[정보통신망#2, 3, 4] 컴퓨터통신망의 기초와 요소

1. 데이터 통신의 개요

★ 통신의 예

★ 통신의 공통점

한점으로부터 다른 점으로 어떤 정보의 전달

 

★ 통신의 3대 요소

정보원, 전송매체, 수신체

★ 통신 성능의 요인

- 메세지가 서로 이해되어야 함(coding)

- 간섭 (noise)

 

2. 변조 및 복조

변조 : 전송 신호를 높은 주파수 대역의 반송파 신호에 싣는 과정

방식 : 진폭 변조, 주파수 변조, 위상 변조

(1) 아날로그 변조

진폭 변조(Amplitude Modulation, AM) 베이스 밴드 신호의 순간 진폭에 비례해 반송파 신호의 순간 진폭을 변화	주파수 변조(Frequency Modulation, FM) 반송파 신호의 진폭은 일정, 베이스밴드 신호를 주파수 변화로 변환	위상 변조(Phase Modulation, PM) 반송파 신호의 진폭은 일정, 베이스밴드 신호를 주파수 위상각의 변화로 변환

 

(2) 디지털 변조

진폭변이 변조 (Amplitude Shift Keying, ASK)	주파수변이 변조 (Frequency Shift Keying, FSK)	위상편이 변조 (Phase Shift Keying, PSK)

 

(3) 정보의 디지털화

펄스 (Pulse) : 매우 짧은 시간 동안 진행되는 네모꼴의 전자기 파형

펄스 3대 요소 : 진폭, 폭, 위치

펄스 코드 변조 : 아날로그 신호 -> 디지털 신호, 표본화 과정, 양자화 과정, 부호화 과정

 

 

 

3. 전송 코드

코드 : 암호, 부호, 코드, 규칙, 관계, 법규, 규정

 

Baudot 코드	ASCII 코드
Telex code - 5비트 => 32개 문자 표현	- ISO Seven-Bit Coded Character Set - 7비트 => 128개 문자 표현 패리티 비트 - 전송 오류 제어를 위한 비트 - 홀수 패리티, 짝수 패리티
BCD 코드	EBCDIC 코드
- 컴퓨터 내부 코드 - 10진 숫자의 표현	- IBM 컴퓨터 내부 데이터 전송용 - 8 bit ==> 256개 문자 표현
Unicode
- 데이터, 프로그램, 시스템의 호환성과 확장성 - 2바이트(16bit)계 만국 공통 국제 문자 코드 - IBM, MicroSoft, Lotus, Sun Microsystems - ISO/IEC Universal Multi-Octet Coded Character Set - 26개 언어의 문자 및 특수 기호

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	정답 : 2
	정답 : 1 2. 주파수 변화 3. 위상각의 변화 4. 디지털, 위상편이 변조
	정답 : 3
	정답 : 2 전송 코드의 생성 : 부호화, 양자화, 표본화
	정답 : 1
	정답 : 3 1. 8비트 2. 7비트 4. 5비트
	정답 : 2
	정답 : 3
	정답 : 4 1. 16비트 2. 7비트 3. 5비트
	정답 : 3
	정답 : 2 1. 7비트 2. 16비트 3. 8비트 4. 5비트

 

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1. 전송방식

(1) 전송 방향

단방향 전송 : 정보의 전달 방향이 한 방향인 데이터 전송 방식 ex.라디오와 TV, 키보드와 모니터

반이중 전송 : 정보의 전달 방향이 교대로 이뤄지는 데이터 전송 방식 ex. 무전기

- 각 방향별로 통신 채널이 필요하여 2개의 통신 채널 사용

- 정보흐름의 방향을 바꾸기 위해 일정량의 시간 필요

 

전이중 전송 : 동시에 양방향 모두 전송이 가능한 데이터 전송 방식 ex. 전화기

 

(2) 전송 모드

병렬 전송 : 근거리 데이터 전송, 부호화된 코드의 모든 비트가 동시에 전송

직렬 전송 : 원거리 데이터 전송

 

(3) 전송 동기

직렬 전송인 경우, 수신되는 비트들을 문자 단위로 구분할 수 있어야 함

비트 동기 : 송수신 측에 동일한 클록 사용, 비트 검출 위치는 각 비트의 중앙
문자 동기 - 비트 동기로 정확한 비트들을 검출한 다음 비트들을 그룹을 지어 원하는 문자를 구성 - 문자의 비트 수와 전송 속도를 알면 정확하게 비트들을 세어서 각 문자를 구성 - 어떤 비트가 문자의 첫 번째인지 결정하는 문제
문자 동기 (동기식)	문자 동기 (비동기식)
데이터 블록을 한꺼번에 전송 ex.ASCII 문자 전송	한 문자씩 전송, 문자 사이에는 특별한 시간적 제약 X 시작 펄스 : 문자의 첫 번째 비트 검출 정지 펄스 : 문자의 끝

2. 전송효율

(1) 전송 효율

(2) 동기식 전송의 전송 효율

1000개의 ASCII 문자 블록의 전송 효율

- 블록 앞, SYN 3개 사용

- 총 전송 비트 수 : (1000 + 3) 문자 x 8비트/문자 = 8024 비트

- 정보 비트 수 : 1000 문자 x 8비트/문자 = 8000 비트

- 전송 효율 : 8000/8024 x 100 = 99.70%

 

(3) 비동기식 전송의 전송 효율

1000개의 ASCII 문자 블록의 전송 효율

- 각 글자마다 오버헤드 비트 2개 사용 (시작 펄스 1, 정지 펄스 1)

- 총 전송 비트 수 : 1000 문자 x 10비트/문자 = 10000 비트

- 정보 비트 수 : 1000 문자 x 8비트/문자 = 8000 비트

- 전송 효율 : 8000/10000 x 100 = 80.00%

 

3. 통신선로

(1) 2선식과 4선식

2선식 : 주로 저속 회선, 반이중 통신에 해당되며 신호선과 공통 접지선이 선 2개로 구성

4선식 : 중.고속 회선, 전이중 통신에 해당되며 신호선과 공통 접지선이 선 4개로 구성

 

(2) 점 대 점 선로

통신 네트워크의 기본 요소로 점대점으로 두 단말기를 연결하는 통신선로 ex. 성형 네트워크

 

(3) 멀티드롭 선로

점대점 선로는 상대적 통신비용이 비싸서 복수개의 단말기가 연결된 하나의 선로를 사용

공유 : 효율성이 높으며 데이터 충돌 가능하여 선로제어 프로토콜이 필요

 

멀티드롭 선로 연결 단말기

- 단말기 수의 제한 요인

① 하드웨어와 소프트웨어의 처리능력

② 단말기에서 발생하는 트래픽(traffic)

③ 선로의 통신 속도

④ 통신사업자에 의한 강제적 제약 (통신선로에 과부하가 발생하지 않도록)

 

(4) 집선 선로

집선 : 다수 회선으로부터의 호출을 집약하여 그보다 적은 수의 중계선으로 전송

집선선로 : 일정한 지역 내에 있는 중심 부분에 집선장치를 설치한 후 단말기를 여러 대 연결

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	정답 : 4 병렬 전송, 모든 비트들이 한꺼번에 전송
	정답 : 2 - 전송 효율 : (48 x 8) /(48 x 10) x 100 = 80.00% 정답 : 3 - 전송 효율 : 48 x 8/((48 +2) x 8) x 100 = 99.70%
	정답 : 3
	정답 : 4 직렬로 한번에 한 비트씩 전송
	정답 : 1 - 전송 효율 : (98 x 8) /(98 x 10) x 100 = 80.00% 정답 : 2 - 전송 효율 : 98 x 8/((98 +2) x 8) x 100 = 98.00%
	정답 : 4
	정답 : 2
	정답 : 4

 

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1. 전송 매체

전송 매체 : 컴퓨터 통신망에서 수신기와 송신기 간에 물리적인 데이터 전송로의 역할

하드와이어 매체, 소프트와이어 매체

 

(1) 꼬임선 케이블

형태 : 두 가닥의 절연된 구리선이 균일하게 꼬인 상태

- 간섭 현상을 감소, 정보 전송/접지로 사용

- 하나의 쌍이 하나의 통신선로의 역할

- 여러 개의 쌍이 다발로 묶여 하나의 케이블을 형성

 

종류 : 비차폐 꼬임선, 차폐 꼬임선

 

(2) 동축 케이블

형태 : 중심 도체(심선)와 외부 원형 도체가 서로 절연된 상태로 동일한 축 형성

용도 : 다양 (장거리 전화망, TV 전송, LAN 등)

리피터 : 아날로그 전송, 디지털 전송

 

 

(3) 광섬유

광통신 : 부호화( 정보 -> 광) -> 광 전송 단계 -> 복호화 (광 -> 정보)

장점

- 넓은 대역폭 (꼬임선 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블)

- 작은 크기와 적은 무게

- 적은 감쇠율

- 전자기적 영향의 최소화

- 리피터 설치 간격의 확대 (50km 까지는 리피터 불필요)

 

단점

- 접속의 전문성 요구

- 단방향 전송

- 가격이 비싸 설치 비용의 증대

다중모드	단일모드
- 코아의 지름이 커 빛을 잘 모음 - 빛의 산란이 심함 - 가격이 싸고 저속 전송에 용의함 - 단거리 전송에 적합함 - 광섬유끼리의 접속이 상대적으로 쉬움	- 코아의 지름이 작아 빛을 잘 모으지 못함 - 빛의 산란이 적음 - 가격이 비싸고 고속 전송에 용의함 - 장거리 전송에 적합함 - 광섬유끼리의 접속이 상대적으로 어려움

 

(4) 무선통신 매체

지상 마이크로파 : 장거리 통신, 접시형 안테나(고지대), 감쇠(거리의 제곱에 비례)/간섭 현상(주파수 영역의 할당이 중요)

위성 마이크로파 : 장거리 전화, 텔렉스, TV, 중계국 (주파수 : 1~10(감쇠))

- 장점 : 대량의 통신 용량, 오류율과 통신비용 감소

- 단점 : 전송 지연, 점대점 통신만 가능, 복구 불가능

 

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

- 단점 : 다중경로 간섭

 

적외선 : 단거리 통신, 가시광선보다 파장이 긴 전자기파 (주파수 : 300~500MHz)

 

2. 네트워크 형태

★ Network Topology

★ 성형 네트워크 : 점대점 선로, 중앙 컴퓨터의 의존도

★ 환형 네트워크 : 2개의 통신 경로

★ 버스형 네트워크 : 하나의 선로

★ 그물형 네트워크 : 많은 단말기로부터 많은 양의 통신

★ 계층형 네트워크 : 작업의 계층성

 

3. 네트워크 장치

(1) 리피터 (Repeater)

정의 : 원래의 신호가 훼손되어 전송되는 것을 막기 위해 원래 신호로 재생하여 다음 구간으로 재전송하는 장치

- 신호를 구분하여 재생

- 여러 대의 리피터를 사용하면 장거리 사용 가능하지만 시간 지연 발생

 

(2) 허브 (Hub)

정의 : 단순히 하나의 노드에서 수신한 신호를 정확히 재생하여 다른 노드로 보내는 장치

더미허브	스위칭허브	스태커블 허브

 

(3) 브리지 (Bridge)

정의 : 복수의 LAN을 연결하기 위한 장치, 데이터링크 계층에서 동작

 

 

(4) 라우터 (Router)

정의 : IP 네트워크들 간을 연결하거나 IP 네트워크와 인터넷을 연결하기 위해 사용하는 장치, 네트워크 계층

- 송수신 장치가 서로 다른 매체접근방식을 사용해도 동일한 네트워크 계층 프로토콜만 사용하면 상호 간에 데이터 송수신 가능

 

기능

- 라우팅 : 송신지에서 수신지로 가장 최적의 경로를 선택해 데이터 패킷을 전송

- 오류 제어 : 오류가 있는 패킷을 검출해 폐기

 

라우팅 방법

static : 수동적인 방법으로 라우팅 테이블 관리

dynamic : 라우터 간의 라우팅 정보교환을 통해 라우팅 테이블을 자동적으로 관리

라우터	브리지
데이터 링크 계층	네트워크 계층
물리 주소 (네트워크 카드의 MAC 주소)	네트워크 주소 (IP 주소)
패킷 전송 속도가 빠르며 가격도 저렴	패킷 전송 속도가 느리며 가격도 비쌈
라우팅 기능 X	라우팅 기능 O

 

(5) 게이트웨이 (Gateway)

정의 : 응용 계층, 프로토콜의 전환, 데이터 형식의 전환

- 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 2개의 완전히 다른 네트워크 사이에서 상호 연결을 제공해주는 통신 장치

- 라우터에 비해 전송 속도가 느리며 비싸고 설치가 어려움

 

4. 네트워크 소프트웨어

★ 정의 : 네트워크 계층에서 단말기들이 서로 약속된 프로토콜 매커니즘을 이용해 데이터를 교환할 수 있도록 함

- 네트워크 애플리케이션

- 네트워크 운영체제

 

★ NOS의 기능들

네트워크 애플리케이션

- 네트워크를 통해 데이터를 송신하고 수신하는 기능을 담당

 

네트워크 운영체제(NOS)

- 네트워크 제어 및 전송되는 메세지의 제어

- 네트워크 자원의 접근 제어

- 관리자 기능 제공

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	정답 : 2
	정답 : 3
	정답 : 1
	정답 : 4
	정답 : 2
	정답 : 4
	정답 : 1
	정답 : 4