데이터 통신 (Data Communications) 한남대학교 컴퓨터공학과 이 재 광 교수

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 : 30% 기말고사 : 30% 과제물 : 30% 출석 : 10%

교재(Text)

참고 문헌 이재광외 2명, “데이터 통신과 네트워킹”, 교보문고, 2012 Behrouz Forouzan, “Introduction to Data Communication and Networking”, McGraw-Hill, 2012 안병호, 박정훈, “데이터 통신론”, 이한출판사, 1996 김종상 역, “데이터 통신과 컴퓨터 통신”, 희중당, 1995 채기준, 김준년, “데이터 통신 및 분산망”, 희중당, 1995 성승희, 이인행, “데이터 통신과 프로토콜”, 홍릉과학출판사, 1991

목차 1. 개요 2. 네트워크 모델 3. 물리층 개요 4. 디지털 전송 5. 아날로그 전송 6. 대역폭 활용 : 다중화와 스펙트럼 확장 7. 전송 매체 8. 교환 9. 데이터 링크층 개요

목차(계속) 10. 오류 검출과 오류 교정 11. 데이터 링크 제어 12. 매체 접근 제어 13. 유선 LAN: 이더넷(Ethernet) 14. 다른 유선 네트워크들 15. 무선 LAN 16. 다른 무선망들 17. 연결장치와 가상 LAN

Chapter 1 개요 . (Introduction)

1장 개요 1.1 데이터 통신 1.2 네트워크 1.3 네트워크 유형 1.4 인터넷 역사 1.5 표준과 관리조직

1.1 데이터 통신 전기 통신(telecommunication, 원격통신)은 먼 거리에서 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

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

1.1.1 데이터 통신 구성 요소

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

1.1.1 데이터 통신 구성 요소 전송매체(Medium) 프로토콜(Protocol) 송신자에서 수신자까지 이동하는 물리적인 경로 (꼬임쌍선(twisted pair wire), 동축선(coaxial cable), 광케이블(fiber-optic cable), 레이저 또는 무선파) 프로토콜(Protocol) 데이터 통신을 통제하는 규칙들의 집합(상호 합의)

1.1.2 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 숫자(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

1.1.3 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(컴퓨터, 데스크톱, 랩톱, 워크스테이션, 셀룰러폰, 보안시스템 등)들의 모임 라우터, 교환기, 모뎀 등과 같은 연결장치도 포함 1.2.1 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

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

물리적 구조 : 접속형태(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, 성형) 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

1.3 네트워크 유형

1.3.1 근거리 통신망(LAN) 개인소유 또는 단일 사무실, 건물 혹은 학교 등에 있는 장치들을 서로 연결하여 자원 공유를 목적으로 설계 버스형, 링형, 스타형 사용

1.3.2 광역통신망(WAN) 국가, 대륙 또는 전세계를 포괄하는 광대역 영역에 데이터, 음성, 영상 및 비디오 정보의 장거리 전송 제공 거리 제한이 없음 통신회사가 임대를 목적으로 만들어 사용 a. 점-대-점(Point-to-Point) WAN

1.3.2 광역통신망(WAN) b. 교환형 (switched) WAN

네트워크간 연결( internetwork) 두 개 이상의 네트워크가 서로 연결되어 있으면 “Internetwork” 또는” internet” 그림 1.11: 두 개의 LAN과 하나의 WAN으로 구성된 네트워크간 연결

네트워크간 연결( internetwork) 그림 1.12: 4개의 WAN과 3개의 LAN으로 구성된 네트워크

1.3 교환(switch) 회선교환망(circuit-switched network) 종단 시스템 간에 회선이라는 전용선 이용

1.3 교환(switch) 패킷 교환망( packet-switched network) 종단 간 통신은 패킷이라는 데이터 블록에 의해 이루어짐

1.3.4 인터넷(Internet) 수 천 개의 상호 연결되어 있는 네트워크로 이루어짐

1.3.4 인터넷(Internet) 백본, 제공자 네트워크, 소비자 네트워크로 구성 백본은 Sprint, Verizon, AT&T, NTT 같은 통신사 소유 백본망은 대등점(peering point)이라는 교환시스템에 의해 연결 제공자 네트워크는 요금을 지불하고 백본 이용 소비자 네트워크는 인터넷 말단으로 인터넷에서 제공되는 서비스 이용 백본과 제공자 네트워크는 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP) 라고 함 제공자 네트워크는 국가 또는 지구 인터넷 서비스 제공자(national 또는 regional ISP) 라고 함

1.4 인터넷 역사 1.4.1 초기 역사 1960년 이전 전신과 전화망 ARPANET 패킷 교환망 탄생 – 1961년 MIT의 클라인락에 의해 발표 ARPANET 미국방성이 정보 공유를 위한 컴퓨터 연결 관심 1967년 ARPA(Advanced Research Project Agency)는 ACM(Association for Computing Machinery)모임에서 각 호스트를 IMP(Interface Message Processor) 라는 특정 컴퓨터에 연결하고, IMP들을 서로 연결하는 ARPANET이란 아이디어 제안 1969년 4개의 노드(UCLA, UCSB, SRI, UU)를 네트워크로 구성, NCP(Network Computer Protocol)라는 소프트웨어가 호스트간 통신 제공

1.4 인터넷 역사 1.4.2 인터넷의 탄생 1972년 Vint Cerf와 Bob Kahn은 네트워크를 통하여 패킷을 전송하는 중계 하드웨어 역할을 하는 게이트웨이(Gateway) 개발 TCP/IP 1973년 종단-대-종단 패킷 전달을 위한 프로토콜 제안 1977년 인터넷 시연(ARPANET, 패킷 라디오, 패킷 위성) 네트워크간 연결 프로토콜을 TCP/IP로 부르기 시작 1981년 UNIX 운영체제에 TCP/IP 포함 배포 TCP/IP가 ARPANET의 공식적인 프로토콜이 됨

1.4 인터넷 역사 MILNET CSNET NSFNET ANSNET 1983년 군사용 MILNET과 군사용이 아닌 ARPANET 분리 CSNET 1981년 NSF(미국과학재단)의 지원에 의해 ARPANET에 접속할 수 없는 대학들에 의해 고안 전산학과가 있는 미국 대학들을 중심으로 구성 NSFNET 미국내에 산재된 5대의 슈퍼컴퓨터를 T1 라인(1.544Mbps) 으로 연결하는 백본(backbone) 으로 미 전역에 대한 연결 제공 ANSNET IBM, Merit, MCI가 ANS(Advanced Networked Service)라는 비영리기관을 통하여 구축한 고속 인터넷 백본 네트워크

1.4 인터넷 역사 1.4.3 오늘날의 인터넷 월드 와이드 웹(WWW) – CERN 에 있는 팀 바너스리에 의해 개발 멀티미디어 - voice over IP(telephony), video over IP(skype), view sharing(YouTube), television over IP 등과 같은 멀티미디어 응용 대등-대-대등 응용 – peer-to-peer 네트워크

1.5 표준과 관리 조직 1.5.1 인터넷 표준 인터넷을 통하여 완전한 시험을 거쳐 사용되는 규격 반드시 지켜야 하는 협약된 규약 인터넷 드레프트(Internet draft)로 시작하여 상태에 따라 완성된 처리 절차를 가짐 인터넷 드레프트는 6 개월의 유효기간을 갖는 작업 문서 드레프트를 RFC(Request for Comment)로 발간(문서번호 지정) 완성 단계를 거친 후에 요구수준에 따라 분류

RFC 완성 단계

인터넷 표준 완성 단계 제안 표준(proposed standard) 인터넷 공동체를 통하여 많은 노력과 충분한 논의를 거친 안정된 규격 드레프트 표준(draft standard) 적어도 2번의 독자적인 성공과 상호 운용성이 이루어진 규격 문제점은 계속적으로 수정이 이루어짐 인터넷 표준(internet standard) 구현이 완전히 이루어진 규격

인터넷 표준 완성 단계 기록 단계(historic) 인터넷 표준이 되기 위한 단계를 통과하지 못한 규격 역사적인 면에서 중요한 의미를 가짐 실험 단계(experimental) 인터넷 운영에 영향을 주지 않고 실험적인 작업 규격 인터넷 서비스 기능으로 구현되지 않을 수도 있음 정보 제공(informational) 인터넷과 관련된 일반적이고 역사적인 튜토리얼 정보

인터넷 표준 요구 단계 요구(required) 모든 인터넷 시스템에서 최소한의 적합성 구현 예 : IP, ICMP 권고(recommended) 최소한의 적합성이 요구되지 않음 유용성이 있기 때문에 권고 예 : FTP,TELNET 완성 단계 기록 단계(historic) 인터넷 표준이 되기 위한 단계를 통과하지 못한 규격 역사적인 면에서 중요한 의미를 가짐

인터넷 표준 요구 단계 선택(elective) 요구도 권고 되지도 않은 등급으로 시스템에 유익할 경우 사용 사용 제한(limited use) 제한된 상황에서만 사용(실험 단계 RFC) 미권고(not recommended) 일반적인 용도에 적합하지 않은 것(기록 단계 RFC)

1.5.2 인터넷 관리 인터넷 관리를 담당하는 조직

1.5.2 인터넷 관리 ISOC(Internet Society) 1992년 설립 국제적인 비영리단체 인터넷 표준 제정 지원 IAB, IETF, IRTF, IANA등의 인터넷 단체 관리 및 지원 인터넷과 관련된 학술 활동 및 연구 담당

1.5.2 인터넷 관리 IAB(Internet Architecture Board) ISOC를 위한 기술 자문 위원회 TCP/IP 프로토콜 그룹의 지속적인 개발 감독 인터넷 공동체 연구원들에게 기술적인 조언 제공 IETF와 IRTF를 통하여 수행 RFC 문서 편집 관리 다른 관련 기관과의 대외적인 창구 담당

1.5.2 인터넷 관리 IETF(Internet Engineering Task Force) www.ietf.org 참조 IESG(Internet Engineering Steering Group)에 의해 관리되는 작업 그룹 운영상의 문제점 파악, 해결책 제공 인터넷 표준 규격 개발, 검토 현재 8개의 작업반(working group) 활동 (applications and real-time, internet, routing, operations and management, general, transport, security)

1.5.2 인터넷 관리 IRTF(Internet Research Task Force) IRSG(Internet Research Steering Group)에 의해 관리 되는 작업 그룹 인터넷 프로토콜과 응용, 구조, 기술과 관련된 장기간 연구 주제를 중점적으로 다룸

Q & A

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