[데이터 통신 4주차]- 데이터 통신의 기본 개념

> 회선 구성

1) 점대점 방식

- 중앙의 컴퓨터와 여러 개의 터미널들이 독립적인 회선을 이용하여 1:1로 연결되는 가장 단순한 방식.

- 유지보수가 좋음.

- 비지능형 터미널을 비동기식으로 중앙 컴퓨터에 연결할때 사용.

ex) 스타형 방식.

 

2) 다중점 방식

- 하나의 전용회선을 사용하여 다수개의 장치들을 연결하여 정보를 송수신하는 방식. 

- 컴퓨터가 폴링하는 시스템에서만 사용이 가능함.

- 폴링과 선택에 의해 정보가 송수신된다.

- 송수신할 데이터양이 적을때 효과적이고 회선을 공유하기 때문에 회선비용을 줄일 수 있음.

- 단점은 회선 고장 시 고장지점 이후의 단말장치들은 모두 운용 불가능.

 

3) 교환 방식

- 전송이 시작되기 전에 출발스테이션에서 목적스테이션 전체 경로를 준비하는 회선설립이 주어짐.

- 교환망을 통해 데이터를 송수신하는 방식.

 

3-1) 회선교환

- 정보전송의 필요성 생길때 상대를 호출하여 물리적으로 연결-> 정보전송이 종료될 때까지 지속됨. 

- 연결이 이루어지면 다른사람과 공유X. 두사람 사이에만 이용 가능.

ex) 전화교환기

- 항상 동일한 경로 경유하여 데이터가 전송됨.

- 점대점방식의 전송구조.

- 전송지연은 거의없음.

- 고정적인 대역폭 사용

- 속도나 코드의 변환 X

 

3-2) 패킷교환

- 메시지교환과 비슷하고 축적 교환방식임. 

- 패킷마다 송신지와 수신지의 주소를 넣어 전송-> 최종목적지까지 패킷 전달. 

- 노드와 노드간의 회선을 다수의 패킷들이 공유하므로 전송효율이 높음.

- 처리속도가 다른 통신기기들간에도 정보전송이 가능.

- 우선순위 적용가능. 먼저 전송가능.

- 트래픽이 많을경우 회선은 호(연결) 설정자체가 어렵지만, 패킷에서는 정보전송이 지연되기만하고 거부되지는 않음.

 

3-2-1) 데이터그램 방식

- 데이터그램 : 컴퓨터 통신의 기본 단위. 재순서화가 필요함. 

- 신뢰성 굿. 조립 가능

- 패킷마다 주소를 삽입하고 각 패킷을 독립적으로 취급한다.

- 송신한 순서와 다르게 패킷이 도착할 수 있음. 

- 패킷이 손실되는 경우엔 복구를 수행해야함.

- 호(연결) 설정 절차가 필요하지 않음. => 적은양의 패킷만 전송하고싶을때 신속하게 전송할수있어서 효율적임. 

 

3-2-2) 가상회선 방식

- 논리적인 전송경로를 설정

- 주소 대신에 논리적 전송로의 번호만으로 교환. 회선교환 방식에서의 회선과 유사한 효과를 제공해서 가상회선이라고함.

- 데이터그램보다 많은 양의 데이터를 연속으로 보낼수있음.

- 패킷을 보다 신속하게 전송가능.

- 가상적통로를 먼저 설립하여 패킷을 전송. -> 모든 전송 종료-> 가상회선 종료.

- 재순서화X. 

- 각 노드에서 잠시 저장하고 전송함.

 

<전송기술의 종류와 특성>

1) 단방향 전송방식

- 데이터 전송로에서 한쪽 방향으로만 데이터가 전달되는 전송방식

ex) 라디오, TV방송 등

 

2) 양방향 전송방식

- 송수신측이 고정되지 않고 방향의 전환에 의해 데이터의 전달방향을 바꾸어 전송하는 방식

 

2-1) 반이중 전송방식

- 교대로 데이터를 교환. 어느순간에는 반드시 한쪽 방향으로만 전송이 이루어짐.

ex) 무전기

 

2-2) 전이중 전송방식

- 동시에 양방향으로 데이터로 교환가능. 많은 데이터를 송수신하는 경우에 사용함.

- 전송회선의 사용효율이 높음. 하지만 비용이 많이 소요됨..

 

<아날로그 데이터와 디지털 데이터>

> 아날로그 데이터

- 연속적으로 변화하는 물리량의 변화.

ex) 온도,압력,전압

- 아날로그 신호를 수단으로 전송.

- 모뎀을 통해 변조된 디지털 데이터일수도 있음.

- 전송거리가 길어짐에 따라서 감쇄현상이 발생하므로 이를 복원하기 위해 일반적으로 증폭 사용해야함. 

 

> 디지털 데이터

- 불연속적인 값을 가지며 임의의 최솟값이 정수배를 다루는 데이터. 

- 제한된 거리에서 감쇄현상 없이 전송이 가능한 방식. 감쇄현상을 극복하기 위해 리피터를 사용함.

- 신호왜곡이 적어서 깨끗하고 정확한 데이터를 전송할수있음.(잡음에 강함)

- 리피터에 의해 잡음을 제외한 원 신호만 복원 가능

- 장거리 전송 가능. 가격 저렴.

- 패킷에 묶어서 보낼수있음.

 

- 아날로그보다 주파수 대역폭이 최소한 2배가 필요함.

- 동기가 잘 맞아야함.

 

<직렬 및 병렬 전송>

1) 직렬 전송방식

- 한번에 한 비트씩 순서대로 데이터 전송. 

- 시프트 레지스터 이용.

- 데이터를 연속해서 보내므로 문자와 문자/ 비트와 비트 각각을 구별할 수 있는 방법 필요함.

 

2) 병렬 전송방식

- 여러개의 비트를 그룹으로 묶어 한번에 전송. 

- 컴퓨터 내부나 주변기기와의 데이터 전송에 주로 이용.

- 전송속도 빠름. 거리가 멀어지면 전송비용 커지고 오류도 증가함.

 

<비동기 및 동기 전송>

1) 비동기식 전송방식

- 데이터를 짧은 비트열로 나눠서 전송하고 동기화는 각 전송 비트열의 내부에서만 수행됨.

- 비트열 전후에 시작비트와 정지비트를 추가하여 전송함.

- 전송할 비트가 없을때 휴지상태(1) 유지. 

- 전송할 비트가 있을때 송신측에서 먼저 시작비트(0)를 전송하여 회선을 1->0으로 만든다. 

- 정해진 비트수만큼의 샘플링 완료되면 정지비트를 확인하고 수신 종료함.

 

2) 동기식 전송방식

- 회선 이용효율을 증가시키기 위해 문자 또는 비트들의 집합인 데이터 블록 단위로 송수신함.

- 데이터블록의 전후에는 특정한 제어정보 삽입. 

- 프리앰블 : 앞부분에 삽입되는 제어정보.

- 포스트앰블 : 뒤에 첨부퇴는 제어정보

- 프레임 : 전송 데이터+제어정보

- 전송효율과 전송속도가 상대적으로 높음. 

 

2-1) 문자 전송방식

- 특정 문자를 이용해 동기를 맞추는 방식. 

- 전송 데이터블록을 일련의 문자들로 구성됨.

- 프레임은 한개이상의 동기화 문자를 갖게 됨.

- STX는 데이터블록의 시작, ETX는 데이터블록의 마지막

 

2-2) 비트 전송방식

- 데이터블록을 플래그를 사용하여 식별하는 방식. 

(PPT보고 보충하기)

 

> 요약

구분	내용
비동기식 전송	- 전송되는 각 문자는 앞쪽에 1개의 시작비트, 뒤쪽에 1~2개의 정지비트 가짐 - 전송되는 문자 사이에는 일정치 않은 시간의 휴지기간이 있을 수 있음. - 각 비트의 길이는 통신 속도에 따라 정해지며 일정함. - 문자단위로 이루어지며 송신측과 수신측이 항상 동기 상태에 있을 필요는 없음.
동기식 전송	- 데이터의 앞쪽에 반드시 동기문자가 옴. - 송신측과 수신측이 동기를 이루도록 하는 목적으로 사용됨. - 한 묶음으로 구성되는 문자들 사이에는 휴지간격이 없음. - 타이밍 신호는 변복조기, 터미널 등에 의해 공급됨. - 터미널은 반드시 버퍼를 가지고 있어야 함.

 

<토폴리지>

1) 버스 방식

- 버스라고 부르는 공통배선을 모든 노드가 공유.

- 근거리통신망(LAN)에서 일반적으로 사용.

- 브로드캐스팅 방식(  송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식 )이므로 특정 노드의 상태에 따라서 네트워크의 형태가 변하지 않음.

- 통신속도가 비교적 빠르고 케이블링에 소요되는 비용을 최소화.

 

>장점

- 네트워크 구성이 간단하고 작은 네트워크에 유용하며 사용이 용이함.

- 관리가 용이하고 노드의 추가삭제가 용이함.

 

>단점

- 통신 채널이 단 한 개이므로 버스 고장 시 네트워크 전체가 동작하지 않으므로 여분의 채널이 필요함.

- 네트워크 트래픽이 많을 경우 네트워크 효율이 떨어짐.

- 브로드캐스팅으로 인한 잦은 인터럽트로 호스트의 성능을 떨어트림. 

 

2) 링 방식

- 데이터 흐름은 한쪽 방향으로 흐름.

- 데이터를 수신한 노드는 만일 자신에게 전달되는 데이터면 데이터를 꺼내서 처리하고 그렇지 않은 경우에는 다음 노드로 데이터를 중계함.

- 다른 호스트가 메시지를 수신하지 못하여 송신자에게 패킷이 다시 돌아온 경우 송신자는 해당 패킷을 제거함.

 

>장점

- 병목현상이 드물다

- 분산 제어와 검사,회복이 쉬움.

 

>단점

- 네트워크로의 확장이나 구조의 변경이 비교적 어려움.

- 어떤 노드라도 문제가 발생하면 네트워크 전체가 통신 불능상태에 빠질수있음.

 

3) 스타 방식

- 제어노드가 중앙에 위치하며 모든 제어에 대한 권한과 책임을 가짐. 

- 분산처리 능력이 제한됨. 

 

> 장점

- 고장의 발견과 수리가 쉽고, 노드의 증설, 이전이 쉬움.

 

> 단점

- 병목현상이 발생할 가능성이 있음, 중앙 지역의 고장에 취약함.

- 중앙 제어노드에 문제가 발생하면 네트워크 전체가 통신 불능상태에 빠지게 됨.

 

4) 트리 방식

- 버스 방식이 변화한것. 다수의 허브를 이용하여 트리처럼 연결.

- 제어와 오류 해결을 각각의 허브에서 수행.

 

> 장점

- 제어가 간단하여 관리 및 확장이 용이함.

 

> 단점

- 중앙 지점에서 병목현상이 발생할 수 있음.

- 중앙 지점의 고장 발생시 대체 방법이 없을 경우 네트워크가 마비 또는 분할될수있음.

 

5) 메쉬 방식

- 중앙의 제어노드를 통한 중계 대신에 노드간에 점대점 방식으로 직접 연결하는 방식의 구성형태임.

- 완전메쉬와 부분메쉬로 구분됨.

- 장애가 발생하더라도 다른 경로를 통해 데이터를 전송가능.

- 링형과 더불어 네트워크 백본을 구성 

 

> 장점

- 고장의 발견이 쉬움

- 한 노드의 장애 시 네트워크의 다른 트래픽에 미치는 영향을 최소화할 수 있음.

 

> 단점

- 선로 구축비용이 많이든다

- 선로 설치 및 설치과정이 상대적으로 오래걸리고 어려움.

 

<네트워크>

> 네트워크

- 지역적으로 분산된 다수의 기기들을 결합시켜 상호 간의 정보전달을 가능케 하는 전달매체로 노드와 링크의 집합임.

ex) 사무실에서 공유를 목적으로 여러 컴퓨터와 프린터를 적당한 매체를 이용해 연결

 

<네트워크 구성요소>

- 서버, 클라이언트, 전송매체, NIC, NOS

> 하드웨어

1) 네트워크 케이블

- 노드 간을 연결하는 매개체로 트위스트페어, 동축케이블,광섬유,무선 등이 있음.

 

2) 네트워크 인터페이스 카드(NIC)

- 네트워크 전송매체와 노드 간을 연결시키는 인터페이스 기능.

ex) 이더넷, 토큰링 등.

 

3) 네트워크 장비

3-1) 허브

- 집중화 장비라고 부름.

- 노드들을 연결시켜주는 역할.

- 하나의 버스에 접속된것처럼 동작함.

- OSI계층의 물리계층.

 

3-2) 리피터

- 신호를 수신하고 증폭하여 매체의 다음 구간으로 재전송시키는 장치.

- 신호를 먼 거리까지 연장하는 것이 가능함.

- OSI계층의 물리계층에서 네트워크를 연결하는 장비.

- 목적은 LAN의 지역적 거리 확장.

- 양쪽이 동일한 전송매체/프로토콜이여야함.

 

3-3) 브리지

- 충돌 도메인을 나누어 줄 수 있는 장비.

- 데이터링크 계층에서 동작하는 장비.

- MAC이라는 유일무이한 주소, 즉 하드웨어 주소를 기반으로 전송할 포트를 결정함.

- MAC방식이 같거나 다른 LAN을 상호 접속하여주는 장치.

- 세그먼트(작은 네트워크)

- 브로드캐스팅 패킷들을 완전히 차단X. 네트워크의 크기를 확장하는데는 한계가 있음.

- 하나의 네트워크 세그먼트를 안에서 크기를 확장하기 위해 사용되는 장비.

 

3-4) 라우터

- 네트워크 계층. (물리,데이터링크에서도)

- 서로 다른 네트워크 간의 연결.

- TCP/IP일때 IP주소를 기반으로 목적지까지 데이터를 전달할수있는 경로를 결정.

- 네트워크 세그먼트 간을 연결하여 전체 네트워크의 크기를 확장하는데 사용됨.

- 브로드캐스트 패킷을 모두 차단하여 브로드캐스트 패킷이 다른 네트워크 세그먼트로 전달되는것을 방지함.

 

3-5) 게이트웨이

- 2개이상의 다른 종류 또는 같은 종류의 네트워크를 상호접속.

- 라우터와 혼용되어 사용.

- 다른 네트워크로의 입구를 나타냄.

- OSI참조모델의 모든계층에 걸쳐 동작가능. 방화벽기능.

 

<네트워크 구성방식>

 

1) 동등(Peer-to-Peer) 방식

- 어느 한쪽도 서버나 클라이언트가 되지 않는동등한 수평적 관계를 나타냄.

- 네트워크에 연결된 각각의 노드가 동등하게 데이터를 주고받을수있는 방식.

 

2) 클라이언트 서버 방식

- 클라이언트를 서비스에 대한 요구자. 서버를 서비스에 대한 제공자의 형태로 연결.

- 서버는 다른 컴퓨터 시스템과의 공유하기 위한 자료를 가지고있고 클라이언트는 서버에 자신이 원하는 자료를 요청-> 서버는 클라이언트에서 요청된 자료를 보내주는 형식을 취함.

 

<네트워크 분류>

> 근거리통신망(LAN)

- 좁은지역내에서 다양한 통신기기의 상호 연결을 가능.

- 정보기기,소프트웨어,DB 등을 공유할 수 있음. 

- 통신속도는 10~100Mbps. 최근에는 1~10Gbps

 

> 도시권통신망(MAN)

> 광역통신망(WAN) : 넓은 지역을 연결. 국가,또는 대륙

> GAN