1.1 데이터 통신
데이터 통신(data communication) 시스템의 기본 특성 네 가지
1.전달(delivery) 시스템은 정확히 목적지에 데이터를 전달해야 한다. 데이터는 반드시 원하는장치나 사용자에게 전달되어야 한다.
2.정확성(accuracy)시스템은 데이터를 정확하게 전달해야 한다. 전송 도중에 변형되어 수전된 데이터는 사용할 수 없다.
3.적시성(timeliness)시스템은 적시에 데이터를 전송해야 한다. 적정시간보다 늦게 전송된 데이터는 쓸모가 없다. 화상이나 오디오 및 음성의 경우 적정시간에 이루어진 전송이란 데이터가 만들어진 그대로, 만든 순서대로, 그리고 과도한 지연 없이 전송된다는 것을 뜻한다. 이와 같은 전송을 실시간 전송이라고 한다.
4.파형 난조(jitter)파형 난조란 패킷 도착 시간이 조금씩 다른 것을 말한다. 음성이나 동영상 패킷이 전달될 때 고르지 않게 전달되는 것이다. 이를테면 , 동영상 패킷이 매 30㎳ 마다 전송된다고 하자. 어떤 패킷은 30㎳ 지연되어 전달되고 어떤 패킷은 40㎳ 뒤에 전달된다면 동영상 품질이 일정치 못하게 되는 것이다.
데이터 통신의 구성요소 다섯 가지
1.메시지(message)메시지는 통신의 대상이 되는 정보, 즉 데이터이다. 텍스트, 숫자, 그림, 소리, 화상, 또는 이들의 조합으로 만들어진다.
2.송신자(sender)송신자는 데이터 메시지를 보내는 장치로써 컴퓨터, 전화기, 비디오 카메라 등이 될 수 있다.
3.수신자(receiver)수신자는 메시지를 수신하는 장치로써 컴퓨터, 전화기, TV등이 될 수 있다.
4.전송 매체(medium)전송 매체는 메시지가 송신자에서 수신자까지 이동하는 물리적인 경로이다. 전송매체에는 꼬임쌍선(twisted pair wire), 동축 케이블, 광섬유 케이블, 레이저, 무선파 등이 있다.
5. 프로토콜(protocol)프로토콜은 데이터 통신을 통제하는 규칙의 집합이다. 프로토콜은 통신하고 있는 장치들 사이의 상호합의를 나타낸다. 프로토콜이 없다면 마치 일본어로 얘기하는 것을 프랑스인이 이해하지 못하는 것처럼, 통신장비가 연결되어 있어도 서로 통신할 수 없게 된다.
데이터의 흐름 방향
단방향
단방향 방식(simplex mode)에서 통신은 일방 통행로처럼 한쪽 방향으로만 일어난다. 하나의 링크에 연결되어 있는 두 장치간에 한쪽은 전송만 할 수 있고, 다른 쪽은 수신만 할 수 있다. (ex. 자판, 모니터)
반이중
반이중 방식(halt-duplex mode)에서 각 지국은 송신과 수신이 가능하지만, 동시에는 할 수 없다. 한 장치가 송신하면 다른 장치는 수신만 할 수 있게 되고, 그 역도 마찬가지이다. (ex.워키토키, 민간 방송용 라디오)
전이중
전이중 방식(fill-duplex, duplex mode)에서는 양쪽 지국이 동시에 송신과 수신을 할 수 있다.
1.2 네트워크
네트워크(network)는 통신이 가능한 서로 연결된 장치의 모임이다.
네트워크 평가 기준
성능
성능(performance)은 전달시간이나 응답시간을 측정하는 등 여러가지 방법으로 측정할 수 있다. 성능은 흔히 처리량(throughput)과 지연(delay)이라는 두 가지 척도로 평가된다.
신뢰도
네트워크의 정확성과 함께 네트워크의 신뢰성(reliability)은 고장의 빈도수와 고장이 나서 링크를 복구하는 데 소요되는 시간, 그리고 재난 방생시 네트워크의 견고성 등에 의해 측정된다
보안
네트워크보안(security)시스템은 불법적인 접근으로부터 데이터 보호, 손상으로부터 데이터 보호, 개발, 정책 구현, 침해나 데이터 손실로부터 복구 절차 등을 포함한다.
물리적 구조
연결 유형
점-대-점
점-대-점 연결(point-to-point connection)은 두 장치 간의 전용 링크를 제공한다. 채널의 전체 용량은 두 기기 간의전송을 위해서만 사용된다. 대부분의 점-대-점 연결은 양쪽 끝에 연결된 케이블이나 저넌을 사용한다.그러나 극초단파나 인공위성 연결과 과 같은 방식도 가능하다. 적외선 리모콘으로 텔레비전 채널을 바꿀 때, 텔레비전 제어 시스템과 리모콘 간에는 점-대-점 연결이 이루어진다.
다중점
다중점[multipoint, 멀티드롭(multidrop)]연결은 3개 이상의 특정 기기가 하나의 링크를 공유하는 방식이다. 다중점 환경에서 채널의 용량은 공간적으로 혹은 시간적으로 공유된다. 여러 기기가 동시에 링크를 사용한다면, 이는공간적 공유이다. 만일 사용자가 순서에 따라 링크를 사용한다면, 이는 회선의시간적 공유이다.
물리적 접속 형태
그물형 접속 형태
그물형 접속형태(mesh topology)에서 모든 장치는 다른 장치에 대해 전용의점-대-점 링크를 갖는다.
각 링크가 양방향 통신을 허용한다면 그물형 네트워크에서 n(n-1)/2개의 전이중 모드 링크가 필요하다.
스타형 접속형태
스타형 접속 형태(star topology)에서 각 장치는 일반적으로 허브(hub)라 불리는 중앙제어장치와 전용 점-대-점 링크를 갖는다. 성형 접속형태는 그물형 접속형태보다 비용이 적게 든다. 스타형의 가장 큰 단점은 전체 접속 형태가 허브라는 단일 장치에 좌우된다는 것이다. 허브가 망가지면 전체 시스템이 고장 난다. 근거리 통신망(LAN)에서 사용된다.
버스형 접속형태
버스형 접속형태(bus topology)는 다중점 형태로써, 하나의 긴 케이블이 네트워크상의 모든 장치를 연결하는 중추(backbone) 네트워크 역할을 한다. 노드는 탭과 유도선에 의해 버스에 연결된다. 버스형 접속형태의 장점은 설치하기 쉽다는 것이다. 중추 케이블은 가장 효과적으로 설치될 수 있고, 다양한 길이의 유도선에 의해 노드에 연결된다. 이 접속형태의 단점은 재구성이나 결함분리가 어렵다는 데 있다. 버스형은 보통 설치시점에 최고의 효율성을 갖도록 설계되므로 새로운 장치를 추가하는 것이 어려워질 수 있다. 버스 케이블의 결함이나 파손은 모든 전송을 중단하게 한다.
링형 접속형태
링형 접속형태(ring topology)에서 각 장치는 단지 자신의 양쪽에 있는 장치와 전용으로 점-대-점 연결을 이룬다. 신호는 링을 따라 한 반향으로만 목적지에 도달할 때까지 전송된다. 링형 네트워크에 있는 장치는 중계기(repeater)를포함한다. 다른 기기가 보낸 신호를 받으면 중계기는 이를 재생하여 전달한다.
1.3 네트워크 유형
근거리 통신망
근거리 통신망(LAN, local area network)은 개인 소유이거나 단일 사무실, 건물 혹은 학교 등에 있는 호스트들을 연결한다. 조직의 요구와 사용되는 기술의 종류에 따라 LAN은 개인 사무실에서 2대의 PC와 프린터들을 연결하는 데 사용되거나 회사 전체로 확대될 수 있고, 음성, 음향, 비디오 장치를 포함할 수 있다. LAN에 있는 각 호스트는 LAN에서 호스트를 유일하게 구분하는 식별자인 주소를 갖는다. 한 호스트에서 다른 호스트로 보내지는 패킷은 발신지 호스트 주소와 목적지 호스트 주소를 같이 보낸다.
광역 통신망
광역 통신망(WAN, wide area network)도 통신이 가능한 장치들의 상호 연결이다. 그러나 LAN과 WAN사이에는 몇 가지 차이점이 있다. LAN은 일반적으로 제한된 크기의 작은 사무실 건물 또는 캠퍼스에 사용되지만, WAN은 넓은 지리적인 크기를 갖는 도시나 주, 국가, 또는 세계에 사용된다 LAN은 호스트간의 상호 연결을 하고, WAN은 교환기, 라우터 또는 모뎀과 같은 연결 장치를 사용하여 장비를 연결한다. LAN은 일반적으로 개인이 사적으로 활용하는 경우 사용하지만, WAN는 일반적으로 통신 회사가 만들고 이를 임대하기위한 목적으로 사용한다. 오늘날 WAN의 서로 다른 두 가지 예인 점-대-점 WAN과 교환형 WAN을 살펴본다.
점-대-점 WAN
점-대-점 WAN은 전송 매체(케이블 또는 공기)를 통해 두 통신 장치를 연결하는 네트워크이다.
교환형 WAN
교환형(switched) WAN은 2개보다 더 많은 종단점을 가진 네트워크이다. 오늘날 세계적인 통신 백본망에 사용된다. 교환형 WAN은 교환기에 의해 연결된 여러개의 점-대-점 WAN의 조합이라고 할 수 있다.
네트워크간 연결
오늘날,LAN이나 WAN이 독립적으로 분리되어 있는 것은 매우 드문 경우이며, 일반적으로 그들은 서로 연결되어 있다. 2개 이상의 네트워크가 연결 될 경우,인터넷(internet)또는 네트워크간 연결(internetwork)을 구성한다.
교환
인터넷은 교환기(switch)가 적어도 2개의 링크를 연결하는 교환형 네트워크(switched network, 또는 교환망)이다. 교환기는 필요할 때 한쪽 링크에서 다른 쪽 링크로 데이터를 포워딩해야 한다. 교환형 네트워크의 가장 일반적인 유형은 회선 교환 네트워크와 패킷 교환 네트워크이다.
회선 교환 망
회선 교환 망(circuit-switched network)에서는 두 종단 시스템 사이에 회선(circuit)이라 불리는 전용선이 항상 이용된다. 스위치는 단지 이 회선을 활성화 또는 비활성화할 수 있다. 오늘날 일부 전화 네트워크는 패킷 교환 네트워크이지만, 과거에는 전화 네트워크에 회선 교환이 일반적이었기 때문에 우리는 종단 시스템에 컴퓨터 대신 전화기를 이용해왔다.
두 스위치를 연결하는 굵은 선은 동시에 4개의 음성 통신을 다룰수 있는 대용량의 통신선이다.
회선 교환 네트워크는 용량이 모두 이용될 때만 효율적이다. 우리가 굵은 선의 용량을 각 음성 연결의 4배로 한 이유는 한쪽 단의 모든 전화기가 다른 쪽 단의 모든 전화기와 연결되어야 할 대 통신이 실패하지 않게 하기 위해서이다.
패킷 교환 망
컴퓨터 네트워크에서, 두 종단 사이의 통신은패킷(packet)이라 불리는 데이터 블록에 의해 이루어진다. 즉, 우리는 사용되고 있는 두 전화기 사이의 연속적인 통신이 아닌, 두 컴퓨터 사이의 개별적인 데이터 패킷 교환에 대해 볼 것이다. 이것은 스위치가 포워딩과 저장을 할 수있게 해주는데, 이는 패킷이 저장된 후 나중에 포워딩될 수 있는 독립체이기 때문이다.
패킷 교환망에서 라우터는 패킷을 저장하고 포워딩하기 위한 큐(queue)를 갖는다. 이제 굵은 선의 용량이 컴퓨터와 라우터 사이의 데이터선 용량의 두배라고 가정해 보자. 오직 두 컴퓨더만이 서로 통신해야 한다면, 패킷은 기다려야 할 필요가 없다. 하지만 만약 굵은 선의 용량이 모두 사용되고 있늘 때 라우터에 패킷들이 도착한다면, 이 패킷들은 저장된 후 도착한 순서대로 포워딩되어야만 한다. 이 두 가지의 단순한 예는 패킷 교환망이 회선 교환 망도다 더 효율적이지만 패킷이 지연될 수 있다는 것을 보여준다.
데이터 통신과 네트워킹, Behrouz A. Forouzan 저