[데이터통신] 1. 데이터 통신의 개요

[1] 데이터 통신

* 데이터 통신 : 전선이나 무선 전파와 같은 통신매체를 통하여 두 장치 간의 데이터를 교환하는 것

 

* 데이터 통신 시스템의 기본 특성

- 전달 (Delivery) : 정확한 목적지 (장치/사용자) 에게 전달

- 정확성 (Accuracy) : 데이터를 오류없이 정확하게 전달

- 적시성 (Timelines) : 데이터를 적정 시간 내에 전달

- 파형난조 (Jitter) : 데이터 도착 시간이 서로 조금씩 달라서 동영상 품질이 일정하지 않음

 

* 데이터 통신의 5 구성요소

1. 메시지 : 통신의 대상이 되는 정보 (데이터)

2. 송신자 : 메시지를 생성하여 보내는 장치

3. 수신자 : 메시지를 수신하는 장치

4. 전송매체 : 송신자로부터 수신자에게까지 메시지가 이동하는 물리적 경호

5. 포로토콜 : 데이터 통신을 통제하는 규칙의 집합

 

* 데이터 표현

- 문자 (Character) : 0, 1로 된 비트들의 순차열

- 수 (Number) 

- 화상 (Image) : Pixel의 2차원 집합. 3가지 기본 색상의 조합으로 하나의 픽셀을 표현

- 오디오 (Audio) : 아날로그 신호를 디지털 정보로 표현

- 동영상 (Video) : MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, WMV, H.264

 

* 데이터 흐름 방향

- 단방향 방식 (Simplex mode) : 송신기 --> 수신기 (한 쪽 방향으로만 통신)

- 반이중 방식 (Half-Duplex mode) : 장치들은 송/수신이 가능, 동시에 송신과 수신을 하지는 못함 (예. 무전기)

- 전이중 방식 (Full-Duplex mode) : 장치들이 동시에 송/수신이 가능, 통신 선로를 방향 별로 설치하거나 전송 용량을 방향 별로 나눔 (예. 전화기)

 

+) Link : 한 장치로부터 다른 장치로 데이터를 연결하는 통신선로

[2] 네트워크

* 네트워크 : 통신이 가능한 서로 연결된 장치 (Node) 의 모임

 -> 호스트(Host), 종단 시스템(End system), 연결 장치

 

* 데이터 통신 시스템의 기본 특성

- 성능 (Performance) : 전달시간, 응답시간, 처리량, 지연시간

- 신뢰성 (Reliability) : 고장의 빈도수, 복구시간, 재난 발생 시의 견고성

- 보안 (Security) : 불법적 접근이나 바이러스로부터 데이터를 보호

 

* 물리적인 구조

- 연결 유형 (Type of Connection)

 1) Point-to-Point Connection : 전선이나 무전전파를 통해 장치가 1:1 통신 연결이 됨

 2) Point-to-multipoint Connection (=Multidrop) : 전송매체를 공유해 설치 비용이 저렴, 초기 근거리통신망에서 많이 사용

- 접속 형태 (Topology) : 링크와 연결된 장비들 간의 관계에 대한 기하학적인 표현

 1) 그물명 (Mesh) : 모든 장치들이 서로의 Link로 연결됨

  -> 장점 : 전용선으로 인한 안정성/보안성이 높음, 장애발생 시 대체 경로가 많음

  -> 단점 : IO 포트와 통신 케이블의 개수가 많음, 설치와 재구성이 어려움

 2) 성형 (Star) : 모든 장치들이 Hub (교환 역할을 하는 제어장치)를 경유해 연결

  -> 장점 : 제어장치의 단가가 저렴, 전송속도가 빠름, 설치와 재구성이 용이함, 링크 고장 시 다른 장치에 영향을 주지 않음

  -> 단점 : Hub 고장 시 전체 시스템이 고장

 3) 버스형 (Bus) : 모든 장치들이 공용 버스 (주 케이블)을 통해 연결, 다중점 연결 형태

  -> 장점 : 하나의 장치가 전송한 데이터를 모든 장치가 수신함, 케이블 설치 작업에 소요되는 비용 최소화

  -> 단점 : 장치 수 증가할수록 네트워크 성능 저하, 네트워크 재구성이 어려움 (케이블 길이, 장치의 개수 제한), 주 케이블 고장 시 전체 네트워크에 문제 발생

 4) 링형 (Ring) : 데이터를 한 방향으로 전달해 전체 장치가 고리 모양으로 연결됨

  -> 장점 : 그물형 대비 네트워크 설치와 재구성이 쉬움, 신호 방향이 정해지므로 장애 발생 시 위치 확인이 용이

  -> 단점 : 링의 길이와 노드 개수를 잘 고려해야 함, 링을 제어하는 절차가 복잡

  -> 장애발생에 대응하기 위해 다중 링 형태로 구성하는 것이 일반적임

 

* 거리에 따른 네트워크 분류

- 근거리 통신망 (LAN, Local Area Network)

  -> 좁은 지역 내에서 연결된 컴퓨터나 서버 등의 네트워크 집합

  -> 근거리 통신망 내의 자원 공유 (데이터, 프로세싱 파워 등) 를 목적으로 설계

  -> 공통 케이블 혹은 중앙 스위치를 통해 구현됨

- 광역 통신망 (WAN, Wide Area Network)

  -> 국가, 대륙 등 넓은 지역을 연결하는 네트워크

  -> 장거리 지역을 연결하는 Backbone 네트워크

  -> 종류 : 점-대-점 WAN, 교환형 (Switched) WAN

 

 

[3] 인터넷

* 간단한 역사

시기	내용
1960 초	데이터 통신 기초 기술 및 개념 탄생 다양한 장치 출시됨
1970	미국 국방고등 연구 계획국 (DAPRA) 에서 ARPNANET 이라는 연구 목적 네트워크 구축 Vint Cerf, Bob Kahn이 TCP/IP 프로토콜 제안
1980	유닉스 운영체제에 TCP/IP 기본적으로 탑재 인터넷의 확산으로 많은 사람들이 인터넷을 사용하기 시작
1991	CERN에서 탄생한 WWW (World Wide Web)에 의해 인터넷 사용이 급증 상업적 응용이 추가됨 웹 포털 업체가 검색 엔진 기술을 통해 새로운 정보에 쉽게 접근하기 시작
2007	아이폰을 시작으로 다양한 스마트폰이 등장 시공간의 제약이 사라짐
최근	IoT 시대의 도래로 현실의 모든 정보가 인터넷에 융합됨

 

* ISP (Internet Service Provider)

+) 결제 시 사용되는 ISP (Internet Secure Payment)와 다름!

출처 : https://vahid.blog/post/2020-12-15-how-the-internet-works-part-i-infrastructure/

 

인터넷 통신망을 보유하여 인터넷 회선과 IP할당까지 담당하는 회사와, 인터넷 통신망을 보유하고 있지만, 회선만 임대하고 IP할당은 하지 않는 회선 임대료 만으로 수익을 내는 회사와, 자체적으로 보유한 통신망은 없지만, 다른 회사의 통신망을 임대받고 말 그대로 인터넷 서비스만 하는 회사[1]도 있다.

 

 

 

[4] 프로토콜과 표준

* 프로토콜 : 통신을 통제하기 위한 규칙

 - 데이터 통신 상 신뢰성있고 효율적이고 안전한 정보교환을 통해 미리 약속한 규약/규범

- 유래 : 원래 외교상 언어로 국가 간 외교 의례나 약속을 정한 의정서를 뜻함

 

* 프로토콜의 요소

- 구문 (Syntax) : 데이터 구조나 형식

- 의미 (Semantics) : 각 비트패턴의 해석과 의미에 따른 제어절차 규정

- 타이밍 (Timing) : 데이터 전송 시기와 전송 속도 지정

 

* 프로토콜 구성

- 프로토콜의 계층화 : 상/하위 계층으로 분리된 계층구조

- 계층적 독립성 : 한 계층 내 내부적 변화가 다른 계층에 영향을 주지 않음

 

* 프로토콜의 기능

- 단편화와 재결합 (Fragmentation and Reassembly) : 전송 가능 크기보다 큰 데이터를 작은 블록으로 나눠 전송

- 연결 제어 (Connection Control) : 비연결형 혹은 연결형

- 흐름 제어 (Flow Control) : 수신 장치 혹은 네트워크의 버퍼 크기로 인해 메시지가 유실되지 않도록 송신 장치의 데이터 전송량을 조절하는 기능

- 오류 제어 (Error Control) : 전송 매체의 불완전성으로 데이터가 파손되는 경우를 대비하는 기법

- 동기화 (Synchronization)

- 순서화 (Sequencing)

 

* 표준 (Standard) : 최적한 사회이익의 증진을 목적으로 과학기술 및 경험의 종합적 결론이나 이해 관계자의 협력과 모든 의견, 대다수의 승인에 의해 작성된 기술 사용서 (Technical Specification) 또는 그 외의 문서이고 국가, 지역 또는 국제 레벨에서 인정된 단체에 의해 승인된 것

- 필요성 : 여러 업체에서 제작된 장비 간 통신이 가능 (상호 연동 가능), 정확하고 효율적 통신이 가능

- 중요성 : 데이터 통신은 거리 상 분리된 다른 장비들이 연동되므로 상호 연동이 매우 중요

- 범주 : 사실 표준 (De Facto Standard : 공인되지 않았으나 널리 사용되는 표준) / 법률 표준 (De Jure Standard) : 공식기관에서 허가한 표준

- 표준 기구의 예

ISO / ITU-T / ANSI / IEEE / EIA / IETF / KSA / TTA / 3GPP, 3GGP2