데이터 통신

1. 통신선로

1) Point to Point Line (점대점 선로) 통신 네트워크의 기본요소

- 점대점으로 두 단말기 연결하는 통신선로(point to point line: 전용선)

- 상대적으로 통신 비용이 비쌈

 

2) Multidrop Line (멀티드롭 선로) 복수개의 단말기가 연결된 하나의 선로

- 전용선보다 통신 선로의 효율이 높으나, 데이터 충돌 가능성(선로제어 프로토콜 필요),

- 상대적으로 저비용

 

▣ 단말기 수의 제한

    - 하드웨어와 소프트웨어 처리능력

    - 단말기의 트래픽

    - 선로의 통신속도 (대역폭)

    - 통신사업자의 강제적 제약(선로의 과부하 발생방지) 

 

3) Line concentration (집선 선로)

- 다수의 회선의 호출을 집약하여 적은수의 중계선으로 전송 (전화교환망)

- 단말기의 회선 사용률이 낮을때 적합

 

2. 전송매체

- 컴퓨터 통신망에서 송신기와 수신기간의 물리적인 데이터 전송로 역할

  ▣ hardwired medium (하드와이어 매체, 유선매체)

     - 꼬임선 케이블, 동축케이블, 광섬유케이블

  ▣ softwired medium (소프트와이어 매체, 무선매체)

     - 공기/해수/진공 (지상마이크로파, 위성마이크로파, 라디오파) 

 

1) Twisted Pair Cable (꼬임선 케이블) 절연된 구리선이 감긴 형태

- 두가닥의 절연된 구리선이 쌍으로 균일하게 꼬임 (꼬으면 간섭현상 감소)

   (1개의 선은 정보전송, 나머지 1개는 접지), 전선굵기 0.014~0.056인치

- 한쌍이 하나의 통신선로

- 여러개의 쌍이 다발로 묶어져 하나의 케이블 형성 (수백개 가능)

- Unshielded Twisted Pair(UTP, 비차폐꼬임선), Shielded Twisted Pair(STP, 차폐꼬임선) 

- 아날로그, 디지털 신호에서 가장 많이 사용됨

   (전화/건물내 통신수단, 근거리 디지털데이터 교환이나 컴퓨터 내 고속 입출력)

 

2) Coaxial Cable (동축 케이블) 내부의 단일 전선과 원통형의 외부도체

- 중심도체(심선)과 외부 원형도체가 서로 절연된 상태로 동일한 축 형성 (중심도체 굵기 0.4~1인치)

- 내부도체는 단일선이거나 여러선이 꼬인 형태, 외부도체는 매끈한 원통형 or 철망 

- 기기간 단거리 접속, 장거리 전화망, TV전송, Cable TV전송, LAN 등 

- repeater필요( 감쇄현상을 없애기 위해, 아날로그 전송- 수 km / 디지털 전송 - 1km)

- 간섭과 누화에 성능이 좋음 ( 감쇠, 열 잡음, 상호변조 잡음등이 있음 ) 

 

3) 광섬유 케이블 (optic fiber, 유리나 플라스틱을 이용한 광섬유)

- 정보를 빛으로 바꾸어 원하는 곳으로 전달한후 , 전달된 빛을 원래의 정보로 인식 

- 넓은 대역폭(수십 km- 2Gbps, 꼬임선은 1km - 수Mbps/동축케이블 1km - 수백Mbps)

- 작은 크기/무게, 적은 감쇠율, 전자기적 영향 최소(간섭/누화/잡음), 리피터 설치간격확대 (50km까지 불필요)

- 접속의 전문성(연결이 어려움), 단방향 전송(양방향을 위해 2개의 광섬유), 가격이 비싸 설치비용 증대

 

4) 무선통신 매체 (공기, 진공, 해수) 

- 무선통신의 무선 주파수 (반송파 Carrier신호로 사용되는 전자파의 주파수)

- 1968년 ALOHA (지상무선을 이용한 시분할 처리 시스템)개발

- 30MHz이하 좁은 대역, 30MHz이상 넓은 대역

VHF(FM방송, 이동통신등 생활에 사용), UHF(다중통신)

 

① 지상마이크로 파

- 고지대 안테나 설치 (안테나 간 거리확장, 장애물 극복), 장거리 통신용, 감쇠, 간섭 

 

② 위성마이크로 파

- 대량의 통신용량 제공( 주파수 다중화 방식으로 많은 대역폭 구성 )

   오류율 감소(10⁻⁸수준으로 지상마이크로 파 10⁻⁵ 수준에 비해 1000배 가량 개선)

   통신비용 감소 (거리에 무관한 가격)

- 전송지연 (장거리 통신으로 수백 ms지연), 점대점 통신만 가능, 통신 위성 고장시 복구 불가능,

   지상의 무선통신과 혼선, 통신보안의 문제점 

 

③ 라디오 파

- 다방향성 (접시형 안테나 불필요), 방송통신용, 주파수 20MHz ~ 1GHz

- 다중경로 간섭 (육지, 물, 자연/인공 물체에 의한 라디오파 반사)

- 전리층을 통과하므로 대기반사에 의한 간섭X, 강우에 의한 감쇠도 적음 

 

④ 적외선 (건물내 통신, 리모컨 등)

 

3. 네트워크 형태

 

1) 성형 네트워크 ( 점대점 선로에 의해 중앙 컴퓨터와 연결 )

- 중앙컴퓨터에 대한 의존도 높음 (이중화 필요)

2) 환형 네트워크 ( 컴퓨터가 고리 모양으로 연결, 모든 컴퓨터에 2개의 선로 존재 )

- 고장시 다른 1개의 선로를 BackUp(예비)용으로 사용가능 

3) 버스형 네트워크 ( 모든 단말기가 1개의 선로에 연결되나 한번에 한가지 데이터만 전송가능)

4) 그물형 네트워크 ( fully connected, 많은 단말기가 서로간 많은 양의 통신이 필요한 경우 )

5) 계층형 네트워크 ( Tree, 단말기의 처리능력과 기능에 따라 계층적 배치 )

 

4. 네트워크 장치 (리피터, 허브, 라우터, 브리지)

1) Repeater(리피터)

- 전송되는 신호가 약해지거나 잡음에 대처하기 위해 신호를 재생하여 다음 구간으로 재전송

- 단순 신호증폭이 아니라 신호를 구분하여 재생

- 여러 대의 리피터 통과시 시간지연발생 (4대 이하가 일반적)

 

2) Hub (허브)

하나의 노드에서 수신한 신호를 정확해 재생하여 다른 노드로 보내는 장치 (멀티포트-리피터)

대부분 8포트, 출력을 여러개로 내보낼수 있음 

①더미 허브 : 데이터를 복사하여 연결된 모든 노드에 전달 (각각의 노드가 검사후 수신)

- 연결된 노드가 일정 이상일때 속도 저하, 보안상의 문제 (불법수신)

②스위칭 허브 : 데이터를 목적지에 해당하는 노드에만 전송(전이중 통신가능, 속도유지)

③스택커블 허브 : 여러개의 허브를 연결하여 사용하는 허브(캐스케이드 케이블로 허브와 허브연결)

- 여러대의 허브를 한대의 허브로 인식시킴, 스위칭 허브에 스태커블 허브의 기능이 내장되어 출시 

 

3) 브리지 : 2계층 

- 복수의 LAN을 연결하기 위한 장치로 데이터 링크계층에서 동작하는 통신장치

- 데이터의 전송주소(네트워크 카드의 물리주소, MAC주소)검사 후 목적지가 송신지와

   다른 LAN인 경우 해당 LAN으로 연결 (목적/송신지가 같으면 무시-해당 LAN내에서 처리)

- 전체 네트워크 범위/길이확장, 많은 컴퓨터 연결하거나 통신의 병목현상을 해결하고자 할때 사용

 

4) 라우터 : 3계층 

IP네트워크간 연결 혹은 IP네트워크와 인터넷을 연결하기 위한 장치, 네트워크 계층동작 (IP주소 사용)

 

①기능 

routing기능 - 송신지에서 수신지로 최적의 경로를 선택하여 데이터 패킷을 전송 (경로배정)

오류제어 - 오류가 있는 패킷을 검출하여 폐기

 

②라우팅 방법

static routing - 수동적인 방법으로 라우팅 테이블 관리

dynamic routing - 라우터간의 라우팅 정보교환을 통해 라우팅 테이블을 자동적으로 관리

 

** 브리지와 라우터의 비교

브리지 - 물리주소 사용(MAC주소), 동일한 종류의 다수의 LAN연결 , Router보다 패킷 전송속도 빠르며 저렴, Routing기능 없음

라우터 - 네트워크 주소사용(IP주소), 다른 종류의 LAN연결, Bridge보다 느리고 가격이 비쌈, Routing기능 있음 

 

5) Gateway 

- 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 2개의 완전히 다른 네트워크 사이의 상호연결을 제공해주는 통신장치

- 통신 프로토콜의 변환, 데이터 형식의 변환 (예: EBCDIC에서 ASCII로 변환), 응용계층 

- Router에 비해 전송속도가 느리며 가격이 비싸며 설치가 어려움 

- 기 구축된 네트워크들이 서로 다른 Network Architecture이면 Gateway로 하나의 네트워크처럼 사용가능

 

 

5. 네트워크 소프트웨어 

유선 또는 무선 환경의 주어진 네트워크 계층에서 단말기들이 서로 약속된 프로토콜 메커니즘을 이용해 데이터를 교환할수 있도록 하는 통신 소프트웨어

 

1) 네트워크 어플리케이션 (Network application)

- 네트워크를 통한 데이터 송수신 담당 (웹브라우저, FTP, 텔넷)

 

2) 네트워크 운영체제 (NOS, Network Operating Software)

- 네트워크와 네트워크 메시지 트래픽과 대기열(큐)를 제어하고 여러명의 사용자가 파일과 같은 네트워크 자원에 접근할수 있게 해줌 

- 보안을 포함한 특정한 관리자 기능을 제공 

- 기본적인 운영체제기능 (프로세서, 프로토콜, 자동 하드웨어감지, 응용프로그램 멀티프로세싱)

   보안기능 (관리, 로그온 제한, 접근제어)

   이름과 디렉토리 서비스

   파일, 인쇄, 웹서비스, 백업 및 복원 서비스 

 

** 기능형태의 분류 (통신과 보안)

- 통신(이메일, 문자메시지, 원격회의, 비디오 컨퍼런스등의 어플리케이션)

- 보안 (안티바이러스, 스팸필터링, 방화벽, 데이터 접근관리 어플리케이션)

기타 사무 생산성 (스프레드시트, 워드프로세서)