데이터 통신 서울대학교 통계학과 2009년 2학기 컴퓨터의 개념 및 실습 (http://dcom09.ez.ro)

Prologue: 데이터의 안전한 여행을 위해 컴퓨터 내부 데이터 연결 통로만 잘 구성되면 OK! 컴퓨터 외부 근거리 /원거리 무선 / 유선 어떻게 하면 안전하게 데이터를 주고받을 수 있을까?

목 차 데이터 통신의 특징 통신망의 구성 통신망의 종류 오류 검출 / 보안 데이터 통신의 발전방향

데이터 통신 데이터 통신(data communication) 아날로그 또는 디지털 데이터 컴퓨터와 단말기 또는 컴퓨터와 컴퓨터 간의 디지털 데이터 교환 데이터 처리 장치에 의해 처리된 또는 처리되는 정보의 전송

데이터 통신의 구성요소 소스 (source) 통신 채널 목적지 (destination) 송신기 (communications 잡음(noise) 통신 채널 (communications channel) 소스 (source) 송신기 (transmitter) 통신 채널에 적절한 형태의 신호로 변환 데이터/메시지 생성 목적지 (destination) 수신기 (receiver) 데이터/메시지 도달 지점 신호를 데이터 또는 메시지로 변환 신호 전달 경로

데이터 통신 – 간략한 역사 SAGE(1958) SABRE(1964) ARPANET (1971) 세계 최초의 데이터 통신 반자동 방공망 (SAGE : Semi-Automatic Ground Environment) SABRE(1964) 세계 최초의 상업용 데이터 통신 비행기 좌석 예약 시스템(Semi-Automatic Business Environment) ARPANET (1971) 최초 패킷 통신망 국방성 중심, 대학 및 연구 기관의 여러 컴퓨터들을 연결하기 위한 시스템 개발  인터넷으로 발전 패킷서비스 개시: 1975년 Telnet사

데이터 통신의 특징 디지털 데이터 사용 패킷 단위의 전송 잡음(Noise)에 대한 내구성 경제적인 디지털 데이터 처리 장치(집적회로 기술) 고속 전송망(광섬유 기술) 패킷 단위의 전송 헤더와 데이터 회선 교환 방식(Circuit Switching) 패킷 교환 방식(Packet Switching) 헤더 실제 데이터

데이터 통신의 특징 회선 교환 방식

데이터 통신의 특징 패킷 교환 방식 패킷 교환 방식 각 패킷은 여러 경로를 통해 메시지는 패킷으로 목적지에 도달할 수 있다 분할되어 전송된다 목적지에 도달한 패킷은 다시 정렬된다

통신망의 구성 통신망의 구성 전송 매체 (유선/무선) 전송 품질은 유선의 경우 매체 자체가 결정, 무선의 경우 신호의 주파수 대역폭이 결정 하드웨어 모뎀(Modem) 허브(Hub), 브릿지(Bridge) 라우터(Router)

유선 매체 꼬임 쌍선(Twisted Pair) 동축 케이블(Coaxial Cable) 전화 또는 근거리 통신망(LAN)의 전송매체 동축 케이블(Coaxial Cable) 폭넓은 주파수 범위를 허용 장거리 전화망, 유선 TV(CATV), 근거리 통신망

유선 매체 광섬유(Fiber Optics) 플라스틱 혹은 유리 섬유로 만들어짐 넓은 대역폭, 빠른 속도, 분기가 어려워 높은 보안성 높은 비용  기존에는 기간 통신망에만 적용 최근 광 전송망을 가입자계에까지 적용 FTTx (Fiber To The x): FTTO, FTTC, FTTH

무선 매체 무선 매체 (1) 라디오파 AM, FM 라디오 방송에 사용 (2) 적외선(Infrared wave) 지상 마이크로파 위성 마이크로파 (1) 라디오파 AM, FM 라디오 방송에 사용 (2) 적외선(Infrared wave) 단거리 통신 (TV, 비디오, 오디오 리모콘) 방향성을 가지며, 저렴

무선 매체 (3) 지상 마이크로파 (4) 위성 마이크로파 2 ~ 40 GHz주파수 영역 사용 방향성을 가진 직진성 무선 전송 높은 곳에 전송탑(안테나) 설치 TV, PCS, 무선 LAN, bluetooth (4) 위성 마이크로파 통신 위성을 중계국으로 사용 전파의 수신 지연 (30만 킬로미터 상공에서 중계) 전송된 전파는 위성 안테나를 통해 모든 지상에서 수신 가능  보안 문제

하드웨어 모뎀(Modem = MOdulation + DEModulation) 아날로그 데이터를 전송하는 전화망을 사용 디지털 정보를 아날로그 정보로 변환

하드웨어 허브(Hub) 각 단말을 연결하는 중심 연결 장치(Star 형) 패시브 허브/액티브 허브 hub

하드웨어 브리지(Bridge) 물리적으로 다른 전송매체를 사용하고 있는 네트워크 연결 예) 동축 케이블 LAN과 Twisted Pair LAN 연결 보통 LAN 사이의 연결 장치로 사용(동일 프로토콜 사용) 라우터(Router) 네트워크 상의 데이터 전송 경로를 제어 연결 지향 모드, 비연결 모드 다른 종류의 네트워크로 데이터 전송 가능

통신망의 종류 LAN (Local Area Network) 1980년대 들어, 개인용 컴퓨터의 대량 보급으로 인해, 근거리 상의 컴퓨터들을 연결할 필요성 대두 근거리 통신망 수 미터에서 수 킬로 미터 반경의 망 전송 매체 : 전화선, 동축케이블, 광섬유 등 LAN < MAN (Metropolitan Area Network) < WAN (Wide Area Network)

통신망의 종류 WAN (Wide Area Network) 전화망과 같은 공중망을 이용 수백, 수천 킬로미터의 거리를 연결 국가 간, 대륙 간 전세계 네트워크 망 서로 다른 컴퓨터 시스템 및 통신 시스템 연결, 장거리 데이터 전송, 효과적 네트워크 관리, 위성 및 케이블을 통한 대륙 간 연결 등의 고급 기술 필요

데이터 통신망

데이터 오류 검출 에러 발생 요인 패리티(parity) 체크섬(check sum) 통신 채널에 존재하는 노이즈 매체의 특성에 의한 전기적 교란신호 발생 패리티(parity) 패킷에 패리티 bit 추가 짝수-패리티 정책을 쓰는 경우 패리티 bit은 ‘1’의 수가 짝수가 되도록 지정 체크섬(check sum) 패킷과 체크섬의 합이 ‘0’이 되도록 체크섬을 지정 합이 ‘0’이 아닌 경우 오류 발생 여부 감지

보 안 메시지 암호화 암호화 함수와 암호 키 비밀 키 암호화 공개 키 암호화 암호함수) 메시지 + 키 => 암호화된 메시지 역함수) 암호화된 메시지 + 키 => 원래 메시지 비밀 키 암호화 DES (Data Encryption Standard) 송수신자 간에 키를 공유, 암호화 및 해독 공개 키 암호화 RSA (Rivest-Shamir-Adleman) 공개 키와 개인 키를 가짐 보안  암호 함수의 우수성 및 암호 키의 크기가 관건 DES – 128 bit 키 사용

데이터 통신의 발전방향 발전 방향  멀티미디어 통신, 통합 서비스망의 구현 통신망 전화선을 데이터 통신 용도로 사용  xDSL (x Digital Subscriber Line) CATV망을 통신 용도로 사용 위성 통신 : IMT-2000, GPS, … 이동 통신망: GSM, CDMA, IMT-2000 종합 정보 통신망(ISDN, Integrated Services Digital Network) 광대역 ISDN(B-ISDN, Broadband-ISDN)

ISDN vs. B-ISDN

Epilogue ‘인터넷’에서 일어나는 데이터 통신 과정 (비디오) 패킷(packet) IP 주소, 웹주소(URL) 라우터(router), 라우터 스위치 프록시(proxy), 방화벽 Bandwidth (TCP) Port (25: e-mail, 80: web-service)