데이터 통신 (Data Communications) 컴퓨터 정보 공학과 윤 현 식 교수

수업 계획 과목명 : 데이터 통신 학점 및 이수구분 : 3학점, 전공선택 주당시간 : 강의(3시간) 수강대상 : 컴퓨터 정보 공학과 담당교수 : 윤 현 식 연 구 실 : 중앙 정보관 213호 전화번호 : 5265(구내) E-mail : hsyoon@cjnu.ac.kr

수업 목표 데이터 통신과 컴퓨터 통신에 대한 기본 원리 및 구조, 표준을 이해한다 네트워크와 관련된 기술과 개념을 이해한다

수업 방법 지난 수업 내용을 정리하고 추가 질문을 받는다 수업 내용을 제시하고, 수업을 진행한다 강의 내용에 대한 요점을 정리한다

평가 방법 평가기준 : 상대평가 중간고사 및 퀴즈 : 35% 기말고사 및 퀴즈 : 35% 과제물 : 10% 출석 : 20%

교재(Text)

참고 문헌 이재광외 2명, “데이터 통신과 네트워킹”, 교보문고, 2007 Behrouz Forouzan, “Introduction to Data Communication and Networking”, McGraw-Hill, 2007 김창환, “데이터 통신과 네트워크의 이해”, 복두출판사, 2011년 이재광외 3인, “컴퓨터 네트워크”, McGraw-Hill Korea, 2012년 강현국외 5인역, “컴퓨터 네트워킹”, 교보문고, 2008년 12월

목차 1. 개요 2. 네트워크 모델 3. 데이터와 신호 4. 디지털 전송 5. 아날로그 전송 6. 대역폭 활용 : 다중화와 확장 7. 전송 매체 8. 회선 교환 9. 데이터 통신을 위한 전화 및 케이블 네트워크

목차(계속) 10. 오류 검출과 오류 정정 11. 데이터 링크 제어 12. 다중 접근 13. 유선 LAN : 이더넷(Ethernet) 14. 무선 LAN 15. LAN 연결, 백본망과 가상 LAN 16. 무선 WAN : 셀 방식 전화와 위성망 17. SONET/SDH 18. 가상회선 교환 : 프레임 중계와 ATM

Chapter 1 개요 . (Introduction)

1장 개요 1.1 데이터 통신(Data Communications) 1.2 네트워크(Networks) 1.3 인터넷(Internet) 1.4 프로토콜과 표준(Protocols and Standards) 1.5 요약(summary)

1.1 데이터 통신 전기 통신(telecommunication, 원격통신)은 먼거리에서 행해지는 통신을 의미(tele는 그리스어로 “멀다”는 의미) 데이터(data)는 데이터를 만들어 사용하는 사용자간에 합의된 형태로 표현된 정보 데이터 통신(data communication)은 전선과 같은 통신매체를 통하여 두 장치간에 데이터를 교환하는 것 주요 토픽(topic) 1) 구성요소(Components) 2) 데이터 표현(Data Representation) 3) 데이터 흐름(Data Flow)

1.1 데이터 통신 데이터 통신 시스템의 기본 특성 전달(delivery) – 정확한 목적지에 전달, 원하는 장치나 사용자에게 전달. 정확성(accuracy) – 데이터를 정확하게 전달. 적시성(timeliness) – 데이터를 적정 시간 내에 전달. 파형 난조(jitter) – 패킷 도착 시간이 서로 조금씩 음성이나 동영상 품질(quality)이 일정치 못함.

1.1 데이터 통신 구성 요소(component)

데이터 통신 구성 요소 메시지(Message) 송신자(Sender) 수신자(Receiver) 전송되는 정보(데이터) (문자, 숫자, 그림, 소리, 영상 또는 이들의 조합) 송신자(Sender) 메시지를 보내는 장치 (컴퓨터, 전화기, 비디오 카메라 등) 수신자(Receiver) 메시지를 받는 장치 (컴퓨터, 전화기 , TV)

데이터 통신 구성 요소 전송매체(Medium) 프로토콜(Protocol) 송신자에서 수신자까지 메시지를 전달하는 물리적인 경로 (꼬임선(twisted pair wire), 동축선(coaxial cable 광케이블(fiber-optic cable), 레이저 또는 무선파) 프로토콜(Protocol) 데이터 통신 수행 규칙들의 집합(상호 합의)

데이터 표현 문자(text) : 비트 패턴, 즉 0과 1로 된 비트들의 순차열로 표현. 코드(code) : 부호를 표현하기 위한 비트 패턴들의 집합 코딩(coding) : 부호를 표현하는 과정 ASCII : ANSI 표준 코드(7bit) 확장 ASCII : 8bit(부록 A 참조) 유니코드(unicode) : 32 bit 사용. 전 세계 모든 문자 표현 수(number) : 비트 패턴을 사용하여 표현 화상(images) : 픽셀(pixel), 해상도(resolution) 흑백(1 또는 2 비트) 칼라(RGB, 또는 Y(yellow), C(cyan), M(magenta)) 음성(audio) : 연속 신호(소리나 음악) 동영상(video) : 연속적인 개체 또는 여러 화상의 조합

데이터 흐름 방향 단방향 방식(simplex mode) 한쪽 방향으로만 통신이 가능 한 지국은 송신만, 다른 한 지국은 수신만 가능 예 : 자판, 모니터

데이터 흐름 방향 반이중 방식(half-duplex mode) 각 지국들은 송,수신이 가능 각 지국간 동시에 송신 불가 예 : 워키토키, 민간방송용 라디오(CB radio)

데이터 흐름 방향 전이중 방식(full-duplex mode) 양쪽 지국간 동시에 송/수신이 가능 양방향으로 통행이 가능한 2차선 도로와 같음 신호는 링크의 용량을 공유해서 양방향으로 전달 예 : 전화

1.2 네트워크(network) 통신 링크에 서로 연결된 장치 (노드: node, 컴퓨터나 프린터)의 모임 작업을 여러 컴퓨터에 나누어 처리하는 분산처리(distributed processing) 에 사용 네트워크 평가기준 성능(performance) 전달시간(transit time), 응답시간(response time), 처리율(throughput)과 지연(delay) 신뢰성(reliability) 고장의 빈도 수, 고장 난 후 링크를 복구하는데 소요되는 시간 보안(security) 불법적인 접속이나 바이러스로부터 보호

물리적 구조 : 연결 유형(Type of connection) 점-대-점 회선 구성(point-to-point line configuration) 채널의 전체 용량은 두 기기간 전송을 위해서 사용 케이블이나 전선, 또는 극초단파나 인공위성 연결과 같은 방식도 가능 텔레비전 채널을 바꿀 때 사용하는 적외선 리모컨

물리적 구조 : 연결 유형(Type of connection) 다중점 (multipoint, 멀티드롭(multidrop)) 3개 이상의 특정 기기가 하나의 링크를 공유하는 방식 채널의 용량을 공간적으로 또는 시간적으로 공유

물리적 구조 : 접속 형태(topology) 물리적 혹은 논리적인 네트워크 배치 방식

그물형(Mesh) 접속형태

그물형(Mesh) 접속형태 모든 장치는 다른 장치와 점-대-점 링크 n개의 장치를 서로 연결하기 위해 n(n-1)/2개의 채널이 요구 n-1 개의 입출력(I/O) 포트 장점 원활한 자료 전송 보장 : 점-대-점 전용 링크 제공 높은 안정성 비밀 유지와 보안 결함 식별과 분리가 비교적 용이 단점 케이블의 양과 요구되는 I/O 포트 수 설치와 재구성의 어려움

스타형(star) 접속형태

스타형(star) 접속형태 허브(hub)라는 중앙제어장치(central controller)와 전용 점-대-점 링크 구성 각 장치간 직접적인 통신 불가 모든 전송은 제어 장치를 통해 전송 1개의 채널 1개의 I/O 포트가 요구 장점 그물형 접속형태보다 적은 비용 설치와 재구성이 용이 단점 허브가 고장나면 전체 시스템 고장

버스형(bus) 접속형태

버스형(bus) 접속형태 다중점 형태 탭(tap)과 유도선(drop line)에 의해 버스에 연결 장점 단점 설치가 쉽다 가장 적은 양의 케이블 사용 단점 재구성이나 결함 분리의 어려움 중추 케이블의 결함시 다수의 장치에 영향을 줌

링형(ring) 접속형태

링형(ring) 접속형태 자신의 양쪽에 위치한 장치와 전용 점-대-점 회선을 구성 각 장치는 중계기(repeater) 포함 장점 설치와 재구성이 쉽다 신호는 항상 순환 경보(일정 시간 내 신호가 수신되지 않을 시 위치를 경보) 사용 단점 단방향의 경우 링의 결함 시 전체 네트워크 마비 해결책 이중 링 또는 결함 지점의 단절 스위치 사용을 통해 해결

혼합형(Hybrid) 접속형태

네트워크 범주(Categories of Networks)

LAN : Local Area Network 개인소유 또는 단일 사무실, 건물 혹은 학교 등에 있는 장치들을 서로 연결하여 자원 공유를 목적으로 설계 버스형, 링형, 스타형 사용

MAN : Metropolitan Area Network 네트워크를 전체 도시로 확장시킨 것 여러 개의 LAN으로 구성

WAN : Wide Area Network 국가, 대륙 또는 전세계를 포괄하는 광대역 영역에 데이터, 음성, 영상 및 비디오 정보의 장거리 전송 제공 거리 제한이 없음

네트워크간 네트워크(Interconnection of Networks) 두 개 이상의 네트워크가 서로 연결되어 있으면 “Internetwork” 또는” internet”

1.3 인터넷(Internet) 네트워크(network) : 서로 통신할 수 있는 장치를 연결 인터넷(Internet) : TCP/IP 를 사용하는 네트워크 1960년 중반 ACM에서 ARPANET 아이디어 발표 각 컴퓨터를 IMP(Interface Message Processor)라는 컴퓨터에 연결 1972년 “빈트 서프”와 “봅 칸”에 의해 Internetting Project 수행 1973년 TCP/IP 프로토콜 개발

인터넷의 계층 구조

오늘날의 인터넷(계속) 국가 서비스 제공자(National Service Provider, NSP) 특별한 회사들에 의해 운영되고 만들어지는 중추 네트워크들 스프린트링크, PSINet 테크놀로지, UUNet 테크놀로지, AGIS, 인터넷 MIC 600Mbps까지의 높은 데이터 전송 속도로 운영 지구 인터넷 서비스 제공자(regional internet service provider) 한 개 또는 그 이상의 NSP 가 연결된 작은 ISP들 저속의 전송 속도 계층 구조의 세 번째 단계 의치

오늘날의 인터넷 지역 인터넷 서비스 제공자 (local internet service provider) 최종 사용자들에게 직접 서비스 제공 지구 ISP에 연결되거나 직접 NSP에 연결 ISP(Internet Service Provider ) 개인이나 기업체에게 인터넷 접속 서비스, 웹사이트 구축 및 웹 호스팅 서비스 등을 제공하는 회사 때로는 IAP(Internet Access Provider)라고도 함 NAP(Network Access Point) 인터넷 초기에 보다 고속의 인터넷 링크로 접근을 제공하기 위한 데이터 교환 기능을 담당하는 논리적인 장치.

1.4 프로토콜과 표준 프로토콜(protocol) 표준 통신을 통제하기 위한 규칙을 모아놓은 것 주요 요소 구문(syntax) : 데이터 구조나 형식 의미(semantics) : 각 비트의 의미 타이밍(timing) : 데이터 전송 시기와 전송 속도 지정 표준 사실 표준(de facto standard) 어떤 기관에 의해 공인되지 않았으나 널리 사용되고 있는 표준 법률 표준(de jure standard) 공식기관에 의해 입법화된 표준

표준 기구 표준 제정 위원회(standards creation committee) 협의회(forum) 법규기관(regulatory agency)

표준 기구 표준 제정 위원회 국제표준기구(ISO, International Standards Organization) 국제전기통신연합-전기통신표준영역(ITU, International Telecommunication Union-Telecommunication Standards Sector, CCITT의 후신) 미국국립표준협회(ANSI, American National Standards Institute) 전기전자공학자협회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) 전자산업협회(EIA, Electronic Industries Association)

표준 기구 협의회(Forum) 법규기관(FCC, Federal Communications Commission) 신기술 시험, 평가, 표준 제정 법규기관(FCC, Federal Communications Commission) 통신과 관련 미국 국내 및 국제 교역에 관한 권한 인터넷 표준(Internet Standard) 인터넷 초안(internet draft) RFC(Request For Comment) 발표

1.5 추천 도서 1.6 주요 용어 Q & A

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