 편이변조, 위상 편이변조, 직교 진폭변조

진폭 편이 변조

  • ASK = Amplitude Shift Keying
  • 2진수 0과 1을 서로 다른 진폭의 신호로 변조하는 방식
  • 이 방식의 모뎀은 구조가 단순하고 가격이 저렴하다.
  • 신호 변동과 잡음에 약해 데이터 전송용으로 거의 쓰이지 않는다.

주파수 편이 변조

  • FSK = Frequency Shift Keying
  • 2진수 0과 1을 서로 다른 주파수로 변조하는 방식
  • 1200bps 이하의 저속도 비동기식 모뎀에서 사용
  • 모뎀 구조가 단순하고 신호 변동과 잡음에 강하다.
  • 대역폭을 넓게 차지한다.

위상 편이 변조

  • PSK = Phase Shift Keying
  • 2진수 0과 1을 서로 다른 위상을 갖는 신호로 변조하는 방식
  • 일정한 진폭 또는 주파수를 갖는 정현파의 위상을 180/ 90/ 45도 단위로 2등분/ 4등분/ 8등분 했을 때의 각 위치에 신호를 할당하여 전송하는 방식
  • 파형의 시작 위치를 다르게 하여 신호를 전송
  • 한 위상에 1bit(2위상), 2bit(4위상), 3bit(8위상)를 대응시켜 전송하므로 속도를 증가시킬 수 있다.
  • 중고속의 동기식 모뎀에 많이 사용
  • 잡음에 크게 영향을 받지 않는다.

  • 2위상 편이 변조

    • DPSK, BPSK
    • 위상을 2등분하는 방식
    • 2등분된 각각의 위상에 1과 0을 할당하여 전송
  • 4위상 편이 변조
    • QDPSK QPSK
    • 위상을 4등분하는 방식
    • 4등분된 각각의 위상에 2비트(00, 01, 10, 11)씩 할당하여 전송
  • 8위상 편이 변조 : ODPSK

직교 진폭 변조

  • QAM = Quadrature Amplitude Modulation = 진폭 위상 변조 = 직교 위상 변조
  • 제한된 전송 대역 내에 고속 전송이 가능 (9600bps)
  • ITU-T에서 9600bps 모뎀의 표준 방식으로 권고
  • 신호의 진폭과 위상을 표시하는 신호의 구분점이 통신 회선의 잡음과 위상 변화에 대해 우수하다.
  • QAM 방식의 전송 비트 수 예시 : 4위상은 2² = 2bit, 2진폭은 2¹ = 1bit 이므로 3bit식 전송

펄스 코드 변조

  • 펄스 변조

    • 펄스파의 진폭, 폭 위상 등을 변화시키는 변조 방식
    • 연속 레벨 변조 : 펄스 진폭 변조, 펄스 폭 변조, 펄스 위상 변조
    • 불연속 레벨 변조 : 펄스 수 변조, 펄스 코드 변조, 델타 변조
  • PCM = Pulse Code Modulation

  • 화상, 음성, 동영상, 가상 현실 등과 같이 연속적인 시간과 진폭을 가진 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하는 것
  • 코덱을 사용
  • 송신 측에서 아날로그 데이터를 표본화하여 PAM 신호로 만든 후 양자화, 부호화 단계를 거쳐 디지털 형태로 전송하는 방식

순서

표본화 => 양자화 => 부호화 => 복호화 => 여파화

표본화

  • Sampling
  • 연속적인 신호 파형을 일정 시간 간격으로 검출하는 단계
  • 샤논의 표본화 이론을 바탕 : 어떤 신호가 의미를 지니는 최고 주파수보다 2배 이상의 주파수로 균일한 시간 간격 동안 채집되면 이 데이터는 원래 신호가 가진 모든 정보를 포함
  • 표본화에 의해 검출된 신호를 PAM 신호라 하며 아날로그 형태이다.
  • PAM 신호는 양자화를 거쳐야 디지털 형태를 갖춘다.
  • 표본화 간격 = 1 / 표본화 횟수 = 1 / ( 2 * 주파수 대역폭 )

양자화

  • Quantizing
  • 표본화된 PAM 신호를 유한 개의 부호에 대한 대표값으로 조정하는 과정
  • 실수 형태의 PAM 신호를 반올림하여 정수형으로 만드는 것
  • PAM 신호 값이 양자화 레벨의 1/2 보다 높은 경우는 위의 레벨값으로 낮은 경우는 아래의 레벨값으로 조정
  • 양자화 잡음 : 표본 측정값과 양자화 파형과의 오차를 말하는 것, PCM 단국 장치에서 발생
  • 양자화 잡음은 양자화 레벨을 세밀하게 함으로 줄일 수 있으나 데이터 양이 많아지고 전송 효율이 낮아진다.
  • 양자화 레벨 : PAM 신호를 부호화할 때 2진수로 표현할 수 있는 레벨
  • 표본당 전송 비트수가 3Bit이면 8개, 5Bit이면 32개의 양자화 레벨이 필요
  • 원래 신호 => 표본화 => PAM 신호 => 양자화 => PCM 신호 => 부호화 => PCM 데이터

부호화

  • Encoding
  • 양자화된 PCM 펄스의 진폭 크기를 2진수로 표시하는 과정

복호화

  • Decoding
  • 수신된 디지털 신호인 PCM을 PAM 신호로 되돌리는 과정

여파화

  • Filtering
  • PAM 신호를 원래 입력 신호인 아날로그 데이터를 복원하는 과정

베이스밴드 전송

  • Base Band = 기저대역 전송
  • 컴퓨터나 단말장치 등에서 처리된 디지털 데이터를 다른 주파수 대역으로 변조하지 않고 직류 펄스 형태 그대로 전송하는 것
  • 신호만 전송되기 때문에 전송 신호 품질이 우수
  • 직류를 사용하므로 감쇠 등에 문제가 생겨 장거리 전송에는 비적합
  • 컴퓨터와 주변장치 간의 통신, LAN 등 가까운 거리에 사용

전송 방식

단류 NRZ

  • Non Return to Zero
  • 입력 데이터가 1이면 양의 전압을 주고 0이면 전압을 주지 않는다.
  • 송수신 회로의 구성이 간단하다.
  • 단거리 구간에 이용한다.

복류 NRZ

  • 0은 음, 1은 양의 전압으로 표현
  • 저속도 전송의 표준 방식으로 사용

NRZ-L

  • Non Return to Zero Level
  • 0은 양, 1은 음의 전압으로 표현
  • 가장 대표적인 디지털 파형

NRZ-M

  • Non Return to Zero Mark = 차등 부호 = Differential Encoding
  • 비트 간격 시작점에는 항상 신호 변화가 발생
  • 0은 신호 변화 없이 전 상태를 유지하고 1일 때는 신호 변화가 발생

NRZ-S

  • Non Return to Zero Space
  • NRZ-M과 동일한 신호 변화를 적용하되 입력신호의 보수를 취한 형태로 적용
  • 1일 때는 변화없음 0일 때는 변화

단류 RZ

  • Return to Zero
  • 입력 데이터가 1이면 하나의 데이터 폭을 두 개로 나눠 1/2시간 동안은 양의 전압으로, 나머지 1/2시간은 0으로 되돌아온다.
  • 0이면 전압을 주지 않는다.

복류 RZ

  • 하나의 데이터 폭을 두 개로 나눠 1/2시간 동안에 0은 음, 1은 양의 전압으로 표현하고 나머지 1/2시간은 0으로 되돌아온다.

바이폴라

  • Bipolar = AMI = 교호 부호 반전
  • 0은 신호 변화 없이 0V를 유지하고, 1은 +V와 -V 상태를 교대로 표현
  • 고속 디지털망에 사용

맨체스터

  • Manchester
  • 입력 데이터가 1이면 하나의 데이터 폭을 두 개로 나눠 1/2시간 동안 양의 전압으로 나머지 1/2시간 동안은 음의 전압으로 표현
  • 입력 데이터가 0이면 1/2시간 동안에는 음의 전압으로 나머지 1/2시간 동안에는 양의 전압으로 표현

기타

  • RB 방식
  • CMI 방식 = 부호화 마크 반전 방식
  • 차분 방식

다중화

  • Multiplexing
  • 하나의 고속 통신 회선을 다수의 단말기가 공유할 수 있도록 하는 것
  • 다중화기, 집중화기, 공동 이용기

공동이용기

  • 폴링 방식으로 네트워크를 제어시 통신 회선을 공동으로 이용할 수 있도록 하는 장치
  • 모뎀 공동 이용기, 선로 공동 이용기, 포트 공동 이용기
  • 네트워크를 단순화하고 비용을 절감

다중화기

  • MUX = MUltipleXer
  • 하나의 통신 회선에 여러 대의 단말기가 동시에 접속하여 사용할 수 있도록 하는 장치
  • 고속 통신 회선의 주파수나 시간을 일정한 간격으로 나눠 각 단말기에 할당하는 방식으로 운영
  • 여러 단말기가 같은 장소에 위차하는 경우 다중화 기능을 이용해 전송로의 수를 감소시킬 수 있다.
  • 주파수 분할 다중화기와 시분할 다중화기로 구분
  • 통신 회선을 공유함으로써 전송 효율을 높이고 통신회선 비용이 절감
  • 입력 회선 수와 출력 회선 수가 같다.
  • 여러 대의 단말기 속도의 합이 하나의 통신 회선 속도와 같다.

주파수 분할 다중화기

  • FDM = Frequency Division Multiplexer
  • 통신 회선 주파수를 여러 개로 분할하여 여러 대의 단말기가 동시에 사용할 수 있도록 한 것
  • 필요한 대역폭보다 통신 회선의 유효 대역폭이 큰 경우에 사용
  • 다중화기 자체에 변복조 기능이 있어 모뎀을 설치할 필요가 없다.
  • 구조가 간단하고 가격이 저렴하다.
  • 저속(1200bps)의 비동기식 전송, 멀티 포인트 방식에 적합
  • 아날로그 신호 전송에 적합
  • 전화, TV, 유선방송
  • 각 채널들 간 상호 간섭을 방지하기 위해 보호대역(Guard Band)가 필요
  • 보호 대역 사용으로 인한 대역폭 낭비 초래

시분할 다중화기

  • TDM = Time Division Multiplexer
  • 통신 회선의 대역폭을 일정한 시간 폭으로 나눠 여러 대의 단말장치가 동시에 사용할 수 있도록 한 것
  • 디지털 회선을 이용해 디지털 전송을 한다.
  • 디지털 회선에서 주로 사용하며 대부분 데이터 통신에 사용
  • point to point 방식에 적합

동기식 시분할 다중화기

  • STDM = Synchronous TDM
  • 일반적인 다중화기를 말한다.
  • 모든 단말에 균등한 시간폭을 제공
  • 전송되는 데이터의 시간폭을 정확히 맞추기 위해 동기 비트가 필요
  • 통신 회선의 데이터 전송률이 전송 디지털 신호의 데이터 전송률을 능가할 때 사용
  • 다중화기 내부 속도와 단말기 속도차이를 보완해주는 버퍼가 필요
  • 전송할 데이터가 없어도 시간폭이 제공되므로 효율성이 떨어짐
  • 송신 측에서는 입력된 데이터를 채널 별로 분리하여 각각의 채널 버퍼에 저장하고 이를 순차적으로 전송

비동기식 시분할 다중화기

  • ATDM = Asynchronous TDM = 지능 다중화기, 확률적 다중화기, 통계적 시분할 다중화기
  • 마이크로프로세서를 이용해 접속된 단말기 중 전송할 데이터가 있는 단말기에만 시간폭을 제공
  • 낭비되는 시간폭을 줄일 수 있어 전송 효율이 높음
  • 다중화기 내부 속도와 단말기의 속도 차이를 보완하기 위한 버퍼가 필요 (데이터의 임시 저장)
  • 데이터 전송량이 많아질 경우 전송 지연이 생김
  • 접속하는데 소요 시간이 길다.
  • 데이터와 함께 주소 정보를 헤더에 붙여 전송
  • 주소 제어, 흐름 제어, 오류 제어 등의 기능이 있어 복잡한 제어 회로와 임시 기억장치가 필요하며 가격이 비싸다.

역다중화기

  • Inverse Multiplexer
  • 광대역 회선 대신 두 개의 음성 대역 회선을 이용하여 데이터를 전송할 수 있도록 하는 장치
  • 광대역 통신 회선을 사용하지 않고도 9600bps 이상의 광대역 속도를 얻을 수 있어 통신비용이 절감
  • 하나의 통신 회선이 고장나도 나머지 하나의 회선을 통해 1/2 속도로 전송을 유지할 수 있다.
  • 여러 가지 변화에 대응해 다양한 전송 속도를 얻을 수 있다.
  • 음성 대역 회선의 특성상 두 회선의 상대적 전송 지연이 발생할 수 있어 두 회선의 속도 차이를 조절하기 위해 순환 기억장치가 사용된다.
  • 위 문제를 비트 스트림 혼란 방지라고 한다.
  • 성격이 다른 두 개의 채널을 사용할 수 있다.
  • 회선 변경이 쉽다.

집중화기

  • Concentrator
  • 하나 또는 소수의 통신 회선에 여러 대의 단말기를 접속하여 사용할 수 있도록 하는 장치
  • 실제 전송할 데이터가 있는 단말기에만 통신 회선을 할당하여 동적으로 통신 회선을 이용할 수 있도록 한다.
  • 한 개의 단말기가 통신 회선을 점유하면 다른 단말기는 통신 회선을 사용할 수 없다.
  • 다른 단말기의 자료를 임시로 보관할 버퍼가 필요
  • m개의 입력 회선을 n개의 출력회선으로 집중화하는 장치
  • 입력 회선의 수가 출력 회선의 수보다 같거나 많다.
  • 회선의 이용률이 낮고 불규칙적인 전송에 적합
  • 전송할 데이터의 유무를 판단해야 하므로 제어 조작이 어렵다.
  • 회선 교환, 메세지 교환, 패킷 교환 등의 교환방식에 사용
  • 여러 대의 단말기 속도의 합이 통신 회선의 속도보다 크거나 같다.

통신 속도와 통신 용량

변조 속도

  • 1초 동안 몇 개의 신호 변화가 있었는가를 나타내는 것
  • 단위는 baud를 사용한다.
  • 1개의 신호가 변조되는 시간을 t초라고 하면 baud = 1/t

신호 속도

  • 1초 동안 전송 가능한 비트의 수
  • 단위는 bps
  • bps = baud X 변조시 상태 변화 수
  • baud = bps / 변조시 상태 변화 수

변조 시 상태 변화 수

  • 모노비트 : 1bit
  • 디비트 : 2bit
  • 트리비트 : 3bit
  • 쿼드비트 : 4bit

전송 속도

  • 단위 시간에 전송되는 데이터 양을 나타낸다.
  • 문자, 블록, 비트, 단어 수 등

베어러 속도

  • 데이터 신호에 동기 문자, 상태 신호 등을 합한 속도
  • 단위는 bps

통신 용량

단위 시간 동안 전송 회선이 최대로 전송할 수 있는 통신 정보량

샤논의 정의

  • Shannon
  • 전송 회선의 대역폭과 신호, 잡음을 고려해 통신 용량을 정의한 것

shannon's_theorem

  • C : 통신 용량
  • B : 대역폭
  • S : 신호 전력
  • N : 잡음 전력
    주파수 대역폭을 늘리고, 신호를 높이고, 잡음을 줄인다.

전송 제어

  • Transmission Control
  • 데이터의 원활한 흐름을 위해 입출력 제어, 회선 제어, 동기 제어, 오류 제어, 흐름 제어 등을 수행하는 것
  • OSI7 모델의 데이터 링크 계층에서 수행
  • 전송 제어 프로토콜, 데이터 링크 제어 프로토콜

절차

데이터 통신 회선 접속 => 데이터 링크 설정 => 정보 메세지 전송 => 데이터 링크 종결 => 데이터 통신 회선 절단

데이터 통신 회선의 접속

  • 교환 회선에서 통신 회선과 단말기를 물리적으로 접속하는 단계
  • 교환 회선을 이용하는 Point to Point 방식이나 Multi Point 방식으로 연결된 경우에 필요한 단계
  • 전용 회선을 이용한 Point to Point 방식에는 불필요하다.

데이터 링크의 설정

  • 접속된 통신 회선상에서 송수신 측 간의 확실한 데이터 전송을 수행하기 위해 논리적 경로를 구성하는 단계
  • 데이터 링크의 설정 방법에는 폴링/셀렉션 방식, 경쟁 방식이 있다.

정보 메세지 전송

  • 데이터를 수신 측에 전송하고 오류 제어와 순서 제어를 수행하는 단계

데이터 링크 종결

  • 송수신 측 간의 논리적 경로를 해제하는 단계

데이터 통신 회선의 절단

  • 통신 회선과 단말기 간의 물리적 접속을 절단하는 단계

데이터 링크 제어 프로토콜

  • 컴퓨터와 컴퓨터, 컴퓨터와 단말장치 등의 두 장치 상호 간에 신속하고 정확하게 데이터를 주고 받을 수 있도록 전송 제어를 수행하는 프로토콜
  • 데이터 링크 레벨 프로토콜 = 전송 제어 프로토콜
  • 문자위주 방식과 비트 위주 방식으로 구분된다.

BSC

  • Binary Synchronous Control
  • 문자 위주의 프로토콜
  • 각 프레임에 전송 제어 문자를 삽입하여 전송을 제어
  • 문자 코드 상에 정의된 전송 제어 문자를 이용해 링크를 제어하기 때문에 사용하는 문자 코드에 의존적이며 사용할 수 있는 코드가 제한적
  • 컴퓨터가 사용하는 문자 코드 체계가 통일되어야 한다.
  • 반이중 전송만을 지원한다.
  • 주로 동기식 전송 방식을 사용하나 비동기식 전송방식도 사용
  • Point to Point, Multi Point 방식에서 주로 사용
  • 오류 제어 및 흐름 제어를 위해 Stop and Wait ARQ를 사용
  • 전파 지연 시간이 긴 선로에서는 비효율적
  • 오류 검출이 어렵고 전송 효율이 나쁘다.

전송 제어 문자

  • 링크 관리, 프레임의 시작 끝의 구별, 오류 제어 등의 기능을 하는 것
  • SYN : Synchronous idle 문자 동기
  • SOH : Start of Heading 헤드의 시작
  • STX : Start of Text 본문의 시작 및 헤드의 종료
  • ETX : End of Text 본문의 종료
  • ETB : End of Transmission Block 블록의 종료
  • EOT : End Of Transmission 전송 종료 및 데이터 링크 해제
  • ENQ : ENQuiry 상대편에 데이터 링크 설정 및 응답 요구
  • DLE : Data Link Escape 전송 제어 문자 앞에 삽입하여 전송 제어 문자임을 알려줌, 데이터 투명성을 위해 삽입
  • ACK : ACKnowledge 긍정 응답
  • NAK : Negative AcKnowledge 부정 응답

HDLC

  • High level Data Link Control
  • 비트 위주의 프로토콜
  • 각 프레임에 데이터 흐름을 제어하고 오류를 검출할 수 있는 비트 열을 삽입하여 전송
  • Point to Point, Multi Point, Loop 등 다양한 데이터 링크 형태에 동일하게 적용 가능
  • 단방향, 반이중, 전이중 통신을 모두 지원
  • 동기식 전송 방식 사용
  • 오류 제어를 위해 GO-Back-N과 Selective Repeat ARQ를 사용
  • 흐름 제어를 위해 슬라이딩 윈도우 방식 사용
  • 전송 제어상의 제한을 받지 않고 자유로이 비트 정보를 전송할 수 있다.
  • 전송 효율과 신뢰성이 높다.

비트 스터핑

  • Bit Stuffing
  • 프레임에 임의의 비트를 삽입하여 데이터의 자유로운 전송을 보장하는 기능
  • 프레임 내의 플래그 비트와 다른 비트를 구분하여 기본적인 오류를 검출
  • 투명성을 보장한다.
  • 플래그 비트를 제외한 모든 비트는 ‘1’이 6개 이상 연속되지 않도록 한다.
  • ‘1’이 연속적으로 5개가 오면 다음 6번째 비트는 ‘0’을 강제로 추가해 송신한다.
  • ‘1’이 6개가 연속된 비트는 플래그 비트
  • ‘1’이 7개 이상 연속되면 오류 프레임으로 검출된다.

프레임 구조

  • 플래그 : 프레임 시작과 끝을 나타내는 고유한 비트 패턴 01111110
  • 주소부
    • Address Field
    • 송수신국을 식별하기 위해 사용
    • 불특정 다수에게 전송하는 방송용은 11111111
    • 시스템에 의해 임의로 수신국이 지정되는 시험용은 00000000
  • 제어부
    • Control Field
    • 프레임의 종류를 식별하기 위해 사용
    • 제어부의 첫 번째, 두 번째 비트를 사용하여 프레임 종류를 구별
    • I 프레임 : Information Frame = 정보 프레임, 제어부가 ‘0’으로 시작하는 프레임, 사용자에게 데이터를 전달하거나 피기백킹 기법을 통해 데이터에 대한 확인 응답을 보낼 때 사용
    • S 프레임 : Supervisory Frame = 감독 프레임, 제어부가 ‘10’으로 시작하는 프레임, 오류 제어와 흐름 제어를 위해 사용
    • U 프레임 : Unnumbered Frame = 비번호 프레임, 제어부가 ‘11’로 시작하는 프레임, 링크의 동작 모드 설정과 관리
  • 정보부
    • Information Field
    • 실제 정보 메세지가 들어 있는 부분
  • FCS
    • Frame Check Sequence Field = 프레임 검사 순서 필드
    • 프레임 내용에 대한 오류 검출을 위해 사용하는 부분
    • 일반적으로 CRC 코드가 사용된다.

피기백킹

  • Piggybacking
  • 데이터 프레임 확인 응답을 포함시켜 전송하는 것

HDLC의 Station

  • 주국 : 종속된 단말기를 제어하거나 정보를 제공해주는 컴퓨터, 주 스테이션 = 1차국 = 서버
  • 종국 : 주국으로부터 제어를 받고 정보를 제공받는 컴퓨터, 부 스테이션 = 2차국 = 클라이언트
  • 혼합국 : 상대국 컴퓨터의 제어를 받기도 하고 제어를 하기도 하는 동등한 위상을 가진 컴퓨터, 복합국

데이터 전송 모드

  • 표준 응답 모드
    • NRM = Normal Response Mode
    • 반이중 통신을 하는 Point to Point 또는 Multi Point 불균형 링크 구성에 사용
    • 종국은 주국의 허가가 있을 때만 송신
  • 비동기 응답 모드
    • ARM = Asynchronous Response Mode
    • 전이중 통신을 하는 Point to Point 불균형 링크 구성에 사용
    • 종국은 주국의 허가 없이도 송신이 가능하지만 링크 설정이나 오류 복구 등의 제어 기능은 주국만 가능
  • 비동기 균형(평형) 모드
    • ABM = Asynchronous Balanced Mode
    • Point to Point 균형 링크에서 사용
    • 혼합국끼리 허가 없이 언제나 전송할 수 있도록 설정

불균형 링크

  • 주국과 종국 사이의 통신
    균형 링크
  • 모든 국의 동등한 혼합국끼리의 통신

회선 제어 방식

경쟁 방식

  • Contention
  • 회선 접속을 위해서 서로 경쟁하는 방식
  • 송신 요구를 먼저 한 쪽이 송신권을 갖는다.
  • Point to Point 방식에서 주로 사용
  • 송신 요구가 발생한 국이 주국이 되어 상대국에 셀렉팅 순서를 송신하여 상대국의 수신 가능 상태를 확인한 후 정보 메세지를 송신
  • 데이터 링크 설정되면 정보 전송이 종료되기 전까지는 데이터 링크의 종결이 이루어지지 않고 독점적으로 정보 전송을 하게 된다.
  • 송신 측에 전송할 메세지가 있을 경우 사용 가능한 회선이 있을 때까지 기다려야한다.
  • 대표적 시스템으로 ALOHA

폴링/셀렉션 방식

  • Polling/Selection
  • 주 컴퓨터에서 송수신 제어권을 가지고 있는 방식
  • 트래픽이 많은 Multi Point 방식으로 연결된 회선에서 사용

폴링

  • Polling
  • 주 컴퓨터에서 단말기에게 전송할 데이터가 있는지를 물어 전송할 데이터가 있다면 전송을 허가하는 방식
  • 단말기에서 주 컴퓨터로 보낼 데이터가 있는 경우에 사용

셀렉션

  • Selection
  • 주 컴퓨터가 단말기로 전송할 데이터가 있는 경우 그 단말기가 받을 준비가 되어있는가를 묻고 준비가 되어있으면 주 컴퓨터에서 단말기로 데이터를 전송하는 방식

오류 제어 방식

발생 원인

감쇠

  • Attenuation
  • 전송 신호 세력이 전송 매체를 통과하는 과정에서 거리에 따라 약해지는 현상
  • 주파수가 높을수록 감쇠 현상이 심해진다.

지연 왜곡

  • Delay Distortion
  • 유선 매체에서 발생하는 문제
  • 하나의 전송 매체를 통해 여러 신호를 전달했을 때 주파수에 따라 그 속도가 달라짐으로써 생기는 오류
  • 중심 주파수의 전달 속도가 가장 빠르고 양쪽 끝의 주파수일수록 느려진다.

백색 잡음

  • White Noise = 가우스 잡음 = 열 잡음
  • 전송 매체 내부에서 온도에 따라 전자의 운동량이 변화함으로써 생기는 잡음
  • 완벽하게 제거하기 힘들다.

상호 변조 잡음

  • Intermodulation Noise
  • 서로 다른 주파수들이 하나의 전송 매체를 공유할 때 주파수 간의 합이나 차로인해 새로운 주파수가 생성되는 잡음
  • 통신 시스템의 비선형성 때문에 발생

누화 잡음

  • Cross Talk Noise = 혼선
  • 인접한 전송 매체의 전자기적 상호 유도 작용에 의해 생기는 잡음
  • 신호의 경로가 비정상적으로 결합된 경우 나타난다.

충격성 잡음

  • Impulse Noise
  • 번개와 같은 외부적인 충격 또는 통신 시스템의 결함이나 파손 등의 기계적인 충격에 의해 생기는 잡음
  • 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡음
  • 비연속적이고 불규칙적인 진폭을 가진다.

돌발성 잡음

  • 자연 현상, 통신 장비의 결함 등 예측할 수 없는 외부 요인에 의해 발생하는 잡음

위상 지터 잡음

  • Phase Jitter Noise
  • 전송 네트워크에서 전송 신호의 위상이 연속적으로 일그러지는 현상

위상 히트 잡음

  • Phase Hit Noise
  • 전송 네트워크에서 전송 신호의 위상에 불연속적인 순간 변화가 일어나는 현상

우연적 왜곡

  • 예측 할 수 없이 무작위로 발생하는 왜곡
  • 백색 잡음, 충격 잡음, 누화 잡음, 위상 히트 잡음

시스템적 왜국

  • 전송 매체에서 언제든지 일어날 수 있는 왜곡
  • 손실, 감쇠, 하모닉 왜곡

오류율

  • 비트 오류율 = 오류 비트수 / 전송한 총 비트 수
  • 블록 오류율 = 오류 블록 수 / 전송한 총 블록 수
  • 문자 오류율 = 오류 문자 수 / 전송한 총 문자 수

전송 오류 제어 방식

전진 오류 수정

  • FEC = Forward Error Corrction = 순방향 오류 수정
  • 데이터 전송 과정에서 발생한 오류를 검출하여 검출된 오류를 재전송 요구 없이 스스로 수정하는 방식
  • 송신 측에서는 문자나 프레임에 오류 검출을 위한 부가 정보를 추가시켜 전송하고, 수신 측에서는 부가정보를 이용해 자신이 수신한 데이터에 존재하는 오류를 발견하고 수정
  • 재전송 요구가 없어 역 채널이 필요 없고 연속적인 데이터 흐름이 가능하다.
  • 데이터 비트 외에 오류 검출 및 수정을 위한 비트가 추가로 전송되어야 하기 때문에 전송 효율이 떨어진다.
  • 해밍 코드 방식과 상승 코드 방식

후진 오류 수정

  • BEC = Backward Error Correction
  • 데이터 전송 과정에서 오류가 발생하면 송신 측에 재전송을 요구하는 방식
  • 패리티 검사, CRC, 블록 합 방식으로 오류 검출
  • ARQ에 의해 오류 제어

자동 반복 요청

  • ARQ = Automatic Repeat reQuest
  • 오류 발생시 수신측은 오류 발생을 송신 측에 통보하고 송신 측은 오류 발생 블록을 재전송하는 모든 절차를 의미
  • 정지대기 ARQ, Go-Back ARQ, 선택적 재전송 ARQ, 적응적 ARQ가 있다.

정지대기 ARQ

  • Stop and Wait ARQ
  • 송신 측에서 한 개의 블록을 전송한 후 수신 측으로부터 응답을 기다리는 방식
  • 수신 측의 응답이 ACK면 다음 블록을 전송하고 NAK면 앞서 송신했던 블록을 재전송한다.
  • 블록을 전송할 때마다 수신 측의 응답을 기다려야되므로 전송 효율이 가장 낮다.
  • 오류가 발생한 경우 앞서 송신한 블록만 재전송하면 되므로 구현 방법이 단순하다.

연속 ARQ

  • Continuous ARQ
  • 정지대기 ARQ가 갖는 오버헤드를 줄이기 위해 연속적으로 데이터 블록을 보내는 방식
  • 수신 측에서는 부정응답만을 송신
  • 프레임의 송신 순서와 수신 순서가 동일해야 수신이 가능하다.

Go-BACK-N ARQ

  • 여러 블록을 연속적으로 전송하고 수신 측에서 NAK를 보내면 송신 측이 오류가 밠애한 블록 이후의 모든 블록을 재전송
  • 전송 오류가 발생하지 않으면 쉬지 않고 연속적으로 송신이 가능하다.
  • 오류가 발생한 부분부터 모두 재전송하므로 중복 전송의 단점이 있다.

선택적 재전송

  • Selective Repeat ARQ
  • 여러 블록을 연속적으로 전송하고 수신 측에서 NAK를 보내면 송신 측이 오류가 발생한 블록만을 재전송
  • 수신 측에서 데이터를 처리하기 전에 원래 순서대로 조립해야 하므로 더 복잡한 논리 회로와 큰 용량의 버퍼가 필요하다.

적응적 ARQ

  • Adaptive ARQ
  • 전송 효율을 최대로 하기 위해 데이터 블록의 길이를 채널의 상태에 따라 동적으로 변경하는 방식
  • 제어 회로가 매우 복잡하고 비용이 비싸 현재는 거의 사용되지 않는다.

오류 검출 방식

  • 가장 대표적인 방법은 오류 검출 코드를 이용하는 방법
  • 전송 데이터에 오류 검출 코드를 부가해 그 코드로 수신된 데이터의 오류를 검출한다.
  • 패리티 검사, 순환 중복 검사, 궤환 전송 방식, 자동 연속 방식, 해밍 코드 방식, 상승 코드 방식

수직 패리티 체크

  • 수직 중복 검사 = VRC = Vertical Redundancy Check
  • 수직 방향으로 패리티 비트를 부여하는 방식
  • 보통의 패리티 검사를 일컫는다.
  • 짝수 패리티 : 주로 비동기식 전송에 사용
  • 홀수 패리티 : 주로 동기식 전송에 사용
  • 가장 간단하지만 두 개의 비트에 동시에 오류가 발생하면 검출이 불가능하다.
  • 오류를 검출만하고 수정은 못한다.

수평 패리티 체크

  • 세로 중복 검사 = LRC = Longitudinal Redundancy Check
  • 수평 방향으로 패리티 비트를 부여하는 방식
  • 전송 비트를 일정량의 블록으로 묶어서 블록의 맨 마지막에 패리티 비트를 부여

순환 중복 검사

  • CRC = Cyclic Redundancy Check
  • 다항식 코드를 사용하여 오류를 검출하는 방식
  • HDLC 프레임의 FCS에 사용되는 방식
  • 집단 오류를 검출할 수 잇고, 검출률이 높아 가장 많이 사용된다.

궤환 전송 방식

  • Echo Check
  • 수신 측에서 받은 데이터를 송신 측으로 되돌려 보내어 원본 데이터와 비교하여 오류가 있는 경우 재전송하는 방식

자동 연속 방식

  • 연속 전송 방식
  • 송신 측에서 동일 데이터를 두 번 이상 전송하면 수신 측에서 두 데이터를 비교해 이상 유무를 판별한 후 오류 발생 시 이를 수정하는 방식

해밍 코드 방식

  • Hamming Code = 자기 정정 부호
  • 수신 측에서 오류가 발생한 비트를 검출한 후 직접 수정하는 방식
  • 1bit의 오류만 수정이가능하다.
  • 정보 비트 외에 잉여 비트가 많이 필요하다.
  • 해밍 거리: 송신한 데이터와 수신한 데이터의 각 대응하는 비트가 서로 다른 비트의 수

상승 코드 방식

  • 순차적 디코딩과 한계값 디코딩을 사용하여 오류를 수정한다.
  • 수신 측에서 오류 데이터를 수정할 수 있다는 점은 해밍 코드와 같지만 상승 코드는 여러 비트의 오류도 수정할 수 있다.

전용 회선

  • Leased Line
  • 송수신 상호 간에 통신 회선이 항상 고정되어 있는 방식
  • Point to Point 방식과 Multi Point 방식이 있다.
  • 전송 속도가 빠르고 전송 오류가 적다.
  • 사용 방법이 간편하고 업무 적용이 쉽다.
  • 전송할 데이터의 양이 많고 회선 사용 시간이 많을 때 효율적
  • 고장 발생시 유지보수가 쉽다.

교환 회선

  • Switched Line
  • 교환기에 의해 송수신 상호 간이 연결되는 방식
  • 전용 회선에 비해 전송 속도가 느리다.
  • 보안을 위해 정보 누설과 파괴를 방지하는 조치가 필요하다.
  • 회선을 공유하므로 효용도가 높고 통신 장치와 회선 비용을 줄일 수 있다.
  • 전송할 데이터의 양이 많지 않고 회선 사용시간이 적을 때 효율적

데이터 교환 방식

  • 회선 교환 방식 : 통신 회선을 교환기에 의해 물리적으로 접속
    • 공간 분할 교환 방식
    • 시분할 교환 방식
  • 축적 교환 방식 : 교환기의 임시기억장치를 이용
    • 메시지 교환 방식
    • 패킷 교환 방식
      • 가상 회선 교환 방식
      • 데이터그램 교환 방식

성능 비교 요소

  • 전파 지연 : 신호가 한 노드에서 다음 노드로 도달하는 데 걸리는 시간
  • 전송 시간 : 데이터가 출발지에서 도착지까지 도달하는 데 걸리는 시간
  • 노드 지연 : 한 노드가 데이터를 교환하기 위하여 필요한 시간
  • 데이터 처리율 : 정해진 시간 동안 받아들이고 전송할 수 있는 데이터의 비율

회선 구성 방식

컴퓨터와 여러 대의 단말기를 연결하는 방식

포인트 투 포인트

  • 점 대 점 방식
  • 중앙 컴퓨터와 단말기를 일대일 독립적으로 연결하여 언제든지 데이터 전송이 가능하게 한 방식
  • 전송할 데이터의 양과 회선 사용 시간이 많을 때 효율적
  • 전용 회선 또는 교환 회선에 이용
  • 고장 발생 시 유지보수가 쉽다.
  • 통신망을 성형으로 구성할 때 사용

멀티 드롭 방식

  • Multi Drop = 멀티 포인트 = 다중 점 방식
  • 여러 대의 단말기를 한 개의 통신 회선에 연결하는 방식
  • 통신 회선은 전용 회선을 사용한다.
  • 제어용 컴퓨터가 주국이 되고 다말기가 종국이 된다.
  • 단말기는 주소 판단 기능과 데이터 블록을 일시 저장할 수 있는 버퍼 기억장치가 있어야한다.
  • 데이터의 양과 회선 사용 시간이 적을 때 효율적
  • 회선을 공유하기에 효용도가 높고 가격이 저렴
  • 통신망을 버스형으로 구성할 때 사용
  • 데이터 전송은 폴링과 셀렉션에 의해 수행

회선 다중 방식

  • Line Multiplexing = 다중화 방식
  • 여러 대의 단말기들을 다중화 장치를 이용해 중앙 컴퓨터와 연결하는 방식

회선 교환 방식

  • Circuit Switching
  • 통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식
  • 음성 전화망
  • 공간 분할 교환 방식과 시분할 교환 방식으로 나뉜다.
  • 데이터 전송 전에 물리적 통신 회선을 통한 연결이 필요하다.
  • 접속이 되고나면 전용 회선에 의한 통신처럼 데이터가 전달된다.
  • 접속에는 긴 시간이 걸리나 접속되면 실시간 전송이 가능하다.
  • 회선이 접속되어도 수신 측이 준비가 되지 않으면 데이터 전송이 불가능
  • 접속된 두 지점이 회선을 독점하기 때문에 다른 단말기는 전달 지연을 갖는다.
  • 데이터가 전송되지 않아도 접속이 유지되기 때문에 통신 회선이 낭비된다.
  • 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 동일한 전송 속도가 유지
  • 오류 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행

공간 분할 교환 방식

  • SDS = Space Division Switching
  • 기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용해 교환을 수행하는 방식
  • 음성 전화용 교환기
  • 기존의 음성 전화망을 그대로 이용할 수 있어 간단한 저속 데이터 전송에 매우 효과적
  • 데이터 통신을 위해서는 융통성이 적고 오류율이 높다.
  • 연결 접속시간이 길고 고속 전송이 어렵다.
  • 속도나 코드의 변환이 어렵다.

1단 공간 분할 교환 방식

  • 장치 대 장치를 Cross Bar Matrix 형태의 공간으로 분할하는 방식
  • 입력이 m 출력이 n개 회선일 때 교차점의 개수는 m * n 개
  • 비효율적
  • 하나의 교차점이 고장나면 두 장치가 연결될 수 없다.

다단 공간 분할 교환 방식

  • 교차점의 수를 줄일 수 있고 Cross Bar의 이용도가 높아진다.
  • 장치 대 장치를 연결하는 경로가 하나 이상이므로 신뢰도가 향상
  • 제어 체계가 복잡
  • 연결할 중간 회선이 없으면 연결되지 않을 수 있다.

시분할 교환 방식

  • TDS = Time Division Switching
  • 전자 부품이 갖는 고속성과 디지털 교환 기술을 이용해 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시켜 다중화하는 방식
  • 데이터 전용 회선 교환 방식에 사용
  • TDM 버스 교환방식, 타임 슬롯 교환 방식, 시간 다중화 교환 방식

제어 신호

  • 감시 제어 신호 : 서비스 요청, 응답, 경보 및 휴지 상태 복귀 신호 기능
  • 주소 제어 신호 : 상대방 식별, 경로 배정
  • 호 정보 제어 신호 : 호 상태에 대한 정보를 송신자에게 제공
  • 망 관리 제어 신호 : 통신망의 운영, 유지, 고장 수리

축적 교환 방식

  • 송신 측에서 전송한 데이터를 송신 측 교환기에 저장시켰다가 이를 다시 적절한 통신 경로를 선택하여 수신 측 터미널에 전송하는 방식
  • 메세지 교환 방식과 패킷 교환 방식
  • 하나의 통신 회선을 여러 메세지가 공유 가능
  • 메세지를 저장 시켰다가 전송하므로 기억장치 필요
  • 전송 속도와 코드가 서로 다른 장치 간에도 통신이 가능하다.
  • 초기 설계 비용 및 통신 비용이 저렴
  • 부가적인 내용을 추가해 전송 가능
  • 전송 속도나 코드의 변환 및 전송 오류 정정이 가능

메세지 교환 방식

  • Message Switching
  • 교환기가 일단 송신 측의 메세지를 받아서 저장한 후 전송 순서가 되면 수신 측으로 전송
  • 각 메세지마다 전송 경로를 결정하고 수신 측 주소를 붙여서 전송
  • 전송 메세지는 교환기의 기억장치에 일정 기간동안 저장되어 검색이 가능
  • 전송 지연 시간이 매우 길다.
  • 응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송에 부적절
  • 전송량이 폭주해도 저장 기능을 사용해 교환기의 혼란을 방지할 수 있다.
  • 송신 측과 수신 측이 동시에 운영 상태에 있지 않아도 된다.
  • 같은 메세지를 여러 곳에 전송 가능

패킷 교환 방식

  • Packet Switching
  • 패킷은 장애 발생 시의 재전송을 위해 패킷 교환기에 일시 저장되었다가 곧 전송되며 전송이 끝난 후 폐기된다.
  • 패킷 교환망은 OSI7 모델의 네트워크 계층에 해당
  • 패킷형 터미널을 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정은 X.25
  • 패킷망 상호 간의 접속을 위한 프로토콜은 X.75
  • 하나의 통신 회선을 여러 사용자가 공유할 수 있어 회선 이용률이 높다.
  • 수신 측에서 분할된 패킷을 재조립해야한다.
  • 응답 시간이 빨라 대화형 응용이 가능하다.
  • 통신량의 제어를 통한 망의 안전성을 높일 수 있다.
  • 음성보다 데이터 전송에 적합
  • 장애 발생시 다른 정상적인 경로를 선택해 우회할 수 있다.

가상 회선 방식

  • 단말기 상호간 논리적인 가상 통신 회선을 미리 설정하여 송신지와 수신지 사이의 연결을 확립한 후 에 설정된 경로를 따라 패킷들을 순서적으로 운반하는 방식
  • 정보 전송 전에 제어 패킷에 의해 경로가 설정된다.
  • 데이터 전송의 안정성과 신뢰성이 보장
  • 패킷의 송수신 순서가 같다.
  • 호 설정 => 데이터 전송 => 호 해제
  • 모든 패킷이 전송되면 Clear Request Packet을 전송한다.

데이터그램 방식

  • 연결 경로를 설정하지 않고 인접한 노드들의 트래픽 상황을 감안해 각각의 패킷을 순서에 상관없이 독립적으로 운반하는 방식
  • 패킷마다 전송 경로가 달라 패킷은 목적지의 완전한 주소를 가진다.
  • 적절한 경로로 패킷을 전송하기 때문에 융통성이 좋다.
  • 순서에 상관 없이 여러 경로를 통해 도착한 패킷은 수신 측에서 순서를 재정리
  • 소수의 패킷으로 구성된 짧은 데이터 전송에 적합

패킷 교환망

  • PSDN = Packet Switched Data Network
  • 패킷 다중화 : 물리적으로는 한 개의 통신 회선을 사용하면서 패킷마다 논리 채널 번호를 붙여 동시에 다수 상대 터미널과 통신을 수행하도록 하는 기능
  • 경로 제어 : Routing
  • 논리 채널 : 송수신 단말기 사이에서 논리 채널(가상 회선)을 설정하는 기능
  • 순서 제어
  • 트래픽 제어 : 흐름 제어, 교착 상태 방지
  • 오류 제어
  • 구성 : 비패킷 단말기, 패킷형 단말기, 패킷 교환기, 패킷 다중화 장치 (NPT, PT, PSE, PMX)

경로 제어

  • Routing
  • 송수신 측 간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 설정하는 기능
  • 경로 제어표를 참조해 이뤄진다.
  • 라우터에 의해 수행된다.
  • 경로 설정 요소 : 성능 기준, 경로 결정 시간과 장소, 정보 발생지, 경로 정보의 갱신 시간

경로 설정 프로토콜

효율적인 경로 제어를 위해 네트워크 정보를 생성, 교환, 제어하는 프로토콜

IGP

  • Interior Gateway Protocol = 내부 게이트웨이 프로토콜
  • 하나의 자율 시스템 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜
  • RIP(Routing Information Protocol)
    • 현재 가장 많이 사용되는 라우팅 프로토콜
    • 소규모 동종 네트워크(자율 시스템, AS) ㅐ넹서 효율적인 방법
    • 최대 홉 수를 15로 제한하기에 대규모 네트워크에서는 RIP를 사용할 수 없다.
    • 라우팅 정보를 30초마다 네트워크 내의 모든 라우터에 알린다.
    • 180초 내에 새로운 라우팅 정보가 수신되지 않으면 해당 경로를 상태 이상으로 간주
  • OSPF(Open Shortest Path First protocol)
    • 대규모 네트워크에서 많이 사용되는 라우팅 프로토콜
    • 라우팅 정보에 변화가 생길시 변화된 정보만 네트워크의 모든 라우터에게 알린다.

EGP

  • Exterior Gateway Protocol = 외부 게이트웨이 프로토콜
  • 자율 시스템(AS) 간의 라우팅
  • 게이트웨이 간의 라우팅에 사용

BGP

  • Border Gateway Protocol
  • 자율 시스템 간의 라우팅 프로토콜
  • EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어짐
  • 초기 BGP 라우터들이 연결될 때 전체 라우팅 테이블을 교환하고 이후에는 변화된 정보만을 교환

경로 설정 방식

고정 경로 제어

  • Static Routing = 착국 부호 방식
  • 네트워크 내의 모든 쌍에 대해 경로를 미리 정해 놓은 방식
  • 통신망 설계자가 최적 경로를 미리 결정
  • 네트워크 상태 변화와 관계없이 경로를 설정하는 비적응 경로 배정에 해당

적응 경로 제어

  • Adaptive Routing
  • 통신망 내에서 변하는 통화량에 따른 교환기 및 통신망 상태 등에 의해 전송 경로를 동적으로 결정하는 방식

범람 경로 제어

  • Flooding
  • 네트워크 정보를 요구하지 않고, 송신처와 수신처 사이에 존재하는 모든 경로로 패킷을 전송하는 방식
  • 각 교환기에 도착하는 패킷을 다른 모든 교환기로 복사하여 전송하는 방식
  • 경로 제어표가 필요 없다.

임의 경로 제어

  • Random Routing
  • 인접하는 교환기 중 하나를 임의로 선택하여 전송하는 방식

트래픽 제어

  • Traffic Control
  • 패킷 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능
  • 흐름 제어, 폭주 제어, 교착상태 방지 기법

흐름 제어

  • Flow Control
  • 패킷의 양이나 속도를 규제하는 기능
  • 송신 측과 수신 측 간의 처리 속도 또는 버퍼 크기 차이에 의해 생길 수 있는 수신 측 버퍼의 오버플로를 방지하기 위한 기능

Stop and Wait

  • 수신 측의 확인 신호를 받은 후에 다음 패킷을 전송
  • 한 번의 하나의 패킷만을 전송

슬라이딩 윈도우

  • Sliding Window
  • 수신 통지를 이용하여 송신 데이터의 양을 조절하는 방식
  • 수신 측의 확인 신호를 받지 않더라도 미리 정해진 패킷의 수만큼 연속적으로 전송하는 방식
  • 한 번의 여러 개의 패킷을 전송할 수 있어 효율이 좋다.
  • 송신 측은 수신 측으로부터 ACK 없이도 보낼 수 있는 패킷의 최대치를 미리 약속 받는다.
  • 이 패킷의 최대치가 윈도우 크기이다.
  • 윈도우 크기는 이전 응답이 ACK일 경우 늘어나고 NAK일 경우 감소한다.

폭주 제어

  • Congesting Control = 혼잡 제어
  • 네트워크 내의 패킷 수를 조절하여 네트워크의 오버플로를 방지하는 기능
  • 네트워크 내의 모든 단말의 패킷 수를 제어

교착상태 방지

  • 패킷이 같은 목적지를 갖지 않도록 할당
  • 교착상태 발생 시 교착상태에 있는 한 단말장치를 선택해 패킷 버퍼를 폐기

망 구성 형태

성형

  • Point to Point 방식
  • 각 단말은 중앙 컴퓨터를 통해 데이터를 교환
  • 추가와 제거가 쉽다.
  • 교환 노드의 수가 가장 적다.
  • 중앙이 고장나면 통신망이 마비

링형

  • 루프형
  • 서로 이웃하는 단말끼리 Point to Point
  • 분산 및 집중 제어 모두 가능
  • 단말의 추가/제거 및 기밀 보호가 어렵다.
  • 각 단말에서 전송 지연이 발생할 수 있다.
  • 중계기가 많아짐
  • 데이터는 단방향 또는 양방향으로 전송된다.
  • 단방향의 경우 단말 하나라도 고장시 통신 마비

버스형

  • 한 개의 통신 회선에 여러 대에 단말이 연결된 형태
  • 물리적 구조가 간단
  • 단말 추가와 제거가 쉽다.
  • 단말이 고장나도 통신망 전체에 영향이 되지 않는다.
  • 신뢰성이 높다.
  • 기밀 보장이 어렵다.
  • 통신 회선 길이에 제한이 있다.

계층형

  • Tree = 분산형
  • 중앙 컴퓨터와 일정 지역 단말까지는 하나의 통신 회선으로 연결하고 중간 단말장치로부터 다시 연결시키는 형태
  • 분산 처리 시스템을 구성하는 방식

망형

  • Mesh
  • 모든 지점의 컴퓨터와 단말을 서로 연결한 형태
  • 많은 단말로 많은 양의 통신을 필요로 하는 경우에 유리
  • 공중 데이터 통신망에서 사용
  • 통신 회선의 총 경로가 가장 길다.
  • 회선 수는 n(n-1)/2, 포트 수는 n-1

LAN

  • Local Area Network
  • 제한된 지역내의 통신
  • 광대역 전송 매체의 사용으로 고속 통신 가능
  • 공유 매체를 사용하므로 경로 선택 없이 매체에 연결된 모든 장치로 데이터를 전송
  • 오류 발생률이 낮다.
  • 네트워크 확장이나 재배치가 쉽다.
  • 꼬임선, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등을 사용

표준안

  • IEEE 802에 의해 추진
  • OSI7의 물리 계층과 데이터 링크 계층을 대상으로 한다.
  • 데이터 링크 계층
    • 매체 접근 제어 : MAC 물리 네트워크에 대한 접근 제어 담당
    • 논리 링크 제어 : LLC 매체 접근 제어에 의해 확보된 채널을 사용하여 메세지를 전송할 때 필요한 연결 관리 절차와 ACK, NAK, 순서화, 오류 제어, 흐름 제어 담당
  • 802.3 : CSMA/CD 방식
  • 802.4 : 토큰 버스 방식
  • 802.5 : 토큰 링 방식
  • 802.11 : 무선 LAN

CO-LAN

  • Central Office LAN
  • 여건이 안 되는 기관 간에 인근 전화국의 데이터 교환망과 기존 통신망을 연동시켜 구성하는 통신망

매체 접근 제어

  • MAC = Media Access Control
  • LAN에서 하나의 통신 회선을 여러 단말이 원활하게 공유할 수 있도록 해주는 통신회선에 대한 접근 방식
  • CSMA, CSMA/CD, 토큰 버스, 토큰 링

CSMA/CD

  • Carrier Sence Multiple Access / Collision Detection
  • 데이터 프레임 간의 충돌이 발생하는 것을 인전하고 이 문제를 해결하기 위해 CSMA 방식에 충돌 검출 기능과 충돌 발생시 재송신하는 기능을 추가했다.
  • 통신 회선이 사용 중이면 일정 시간 동안 대기하고, 통신 회선상에 데이터가 없을 경우 송신한다.
  • 송신 중에도 전송로의 상태를 계속 감시한다.
  • 송신 도중 충돌이 발생하면 송신을 중지하고 모든 노드의 충돌을 알린 후 일정 시간 후에 다음 데이터를 재송신한다.
  • 버스형 LAN에 가장 많이 사용된다.
  • 전송량이 적을 때 매우 효율적이고 신뢰성이 높다.
  • 알고리즘이 간단
  • 노드 장애가 시스템 전체에 영향을 주지 않고 장애 처리가 간단
  • 충돌과 채널 경쟁을 위한 기법에는 non persistent, 1- persistent, p-persistent가 있고 효율적인 1-persistent 기법을 주로 사용한다.
  • 일정 길이 이하의 데이터를 송신할 경우 충돌 검출이 불가능하다.
  • 전송량이 많아지면 충돌이 많아져 채널 이용률이 떨어지고 전송 지연 시간이 급격히 증가
  • 충돌 발생시 다른 노드에서 데이터를 전송할 수 없다.
  • 충돌 발생시 지연 시간을 예측하기 어렵다.

이더넷

  • Ethernet
  • CSMA/CD 방식을 사용하는 LAN
  • 가장 많이 보급된 네트워크
  • 10 BASE T : 전송 속도가 10Mbps, BASEBand 방식, Twisted Pair Wire 케이블을 사용
  • 10 BASE 2 : 얇은 동축 케이블을 사용, 한 세그먼트의 최장기리가 약 200m
  • 10 BASE 5 : 굵은 동축 케이블 사용, 한 세그먼트의 최장 기리가 500m
  • 10 BASE F : 광섬유 케이블을 사용하는 이더넷
  • 고속 이더넷 : 100 BASE T, 100Mbps, CSMA/CD 사용
  • 기가비트 이더넷 : 1Gbps, 기존의 이더넷과 완벽 호환성, CSMA/CD 사용

토큰 버스 방식

  • Token Bus
  • 버스형 LAN에서 사용하는 방식
  • 토큰이 논리적으로 형성된 링을 따라 각 노드를 차례로 옮겨 다니는 방식
  • 토큰은 논리적인 링을 따라 순서대로 전달되고 토큰을 점유한 노드는 정보를 전송할 수 있고 전송이 끝나면 다음 노드로 토큰을 보낸다.
  • 각 노드가 공평한 송신 권한을 가진다.
  • 전송 시간을 가변적으로 조절할 수 있다.
  • 전송량이 많아도 안정적이고 액세스 시간이 일정하다.
  • CSMA/CD보다 장치가 복잡하고 평균 대기 시간이 길다.
  • 노드나 통신 회선에 장애 발생시 전체적인 장애가 될 수 있다.

토큰 링 방식

  • Token Ring
  • 링형 LAN에서 사용하는 방식
  • 물리적으로 연결된 링을 따라 순환하는 토큰을 이용하여 송신 권리를 제어
  • 프리 토큰 : 회선을 사용할 수 있는 상태
  • 비지 토큰 : 회선이 데이터 전송에 사용중인 상태
  • 각 노드가 공평한 송신 권한을 가진다.
  • 노드의 수가 많아질 수록 토큰의 순회 시간이 길어지므로 네트워크 속도가 저하 될 수 있다.

VAN

  • 부가 가치 통신망 = Value Added Network
  • 공중 통신 사업자로부터 통신 회선을 임대해 사설망을 구축하고 이를 통해 정보의 축적, 가공, 변환 처리 등 부가 가치를 첨가한 후 불특정 다수를 대상으로 서비스하는 통신망

구조

기본 통신 계층(전송 계층), 네트워크 계층(교환 계층), 통신 처리 계층, 정보 처리 계층

통신 처리 기능

  • 축적 교환 기능과 변환 기능을 이용해 서로 다른 기종 간, 다른 시간 대에 통신이 가능하도록 제공하는 서비스
  • 프로토콜 변환 : 서로 다른 네트워크 간 또는 서로 다른 기종 간 통신이 가능하도록 통신 절차를 변환하는 기능

정보 처리 기능

  • 온라인 실시간 처리, 원격 일괄 처리, 시분할 시스템을 이용해 응용 소프트웨어를 처리하는 기능

ISDN

  • 종합 정보 통신망 = Integrated Service Digital Network
  • 다양한 통신 서비스를 하나의 디지털 통신망에서 제공할 수 있도록 통합한 것
  • 통신 방식 및 전송로가 모두 디지털 방식
  • 단일 통신망으로 음성, 문자, 영상 등의 다양한 서비스를 제공
  • 고속 통신이 가능
  • 확장성과 재배치성이 좋다.
  • 동시에 복수 통신이 가능
  • 통신망의 중복 투자를 피할 수 있어 경제적
  • 64Kbps 1회선 교환 서비스가 기본
  • 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식

통신 서비스

  • 베어러 서비스 : ISDN 사용자와 망 간의 인터페이스에서 단말이 전송하는 정보를 변형없이 그대로 전달만 하는 서비스
  • 텔레 서비스 : 베어러 서비스를 기본으로 통신망, 단말장치 등에서 이용하는 고도의 기능을 부가하여 제공하는 서비스
  • 부가 서비스 : 베어러 서비스나 텔레 서비스에 기능을 부가하여 서비스 이용률을 높이는 서비스

구조

B

  • Bearer Channel
  • 64Kbps
  • 디지털 정보용 채널
  • 정보를 전송하기 위한 기본적인 사용자 채널
  • PCM화된 디지털 음성이나 회선 교환에 의한 제어 신호, 패킷 교화넹 의한 정보 전송에 이용

D

  • Data Channel
  • 16Kbps, 64Kbps
  • 디지털 신호용 채널
  • 서비스 제어를 위한 신호 메세지를 전달하는 역할
  • 저속 패킷 교환에 의한 정보 전송을 위해 사용

H

  • Hybrid Channel
  • 384Kbps, 1536Kbps, 1920Kbps
  • 고속의 디지털 정보용 채널
  • B채널을 통해 제공하는 모든 방식의 정보를 고속으로전송
  • 고속 팩스나 화상회의, 고속 대용량 정보 전송

참조점

  • Referance Point = 기준점 = 접속점 = 분계점
  • ISDN을 구성하는 각 요소간 인터페이스를 구분하는 기능
  • 정보 통신망을 연결할 때 시설, 운영, 유지보수의 책임 한계를 구분하기 위한 접속점
  • U : User 내부망과 외부망 구분
  • T : Terminal 사용자 영역과 네트워크 영역을 구분
  • S : System 사용자 장비와 네트워크 장비를 구분
  • R : Rate 비 ISDN 단말기와 ISDN 장비를 구분

B-ISDN

  • 광대역 종합 정보 통신망 = BroadBand ISDN
  • 광대역 전송 방식과 광대역 교환 방식을 통해 다양한 형태의 통신 서비스를 제공하는 광대역 ISDN
  • 1.5 ~ 2Mbps 이상의 고속 전송과 고속 교환 기술
  • 전송 방식은 ATM을 사용

B-ISDN 참조 계층

  • 물리 계층 : Physical Layer ATM 셀 전송
  • ATM 계층 : Asynchronous Transfer Mode Layer 가입자 정보 유형에 따라 셀 헤더 생성, 가입자 채널 다중화
  • ATM 적응 계층 : Asynchronous Transfer Mode Adaption Layer 패킷 메세지 생성

ATM

  • Asynchronous Transfer Mode
  • 회선 교환과 패킷 교환의 장점을 결합한 교환 및 다중화 기술
  • 고정 길이의 셀 다누이로 전송하므로 전송 지연 시간을 예측 가능
  • 가변 길이 패킷보다 처리가 간단하고 신뢰성이 더 높다.

인터넷

  • TCP/IP 프로토콜을 기반으로 컴퓨터와 네트워크가 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망
  • ARPANET에서 시작
  • 유닉스 운영체제를 기반
  • 모든 컴퓨터는 고유한 IP를 갖는다.
  • 컴퓨터 또는 네트워크를 서로 연결하기 위해서 브리지, 라우터, 겡이트웨이가 사용됨
  • 백본 : Backbone 인터넷의 주가 되는 기간망

인터넷 서비스

  • TCP/IP 응용계층에서 제공
  • WWW : HTTP 프로토콜을 사용하는 하이퍼텍스트 기반
  • Email : SMTP, POP3, MIME
  • 텔넷 : 원격 접속, 가상 터미널 기능
  • HTTP : Hyper Text Transfer Protocol 하이퍼 텍스트 문서를 전송하기위해 사용되는 프로토콜
  • FTP
  • ASDL
    • ASymmetri Digital Subscriber Line = 비대칭 디지털 가입자 회선
    • 기존 전화선을 이용해 주파수가 서로 다른 음성 데이터와 디지털 데이터를 함께 보내는 방식
    • 한 전화선으로 전화와 데이터 통신을 모두 처리 가능
    • 전화국과 가정이 1대 1로 연결된 것
    • 고속 데이터 통신이 가능
    • 다운로드 속도가 업로드 속도보다 빠름

인터넷 주소 체계

IP

  • Internet Protocol Address
  • 숫자로 8bit 씩 4부분, 32bit로 구성
  • 네트워크 부분의 길이에 따라 A~E클래스의 5단계로 구성

A Class

  • 국가나 대형 통신망에 사용
  • 2^24 개의 호스트 사용 가능
  • 0과 127은 예약된 주소로 1~126으로 시작

B Class

  • 중대형 통신망에 사용
  • 2^16 = 65536개의 호스트 사용 가능

C Class

  • 소규모 통신망에 사용
  • 2^8 = 256 개의 호스트 사용 가능

D Class

  • 멀티 캐스트 용으로 사용

E Class

  • 실험적 주소로 공용되지 않음

서브네팅

  • Subnetting
  • 할당된 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나눠 사용하는 것
  • 4Byte의 IP 주소 중 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트를 Subnet Mask라고 한다.
  • 이를 변경해 네트워크 주소를 여러 개로 분할하여 사용
  • 서브넷 마스크 기본값
    • A Class = 255.0.0.0
    • B Class = 255.255.0.0
    • C Class = 255.255.255.0

IPv6

  • 현재 사용하고 있는 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족문제를 해결하기 위해 개발
  • 128bit
  • Ipv4에 비해 자료 전송 속도가 빠르다.
  • 인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제 해결
  • 실시간 흐름 제어로 향상된 멀티미디어 기능 지원
  • Traffic Class, Flow Label을 이용해 등급, 서비습려 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이

IPv4에서 IPv6

  • 듀얼 스택 : 호스트에서 IPv4와 v6을 모두 처리할 수 있게 두개의 스택을 구성하는 것
  • 터널링 : IPv6에서 인접한 IPv4망을 거쳐 IPv6망으로 통신할 때 IPv4 망에 터널을 만들어 IPv6 패킷이 통과할 수 있도록 하는 것
  • 헤더 변환 : IP 계층에서 IPv6 패킷 헤더를 IPv4 헤더나 그 반대로 변환하는 방식
  • 전송 계층 릴레이 방식 : 전송 계층에서 IPv6 헤더를 IPv4 헤더나 그 반대로 변환하는 방식
  • 응용 계층 게이트웨이 방식 : 응용 계층에서 IPv6 패킷 헤더를 IPv4 패킷 헤더나 그 반대로 변화하는 방식

도메인 네임

  • Domain Name
  • 숫자로 된 IP주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것
  • 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템을 DNS

네트워크 장비

허브

  • 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터를 연결하는 장치
  • 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할도 포함

리피터

  • 전송되는 신호가 전송 선로의 특성 및 외부 충격의 요인으로 원래의 형태와 다르게 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할
  • OSI7의 물리계층

브리지

  • Bridge
  • LAN과 LAN을 연결하거나 LAN안에서의 세그먼트(컴퓨터 그룹)를 연결하는 기능 수행
  • 데이터 링크 계층 중 MAC 계층에서 사용 = MAC 브리지
  • 트래픽 병목 현상을 줄인다.
  • 네트워크를 분산적으로 구성할 수 있어 보완성을 높인다.
  • 브리지를 이용한 서브넷 구성시 전송 가능한 회선 수는 n(n-1)/2

라우터

  • 브리지와 같이 LAN과 LAN의 연결 기능에 데이터 전송의 쵲거 경로를 선택할 수 있는 기능이 추가된 것
  • 서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN의 연결도 수행
  • OSI7의 네트워크 계층
  • 접속 가능한 경로에 대한 정보를 라우팅 테이블에 저장하여 보관
  • 네트워크 계층 까지의 프로토콜 구조가 다른 네트워크 간의 연결으 위해 프로토콜 변환 기능을 수행

게이트웨이

  • 전 계층의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행
  • 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층 간을 연결하여 데이터형식 변환, 주소 변환, 프로토콜 변환 등을 수행
  • LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아 들이는 출입구 역할

통신 프로토콜

  • Communication Protocol
  • 서로 다른 기기 간의 데이터 교환을 원활하게 수행하도록 표준화 시켜놓은 통신 규약
  • 통신을 제어하기 위한 표준 규칙과 절차의 집합
  • 하드웨어와 소프트웨어, 문서를 모두 규정한다.
  • 구성 요소 : 구문(Syntax), 의미(Semantics), 시간(Timing)

기능

단편화

  • Fragmentation
  • 송신 측에서 전송할 데이터를 전송에 알맞은 일정 크기의 작은 블록으로 자르는 작업
  • 단편화를 통해 세분화된 데이터 블록을 프로토콜 데이터 단위(PDU)라 한다.

재결합

  • Reassembly
  • 수신 측에서 단편화된 블록을 원래의 데이터로 모으는 것

캡슐화

  • Encapsulation = 요약화
  • 단편화된 데이터에 송수신지 주소, 오류 검출코드, 프로토콜 기능을 구현하기 위한 프로토콜 제어 정보 등의 정보를 부가하는 것
  • 데이터 링크 제어 프로토콜의 HDLC 프레임이 있다.

흐름 제어

  • Flow Control
  • 수신 측 처리능력에 따라 송신 측에서 송신하는 데이터의 전송량이나 전송 속도를 조절하는 기능
  • 정지 대기, 슬라이딩 윈도우 방식

오류 제어

동기화

순서 제어

  • Sequencing
  • 전송되는 데이터 블록에 전송 순서를 부여하는 기능
  • 연결 위주의 데이터 전송방식에서만 사용

주소 지정

다중화

경로 제어

전송 서비스

전송 방식

문자 전송 방식

  • 전송 제어 문자를 사용해 데이터 프레임의 시작과 끝을 나타내느 방식
  • BSC

바이트 전송 방식

  • 데이터 프레임 헤더에 전송 데이터 프레임의 문자 수, 메세지 수신 상태 등의 제어 정보를 삽입하여 전송하는 방식
  • DDCM

비트 방식

  • 데이터 프레임의 시작과 끝을 나타내는 고유한 비트 패턴을 삽입해 전송하는 방식
  • HDLC, SDLC, LAPB

OSI 7 Layer

  • Open System Interconnection
  • 다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO에서 제안한 통신 규약
  • 하위 계층 : 물리 계층 => 데이터 링크 계층 => 네트워크 계층
  • 상위 계층 : 전송 계층 => 세션 계층 => 표현 계층 => 응용 계층
  • 물 데 네 전 세 표 응

목적

  • 서로 다른 시스템 간 상호 접속하기 위한 개념 규정
  • OSI 규격을 개발하기 위한 범위 설정
  • 관련 규정의 적합성을 조절하기 위한 공통적 기반 제공

데이터 단위

프로토콜 데이터 단위

  • PDU = Protocol Data Unit
  • 동일 계층 간에 교환되는 정보의 단위
  • 물리 계층 : 비트
  • 데이터 링크 계층 : 프레임
  • 네트워크 계층 : 패킷
  • 전송 계층 : 세그먼트
  • 세션, 표현, 응용 계층 : 메세지

서비스 데이터 단위

  • SDU = Service Data Unit
  • SAP 를 통해 상하위 계층끼리 주고 받는 정보의 단위
  • SAP : 서비스 접근점 = 하위 계층과 상위 계층의 통신 경계점

물리 계층

  • 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의
  • 물리적 전송 매체와 전송 신호 방식을 정의
  • RS-232C, X.21

데이터 링크 계층

  • 두 개의 인접한 개방 시스템 간의 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 한다.
  • 송수신 측의 속도차이를 해결하기 위한 흐름 제어 기능
  • 프레임의 시작과 끝을 구분하기 위한 프레임 동기화 기능
  • 오류의 검출과 회복을 위한 오류 제어 기능
  • 프레임의 순서적 전송을 위한 순서 제어 기능
  • HDLC, LAPB, LLC, LAPD, PPP

네트워크 계층

  • 망 계층
  • 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능 및 데이터의 교환 기능, 중계 기능
  • 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능
  • 경로 설정, 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송 수행
  • X.25, IP

전송 계층

  • Transport Layer
  • 논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로 종단 시스템 간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 함
  • 하위 3계층과 상위 3계층 사이의 인터페이스 담당
  • 종단 시스템 간의 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 기능
  • 주소 설정, 다중화, 오류 제어, 흐름 제어
  • TCP, UDP
  • 연결형과 비연결형 서비스로 구분

세션 계층

  • 송수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당하는 계층
  • 대화 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능
  • 송수신 측 간의 대화 동기를 위해 전송하는 정보의 일정한 부분을 체크점을 두어 정보의 수신 상태를 체크하며 이 것을 동기점이라 한다.

표현 계층

  • Presentation Layer
  • 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능
  • 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간의 상호 접속을 위해 필요한 계층
  • 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 정보 포맷 변환, 문맥 관리 기능

응용 계층

  • Application Layer
  • 사용자 또는 응용 프로그램이 OSI환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공
  • 응용 프로세스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 파일 전송, 가상 터미널 등의 서비스 제공

X.25

  • DTE(데이터 터미널 장치)와 DCE(데이터 회선 종단 장치) 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
  • 두 단말장치가 패킷 교환망을 통해 패킷을 원할히 전달하기 위한 통신 절차
  • 1976년 ITU-T에서 제정
  • 연결형 프로토콜로 흐름제어, 오류 제어 기능
  • 강력한 오류 체크 기능으로 신뢰성이 높다.
  • 한 회선에 장애가 있어도 정상적인 경로를 선택해 우회 가능
  • 디지털 전송을 기본
  • 전송 품질 우수
  • 가상 회선 방식을 사용해 하나의 물리적 회선에 다수의 논리 채널을 할당하므로 효율성이 높다.
    • 영구 가상회선 : PVC 두 단말기 사이에 영구적으로 가상회선이 연결된 것으로 호설정이나 해제의 절차가 필요 없음
    • 교환 가상회선 : SVC 두 단말기 사이에 필요할 때마다 가상 회선 연결을 위해 호 설정과 호 해제 절차가 필요한 것 = 가상 호
  • X.25 모든 패킷은 최소 3옥텟의 헤더를 가진다.
  • 축적 교환 방식을 사용해 전송을 위한 처리 지연 발생

계층 구조

물리 계층

  • 단말장치(DTE)와 패킷 교환망(DCE) 사이의 물리적 접속에 관한 인터페이스를 정의하는 계층
  • X.21을 사용

프레임 계층

  • 패킷의 원할한 전송을 위해 데이터 링크의 제어를 수행하는 계층
  • 링크 계층
  • OSI 7 계층의 데이터 링크 계층에 해당
  • 전송 제어를 위해 HDLC 프로토콜의 변형인 LAPB를 사용
  • 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어

패킷 계층

  • OSI 7 계층의 네트워크 계층
  • 호 설정 => 데이터 전송 => 호 해제
  • 데이터 전송 시 오류 제어, 순서 제어, 흐름 제어, 다중화, 망 고장시 복구 등의 데이터 전송 제어 기능 수행
  • 호를 설정한 후 호 해제까지 가상 회선을 이용하여 통신 경로를 유지하므로 패킷을 끝까지 안전하게 전송 가능

LAPB

  • Link Access Procedure on Balanced
  • HDLC의 원리를 이용한 비트 중심의 프로토콜
  • X.25의 2계층에서 사용
  • 프레임 순서 번호를 유지하므로 오류 발견 및 회복이 쉽다.

X.75

  • 두개의 X.25 네트워크를 연결하기 위한 프로토콜
  • 다른 네트워크에 존재하는 사용자들이 데이터를 교환하고 자원을 공유하기 위한 절차를 정의

TCP/IP

  • Transmission Control Protocol/Internet Protocol
  • 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터가 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜
  • 1960년 말 ARPA에서 개발에서 ARPANET에서 사용하기 시작
  • UNIX의 기본 프로토콜
  • 현재 인터넷 범용 프로토콜

TCP

  • OSI 7 계층의 전송 계층에 해당
  • 신뢰성 있는 연결형 서비스 제공
  • 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능 제공
  • 스트림 전송 기능 제공
  • 헤더에는 순서를 제어하기 위한 긴급 포인터, 순서 번호와 오류 제어를 위한 체크섬이 포함
  • 투명성이 보장되는 통신 제공

IP

  • OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당
  • 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스 제공
  • 패킷의 분해/조립, 주소지정, 경로 선택기능 제공
  • 헤더의 길이는 최소 20Byte에서 최대 60Byte
  • 신뢰성이 보장되지 않는다.

구조

응용 계층

  • OSI의 응용, 표현, 세션 계층
  • 응용 프로그램 간 데이터 송수신 제공
  • TELNET, FTP, SMTP, SNMP

전송 계층

  • OSI의 전송 계층
  • 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공
  • TCP, UDP

인터넷 계층

  • OSI의 네트워크 계층
  • 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정 제공
  • IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP

네트워크 액세스 계층

  • OSI의 데이터 링크계층, 물리 계층
  • 실제 데이터를 송수신하는 역할
  • Ethernet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C

응용 계층 주요 프로토콜

  • FTP
  • SMTP
  • TELNET
  • SNMP : 간이 망 관리 프로토콜
  • DNS : 도메인 네임 서비스

전송 계층 주요 프로토콜

  • TCP

UDP

  • User Datagram Protocol
  • 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스
  • TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더구조를 가져 오버헤드가 적다.
  • 고속의 안정성 있는 전송매체를 사용해 빠른 속도를 필요로 하는 경우, 동시에 여러 사용자에게 데이터를 전달할 경우, 정기적으로 반복해서 전송할 경우 사용
  • 실시간 전송에 유리
  • 신뢰성보다 속도가 중요시되는 네트워크에 사용
  • 헤더에는 Source Port Number, Destination Port Number, Length, Checksum이 포함

RTCP

  • RealTime Control Protocol
  • RTP 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 프로토콜
  • 세션에 참여한 각 참여자에게 주기적으로 제어 정보를 전송
  • 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화를 제공
  • 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만을 제공
  • 32bit의 경계로 끝난다.

인터넷 계층의 주요 프로토콜

  • IP

ICMP

  • Internet Control Message Protocol
  • IP와 조합하여 통신중 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메세지를 관리하는 역할
  • 헤더는 8Byte

IGMP

  • Internet Group Management Protocol
  • 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용

ARP

  • Address Resolution Protocol = 주소 분석 프로토콜
  • 호스트의 IP주소를 물리적 주소(MAC Address)로 바꿈

RARP

  • Reverse Address Resolution Protocol
  • ARP와 반대로 물리적 주소를 IP 주소로 바꿈

네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜

  • Ethernet : IEEE 802.3 CSMA/CD 방식의 LAN
  • IEEE 802 : LAN을 위한 표준 프로토콜
  • HDLC : 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜
  • X.25 : 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스르 제공하는 프로토콜
  • RS-232C : 공중 전화 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
🍺

Buy me a beer 🍗

공유하려면 QR코드를 스캔해주세요