1장 데이터 통신의 기본

정보처리기사 필기 - 5과목 데이터 통신

1장 데이터 통신의 기본

146 데이터 통신의 개요

① 정의

데이터 통신

데이터 통신(Data Communication)은 컴퓨터의 발달을 배경으로 하여 생겨난 것으로, 컴퓨터와 각종 통신 기기 사이에서 디지털 형태로 표현된 2진 정보(0과 1)를 송·수신하는 것

· 데이터 통신 = 데이터 전송 기술 + 데이터 처리 기술

정보 통신

정보 통신(Information Communication)은 컴퓨터와 통신 기술의 결합에 의해 통신 처리 기능과 정보 처리 기능은 물론 정보의 변환, 저장 과정이 추가된 형태의 통신

· 일반적으로 정보 통신의 범주에 포함되는 데이터 통신을 정보 통신이라고 함

· 정보 통신 = 전기 통신(정보 통신) + 컴퓨터(정보 처리)

② 통신의 3요소

· 정보원(Source) : 정보를 입력받아 전송하는 장소

· 수신원(Destination) : 전송된 정보를 수신하는 장소

· 저장 매체(Transmission Media) : 정보원과 수신원을 연결하는 매체(=통신 회선)

③ 데이터 통신 시스템의 특징

데이터 통신 시스템은 데이터 전송계와 데이터 처리계로 구성되며, 다음과 같은 특징 있음

· 고속·고품질의 전송 가능

· 고도의 오류 제어 방식 사용해 신뢰도 높음

· 대형 컴퓨터와 대용량 파일을 공동으로 이용 가능

· 분산 처리 가능

· 멀리 떨어져 있는 정보 처리 기기들의 효율적인 정보 교환 가능

· 통신 회선을 효율적으로 이용 가능

· 대용량·광대역 전송 가능

· 거리와 시간의 한계 극복

· 통신 비밀을 유지하기 위한 보안 시스템 개발 필요

④ 데이터 통신 시스템의 발달 과정

데이터 통신 시스템이 최초로 이용된 분야 : 군사 분야

주요 기술	설명
전신기	1837년 모르스(Morse) 부호를 전기의 On/Off로 구현할 수 있는 전신기 발명
전화	1876년 벨(Bell)에 의해 음성 신호를 전달할 수 있는 전화 발명
무선 전신기	1895년 마르코니에 의해 무선 전신기 발명
SAGE(Semi-Automatic Ground Environment)	· 1958년 미 공군에 설치된 반자동 방공 시스템  · 최초의 데이터 통신 시스템
SABRE(Semi-Automatic Business Research Environment)	· 1963년 아메리칸 에어라인 항공사에서 도입한 항공기 좌석 예약 시스템  · 최초의 상업용 데이터 통신 시스템
CTSS(Compatible Time Sharing System)	1964년 MIT 공과대학에서 대학 내 대형 컴퓨터의 공동 이용을 목적으로 시행한 최초의 시분할 시스템
ARPANET(Advanced Research Project Agency NETwork)	· 1969년 미 국방성에서 설치한 최초의 유선 패킷 교환 시스템  · 인터넷의 효시가 된 통신 시스템
ALOHA(Additive Links On-line Hawaii Area)	· 1970년 미 하와이 대학에서 실험적으로 설치한 최초의 무선(라디오) 패킷 교환 시스템  · 회선 제어 방식중 경쟁 방식의 모체
SNA(System Network Architecture)	1974년 IBM 사에서 발표한 컴퓨터 간 접속 네트워크 시스템 표준으로, SNA로 인해 데이터 통신 시스템의 표준화가 시작됨

147 데이터 통신 시스템의 기본 구성

데이터 통신 시스템은 데이터의 전송을 담당하는 데이터 전송계와 데이터의 처리를 담당하는 데이터 처리계로 구분됨

① 데이터 통신 시스템의 기본 구성

[그림 1] 데이터 통신 시스템의 기본 구성

단말장치

단말장치(DTE; Data Terminal Equipment)는 데이터 통신 시스템과 외부 사용자의 접속점에 위치하여 최종적으로 데이터를 입·출력하는 장치

· 입·출력 기능 : 입력된 데이터를 컴퓨터가 처리할 수 있는 2진 신호의 형태로 변환하는 입력 기능과 처리된 데이터를 사용자가 인식할 수 있는 문자, 숫자, 화상의 형태로 변환하는 출력 기능 수행

· 전송 제어 기능 : 입·출력 제어 기능, 회선 제어 기능(송·수신 제어, 오류 제어), 회선 접속 기능 수행

· 기억 기능 : 입력된 데이터를 통신 회선을 통해 전송하기 전에, 그리고 출력된 데이터를 단말장치에 표시하기 전에 잠시 보관하는 기능 수행

· 단말장치는 내장된 프로그램의 유무에 따라 분류됨

지능형(Intelligent) 단말장치(스마트(Smart) 단말장치)	· CPU와 저장장치가 내장된 단말장치로, 프로그램을 설치하여 단독으로 일정 수준 이상의 작업 처리가 가능  · 네트워크 환경에서 분산 처리를 수행하기 위한 용도로 사용
비지능형(Non-Intelligent) 단말장치(더미(Dummy) 단말장치)	· 입력장치와 출력장치로만 구성되어 단독으로 작업을 처리할 수 있는 능력이 없는 단말장치  · 통신 회선으로 연결된 컴퓨터(Host)에 모든 처리를 의존

신호 변환장치

신호 변환장치(DEC; Data Circuit Equipment)는 컴퓨터나 단말장치의 데이터를 통신 회선에 적합한 신호로 변경하거나, 통신 회선의 신호를 컴퓨터나 단말장치에 적합한 데이터로 변경하는 신호 변환 기능 수행

전송 회선의 양쪽 끝에 위치하므로 데이터 회선 종단장치(DCE; Data Circuit-terminal Equipment)라고도 함

· 통신 회선 형태에 따라 사용되는 기기 달라짐

신호 변환장치	통신 회선 형태	신호 변환
전화	아날로그 회선	아날로그 데이터 ↔ 아날로그 신호
MODEM	아날로그 회선	디지털 데이터 ↔ 아날로그 신호
CODEC	디지털 회선	아날로그 데이터 ↔ 디지털 신호
DSU	디지털 회선	디지털 데이터 ↔ 디지털 신호

통신 회선

통신 회선은 단말장치에 입력된 데이터 또는 컴퓨터에서 처리된 결과가 실질적으로 전송되는 전송 

· 유선 매체 : 꼬임선, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등

· 무선 매체 : 라디오파, 지상 마이크로파, 위성 마이크로파 등

통신 제어장치

통신 제어장치(CCU, Communication Control Unit)는 데이터 전송 회선과 주 컴퓨터를 연결하는 장치

· 통신 회선을 통해 하나씩(직렬) 수신한 데이터를 컴퓨터가 처리하기 쉽게 일정 크기로 묶는(병렬) 직·병렬 변환 작업을 수행

컴퓨터

단말장치에 보낸 데이터를 처리하는 곳으로, 처리된 데이터는 다시 통신 회선을 통해 단말장치로 전달됨

컴퓨터 - 하드웨어 - 중앙처리장치 / 주변 장치

    - 소프트웨어 - 시스템 소프트웨어 / 응용 소프트웨어

148 통신 회선

① 꼬임선

꼬임선(Twisted Pair Wire)은 전기적 간섭 현상을 줄이기 위해 균일하게 서로 감겨있는 형태의 케이블

· 가격 저렴, 설치 간편

· 거리, 대역폭, 데이터 전송률 면에서 제약 많음

· 다른 전기적 신호의 간섭이나 잡음에 영향 받기 쉬움

· 최근에는 100Mbps 이상의 전송 속도가 가능한 꼬임선이 개발되어 짧은 거리에서는 고속 전송이 가능

· 종류

UTP : 외부 재킷 안에 색이 입혀진 플라스틱 절연체로 감싸진 구리선

STP : 각 꼬임선 쌍별로 피복되어 있음

② 동축 케이블

동축 케이블(Coaxial Cable)은 중심 도체를 플라스틱 절연체를 이용하여 감싸고, 이를 다시 외부 도체를 이용하여 감싸는 형태로 구성됨

· 주파수 범위 넓어 데이터 전송률 높음

· 꼬임선에 비해 외부 간섭과 누화(전화 통화중에 다른 전화의 내용이 함께 들리는 현상)의 영향 적음

· 신호의 감쇠 현상을 막기 위해 일정 간격마다 중계기를 설치해야함

· 아날로그와 디지털 신호 전송에 모두 사용

· 고주파 특성이 양호하며, 광대역 전송에 적합함

· CATV, 근거리 통신망, 장거리 전화 등에 다양하게 사용됨

③ 광섬유 케이블

광섬유 케이블(Optical Fiber Cable)은 유리를 원료로 하여 가느다란 광섬유를 여러 가닥 묶어서 케이블의 형태로 만든 것으로, 광케이블이라고 함

· 데이터를 전기 신호가 아닌 빛으로 바꾸어 빛의 전반사 원리를 이용해 전송

· 광섬유 케이블은 원통형이며, 코어, 클래드, 재킷의 세부분으로 구성됨

· 유선 매체 중 가장 빠른 속도와 넓은 주파수 대역폭 제공

· 넓은 대역폭을 제공함으로 데이터 전송률 높음

· 대용량, 장거리 전송 가능

· 가늘고 가벼워 취급 용이, 도청어려워 보안성 뛰어남

· 광섬유 케이블의 원료인 유리는 절연성이 좋아 전자 유도의 영향을 받지 않으므로(무유도성), 전자기적인 문제가 최소화되어 안정된 통신 및 누화 방지가 가능함

· 감쇠율이 적어 리피터의 설치 간격이 넓으므로 리피터의 소요 적음

· 설치 비용이 비싸지만 리피터의 소요가 적고, 대용량 전송이 가능하여 단위 비용은 저렴

· 광섬유 케이블 간의 연결이 어려워 설치 시 고도의 기술 필요

④ 라디오파

라디오파는 통신 장비의 이동이 빈번하고 통신 회선을 이용하기 어려운 지역 간의 통신에 이용하므로 무선 주파수를 사용하는 방식

· 주로 장거리 통신 서비스에 이용도며, 동축 케이블이나 광섬유 케이블의 대용으로 TV나 휴대폰 등의 음성 전송에 이용됨

· 감쇠율이 적어 동축 케이블에 비해 중계기가 훨씬 적게듬

⑤ 위성 마이크로파

위성 마이크로파는 지상에서 쏘아올린 마이크로 주파수를 통신 위성을 통해 변환, 증폭한 후 다른 주파수로 지상에 송신하는 방식으로, 위성 통신에 사용됨

· 위성 통신에서 사용하는 주파수는 300~3,000MHz인 UHF나 3~30GHz인 SHF 사용

· 위성 통신 시스템은 통신 위성, 지구국, 채녈로 구성됨

· 대역폭이 넓어 고속·대용량 통신 가능, 통신 비용 저렴

· 오류율 적어 고품질의 정보 전송 가능

· 한 대의 통신 위성은 지구 표면의 약 1/3 이상을 커버해, 통신 범위 넓음

· 전송 비용은 거리와 무관하게 일정

· 데이터 전송 시 반드시 통신 위성을 거쳐야 하므로 전송 지연 시간 김

· 수신용 안테나만 있으면 누구나 통신 내용을 수신할 수 있는 방송망 형태이므로, 보안성 취약함

· 사용 주파수가 높아질수록 기상 현상에의한 신호 감쇠 심해짐

· 통신 위성이 고장난 경우 수리 어렵

· 지상에 있는 무선 통신 시스템과의 상호 장애를 피하기 위해 지구국은 항상 도시 외곽에 위치해야함

※ 지구국 : 지상에 존재하는 통신 시스템으로, 위성으로 전파를 보내고 위성에서 다시 송신한 전파를 지상에서 수신하는 역할을 하며, 다른 지구국과의 접속 및 기존의 지상 통신망과의 연결 기능 수행

※ 채널 : 주파수나 시간폭 등에 의해 논리적으로 형성되는 전송로

※ 위성 통신의 보안 : 위성 통신은 전혀 보안성이 없기 때문에 통신 내용의 비밀 유지가 필요한 경우는 암호화 등 별도의 주치 필요

· 다중 접속 방식 : 위성 통신 시스템에서는 하나의 통신 위성에 여러 개의 지구국이 접속하여 사용하므로, 통신 위성을 공동으로 사용하기 위한 다중 접속 방식 필요

- FDMA(Frequency Division Multiple Access) : 주파수 대역을 일정 간격으로 분할하는 방식

- TDMA(Time Division Multiple Access) : 사용 시간을 분할하는 방식

- CDMA(Code Division Multiple Access) : 주파수나 시간을 모두 공유하면서 각 데이터에 특별한 코드를 부여하는 방식

149 통신 제어장치

① 통신 제어장치의 기능

통신 제어장치(CCU; Communication Control Unit)는 데이터 전송 회선과 주 컴퓨터 사이에 위치, 컴퓨터가 데이터 처리에 전념할 수 있도록 컴퓨터를 대신해 데이터 전송에 관한 전반적인 제어 기능 수행

전송 제어

통신 제어장치는 통신 접속을 위한 다음과 같은 전송 제어 수행

· 다중 접속 제어 : 하나의 통신 회선을 여러 개의 단말장치가 공유하는 경우 전송 회선을 선택

· 교환 접속 제어 : 데이터 송·수신을 위한 회선의 설정과 절단

· 통신 방식 제어 : 단방향, 반이중, 전이중 등의 통신 방식 결정

· 우회 중계 회선 설정(경로 설정) : 데이터 송·수신 시 통신 회선에 장애가 발생한 경우 우회 전송이 가능하도록 다른 통신 회선 선택

동기 및 오류 제어

통신 제어장치는 전송하는 정보에 대해 다음과 같은 제어 수행

· 동기 제어 : 컴퓨터의 처리 속도와 통신 회선상의 전송 속도 차이 조정

· 오류 제어 : 통신 회선과 단말장치에서 발생하는 오류 제어

· 흐름 제어 : 수신 가능한 데이터의 양을 송신 측에 알려 원활한 정보 전송 가능하도록 조정

· 응답 제어 : 수신 정보 확인

· 정보 전송 단위의 정합 : 전송 정보 패킷 등의 적당한 길이 단위로 분할 또는 결합

· 데이터 신호의 직·병렬 변환 : 통신 회선을 통해 하나씩(직렬) 수신한 데이터를 컴퓨터가 처리하기 쉽게 일정 크기로 묶거나(병렬) 그 반대의 작업 수행

· 투과성 : 전송할 실제 데이터에 대한 비트 열에 확장 비트를 부가 또는 소거

· 정보 통신 형식의 변환 : 문자 코드, 데이어 형식 등의 변환

· 우선권 제어

그 밖의 기능

· 제어 정보 식별 : 일반 데이터와 제어 정보 구분

· 기밀 보호 : 암호화 등 제어

· 관리 기능 : 통신에 관한 요금, 통계 정보의 수집

② 통신 제어장치의 종류

통신 제어장치  (CCU; Communication Control Unit)	전송 문자의 조립과 분행 기능 수행
통신 제어 처리 장치  (CCP; Communication Control Processor)	문자는 물론 메시지의 조립과 분해 기능 수행
전처리기  (FEP; Front End Processor)	· 호스트 컴퓨터와 단말기 사이에 고속 통신 회선으로 설치  · 통신 회선 및 단말기 제어, 메시지 조립과 분해, 전송 메시지 검사 등 수행 → 컴퓨터 부담 감소

③ 통신 제어장치의 분류

비트 버퍼 방식	· 비트 단위의 처리만 수행하므로 기능 단순, 컴퓨터 처리 부담 큼  · 일반적으로 컴퓨터에 내장되어 사용됨
문자 버퍼 방식	수신되는 비트를 모아 문자로 조립, 문자를 다시 비트로 분해하는 기능 수행
블록 버퍼 방식	· 수신되는 문자를 다시 모아 블록 단위로 조립, 분해하는 기능 수행  · 하드웨어의 비용 및 컴퓨터의 부하가 문자 버퍼 방식에 별로 경감되지 않으므로 거의 사용하지 않음
메시지 버퍼 방식	· 블록을 모아 메시지의 형태로 조립하고 분해하는 기능 수행  · 컴퓨터 측의 부담이 가장 적지만, 큰 버퍼 필요하고 구조 복잡  · 대규모 데이터 통신 시스템에서 많이 사용됨

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기