동그리동동닷컴

정보처리기사 필기 - 5과목 데이터 통신

5장 통신 프로토콜

178 통신 프로토콜의 개념

① 통신 프로토콜의 정의

통신 프로토콜(Communication Protocol)은 서로 다른 기기들 간의 데이터 교환을 원활하게 수행할 수 있도록 표준화시켜 놓은 통신 규약

· 통신을 제어하기 위한 표준 규칙과 절차의 집합으로 하드웨어와 소프트웨어, 문서를 모두 규정

② 통신 프로토콜의 기본 요소

· 구문(Syntax) : 전송하고자 하는 데이터의 형식, 부호화, 신호 레벨 등을 규정

· 의미(Semantics) : 두 기기 간의 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 오류 관리를 위한 제어 정보 규정

· 시간(Timing) : 두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정

③ 통신 프로토콜의 기능

단편화와 재결합

송신 측에서 전송할 데이터를 전송에 알맞은 일정 크기의 작은 블록으로 자르는 작업을 단편화(Fragmentation)라 하고, 수신 측에서 단편화된 블록을 원래의 데이터로 모으는 것을 재결합(Reassembly)

· 단편화를 통해 세분화된 데이터 블록을 프로토콜 데이터 단위(PDU; Protocol Data Unit)

· 데이터를 단편화하여 전송하면 전송 시간 빠르고, 통신 중의 오류를 효과적으로 제어 가능

· 너무 작은 블록으로 단편화 할 경우 재결합시 처리 시간이 길어지고, 실제 데이터 외에 부수적인 데이터가 많아지므로 비효율적

캡슐화

캡슐화(Encapsulation)는 단편화된 데이터에 송·수신 주소, 오류 검출 코드, 프로토콜 기능을 구현하기 위한 프로토콜 제어 정보 등의 정보를 부가하는 것으로, 요약화라고도 함

· 대표적인 예가 데이터 링크 제어 프로토콜의 HDLC 프레임

· 정보 데이터를 오류 없이 정확하게 전송하기 위해 캡슐화 수행

흐름 제어

흐름 제어는 수신 측의 처리 능력에 따라 송신 측에서 송신 데이터의 전송량이나 전송 속도를 조절하는 기능

· 정지-대기, 슬라이딩 윈도우 방식 이용

오류 제어

오류 제어는 전송중에 발생하는 오류를 검출하고 정정하여 데이터나 제어 정보의 파손에 대비하는 기능

동기화

동기화(Synchronization)는 송·수신 측이 같은 상태를 유지하도록 타이밍을 맞추는 기능

순서 제어

순서 제어는 전송된 데이터 블록(PDU)에 전송 순서를 부여하는 기능으로, 연결 위주의 데이터 전송 방식에만 사용됨

· 송신 데이터들이 순서적으로 전송되도록 함으로써 흐름 제어 및 오류 제어를 용이하게 하는 기능

주소 지정

주소 지정은 데이터가 목적지까지 정확하게 전송될 수 있도록 목적지 이름, 주소, 경로를 부여하는 기능

· 목적지 이름은 전송할 데이터가 가리키는 곳, 주소는 목적지의 위치, 경로는 목적지에 도착할 수 있는 방법

다중화

다중화는 한 개의 통신 회선을 여러 가입자들이 동시에 사용하도록 하는 기능

경로 제어

경로 제어는 송·수신 측 간의 송신 경로 중에서 최적의 패킷 교환 경로를 설정하는 기능

전송 서비스

전송하려는 데이터가 사용하도록 하는 별도의 부가 서비스

· 우선순위 : 특정 메시지를 최대한 빠른 시간 안에 목적지로 전송하기 위하여 메시지 단위에 우선순위를 부여하여 우선순위가 높은 메시지가 먼저 도착하도록 함

· 서비스 등급 : 데이터의 요구에 따라 서비스 등급을 부여하여 서비스

· 보안성 : 액세스 제한 같은 보안 체제 구현

179 OSI 참조 모델

① OSI 참조 모델의 개요

OSI 참조 모델은 다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제표준화기구)에서 제안한 통신 규약(Protocol)

· 개방형 시스템(Open System)간이 데이터 통신 시 필요한 장비 및 처리 방법 등을 7단계로 표준화하여 규정

· OSI 7계층 : 하위 계층(물리계층→데이터 링크 계층→네트워크 계층)→상위계층(전송계층→세션 계층→표현 계층→응용 계층)

② OSI 참조 모델의 목적

· 서로 다른 시스템 간을 상호 접속하기 위한 개념 규정

· OSI 규격을 개발하기 위한 범위 정함

· 관련 규정의 적합성을 조절하기 위한 공통적 기반 제공

③ OSI 참조 모델의 기본 원칙

· 적절한 수의 계층으로 나누어 시스템의 복잡도를 최소화

· 서비스 접점의 경계를 두어 상호 자용이 적어질 수 있도록 함

· 프로세스나 기술적인 면에서 명백히 다른 기능을 처리하도록 계층 분리

· 비슷한 기능은 하나의 계층으로 모음

· 인접한 상·하위 계층 간에는 인터페이스 둠

· 한 계층을 수정할 때는 다른 계층에 영향을 주지 않도록 함

④ OSI 참조 모델에서의 데이터 단위

프로토콜 데이터 단위

프로토콜 데이터 단위(PDU;Protocol Data Unit)는 동일 계층 간에 교환되는 정보의 단위

· 물리 계층(1) : 비트

· 데이터 링크 계층(2) : 프레임

· 네트워크 계층(3) : 패킷

· 전송 계층(4) : 세그먼트

· 세선, 표현, 응용 계층(5,6,7) : 메시지

서비스 데이터 단위

서비스 데이터 단위(SDU; Service Data Unit)는 서비스 접근점(SAP)을 통해 상·하위 계층끼리 주고받는 정보의 단위

⑤ 물리 계층(Physical Layer)

물리 계층은 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의

· 물리적 전송 매체와 전송 신호 방식을 정의, RA-232C, X.21등의 표준이 있음

⑥ 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

데이터 링크 계층은 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 함

· 송신 측과 수신 측의 속도 차이를 해결하기 위한 흐름 제어 기능

· 프레임의 시작과 끝을 구분하기 위한 프레임 동기화 기능

· 오류의 검출과 회복을 위한 오류 제어 기능

· 프레임의 순서적 전송을 위한 순서 제어 기능

· HDLC, LAPB, LLC, LAPD, PPP 등의 표준이 있음

⑦ 네트워크 계층(Network Layer, 망 계층)

네트워크 계층은 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 데이터의 교환 및 중계 기능

· 네트워크 연결을 설정, 유지 해제하는 기능

· 경로 설정(Routing), 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송을 수행

· 관련 표준 : X.25, IP 등

⑧ 전송 계층(Transport Layer)

전송 계층은 논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로써 종단 시스템(End-to-End)간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 함

· OSI 7계층 중 하위 3계층과 상위 3계층의 인터페이스 담당

· 종단 시스템 간의 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 기능

· 주소 설정, 다중화, 오류 제어, 흐름 제어 수행

· TCP, UDP 등의 표준 있음

⑨ 세션 계층(Session Layer)

세션 계층은 송·수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당하는 계층

· 대화(회화) 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능

· 송·수신 측 간의 대화(회화) 동기를 위해 전송하는 정보의 일정한 부분에 체크점을 두어 정보의 수신 상태를 체크하며, 이때의 체크점을 동기점이라고 함

· 동기점은 오류가 있는 데이터의 회복을 위해 사용하는 것으로, 종류에는 소동기점과 대동기점이 있음

⑩ 표현 계층(Presentation Layer)

표현 계층은 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고, 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능

· 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간이 상호 접속을 위해 필요한 계층

· 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 정보 형식(포맷) 변환, 문맥 관리 기능

⑪ 응용 계층(Application Layer)

응용 계층은 사용자(응용 프로그램)가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공

· 응용 프로세스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 파일 전송, 가상 터미널 등의 서비스 제공

180 X.25

① X.25의 개요

X.25는 DTE(데이터 터미널 장치, Data Terminal Equipment),와 DCE(데이터 회선 종단장치, Data Circuit-terminating Equipment)간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜로, 통신을 원하는 두 단말장치가 패킷 교환망을 통해 패킷을 원활히 전달하기 위한 통신 절차

· X.25는 ITU-T에서 제정한 국제 표준 프로토콜로, 우수한 호환성을 가짐

· 연결형 프로토콜로 흐름 제어, 오류 제어 등의 기능 있음

· 강력한 오류 체크 기능으로 신뢰성 높음

· 한 회선에서 장애가 발생하더라도 정상적인 경로를 선택하여 우회 전송 가능

· 디지털 전송을 기본으로 하므로 전송 품질이 우수

· 가상 회선 방식을 이용하여 하나의 물리적 회선에 다수의 논리 채널을 할당하므로 효율 높음

· X.25의 모든 패킷은 최소 3옥텟의 헤더 갖음

· 축적 교환 방식을 사용하므로, 전송을 위한 처리 지연 발생 가능

② X.25의 계층 구조

※ LAPB

· LAPB(Link Access Procedure on Balanced)는 HDLC의 원리를 이용한 비트 중심의 프로토콜로, X.25의 2계층에서 사용

· LAPB는 프레임의 순서 번호를 유지하므로 오류 발견 및 회복 용이함

181 TCP/IP

① TCP/IP의 개요

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)는 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터들이 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜

· TCP/IP는 1960년대 말 ARPA에서 개발하여 ARPANET(1972)에서 사용하기 시작함

· TCP/IP는 UNIX의 기본 프로토콜로 사용되었고, 현재 인터넷 범용 프로토콜로 사용됨

· TCP/IP는 다음과 같은 기능을 수행하는 TCP 프로토콜과 IP 프로토콜이 결합된 것을 의미함

② TCP/IP의 구조

③ 응용 계층의 주요 프로토콜

응용 계층 : 세션 계층(5), 표현 계층(6), 응용 계층(7)

④ 전송 계층의 주요 프로토콜

전송 계층 : 전송 계층(4)

⑤ 인터넷 계층의 주요 프로토콜

⑥ 네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜

네트워크 액세스 계층 : 물리 계층(1), 데이터 링크 계층(2)

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

정보처리기사 필기 - 5과목 데이터 통신

4장 데이터 회선망

165 전용 회선/교환 회선

전용 회선과 교환 회선은 송·수신 측 상호 간을 연결하는 경로 중에 교환기의 사용 여부에 따라 구분됨

① 전용 회선

전용 회선(Leased Line)은 송·수신 상호 간에 통신 회선이 항상 고정되어 있는 방식

· 전용 회선의 연결 방식에는 송·수신 측을 일 대 일 독립적으로 연결하는 포인트 투 포인트 방식과 하나의 공유된 통신 회선에 여러 대의 단말기들을 연결하는 멀티 드럽(멀티 포인트) 방식이 있음

· 전송 속도가 빠르고 전송 오류 적음

· 사용 방법 간편하고 업무 적용 쉬움

· 전송할 데이터의 양이 많고 회선의 사용 시간이 많을 때 효율적

· 고장 발생 시 유지·보수가 유리함

※ 포인트 투 포인트 / 멀티 드롭

포인트 투 포인트 방식은 점 대 점 방식, 직통 회선 방식이라고도 하며, 멀티 드롭(멀티 포인트) 방식은 다중 점 방식, 분기 회선 방식이라고도 함

② 교환 회선

교환 회선(Switched Line)은 교환기에 의해 송·수신 상호 간이 연결되는 방식

교환 회선의 특징

· 전용 회선에 비해 전송 속도가(4,800bps 이하) 느림

· 정보 보안을 위해 정보 누설과 파괴를 방지하는 조치 필요

· 회선을 공유하므로 효용도 높고, 통신 장치와 회선 비용을 줄일 수 있음

· 전송할 데이터의 양이 많지 않고, 회선 사용 시간이 적을 때 효율적

데이터 교환 방식

교환 회선에 사용되는 데이터 교환 방식

- 회선 교환 방식 : 송·수신 측 간의 통신 회선을 교환기에 의해서 물리적으로 접속시켜 주는 방식

- 축적 교환 방식 : 교환기의 임시 기억장치를 이용하는 방식

[그림 1] 데이터 교환 방식

※ 교환 기술의 성능 비교 요소

· 전파 지연 : 신호가 한 노드에서 다음 노드로 도달하는 데 걸리는 시간

· 전송 지연 : 데이터가 출발지에서 도착지까지 도달하는 데 걸리는 시간

· 노드 지연 : 한 노드가 데이터를 교환하기 위하여 필요한 시간

· 데이터 처리율 : 정해진 시간 동안 받아들이고 전송할 수 있는 데이터의 비율

- 노드는 컴퓨터나 단말장치 같은 종단 시스템에 연결된 교환기나 통신망 내부의 중계 교환기, 라우터 등을 의미

166 회선 구성 방식

① 회선 구성 방식의 개요

· 회선 구성 방식은 컴퓨터와 여러 대의 단말기들을 연결하는 방식

· 포인트 투 포인트 방식, 멀티 드롭 방식, 회선 다중 방식

② 포인트 투 포인트 방식

포인트 투 포인트(Poing-to-Point, 점 대 점) 방식은 중앙 컴퓨터와 단말기를 일 대 일 독립적으로 연결하여 언제든지 데이터 전송이 가능하게 한 방식

· 전용 회선 또는 교환 회선에서 이용

· 전송할 데이터의 양과 회선 사용 시간이 많을 때 효율적

· 고장 발생 시 유지 보수 쉬움

· 통신망을 성형(Star, 중앙의 중앙 컴퓨터와 이를 둘러싼 단말장치들을 포인트 투 포인트 방식으로 연결하는 중앙 집중식의 네트워크 구성 형태)으로 구성할 때 사용

③ 멀티 드롭(멀티 포인트) 방식

멀티 드롭(Multi-Drop)방식은 멀티 포인트(Multi-Point, 다중 점) 방식이라고도 하며, 여러 대의 단말기들을 한 개의 통신 회선에 연결하는 방식

· 통신 회선은 전용 회선 사용

· 제어용 컴퓨터가 주국이 되고 단말기가 종국이 됨

· 멀티 드롭에 사용하는 단말기는 주소 판단 기능과 데이터 블록을 일시 저장할 수 있는 버퍼 기억장치 있어야 함

· 전송할 데이터의 양과 회선 사용 시간이 적을 때 매우 효율적

· 회선을 공유하기 때문에 효용도가 높고 가격도 저렴

· 선로의 속도, 단말기에 의해 생기는 교통량, 하드웨어와 소프트웨어의 처리 능력에 따라 연결할 수 있는 단말기의 수가 달라짐

· 통신 회선 고장 시 고장 지점 이후의 단말기들이 모두 운영 불능에 빠지는 단점 있음

· 통신망을 버스형(Bus, 한 개의 통신 회선에 여러 대의 단말장치가 연결되어 있는 네트워크 형태)으로 구성할 때 사용

· 데이터 전송은 폴링(Polling)과 셀렉션(Selection)에 의해 수행됨

④ 회선 다중 방식

회선 다중(Line Multiplexing) 방식은 다중화 방식이라고도 하며, 여러 대의 단말기들을 다중화 장치를 이용하여 중앙 컴퓨터와 연결하는 방식

· 중앙 컴퓨터와 다중화 장치 사이는 대용량 회선으로 연결됨

· 대용량 통신 회선을 저속 단말기들이 공유함으로써, 전송 속도 및 효율을 높일 수 있음

167 데이터 교환 방식 - 회선 교환 방식

① 회선 교환 방식의 개요

· 회선 교환 방식(Circuit Switching)은 통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식으로, 기존의 음석 전화망이 대표적. 회선 교환 방식은 크게 공간 분할 교환 방식과 시분할 교환 방식으로 나누어짐

· 데이터 전송 전에 먼저 물리적 통신 회선을 통한 연결 필요함

(회선 교환 방식의 통신 과정 : 호(링크)설정→데이터 전송→호(링크) 해제)

· 일단 접속이 되고 나면 그 통신 회선은 전용 회선에 의한 통신처럼 데이터가 전달됨(고정 대역 전송)

· 접속에는 긴 시간이 소요되나 일단 접속되면 전송 지연이 거의 없어 실시간 전송 가능

· 회선이 접속되더라도 수신 측이 준비되어 있지 않으면 데이터 전송 불가능

· 데이터 전송에 필요한 전체 시간이 축적 교환 방식에 비해 오래 걸림

· 접속된 두 지점이 회선을 독점하기 때문에 접속된 이외의 다른 단말기는 전달 지연을 가지게 됨

· 데이터가 전송되지 않은 동안에도 접속이 유지되기 때문에 데이터 전송이 연속적이지 않은 경우 통신 회선이 낭비됨

· 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 동일한 전송 속도가 유지됨

· 전송된 데이터의 오류 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행됨

② 공간 분할 교환 방식

공간 분할 교환 방식(SDS; Space Division Switching)은 기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용하여 교환을 수행하는 방식으로, 음성 전화용 교환기가 이에 속함

· 기존의 음성용 전화 회선망을 그대로 이용할 수 있어 간단한 저속 데이터 전송에 매우 효과적

· 본래가 음성용이므로 데이터 통신을 위해서는 융통성이 적고 오류율이 높음

· 연결 접속 시간이 길소 고속 전송 어려움

· 속도나 코드의 변환 어려움

1단 공간 분할 교환 방식

· 장치 대 장치 사이를 Cross Bar Matrix 형태의 공간으로 분할하는 방식

· 입력 회선이 m개, 출력 회선이 n개일 때, 교차점의 개수는 m×n

· 일단 연결이 되면 전송 지연 없고, 데이터 전송이 완결될 때까지는 연결 상태가 지속됨

· m×n개의 교차점 중에서 실제 이용되는 교차점은 n개 이므로, 비효율적

· 교차점의 수가 연결된 장치의 수에 비례하여 늘어나므로, 대규모 시스템은 구현하기 어려움

· 하나의 교차점이 고장나면 그 곳에 의존하는 두 장치들이 연결될 수 없음

다단 공간 분할 교환 방식

· 1단 교환 방식의 단점을 보완한 방식

· 교차점의 수를 줄일 수 있고, Cross Bar의 이용도가 높아짐

· 장치 대 장치를 여결하는 경로가 하나 이상 존재하므로, 신뢰도를 향상시킬 수 잇음

· 상대방이 통화중이 아니더라도 연결할 중간 회선이 없으면 연결되지 않을 수도 있음

· 제어 체계 복잡함

③ 시분할 교환 방식

시분할 교환 방식(TDS; Time Division Switching)은 전자 부품이 갖는 고속성과 디지털 교환 기술을 이용하여 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시켜 다주와하는 방식

· 데이터 전용 회선 교환 방식에 이용됨

· 시분할 교환 방식에는 TDM 버스 교환 방식, 타임 슬롯 교환 방식, 시간 다중화 교환 방식이 있음

※ 회선 교환 방식에서의 제어 신호

회선 교환 방식에서의 제어 신호는 네트워크를 관리하며, 호를 설정하고 유지하고 해제하는 기능을 수행

제어 신호의 종류

· 감시(관리) 제어 신호 : 상대방과 통화하는 데 필요한 자원을 이용할 수 있는지를 결정하고 알리는 데 사용되는 제어 신호로, 서비스 요청, 응답, 경보 및 휴지 상태 복귀 신호 등의 기능 수행

· 주소 제어 신호 : 상대방을 식별하고 경로를 배정하여 전화를 울리게 함

· 호 정보 제어 신호 : 호의 상태에 대한 정보를 송신자에게 제공하는 역할. 예를 들면, 수화기를 들었을 때의 신호음, 다이얼을 눌렀을 때의 연결음, 상대편이 통화중일 때의 통화중 신호음 등을 의미

· 망 관리 제어 신호 : 통신망의 전체적인 운영, 유지, 고장 수리 등을 위해 사용됨

168 데이터 교환 방식 - 축적 교환 방식

① 축적 교환 방식의 개요

축적 교환 방식은 송신 측에서 전송한 데이터를 송신 측 교환기에 저장시켰다가 이를 다시 적절한 통신 경로를 선택하여 수신 측 터미널에 전송하는 방식. 축적 교환 방식 : 메시지 교환 방식, 패킷 교환 방식

· 하나의 통신 회선을 여러 메시지가 공유 가능

· 메시지를 저장시켰다가 전송하므로 기억 장치 필요

· 전송 속도와 코드가 서로 다른 장치 간에도 통신 가능

· 초기 설계 비용 및 통신 비용 저렴

· 부가적인 내용을 추가하여 전송 가능

· 전송 속도나 코드의 변환 및 전송 오류 정정 가능

② 메시지 교환 방식

메시지 교환 방식(Message Switching)은 교환기가 일단 송신 측의 메시지를 받아서 저장한 후 전송 순서가 되면 수신 측으로 전송함

· 각 메시지마다 전송 경로를 결정하고, 수신 측 주소를 붙여서 전송

· 전송 메시지는 교환기의 기억장치에 일정 기간 동안 저장되어 추후 검색이 가능

· 전송 지연 시간이 매우 길며, 응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송에 부적절

· 전송량이 폭주하는 경우에도 저장 기능을 이용하여 교환기의 혼란 상태를 피할 수 있음

· 송신 측과 수신 측이 동시에 운영 상태에 있지 않아도 됨

· 같은 내용의 메시지를 여러 곳에 전송 가능

③ 패킷 교환 방식의 개요

패킷 교환 방식(Packet Switching)은 메시지를 일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식

· 패킷은 장애 발생 시의 재전송을 위해 패킷 교환기에 임시 저장되었다가 곧 전송되며 전송이 끝난 후 폐기됨

· 패킷 교환망은 OSI 참조 모델의 네트워크 계층에 해당함

· 패킷형 터미널을 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정 : X.25

· 패킷망 상호 간의 접속을 위한 프로토콜 : X.75

· 하나의 통신 회선을 여러 사용자가 공유할 수 있으므로 회선 이용률 높음

· 수신 측에서 분할됨 패킷을 재조립해야 함

· 응답 시간이 빠르므로 대화형 응용이 가능

· 통신량의 제어를 통한 망의 안전성 높일 수 있음

· 전송 시 교환기, 통신 회선 등에 장애가 발생하여도 다른 정상적인 경로를 선택하여 우회 가능

· 음성 전송보다 데이터 전송에 더 적합함

④ 패킷 교환 방식의 종류

⑤ 패킷 교환망(PSDN; Packet Switched Data Network)의 기능

※ 패킷 교환망의 구성

· NPT(비패킷 단말기) : 전송할 정보 메시지를 패킷 단위로 분할하는 기능이 없는 단말기

· PT(패킷형 단말기) : 패킷 분할 및 결합 기능을 갖추고 있는 단말기

· PSE(패킷 교환기) : 패킷의 축적 및 경로 설정 기능을 갖추고 있는 교환기

· 패킷 다중화 장치(PMX) : 비 패킷 단말기(NPT)에서 전송하는 정보 메시지를 패킷으로 분할하고, NPT에서 수신할 정보가 패킷 단위로 들어노는 것을 정보 메시지로 조립하여 전달하는 장치. 패킷 조립 및 분해 기능은 PMX내의 PAD(Packet Assembler/Diassembler)에 의해 이루어짐

169 경로 제어와 트래픽 제어

① 경로 제어의 개요

경로 제어(Routing)는 송·수신 측 간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 설정하는 기능

· 최적 패킷 교환 경로란 어느 한 경로에 데이터의 양이 집중되는 것을 피하면서, 최저의 비용으로 최단 시간에 송신할 수 있는 경로

· 경로 설정은 경로 제어표(Routing Table, 목적지 주소와 비용, 이웃 라우터의 주소 저장됨)를 참조해서 이루어지며, 라우터에 의해 수행됨

※ 라우터 : 하나의 도메인에 속하는 네트워크와 네트워크를 연결하고, 데이터 전송의 최적 경로를 선택하는 기능을 하는 장치

· 경로 설정 요소 : 성능 기준, 경로의 결정 시간과 장소, 정보 발생지, 경로 정보의 갱신 시간

② 경로 설정 프로토콜

경로 설정 프로토콜(Routing Protocol)이랑 효율적인 경로 제어를 위해 네트워크 정보를 생성, 교환, 제어하는 프로토콜을 총칭

IGP(Interior Gateway Protocol, 내부 게이트웨이 프로토콜)

· 하나의 자율 시스템(AS, 하나의 도메인에 속하는 라우터들의 집합) 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜

· RIP(Routing Information Protocol)

- 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜

- 소규모 동종의 네트워크(자율 시스템, AS) 내에서 효율적인 방법

- 최대 홉(Hoop, 데이터가 목적지까지 전달되는 과정에서 거치는 네트워크의 수)수를 15로 제한하므로 15이상의 경우는 도달할 수 없는 네트워크를 의미하는데 이것은 대규모 네트워크에서는 RIP를 사용할 수 없음을 의미

- 라우팅 정보를 30초마다 네트워크 내의 모든 라우터에 알리며, 180초 이내에 새로운 라우팅 정보가 수신되지 않으면 해당 경로를 이상 상태로 간주

· OSPF(Open Shortest Path Firtst protocol)

- 대규모 네트워크에서 많이 사용되는 라우팅 프로토콜

- 라우팅 정보에 변화가 생길 경우, 변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에 알림

EGP(Exterior Gateway Protocol, 외부 게이트웨이 프로토콜)

· 자율 시스템(AS) 간의 라우팅, 즉 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜

BGP(Border Gateway Protocol)

· 자율 시스템(AS)간의 라우팅 프로토콜로, EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어짐

· 초기에 BGP 라우터들이 연결될 때에는 전체 경로 제어표(라우팅 테이블)을 교환하고, 이후에는 변환된 정보만을 교환

③ 경로 설정 방식

④ 트래픽 제어 개요

· 트래픽 제어(Traffic Control)는 네트워크의 보호, 성능 유지, 네트워크 자원의 효율적인 이용을 위해 전송되는 패킷의 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능

· 종류 : 흐름 제어, 폭주(혼합) 제어, 교착상태 방지 기법

⑤ 흐름 제어

흐름 제어(Flow Control)란 네트워크 내의 원활한 흐름을 위해 송·수신 측 사이에 전송되는 패킷의 양이나 속도를 규제하는 기능

· 송신 측과 수신 측 간의 처리 속도 또는 버퍼 크기의 차이에 의해 생길 수 있는 수신 측 버퍼의 오버플로(Overflow)를 방지하기 위한 기능

※ 수신 측에서는 수신된 데이터를 버퍼에 저장한 후 순차적으로 처리해서 상위 계층으로 전달하는데,송신 측의 속도가 수신 측보다 빠르면

⑥ 폭주(혼잡) 제어

흐름 제어(Flow Control)가 송·수신 측 사이의 패킷 수를 제어하는 기능이라면 폭주(Congestion Control) 제어는 네트워크 내의 패킷 수를 조절하여 네트워크의 오버플로를 방지하는 기능

· 폭주 제어는 네트워크 내의 모든 단말장치들의 패킷 수를 제어

· 송신 측에서 전송한 데이터는 수신 측에 도착할 때까지 여러 개의 라우터를 거치는데, 데이터의 양이 라우터가 처리할 수 있는 양을 초과하면 초과된 데이터는 라우터가 처리하지 못함

· 송신 측에서는 라우터가 처리하지 못한 데이터를 손실 데이터로 간주하고 계속 재전송하게 되므로 네트워크는 더욱 혼잡해짐

· 이러한 상황은 송신 측의 전송 속도를 적절히 조절하여 예방할 수 있음 -> 폭주 제어

⑦ 교착상태 방지

교창상태(Dead Lock)란 교환기 내에 패킷들을 축적하는 기억공간이 꽉 차 있을 때 다음 패킷들이 기억공간에 들어가기 위해 무한정 기다리는 현상

· 패킷이 같은 목적지를 갖지 않도록 할당하고, 교착 상태 발생 시에는 교착상태에 있는 한 단말장치를 선택하여 패킷 버퍼를 폐기함

170 망(Network)의 구성 형태

① 망(Network)의 구성 형태

· 통신망(Communication Network)은 정보를 전달하기 위해서 통신 규약에 의해 연결한 통신 설비의 집합

· 통신망을 구성하는 장치들을 공간적으로 어떻게 배치하느냐, 즉 장치들의 물리적 위치에 따라 망의 구성 형태 나누어짐

② 성형(중앙 집중형)

성형(Star)은 중앙에 중앙 컴퓨터가 있고, 이를 중심으로 단말장치들이 연결되는 중앙 집중식의 네트워크 구성 형태

· 포인트 투 포인트 방식으로 회선 연결

· 각 단말장치들은 중앙 컴퓨터를 통하여 데이터 교환

· 단말장치의 추가와 제거 쉬움

· 하나의 단말장치가 고장나더라도 다른 단말장치에는 영향을 주지 않지만, 중앙 컴퓨터가 고장나면 전체 통신망의 기능이 정지됨

· 중앙 집중식이므로 교환 노드의 수가 가장 적음

③ 링형(루프형)

링형(Ring)은 컴퓨터와 단말장치들을 서로 이웃하는 것끼리 포인트 투 포인트 방식으로 연결시킨 형태

· 분산 및 집중 제어 모두 가능

· 단말장치의 추가/제거 및 기밀 보호 어려움

· 각 단말장치에서 전송 지연 발생 가능

· 중계기의 수 증가

· 데이터는 단방향 또는 양방향으로 전송 가능, 단방향 링의 경우 컴퓨터, 단말장치, 통신 회선 중 어느 하나라도 고장나면 전체 통신망에 영향을 미침(양방향 링은 노드에 이상이 있을 경우 다른 방향으로 우회할 수 있으므로, 정상적인 노드들끼리는 통신 가능)

④ 버스형

버스형(Bus)은 한 개의 통신 회선에 여러 대의 단말장치가 연결되어 있는 형태

· 물리적 구조가 간단, 단말장치의 추가 제거 용이

· 단말장치가 고장나더라도 통신망 전체에 영향을 주지 않기 때문에 신뢰성 높일 수 있음

· 기밀 보장 어려움, 통신 회선이 길이에 제한 있음

⑤ 계층형(분산형)

계층형(Tree)은 중앙 컴퓨터와 일정 지역의 단말장치까지는 하나의 통신 회선으로 연결시키고, 이웃하는 단말장치는 일정 지역 내에 설치된 중간 단말장치로부터 다시 연결시키는 형태

· 분산 처리 시스템을 구성하는 방식

⑥ 망형

망형(Mesh)은 모든 지점의 컴퓨터와 단말장치를 서로 연결한 형태로, 노드의 연결성 높음

· 많은 단말장치로부터 많은 양의 통신을 필요로 하는 경우에 유리

· 보통 공중 데이터 통신망에서 사용되며, 통신 회선의 총 경로가 가장 길다

· 통신 회선 장애 시 다른 경로를 통하여 데이터 전송 가능

· 모든 노드를 망형으로 연결하려면 노드의 수가 n개일 때, n(n-1)/2개의 회선이 필요하고 노드당 n-1개의 포트가 필요함

171 LAN(근거리 통신망)

① LAN의 개요

LAN(근거리 통신망, Local Area Network)은 광대역 통신망과는 달리 학교, 회사, 연구소 등 한 건물이나 일정 지역 내에서 컴퓨터나 단말기들을 고속 전송 회선으로 연결하여 프로그램 파일 또는 주변 장치를 공유할 수 있도록 한 네트워크 형태

· 단일 기관의 소유, 제한된 지역 내의 통신

· 광대역 전송 매체의 사용으로 고속 통신 가능

· 공유 매체를 사용하므로 경로 선택 없이 매체에 연결된 모든 장치로 데이터 전송

· 오류 발생률 낮음

· 네트워크에 포함된 자원 공유

· 네트워크의 확장이나 재배치 쉬움

· 전송 매체로 꼬임선, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등을 사용

· 망의 구성 형태에 따라서 성형, 버스형, 링형, 계층형으로 분류됨

② LAN의 이용 효과 및 장점

· 자원의 효율적인 백업

· 다른 기종 간의 통신에서 사무 처리의 능률화

· 파일 공유에 따른 처리의 효율화 및 통일된 관리

· 기기 자원의 공유에 따른 이용 효율의 향상과 경비 절감

· 분산 처리로 시스템 전체의 성능 향상

③ LAN의 표준안

LAN의 표준안은 IEEE 802 위원회에 의해 추진되었으며, OSI 참조 모델의 하위 두 개 계층인 물리 계층과 데이터 링크 계층을 대상으로 함

LAN의 계층 구조

IEEE 802 위원회에서 지정한 LAN의 계층 구조

· 물리계층

- OSI 7 계층의 물리 계층과 동일한 기능 제공

· 데이터 링크 계층

- OSI 7 계층의 데이터 링크 계층에 해당하는 일을 담당하며, 매체 접근 제어(MAC) 계층과 논리 링크 제어(LLC) 계층으로 분류됨

- 매체 접근 제어(MAC, Media Access Control) : 물리 네트워크(공유 매체)에 대한 접근 제어 담당

- 논리 링크 제어(LLC, Logical Link Control) : 매체 접근 제어(MAC)에 의해 확보된 채널을 사용하여 메시지를 전송할 때 필요한 연결 관리 절차와 ACK, NAK, 순서화, 오류 제어, 흐름 제어 담당

IEEE 802의 주요 표준 규격

IEEE 802 위원회에서 지정한 LAN의 표준 규격

④ LAN의 확장형

· LAN의 구축 거리는 수 킬로미터 이내로 짧게 제한되며 단일 조직의 소유

· 그러나 정보화의 확산으로 일정 지역의 제한된 영역을 넘어 원거리 또는 다른 네트워크와의 데이터 교환이 필요해짐

· 네트워크의 구성 거리에 따라 LAN 구분

※ CO-LAN(공중 기억 통신망)

 CO-LAN(Central Office-LAN)은 대학, 병원 및 연구소 등 근거리 통신망이 플요하면서도 여건이 안 되는 기관 간에 인근 전화국의 데이터 교홤낭과 기존 통신망을 연동시켜 구성하는 통신망

172 매체 접근 제어(MAC)

① 매체 접근 제어(MAC)

· 매체 접근 제어(MAC; Media Access Control)는 LAN에서 하나의 통신 회선을 여러 단말장치들이 원할하게 공유할 수 있도록 해주는 통신 회선에 대한 접근 방식

· 매체 접근 방식 종류 : CSMA 방식, CSMA/CD 방식, 토큰 버스 방식, 토큰 링 방식

② CSMA 방식

CSMA 방식은 각 노드가 데이터 프레임을 송신하기 전에 통신 회선을 조사하여 사용중이면 대기하고, 그렇지 않으면 데이터 프레임을 송신하는 방식

· 동일 통신 회선을 통해 한 노드가 데이터 프레임을 송신하는 도중에 다른 노드에서 또 다른 데이터 프레임을 송신하면 데이터 프레임의 충돌 발생

③ CSMA/CD 방식

CSMA/CD 방식은 데이터 프레임 간의 충돌이 발생하는 것을 인정하고 이를 해소하기 위해 CSMA 방식에 충돌 검출 기능과 충돌 발생 시 재송신하는 기능 추가

※ CSMA/CD의 의미

CS(Carrier Sense) : 통신 회선이 사용중인지를 점검

MA(Multiple Access) : 통신 회선이 비어 있으면 누구든지 사용 가능

CD(Collision Detection) : 데이터 프레임을 전송하면서 충돌 여부 조사

· CSMA/CD 방식은 통신 회선이 사용중이면 일정 시간 동안 대기, 통신 회선 상에 데이터가 없을 때에만 데이터 송신, 송신 중에도 전송로의 상태를 계속 감시

· 송신 도중 충돌이 발생하면 송신을 중지하고, 모든 노드에 충돌을 알린 후 일정 시간이 지난 다음 데이터 재전송

특징

· 버스형 LAN에 가장 일반적으로 이용됨

· 전송량이 적을 때 매우 효율적이고 신뢰성 높음

· 알고리즘(처리 기법) 간단

· 노드 장애가 시스템 전체에 영향을 주지 않으며, 장애 처리 간단

· 충돌과 채널 경쟁을 위한 기법에는 non persistent, 1-persistent, p-persistent기법이 있으며, 이중 가장 효율적인 1-persistent 기법 주로 사용

· 일정 길이 이하의 데이터 송신할 경우 충돌 검출할 수 없음

· 전송량이 많아지면 충돌이 잦아져서 채널의 이용률이 떨어지고 전송 지연 시간이 급격히 증가함

· 충돌이 발생한 경우 다른 노드에서는 데이터 전송 불가

· 충돌이 발생한 경우 지연 시간 예측하기 어려움

※ 이더넷

이더넷(Ethernet)은 CSMA/CD 방식을 이용하는 LAN으로, 가장 많이 보급된 네트워크

· 이더넷 시스템의 규격

· 고속 이더넷(Fast Ethernet) : 100 BASE T라고도 불리는 이더넷 고속 버전 CSMA/CD를 사용하며 100Mbps의 전송 속도 지원

· 기가비트 이더넷(Gigabit Etherent) : CSMA/CD를 사요하며, 1Gbps의 전송 속도를 지원하며 기존의 이더넷 및 고속 이더넷과 완벽한 호환성 지님

④ 토큰 버스 방식

토큰 버스(Token Bus) 방식은 버스형 LAN에서 사용하는 방식으로, 토큰이 논리적으로 형성된 링을 따라 각 노드들을 차례로 옮겨다니는 방식

· 토큰은 논리적인 링을 따라 순서대로 전달되며, 토큰을 점유한 노드는 정보를 전송할 수 있고, 전송을 끝낸 후 토큰을 다음 노드로 전달함

특징

· 각 노드가 공평한 송신 권한을 가지며, 전송 시간을 가변적으로 조절 가능

· 높은 부하, 즉 전송량이 많을 때에도 안정적이고, 액세스 시간 일정

· CSMA/CD보다 장치가 복잡하고 평균 대기 시간이 길다

· 일부 노드나 통신 회선에 장애가 발생하면 전체적인 장애가 될 수 있음

⑤ 토큰 링 방식

토큰 링(Token Ring) 방식은 링형 LAN에서 사용하는 방식으로, 물리적으로 연결된 링을 따라 순환하는 토큰을 이용하여 송신 권리 제어

· 토큰 상테에는 프리 토큰과 비지 토큰이 있는데, 송신할 데이터가 있는 노드는 링을 따라 순환하는 프리 토큰이 도착하면 토큰을 비지 상태로 변환시킨 후 데이터와 함께 전송

특징

· 각 노드가 공평한 송신 권한 갖음

· 네트워크에 연결된 노드의 수가 많을수록 토큰의 순회 시간이 길어지므로 네트워크 속도 저하될 수 있음

173 VAN(부가 가치 통신망)

① VAN(부가 가치 통신망)의 개념

· VAN(Value Added Network)은 공중 통신 사업자로부터 통신 회선을 임대하여 하나의 사설망을 구축하고 이를 통해 정보의 축적, 가공, 변환 처리 등 부가 가치를 첨가한 후 불특정 다수를 대상으로 서비스를 제공하는 통신망

② VAN의 계층 구조

[그림 2] VAN의 계층 구조

③ 전송 기능(기본 통신 계층)

· 사용자가 단순히 정보를 전송할 수 있도록 물리적 회선을 제공하는 VAN의 가장 기본적인 기능

④ 교환 기능(네트워크 계층)

· 가입된 사용자들을 서로 연결시켜 사용자 간의 정보 전송이 가능하도록 제공하는 서비스

· 패킷 교환 방식 이용

⑤ 통신 처리 기능(통신 처리 계층)

축적 교환 기능과 변환 기능을 이용하여 서로 다른 기종 간에 또는 다른 시간 대에 통신이 가능하도록 제공하는 서비스

⑥ 정보 처리 기능(정보 처리 계층)

· 온라인 실시간 처리, 원격 일괄 처리, 시분할 시스템 등을 이용하여 급여 관리, 판매 관리 데이터 베이스 구축, 저보 검색, 소프트웨어 개발 등의 응용 소프트웨어를 처리하는 기능

174 ISDN(종합 정보 통신망)

① ISDN의 개요

ISDN(종합 정보 통신망, Integrated Service Digital Network)은 음성, 문자, 화상 등의 다양한 통신 서비스를 하나의 디지털 통신망을 근간으로 종합적으로 제공할 수 있도록 통합한 것

· 통신 방식 및 전송로가 모두 디지털 방식

· 단일 통신망으로 음성, 문자, 영상 등의 다양한 서비스를 종합적으로 제공

· 고속 통신 가능, 확장성과 재배치성 좋음

· 두 개 이상의 단말자이를 제어할 수 있기 때문에 동시에 복수 통신 가능

· 통신망의 중복 투자를 피할 수 있어 경제적

· OSI 참조 모델의 계층 구조를 따름

· 64Kbps 1회선 교환 서비스가 기본

· 통신망의 교환 접속 기능에는 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식이 있음

② ISDN의 통신 서비스

ISDN에서 제공하는 서비스는 OSI 참조 모델 1~3 계층의 하위 계층 기능을 제공하는 베어러 서비스(Bearer Service)와 OSI 참조 모델 1~7 계층의 모든 기능을 제공하는 텔레 서비스(Tele Service), 그리고 부가 서비스로 구분됨

③ ISDN의 구조

채널 종류

채널(Channel)이란 정보나 제어 신호를 운반하기 위한 통신 경로를 의미하는 것으로, 채널의 용도에 따라서 정보 채널과 신호 채너로 구분됨

사용자·망 인터페이스

사용자·망 인터페이스는 채널을 어떻게 조합하느냐에 따라 구분됨

④ 참조점

· 참조점(Referance Point)은 ISDN을 구성하는 각 요소 간의 인터페이스를 구분하는 기능을 하는 것으로, 기준점, 접속점, 분계점이라고도 함

· 참조점은 정보 통신망 상호 간을 연결할 때 시설, 운영 및 유지보수의 책임 한계를 구분하기 위한 접속점이 됨

⑤ B-ISDN(광대역 종합 정보 통신망)

B-ISDN(광대역 종합 정보 통신망, BrodaBand-ISDN)은 광대역 전송 방식과 광대역 교환 방식을 통하여, 데이터, 음성, 영상 등 다양한 형태의 통신 서비스를 제공하는 광대역 ISDN

· 1.5~2Mbps 이상의 고속 전송과 고속 교환 기술 가능

· 전송 방식 : ATM(Asynchronous Transfer Mode, 비동기 전송 모드)

B-ISDN 참조 계층

※ ATM

ATM은 회선 교환과 패킷 교환의 장점을 결합한 교환 및 다중화 기술

· ATM은 모든 데이터를 셀로 변환시켜 비동기식 시분할 다중화 방식으로 전송

· 셀은 53Byte(5Byte:헤더, 48Byte:사용자 정보)의 작은 크기로 고정길이

· 고정 길이의 셀 단위로 전송하므로 전송 지연 시간을 예측할 수 있으며, 가변 길이의 패킷보다 처리가 간단하고 신뢰성은 더 높음

175 인터넷

① 인터넷의 개요

인터넷(Internet)이란 TCP/IP 프로토콜을 기반으로 하여 전 세계 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신

· 인터넷은 미 국방성의 ARPANET에서 시작됨

· 인터넷은 유닉스 운영체제을 기반으로 함

· 통신망과 컴퓨터가 있는 곳이라면 시간과 장소에 구애받지 않고 정보 교환 가능

· 인터넷에 견결된 모든 컴퓨터는 고유한 IP 주소 갖음

· 컴퓨터 또는 네트워크를 서로 연결하기 위해서는 브리지, 라우터, 게이트웨이가 사용됨

· 다른 네트워크 또는 같은 네트워크를 연결하여 그 중추적 역할을 하는 네트워크로, 보통 인터넷의 주가 되는 기간망을 일컫는 용어를 백본(Backbone)이라고 함

② 인터넷 서비스

인터넷 서비스는 TCP/IP의 응용 계층에서 제공

※ ADSL

ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line, 비대칭 디지털 가입자 회선)은 기존 전화선을 이요해 주파수가 서로 다른 음성 데이터(저주파)와 디지털 데이터(고주파)를 함께 보내는 방식

· 한 전화선으로 일반 전화 통신과 데이터 통신을 모두 처리 가능

· 전화국과 가정이 1대 1로 연결된 것으로, 고속 데이터 통신 가능

· 다운로드 속도가 업로드 속도보다 빠름

176 인터넷의 주소 체계

① IP 주소

IP 주소(Internet Protocol Address)는 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소

· 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성됨

· IP 주소는 네트워크 부분의 길이에 따라 구성됨

※ A Class의 네트워크와 호스트의 수

· A Class는 1바이트(8비트)의 네트워크 부분과 3바이트(24비트)의 호스트 부분으로 구성됨

· A Class의 최상위 1비트는 각 클래스를 구별하기 위한 비트로, 사용되지 않음

· 결국 A Class의 네트워크 부분은 128(27)개로 구성되는데, 0번과 127번은 예약된 IP 주소이므로 실질적으로는 126개의 네트워크로 구성됨

그리고 126개의 각 네트워크는 16,777,216(224)개의 호스트를 갖음

② 서브네팅

서브네팅(Subnetting)은 할당된 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나누어 사용하는 것

· 4바이트의 IP 주소 중 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트를 서브넷 마스크(Subnet Mask)라고 하며, 이를 변경하여 네트워크 주소를 여러 개로 분할하여 사용

· 서브넷 마스크는 각 클래스마다 다르게 사용되며, 기본값은 다음과 같음

③ IPv6 주소의 개요

IPv6(Internet Protocol version 6)은 현재 사용하고 있는 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발됨

특징

· 128비트의 긴 주소를 사용하여 주소 부족 문제를 해결할 수 있으며, IPv4에 비해 자료 전송 속도 빠름

· 인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제 해결 가능

· IPv4와 호환성 뛰어남

· 주소의 확장성, 융통성, 연동성이 뛰어나며, 실시간 흐름 제어로 향상된 멀티미디어 기능 지원

· Traffic Class, Flow Label을 이용하여 등급별, 서비스별로 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이함

· Traffic Class : IPv6 패킷의 클래스나 우선순위를 나타내는 필드

· Flow Lable : 네트워크 상에서 패킷들의 흐름에 대한 특성을 나타내는 필드

④ IPv6 주소의 구성

· IPv6은 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성됨

· 각 부분을 16진수로 표현, 클론(:)으로 구분

· IPv6 주소는 다음과 같이 세 가지 주소 체계로 나누어짐

- 유니캐스트(Unicast) : 단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신(1 대 1 통신에 사용)

- 멀티캐스트(Multicast) : 단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신(1 대 다 통신에 사용)

- 애니캐스트(Anycast) : 단일 송신자와 가장 가까이 있는 단일 수신자 간의 통신(1 대 1통신에 사용)

⑤ IPv4를 IPv6로 전환하는 전략

· 듀얼 스택(Dual Stack) : 호스트에서 IPv4와 IPv6을 모두 처리할 수 있도록 두 개의 스택을 구성하는 것

· 터널링(Tunneling) : IPv6망에서 인접한 IPv4 마을 거쳐 다른 IPv6 망으로 통신할 때 IPv4 망에 터널을 만들어 IPv6 패킷이 통과할 수 있도록 하는 것

· IPv4/IPv6 변환

- 헤더 변환 : IP 계층(네트워크 계층)에서 IPv6 패킷 헤더를 IPv4 패킷 헤더나 그 반대로 변환하는 방식

- 전송 계층 릴레이 방식 : 전송 계층에서 IPv6 패킷 헤더를 IPv4 패킷 헤더나 그 반대로 변환하는 방식

- 응용 계층 게이트웨이 방식 : 응용 계층에서 IPv6 패킷 헤더를 IPv4 패킷 헤더나 그 반대로 변환하는 방식

⑥ 도메인 네임

도메인 네임은 숫자로 된 IP 주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것

· 호스트 컴퓨터 이름, 소속 기관 이름, 소속 기관 종류, 소속 국가명 순으로 구성되며, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 상위 도메인

· 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템을 DNS(Domain Name System)라고 하며 이런 역할을 하는 서버를 DNS 서버라고 함

177 네트워크 관련 장비

LAN을 구성하거나 LAN과 LAN을 연결하거나 LAN과 다른 네트워크를 연결하기 위한 장비

① 허브

· 허브(Hub)는 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치로, 각 회선을 통합적으로 관리하며, 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할도 포함

② 리피터

리피터(Repeater)는 전송되는 신호가 전송 선로의 특성 및 외부 충격 등의 요인으로 인해 원래의 형태와 다르게 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할 수행

· OSI 참조 모델의 물리 계층에서 동작하는 장비

· 근접한 네트워크 사이에 신호를 전송하는 역할로, 전송 거리의 연장 또는 배선의 자유도를 높이기 위한 용도로 사용

③ 브리지

브리지(Bridge)는 LAN과 LAN을 연결하거나 LAN 안에서의 컴퓨터 그룹(세그먼트)을 연결하는 기능 수행

· 데이터 링크 계층 중 MAC(Media Access Control) 계층에서 사용되므로 MAC 브리지라고도 함

· 네트워크 상의 많은 단말기들에 의해 발생되는 트래픽 병목 현상을 줄일 수 있음

· 네트워크를 분산적으로 구성할 수 있어 보안성을 높일 수 있음

· 브리지를 이용한 서브넷 구성 시 전송 가능한 회선 수는 브리지가 n개일 때, n(n-1)/2

④ 라우터

라우터(Router)는 브리지와 같이 LAN과 LAN의 연결 기능에 데이터 전송의 최적 경로를 선택할 수 있는 기능이 추가된 것으로, 서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN의 연결도 수행

· OSI 참조 모델의 네트워크 계층에서 동작하는 장비

· 접속 가능한 경로에 대한 정보를 라우팅 제어표(Routing Table)에 저장하여 보관

· 3계층(네트워크 계층)까지의 프로토콜 구조가 다른 네트워크 간의 연결을 위해 프로토콜 변환 기능 수행

⑤ 게이트 웨이

게이트 웨이(Gateway) 전 계층(1~7계층)의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행

· 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층 간을 연결하여 데이터 형식 변환, 주소 변환, 프로토콜 변환 등을 수행

· LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아들이는 출입구 역할

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

정보처리기사 필기 - 5과목 데이터 통신

3장 전송 제어 방식

159 전송 제어의 기본

① 전송 제어의 개념

전송 제어(Transmission Control)란 데이터의 원할한 흐름을 위해 입·출력 제어, 회선 제어, 동기 제어, 오류 제어, 흐름 제어 등을 수행하는 것

· OSI 7 참고 모델의 데이터 링크 계층(2계층)에서 수행하는 기능

· 전송 제어에 사용되는 프로토콜을 전송 제어 프로토콜 또는 데이터 링크 제어 프로토콜이라고 함

② 전송 제어 절차

데이터 통신 회선의 접속→데이터 링크 설정(확립)→정보 메시지 전송→데이터 링크 종결→데이터 통신 회선의 절단

데이터 통신 회선의 접속
교환 회선(교환기에 의해 송·수신 측 간 통신 회선이 연결되는 방식)에서 통신 회선과 단말기를 물리적으로 접속하는 단계

· 교환 회선을 이용한 포인트 투 포인트 방식이나 멀티 포인트 방식으로 연결된 경우에 필요한 단계

· 전용 회선을 이용한 포인트 투 포인트 방식으로 연결된 경우에는 불필요한 단계

데이터 링크의 설정(확립)

접속된 통신 회선상에서 송·수신 측 간의 확실한 데이터 전송을 수행하기 위해서 논리적 경로를 구성하는 단계

· 순서 : 수신 측 호출→정확한 수신 측인가 확인→수신 측의 데이터 전송 준비 상태 확인→송·수신 측 입장의 확인→수신 측 입·출력 기기 지정

· 데이터 링크의 설정 방법에는 폴링/셀렉션 방식, 경쟁방식이 있음

정보 메시지 전송

설정된 데이터 링크를 통해 데이터를 수신측에 전송하고, 오류 제어와 순서 제어를 수행하는 단계

데이터 링크 종결

송·수신 측 간의 논리적 경로를 해제하는 단계

데이터 통신 회선의 절단

통신 회선과 단말기 간의 물리적 접속을 절단하는 단계

160 데이터링크 제어 프로토콜 - BSC

① 데이터 링크 제어 프로토콜의 개요

· 데이터 링크 제어 프로토콜은 컴퓨터와 컴퓨터, 컴퓨터와 단말장치 등의 두 장치 상호간에 신속하고 정확하게 데이터를 주고받을 수 있도록 전송 제어를 수행하는 프로토콜

· 데이터 링크 제어 프로토콜은 데이터 링크 레벨 프로토콜, 전송 제어 프로토콜이라고 함

· 문자 위주 방식과 비트 위주 방식으로 구분됨

② BSC의 개요

BSC(Binary Synchronous Control)는 문자 위주의 프로토콜로, 각 프레임에 전송 제어 문자를 삽입하여 전송 제어

· 문자 코드 상에 정의된 전송 제어 문자를 이용하여 링크를 제어하기 때문에 사용하는 문자 코드에 의존적이며, 사용할 수 있는 코드가 제한적

· 통신하는 컴퓨터들이 사용하는 문자 코드 체계가 통일되어 있어야 함

· 반이중(Half Duplex) 전송만을 지원

· 주로 동기식 전송 방식이나 비동기식 전송 방식을 사용하기도 함

· 포인트 투 포인트, 멀티 포인트 방식에서 주로 사용

· 오류 제어 및 흐름 제어를 위해 정지-대기 ARQ(오류 제어 및 흐름 제어 기법 중의 하나로 한 번에 한 개의 데이터 프레임을 전송한 후 수신 측의 응답을 기다리는 방식)

· 전파 지연 시간이 긴 선로에는 비효율적

· 오류 검출이 어렵고, 전송 효율 나쁨

③ 전송 제어 문자

전송 제어 문자는 링크 관리, 프레임의 시작 및 끝의 구별과 오류 제어 등의 기능을 하는 것으로, 주요 전송 제어 문자는 다음과 같음

161 데이터 링크 제어 프로토콜 - HDLC

① HDLC의 개요

HDLC(High-level Data Link Control)는 비트 위주의 프로토콜로, 각 프레임에 데이터 흐름을 제어하고 오류를 검출할 수 있는 비트 열을 삽입하여 전송

· 포인트 투 포인트 및 멀티 포인트, 루프 등 다양한 데이터 링크 형태에 동일하게 적용 가능

· 단방향, 반이중, 전이중 통신을 모두 지원하며, 동기식 전송 방식 사용

· 오류 제어를 위해 Go-Back-N과 선택적 재전송(Selective Repeat) ARQ를 사용

· 흐름 제어를 위해 슬라이딩 윈도우 방식 사용

· 전송 제어상의 제한을 받지 않고 자유로이 비트 정보를 전송할 수 있음(비트 투과성)

· 전송 효율과 신뢰성 높음

※ 비트 스터핑(Bit Stuffing)

비트 스터핑은 프레임에 임의의 비트를 삽입하여 데이터의 자유로운 전송을 보장하는 기능으로, 프레임 내의 플레그 비트와 다른 비트를 구분하여 기본적인 오류 검출)

- 플래그 비트를 제외한 모든 비트는 '1'이 6개 이상 연속되지 않도록 함. '1'이 연속적으로 5개가 입력되면 그 다음 6번째에는 '0'을 강제적으로 추가하여 송신

- 프레임 내에 '1'이 연속해서 6개가 입력되면 플래그 비트, 7개 이상 연속해서 입력되면 오류 프레임으로 인식하여 오류 검출함

② HDLC의 프레임 구조

[그림 1] HDLC의 프레임 구조

· 플래그(flag)

- 프레임의 시작과 끝을 나타내는 고유한 비트 패턴(01111110)

- 동기 유지(통화로의 혼선을 방지하기 위해)

- 비트 투과성을 이용한 기본적인 오류 검출

· 주소부(Address Field) : 송·수신국을 식별하기 위해 사용. 불특정 다수에게 전송하는 방송용은 '11111111', 시스템에 의해 임의로 수신국이 지정되는 시험용은 '00000000'

· 제어부(Control Field) : 프레임의 종류를 식별하기 위해 사용. 제어부의 첫 번째, 두 번재 비트를 사용하여 다음과 같이 프레임 종류 구별함

· 정보부(Information Field) : 실제 정보 메시지가 들어 있는 부분으로, 송·수신 측 간의 협의에 따라 길이와 구성 정해짐

· FCS(Frame Check Sequence Field, 프레임 검사 순서 필드) : 프레임 내용에 대한 오류 검출을 위해 사용되는 부분으로, 일반적으로 CRC 코드 사용됨(CRC 순환 중복 검사 : 다항식 코드를 사용하여 오류를 검출하는 방식으로, 집단 오류를 검출할 수 있고 검출률이 높으므로 가장 많이 사용되는 오류 검출 기법)

※ 피기백킹(Piggybacking)

- 데이터 프레임에 확인 응답을 포함시켜 전송하는 것

※ HDLC의 국(Station)

- 주국 : 종속된 단말기를 제어하거나 정보를 제공해 주는 컴퓨터로, 주 스테이션, 1차국, 서버

- 종국 : 주국으로부터 제어를 받고 정보를 제공받는 컴퓨터로, 부 스테이션, 2차국, 클라이언트

- 혼합국 : 상대국 컴퓨터의 제어를 받기도 하고 제어를 하기도 하는 동등한 위상을 가진 컴퓨터로, 복합국

③ 데이터 전송 모드

데이터 전송 모드는 제어부에서 관리하는 U 프레임에 의해 설정되며 다음과 같이 세 가지로 구분됨

162 회선 제어 방식

① 회선 제어 방식의 개요

· 하나의 통신 회선을 공유하는 여러 대의 단말장치들이 통신 회선을 사용하는 방식에 따라 통신망의 효율에 큰 영향을 줌

· 또한 여러 대의 단말장치들이 동시에 데이터를 전송하면 충돌이 발생하여 데이터의 식별이 어려워짐

· 회선 제어란 이러한 문제들을 해결하기 위해 각 장치들의 송·수신 시 필요한 규칙을 의미

② 경쟁 방식

경쟁(Contention) 방식은 회선 접속을 위해서 서로 경쟁하는 방식으로, 송신 요구를 먼저 한 쪽이 송신권 갖음

· 데이터 전송을 하고자 하는 모든 장치가 서로 대등한 관계에 있는 포인트 투 포인트 방식에서 주로 사용

· 송신 요구가 발생한 국이 주국이 되어 상대국(종국)에 셀렉팅 순서를 송신하여 상대국의 수신 가능 상태를 확인한 후 정보 메시지 송신

· 데이터 링크가 설정되면 정보 전송이 종료되기 전가지는 데이터 링크의 종결이 이루어지지 않고 독점적으로 정보 전송을 하게 됨

· 송신 측이 전송할 메시지가 있을 경우 사용 가능한 회선이 있을 때가지 기다려야 함

· 대표적인 시스템 : ALOHA

③ 폴링/셀렉션 방식

주 컴퓨터에서 송·수신 제어권을 가지고 있는 방식

· 트래픽이 많은 멀티 포인트 방식으로 연결된 회선에서 사용

163 오류 제어 방식

① 오류의 발생 원인

전송과정에서 오류가 발생하는 주요 원인과 현상

※ 우연적 왜곡과 시스템적 왜곡

· 우연적 왜곡은 예측할 수 없이 무작위로 발생하는 왜곡으로, 백색 잡음, 충격 잡음, 누화 잡음, 위상 히트 잡음이 있음

· 시스템적 왜곡은 전송 매체에서 언제든지 일어날 수 있는 왜곡으로, 손실, 감쇠, 하모닉 왜곡(신호의 감쇠가 진폭에 의해 달라지는 것)등이 있음

② 오류율

오류율은 전송 데이터에 대한 오류의 비율을 나타내는 것으로, 전송 형태에 따라 다음과 같이 계산함

· 비트 오류율 = 오류 비트 수/전송한 총 비트수

· 블록 오류율 = 오류 블록 수/전송한 총 블록수

· 문자 오류율 = 오류 문자 수/전송한 총 문자수

③ 전송 오류 제어 방식

④ 자동 반복 요청(ARQ)의 개요

· 자동 반복 요청(ARQ; Automatic Repeat reQuest)은 오류 발생 시 수신 측은 오류 발생을 송신 측에 통보하고, 송신 측은 오류 발생 블록을 재전송하는 모든 절차를 의미

· 자동 반복 요청 방식 종류 : 정지-대기 ARQ, Go-back-N ARQ, 선택적 재전송 ARQ, 적응적 ARQ

⑤ 정지-대기 ARQ

정지-대기(Stop-and-Wait) ARQ는 송신 측에서 한 개의 블록을 전송한 후 수신 측으로부터 응답을 기다리는 방식

· 수신 측의 응답이 긍정 응답(ACK)이면 다음 블록 전송하고, 부정 응답(NAK)이면 앞서 송신했던 블록을 재전송

· 블록을 전송할 때마다 수신 측의 응답을 기다려야 하므로 전송 효율이 가장 낮음

· 오류가 발생한 경우 앞서 송신했던 블록만 재전송하면 되므로 구현 방법이 가장 단순

⑥ 연속 ARQ

· 연속(Continuous) ARQ는 정지-대기 ARQ가 갖는 오버헤드를 줄이기 위해 연속적으로 데이터 블록을 보내는 방식

· 수신 측에서는 부정 응답(NAK)만 송신

· 연속 ARQ는 프레임의 송신 순서와 수신 순서가 동일해야 수신이 가능함

⑦ 적응적 ARQ

적응적(Adaptive) ARQ는 전송 효율을 최대로 하기 위해서 데이터 블록의 길이를 채널의 상태에 따라 그때그때 동적으로 변경하는 방식

· 전송 효율이 가장 좋음

· 제어 회로가 매우 복잡하고 비용이 많이 들어 현재는 거의 사용되지 않음

164 오류 검출 방식

① 오류 검출 방식의 개요

· 오류 제어 방식 중 데이터 전송 시에 발생하는 오류를 검출하는 방법에 대한 설명

· 오류를 검출하는 가장 대표적인 방법은 오류 검출 코드를 이용하는 방법으로, 송신 측에서 전송 데이터에 오류 검출 코드를 부가하여 송신하면 수신 측에서는 그 코드를 이용하여 수신된 데이터의 오류를 검출

· 오류 검축 방식 : 패리티 검사, 순환 중복 검사, 궤한 전송 방식, 자동 연속 방식, 해밍 코드 방식, 상승 코드 방식

② 수직 패리티 체크 = 수직 중복 검사(VRC; Vertical Redundancy Check)

· 패리티 검사는 전송 비트에 1비트의 검사 비트인 패리티 비트를 추가하여 오류를 검출하는 방식

· 수직 방향으로 패리티 비트를 부여하는 방식

· 전송 비트들 중 값이 1일 비트의 개수가 짝수 또는 홀수가 되도록 패리티 비트를 부여

- 짝수(우수) 패리티 : 각 전송 비트 내에 1의 개수가 짝수가 되도록 하는 것으로, 주로 비동기식 전송에 사용

- 홀수(기수) 패리티 : 각 전송 비트 내에 1의 개수가 홀수가 되도록 하는 것으로, 주로 동기식 전송에 사용

· 가장 간단한 방식이지만, 두 개의 비트에 동시에 오류가 발생하는 검출 불가능

· 오류를 검출만 할 수 있고, 수정은 하지 못함

③ 수평 패리티 체크 = 세로 중복 검사(LRC; Longitudinal Redundancy Check)

· 수평 방향으로 패리티 비트를 부여하는 방식으로, 전송 비트를 일정랼의 블록으로 묶어서 블록의 맨 마지막에 패리티 비트 부여

④ 순환 중복 검사(CRC)

순환 중복 검사(CRC; Cyclic Redundancy Check)는 다항식 코드를 사용하여 오류를 검출하는 방식

· 동기식 전송에서 주로 사용됨

· HDLC 프레임의 FCS(프레임 검사 순서 필드)에 사용되는 방식

· 집단 오류 검출 가능, 검출률 높으므로 가장 많이 사용됨

⑤ 궤한 전송 방식

· 궤한 전송 방식(Echo Check)은 수신 측에서 받은 데이터를 송신 측으로 되돌려 보내어 원본 데이터와 비교하여 오류가 있는 경우 재전송하는 방식 

⑥ 자동 연속 방식(연속 자동 방식)

· 송신 측에서 동일 데이터를 두 번 이상 전송하면 수신 측에서도 두 데이터를 비교해 이상유무를 판단한 후 오류 발생 시 이를 수정하는 방법

⑦ 해밍 코드 방식

해밍 코드(Hamming Code) 방식은 수신 측에서 오류가 발생한 비트를 검출한 후 직접 수정하는 방식

· 오류 검출은 물론 스스로 수정까지 하므로 자기 정정 부호라고도 함

· 1비트의 오류만 수정이 가능하며, 정보 비트 외에 이영 비트가 많이 필요함

· 송신한 데이터와 수신한 데이터의 각 대응하는 비트가 서로 다른 비트의 수를 해밍 거리

· 전송 비트 중 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 ··· , 번째를 오류 검출을 위한 패리티 비트로 사용하며, 이 비트의 위치는 변하지 않음

⑧ 상승 코드(부호) 방식

상승 코드 방식은 순차적 디코딩과 한계값 디코딩을 사용하여 오류 수정

· 수신 측에서 오류 데이터를 수정할 수 있다는 점에서 해밍 코드와 같지만 상승 코드는 여러 비티의 오류도 수정 가능

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

정보처리기사 필기 - 5과목 데이터 통신

2장 데이터 통신 이론

150 데이터 전송 기본

① 데이터

데이터는 인간 또는 컴퓨터 등의 기계에 의해 행해지는 통신과 해석 및 처리에 적합한 형태로 표현된 사실 또는 개념, 명령어

· 아날로그 데이터 : 셀 수 없는 연속적인 값 → 음성, 화상, 온도, 유압 등

· 디지털 데이터 : 셀 수 있는 이산적인 값(연속적이지 않은 값) → 문자, 숫자 등

② 신호

신호는 데이터를 전송 매체를 통해 전송할 수 있는 상태로 변환시켜 놓은 것

· 아날로그 신호 : 정현파(Sine Wave)에 주파수, 진폭, 위상 특성을 포함하여 표현되는 전기적 신호가 연속적으로 변하는 파형

· 디지털 신호 : 2진수 0과 1에 대한 전압 펄스(극히 짧은 시간만 지속되는 전류)의 연속적인 구성

③ 주파수

주파수는 단위 시간(주로 1초) 내에 신호 파형이 반복되는 횟수를 의미하는 것으로 단위는 Hz

· 고주파 : 파형의 가로 폭이 좁은 것으로, 고속 전송에 사용 / 전송 거리 짧다

· 저주파 : 파형의 가로 폭이 넓은 것으로, 저속 전송에 사용 / 전송 거리 길다

· 단위 시간과의 관계 : f=1/T(f:주파수, T:주기)

· 주요 데이터의 주파수

④ 대역폭

대역폭(Bandwidth)이란 주파수의 변화 범위, 즉 상한 주파수와 하한 주파수의 차이를 의미

151 전송 방식

① 아날로그/디지털 전송

아날로그 전송

아날로그 전송이란 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 아날로그 형태인 것

· 아날로그 전송은 신호의 감쇠 현상이 심하기 때문에 먼 거리를 전송할 때 증폭기에 의해 신호를 다시 증폭하여 전송해야 함

· 이때 신호에 포함된 잡음까지도 같이 증폭되기 때문에 오류의 확률 높음

디지털 전송

디지털 전송이란 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 디지털 형태인 것

· 디지털 전송 시에도 신호의 감쇠 현상은 나타나지만 중계기에 의해 원래의 신호 내용 복원 후 전송하는 방식이기 때문에 잡음에 의한 오류율은 낮음

· 대역폭을 효율적으로 이용하여 더 많은 용량 전송 가능

· 정보를 2진화하여 전송하므로 아날로그나 디지털 데이터의 암호화를 쉽게 구현 가능

· 디지털 기술의 발전으로 전송 장비의 소형화가 가능하고, 가격도 저렴해짐

② 직렬/병렬 전송

디지털 전송 시 데이터 비트의 전송 방법에 따라 직렬 전송과 병렬 전송으로 구분

직렬 전송

직렬 전송은 정보를 구성하는 각 비트들이 하나의 전송 매체를 통하여 한 비트씩 순서적으로 전송되는 형태

· 하나의 전송 매체만 사용하므로 전송 속도가 느리지만 구성 비용이 적게 듦

· 원거리 전송에 적합하므로 대부분의 데이터 통신에 사용됨

병렬 전송

병렬 전송은 정보를 구성하는 각 비트들이 여러 개의 전송 매체를 통하여 동시에 전송되는 형태

· 여러 개의 전송 매체를 사용하므로 전송 속도는 빠르지만 구성 비용 많이 듦

· 근거리 전송에 적합하므로 주로 컴퓨터와 주변 장치 사이의 데이터 전송에 사용됨

③ 통신 방식

통신 방식은 데이터의 전송 방향에 따라 단방향 통신과 양방향 통신으로 구분되며 양방향 통신은 다시 반이중 통신과 전이중 통신으로 구분됨

④ 비동기식 전송

비동기식 전송은 한 문자를 나타내는 부호(문자 코드) 앞뒤에 Start Bit와 Stop Bit를 붙여서 Byte와 Byte를 구별하는 전송 방식

· 비동기식 전송은 시작 비트, 전송 문자(정보 비트), 정지 비트로 구성된 한 문자를 단위로 하여 전송하며, 오류 검출을 위한 패리티 비트(Parity Bit)를 추가하기도 함

· Start Bit는 이진수 0 값을 갖고 1비트 시간만큼 지속되며, Stop Bit는 이진수 1 값을 갖고 1, 1.5 혹은 2비트 시간만큼 지속됨

· 문자와 문자 사이의 휴지 시간이 불규칙함

· 한꺼번에 많은 데이터를 보내면 프레이밍 에러의 가능성 높아짐

· 2,000bps(약 2Kbps) 이하의 저속, 단거리 전송에 사용

· 동기화가 단순하고, 가격 저렴

· 문자마다 시작과 정지를 알리기 위한 비트가 2~3 Bit씩 추가되므로, 전송 효율이 떨어짐

· 정지 비트는 휴지 상태와 같으므로 송신기는 다음 문자를 보낼 준비가 될 때까지 정지 비트를 계속 전송함

⑤ 동기식 전송

동기식 전송은 미리 정해진 수만큼의 문자열을 한 블록(프레임)으로 만들어 일시에 전송하는 방식

· 송·수신 양쪽의 동기를 유지하기 위해 타이밍 신호(클럭)를 계속적으로 공급하거나 동기 문자를 전송

· 동기화된 방식으로 비트들이 송·수신 되기 떄문에 비동기식 전송과는 다르게 시작 비트와 종료 비트 필요 없음

· 블록과 블록 사이에 휴지시간 없음

· 프레임 단위로 전송하므로 전송 속도 빠름

· 제어 정보의 앞부분을 프리앰블, 뒷부분을 포스트앰블이라 함

· 시작/종료 비트로 인한 오버헤드가 없고 휴지시간이 없으므로 전송 효율 좋음

· 주로 원거리 전송에 사용

· 단말기는 반드시 버퍼 기억 장치를 내장해야 함

· 동기식 전송 방식에는 비트 동시 방식과 블록 동기 방식이 있으며, 블록 동기 방식은 다음과 같이 문자 위주 동기 방식과 비트 위주 동기 방식으로 나누어짐

- 문자 위주 동기 방식 : SYN 등의 동기 문자(전송 제어 문자)에 의해 동기를 맞추는 방식으로 BSC프로토콜에서 사용됨

- 비트 위주 동기 방식 : 데이터 블록의 처음과 끝에 8 비트의 플래그 비트를 표시하여 동기를 맞추는 방식으로 HDLC와 SDLC 프로토콜에서 사용됨

152 아날로그 데이터 전송 방식

음성이나 화상 등의 아날로그 데이터를 전송할 떄에는 사용되는 통신 회선에 따라 알맞은 신호로 변환해야 함

① 아날로그 데이터를 아날로그 신호로 변환

아날로그 데이터를 아날로그 회선을 통하여 전송하기 위해 아날로그 형태로 변조

· 아날로그 데이터를 먼 거리까지 효율적으로 전송하거나 주파수 분할 다중화(통신 회선의 주파수를 여러 개로 분할하여 여러 대의 단말장치가 동시에 사용할 수 있도록 하는 다중화 기법)를 위해 변조

· 라디오나 TV 방송 매체, 전화에서 주로 사용됨

변조 방법의종류

② 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환

아날로그 데이터를 디지털 회선을 통하여 전송하기 위해 디지털 형태로 변환하는 것으로 코덱 이용함

코덱

코덱(CODEC, COder/DeCoder)은 아날로그 데이터를 디지털 통신 회선에 적합한 디지털 신호로 변환(COder)하거나 그 반대의 과정 (DECoder) 수행

· 펄스 코드 변조(PCM) 방식 이용하여 데이터 변환

· 주로 이동 통신 분야나 멀티미디어 분야에서 사용됨

153 디지털 데이터 전송 방식

① 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환

디지털 데이터를 아날로그 회선을 통하여 전송하기 위해 아날로그 형태로 변환하는 것

· MODEM을 이용하며, 변조 방식 : ASK, FSK, PSK, QAM

② 모뎀의 개요

모뎀(MODEM)은 컴퓨터나 단말장치로부터 전송되는 디지털 데이터를 아날로그 회선에 적합한 아날로그 신호로 변환하는 변조(MOdulation) 과정과 그 반대의 복조(DEModulation) 과정 수행

· 디지털 데이터를 공중 전화망(PSTN)과 같은 아날로그 통신망을 이용하여 전송할 때 사용됨

③ 모뎀의 기능

· 변·복조 기능 : 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변조, 아날로그 신호를 디지털 데이터로 복조하는 기능(디지털 데이터 ↔ 아날로그 신호)

· 자동 응답 기능 : 연결 요청 신호가 수신될 때 내부 회로에 의해 자동으로 응답하는 기능

· 자동 호출 기능 : 수신자의 응답이 없을 경우 지정된 횟수만큼 반복하여 호출을 시도하는 기능

· 자동 속도 조절 기능 : 상대방의 통신 속도를 감지하여 그 속도와 동일하게 자신의 속도를 조절하는 기능

· 모뎀 시험 기능 : 모뎀 자체에 내장된 오류 검출 회로를 통해 모뎀의 정상 동작 여부를 시험하는 기능

④ 디지털 데이터를 디지털 신호로 변환

디지털 데이터를 디지털 회선을 통하여 전송하기 위해 디지털 형태로 변환하는 것

· 2진 데이터의 각 비트를 디지털 신호 요소로 변환하며 DSU 이용

⑤ DSU의 개요

DSU(Digital Service Unit)는 컴퓨터나 단말장치로부터 전송되는 디지털 데이터를 디지털 회선에 적합한 디지털 신호로 변환하는 과정과 그 반대 과정 수행

· 신호는 변조 과정 없이 단순히 유니폴라(단극성) 신호를 바이폴라(양극성) 신호로 변환해주는 기능만 제공하기 때문에 모뎀에 비해 구조 간단

· 디지털 데이터를 공중 데이터 교환망(PSDN)과 같은 디지털 통신망을 이용하여 저송할 때 사용됨

· 송·수신 기능과 타이밍 회복 기능을 DSU 자체에서 수행함

· 속도가 빠르고 오류율 낮음

154 신호 변환 방식 - 디지털 변조

① 디지털 변조의 개요

디지털 변조(Keying)란 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 것, 모뎀 이용

② 진폭 편이 변조(ASK)

진폭 편이 변조(ASK, Amplitude Shift Keying)은 2진수 0과 1을 서로 다른 진폭의 신호로 변조하는 과정

진폭 : 신호의 높낮이

· 이 방식을 사용하는 모뎀은 구조가 간단하고, 가격이 저렴

· 신호 변동과 잡음에 약하여 데이터 전송용으로 거의 사용하지 않음

③ 주파수 편이 변조(FSK)

주파수 편이 변조(FSK, Frequenscy Shift Keying)는 2진수 0과 1을 서로 다른 주파수로 변조하는 과정

주파수 : 신호의 주기

· 1,200bps 이하의 저속도 비동기식 모뎀에서 사용됨

· 이 방식을 사용하는 모뎀은 구조가 간단하고, 신호 변동과 잡음에도 강함

· 대역폭 넓게 차지함

④ 위상 편이 변조(PSK)

위상 편이 변조(PSK, Phase Shift Keying)는 2진수 0과 1을 서로 다른 위상을 갖는 신호로 변조하는 방식

위상 : 신호의 시작 위치 

· 일정한 진폭 또는 주파수를 갖는 정현파의 위상을 180, 90, 45 도 단위로 2등분/ 4등분/ 8등분 했을 때의 각 위치에 신호를 할당하여 전송하는 방식

· 파형의 시작 위치를 다르게 하여 신호 전송

· 한 위상에 1비트(2위상), 2비트(4위상), 또는 3비트(8위상)을 대응시켜 전송하므로, 속도 증가시킬 수 있음

· 중·고속의 동기식 모뎀에 많이 사용됨

· 주파수 변조와 마찬가지로 잡음 크게 영향받지 않음

2위상 편이 변조(DPSK, BPSK)

위상을 2등분하는 방식으로, 2등분된 각각의 위상(0, 180 도)에 1과 0을 할당하여 전송

4위상 편이 변조(QDPSK, QPSK)

위상을 4등분하는 방식으로, 4등분된 각각의 위상(0, 90, 180, 270 도)에 2비트(00, 01, 10, 11)씩 할당하여 전송

⑤ 직교 진폭 변조(QAM) = 진폭 위상 변조, 직교 위상 변조

직교 진폭 변조는 진폭과 위상을 상호 변환하여 신호를 얻는 변조 방식

· 제한된 전송 대역 내에서 고속 전송 가능

· ITY-T에서 9,600bps 모뎀의 표준 방식으로 권고

· 신호의 진폭과 위상을 표시하는 신호의 구분점이 통신 회선의 잡음과 위상 변화에 대하여 우수한 특성 지님

155 신호 변환 방식 - 펄스 코드 변조(PCM)

① 펄스 변조

펄스 변조란 펄스파의 진폭, 폭, 위상 등을 변화시키는 변조 방식

② 펄스 코드 변조(PCM)의 개념

펄스 코드 변조(PCM; Pulse Code Modulation)는 화상, 음성, 동영상 비디오, 가상 현실 등과 같이 연속적인 시간과 진폭을 가진 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하는 것으로, 코덱 이용

· 펄스 코드 변조는 송신 측에서 아날로그 데이터를 표본화하여 PAM 신호(펄스 진폭 변조)로 만든후 양자봐, 부호화 단계를 거쳐 디지털 형대(2진수)로 전송하는 방식

· 펄스 코드 변조 순서

표본화→양자화→부호화→복호화→ 여파화

|            송신측            |     수신 측     |

③ 표본화 → PAM 신호를 얻는 과정

표본화(Sampling)는 음성, 영상 등의 연속적인 신호 파형을 일정 시간 간격으로 검출하는 단계, 샤논의 표본화 이론을 바탕

· 샤논의 표본화 이론 : 어떤 신호가 의미를 지니는 최고 주파수보다 2배 이상의 주파수로 균일한 시간 간격 동안 채집된다면 이 채집된 데이터는 원래의 신호가 가진 모든 정보 포함

· 표본화에 의해 검출된 신호를 PAM 신호라고 하며, 아날로그 형태

· PAM 신호는 양자화를 거쳐야 디지털 형태를 갖추게 됨

④ 양자화

양자화(Quantizing)는 표본화된 PAM 신호를 유한 개의 부호에 대한 대표값으로 조정하는 과정

· 실수 형태의 PAM 신호를 반올림하여 정수형으로 만든느 것으로, PAM 신호값이 양자화 레벨의 1/2보다 높은 경우에는 위의 레벨값으로 조정, 1/2보다 낮은 경우에는 아래의 레벨값으로 조정

· 양자화 잡음 : 표본 측정값과 양자화 파형과의 오차를 말하는 것으로, 주로 PCM 단국 장치에서 발생

· 양자와 잡음은 양자화 레벨으 세밀하게 함으로써 줄일 수 있으나, 이 경우 데이터의 양이 많아지고 전송 효율이 낮아짐

· 양자화 레벨 : PAM 신호를 부호화할 때 2진수로 표현할 수 있는 레벨을 말하는 것으로, 표본당 전송 비트 수가 3비트이면 2*2*2=8개, 7비ㅡ이면 2*2*2*2*2*2*2=128개의 양자화 레벨이 필요

⑤ 부호화

부호화(Encoding)은 양자화된 PCM 펄스의 진폭 크기를 2진수(1과 0)로 표시하는 과정

⑥ 복호화

복호화(Decoding)는 수신된 디지털 신호, 즉 PCM 신호를 PAM 신호로 되돌리는 과정

⑦ 여파화

여파화(Filtering)는 PAM 신호를 원래의 입력 신호인 아날로그 데이터로 복원하는 과정

156 신호 변환 방식 - 베이스밴드 전송 방식

① 베이스밴드 전송

베이스밴드(Base Band) 전송은 컴퓨터나 단말장치 등에서 처리된디지털 데이터를 다른 주파수 대역으로 변조하지 않고 직류 펄스의 형태 그대로 전송하는 것으로, 기저대역 전송이라고 함

· 신호만 전송되기 떄문에 전송 신호 품질 좋음

· 직류를 사용하므로 감쇠 등의 문제가 있어 장거리 전송에는 적합하지 않음

· 컴퓨터와 주변장치 간의 통신이나 LAN 등 비교적 가가운 거리에서 사용됨

베이스밴드 전송방식

157 다중화(Multiplexing)

① 다중화의 개념

· 다중화(Multiplexing)란 하나의 고속 통신 회선을 다수의 단말기가 공유할 수 있도록 하는 것

· 다중화를 위한 장치 : 다중화기, 집중화기, 공동 이용기

② 다중화기의 개요

다중화기(MUX, MUltipleXer)는 하나의 통신 회선에 여러 대의 단말기가 동시에 접속하여 사용할 수 있도록 하는 장치

· 고속 통신 회선의 주파수나 시간을 일정한 간격으로 나누어 각 단말기에 할당하는 방식으로 운영됨

· 여러 단말기가 같은 장소에 위치하는 경우, 다중화 기능을 이용하여 전송로의 수를 감소시킬 수 있음

· 다중화기는 주파수 분할 다중화기와 시분할 다중화기로 구분

· 통신 회선을 공유함으로써 전송 효율을 높이고, 통신 회선의 비용을 줄일 수 있음

· 입력 회선의 수와 출력 회선의 수가 같음

· 여러 대의 단말기 속도의 합이 하나의 통신 회선의 속도와 같음

③ 주파수 분할 다중화기의 개요

주파수 분할 다중화기(FDM, Frequency Division Multiplexer)는 통신 회선의 주파수를 여러 개로 분할하여 여러 대의 단말기가 동시에 사용할 수 있도록 한 것

· 전송 신호에 필요한 대역폭보다 통신 회선의 유효 대역폭이 큰 경우에 사용

· 다중화기 자체에 변·복조 기능이 내장되어 있어 모뎀 설치할 필요 없음

· 시분할 다중화기에 비해 구조 간단하고 가격 저렴

· 저속(1,200bps 이하)의 비동기식 전송, 멀티 포인트 방식에 적합

· 아날로그 신호 전송에 적합하여 전화의 장거리 전송망에 도입되어 사용되어 왔음

· 대역폭을 나누어 사용하는 각 채널들 간의 상호 간섭을 방지하기 위해 보호 대역(Guard Band, 각각의 채널들이 겹치지 않도록 채널들 사이에 사용하지 않고 남겨두는 부분) 필요

· 보호 대역 사용으로 인한 대역폭의 낭비 초래됨

④ 시분할 다중화기의 개요

시분할 다중화기(TDM, Time Division Multiplexer)는 통신 회선의 대역폭을 일정한 시간 폭으로 나누어 여러 대의 단말장치가 동시에 사용할 수 있도록 한 것

· 디지털 회선에서 주로 사용, 대부분의 데이터 통신에 사용됨

⑤ 동기식 시분할 다중화기

동기식 시분할 다중화기(STDM, Synchronous TDM)는 일반적인 다중화기를 말하는 것으로, 모든 단말기에 균등한(고정된) 시간폭 제공

· 전송되는 데이터의 시간폭을 정확히 맞추기 위한 동기 비트가 더 필요함

· 통신 회선의 데이터 전송률이 전송 디지털 신호의 데이터 전송률을 능가할 때 사용

· 다중화기의 내부 속도와 단말기의 속도 차이를 보완해주는 버퍼 필요

· 전송할 데이터가 없는 경우에도 시간폭이 제공되므로 효율성 떨어짐

· 송신 측에서 입력된 데이터를 채널 별로 분리하여 각각의 채널 버퍼에 저장하고, 이를 순차적으로 전송함

⑥ 비동기식 시분할 다중화기

비동기식 시분할 다중화기(ATDM, Asynchronous TDM)는 마이크로프로세서를 이용하여 접속된 단말기 중 전송할 데이터가 있는 단말기에만 시간폭 제공

· 시간폭을 동적으로 사용할 수 있는 방식

· 비동기식 시분할 다중화기는 낭비되는 시간폭을 줄일 수 있고, 남는 시간폭을 다른 용도로 사용할 수 있으며, 전송 효율 높음

· 동일한 조건일 경우 동기식 시분할 다중화기보다 많은 수의 단말기들이 전송 매체에 접촉 가능하며, 더 높은 전송 효율 갖음

· 다중화기의 내부 속도와 단말기의 속도 차이를 보완하기 위한 버퍼 필요

· 데이터 전송량이 많아질 경우 전송 지연이 생길 수 있음

· 동기식 시분할 다중화기에 비해 접속하는 데 더 많은 시간이 소요됨

· 데이터와 함께 주소 정보를 헤더에 붙여 전송

· 주소 제어, 흐름 제어, 오류 제어 등의 기능을 하므로 복잡한 제어 회로와 임시 기억 장치가 필요하며 가격이 비쌈

· 지능 다중화기, 확률적 다중화기, 통계적 시분할 다중화기라고도 함

⑦ 역다중화기

역다중화기(Inverse Multiplexer)는 광대역 회선 대신 두 개의 음성 대역 회선을 이용하여 데이터를 전송할 수 있도록 하는 장치

· 하나의 고속 통신 회선으로 데이터를 전송받아 두 개의 음성 대역 회선으로 나누는 작업을 수행하므로 다중화기의 역동작을 수행한다고 해서 역다중화기라 불림

· 광대역 통신 회선을 사용하지 않고도 9,600bps 이상의 광대역 속도를 얻을 수 있으므로, 통신 비용 절감

· 하나의 통신 회선이 고장나더라도 나머지 하나의 회선을 통해 1/2속도로 전송을 계속 유지 가능(DDD, Direct Distance Dialing는 장거리 자동 전화를 의미하며, DDD망을 이용할 수 있다는 것은 전화 교호나망, 즉 음성 대역 회선을 이용할 수 있다는 의미)

· 여러 가지 변화에 대응해 다양한 전송 속도 얻을 수 있음

· 음성 대역 회선의 특성상 두 회선의 상대적 전송 지연이 발생할 수 있으며, 이로 인한 두 회선의 속도 차이를 조절하기 위해 순환 기억장치가 사용됨(비트 스트림 혼란 방지)

· 성격이 다른 두 개의 채널 사용 가능

⑧ 집중화기

집중화기(Concentrator)는 하나 또는 소수의 통신 회선에 여러 대의 단말기를 접속하여 사용할 수 있도록 하는 장치

· 실제 전송할 데이터가 있는 단말기에만 통신 회선을 할당하여 동적으로 통신 회선을 이용할 수 있도록 함

· 한 개의 단말기가 통신 회선을 점유하면 다른 단말기는 통신 회선을 사용할 수 없으므로, 다른 단말기의 자료를 임시로 보관할 버퍼 필요

· m개의 입력 회선을 n개의 출력 회선으로 집중화하는 장치로, 입력 회선의 수가 출력 회선의 수보다 같거나 많음

· 회선의 이용륭이 낮고, 불규칙적인 전송에 적합

· 전송할 데이터의 유무를 판단해야 하므로 제어 조작이 비교적 어려움

· 회선 교환, 메시지 교환, 패킷 교환 등의 교환 방식에 사용됨

· 여러 대의 단말기 속도의 합이 통신 회선의 속도보다 크거나 같음

158 통신 속도와 통신 용량

① 변조 속도

변조 속도는 1초 동안 몇 개의 신호 변화가 있었는가를 나타내는 것으로, 단위는 baud 사용

· 1개의 신호가 변조되는 시간을 T초라고 할 때 변조 속도 baud=1/T

② 신호 속도

신호 속도는 1초 동안 전송 가능한 비트의 수를 나타내는 것으로 단위는 bps(bit/sec) 사용

· 2.4Kbps = 1초에 2,400개의비트 전송

· 데이터 신호 속도(bps) = 변조 속도(baud) × 변조시 상태 변화 수

· 변조 속도(baud) = 데이터 신호 속도(bps) / 변조시 상태 변화 수

※ 변조시 상태 변화 수

· 모노비트(Monobit) : 1비트

· 디비트(Dbit) : 2비트

· 트리비트(Tribit) : 3비트

· 쿼드비트(Quadbit) : 4비트

③ 전송 속도

전송 속도는 단위 시간에 전송되는 데이터의 양(문자, 블록, 비트, 단어 수 등)을 나타냄

· 단위는 특별히 정해진 것은 없으나 보토 문자/초(분, 시간), 블록/초(분, 시간), 단어/초(분, 시간), 비트/초(분, 시간) 등과 같은 형식으로 나타냄

④ 베어러 속도

베어러 속도는 데이터 신호에 동기 문자, 상태 신호 등을 합한 속도로, 단위는 bps(bit/sec)

⑤ 통신 용량

통신 용량은 단위 시간 동안 전송 회선이 최대로 전송할 수 있는 통신 정보량

샤논(Shannon)의 정의

· 샤논은 전송 회선의 대역폭과 신호, 잡음을 고려하여 다음과 같이 통신 용량 정의

C=W×log2(1+S/N)[bps]

C : 통신 용량, W : 대역폭, S : 신호 전력, N : 잡음 전력

전송로의 통신 용량을 늘리기 위한 방법

· 주파수 대역폭을 늘림

· 신호 세력을 높임

· 잡음 세력을 높임

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

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

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

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

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

③ 통신 제어장치의 분류

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

정보처리기사 필기 - 3과목 운영체제

6장 운영체제의 실제

108 UNIX의 개요

① UNIX의 특징

UNIX는 주로 서버용 컴퓨터에서 사용되는 운영체제로 다음과 같은 특징이 있음

· 시분할 시스템(Time Sharing System)을 위해 설계된 대화식 운영체제로, 소스가 공개된 개방형 시스템(Open System)

· 대부분 C언어로 작성되어 있어 이식성이 높으며 장치, 프로세스 간의 호환성이 높음

· 크기가 작고 이해하기가 쉬움

· 다중 사용자, 다중 자업을 지원

· 많은 네트워킹 기능을 제공하므로 통신망 관리용 운영체제로 적합

· 트리 구조의 파일 시스템

· 전문적인 프로그램 개발에 용이

· 다양한 유틸리티 프로그램들이 존재

② UNIX 시스템의 구성

[그림 1] UNIX 시스템의 구성

· 커널(Kernel)

- UNIX의 가장 핵심적인 부분

- 컴퓨터가 부팅될 때 주기억장치에 적재된 후 상주하면서 실행됨

- 하드웨어를 보호하고, 프로그램과 하드웨어 간의 인터페이스 역할 담당

- 프로세스(CPU 스케줄링) 관리, 기억장치 관리, 파일 관리, 입·출력 관리, 프로세스간 통신, 데이터 전송 및 변환 등 여러 가지 기능 수행

· 쉘(Shell)

- 사용자의 명령어를 인식하여 프로그램을 호출하고 명령을 수행하는 명령어 해석기

- 시스템과 사용자 간의 인터페이스 담당

- DOS와 COMMAND.COM과 같은 기능 수행

- 주기억장치에 상주하지 않고, 명령어가 포함된 파일 형태로 존재하며 보조기억장치에 교체 처리가 가능

- 파이프라인(둘 이상의 명령을 함께 묶어 처리한 결과를 다른 명령의 입력으로 전환하는 기능) 기능을 지원하고 입·출력 재지정을 통해 출력과 입력의 방향 변경 가능

- 공용 Shell(Bourne Shell, C Shell, Kom Shell)이나 사용자 자신이 만든 Shell 사용 가능

· Utility Program

- 일반 사용자가 작성한 응용 프로그램을 처리하는데 사용

- DOS에서의 외부 명령어에 해당

- 유틸리티 프로그램에는 에디터, 컴파일러, 디버거 등이 있음

※ UNIX에서의 프로세스 간 통신

각 프로세스는 시스템 호출을 통해 커널의 기능을 사용하며, 프로세스 간 통신은 시그널, 파이프, 소켓 등을 사용

· 시그널(Singnal) : 간단한 메시지를 이용하여 통신하는 것으로 초기 UNIX 시스템에서 사용됨

· 파이프(Pipe) : 한 프로세스의 출력이 다른 프로세스의 입력으로 사용되는 단방향 통신 방식

· 소켓(Socket) : 프로세스 사이의 대화를 가능하게 하는 쌍방향 통신 방식

109 UNIX 파일 시스템과 명령어

① 파일 시스템

· UNIX 파일 시스템의 디렉터리 구조 : 트리 구조

· 디렉터리나 주변장치를 파일과 동일하게 취급함

· 파일 소유자, 그룹 및 그 외 다른 사람들로부터 사용자를 구분하여 파일 보호

· 파일 생성 및 삭제 기능, 보호 기능 갖음

· 파일 형식은 일반 파일(Regular File), 디렉터리 파일(Directory File), 특수 파일(Special File)의 세 가지 형식 제공

※ 파일 형식

· 일반 파일 : 정보처리.txt, 정보처리.html 등과 같은 일반 파일

· 디렉터리 파일 : 파일 이름들의 목록과 파일들이 디스크의 어디에 위치하는지를 나타내는 정보를 가진 파일

· 특수 파일 : 프린터와 터미널, 디스크 같은 주변 장치를 접근·관리하고, 파이프와 소켓 같은 프로세스 간 상호 통신에 대한 정보를 가지고 있는 파일

② UNIX 파일 시스템의 구조

· UNIX 파일 시스템의 구조는 디스크를 블록으로 분류하여 배치한 구조를 의미

· UNIX 파일 시스템의 구조는 부트 블록(Boot Block), 슈퍼 블록(Super Block), I-node(Index node) 블록, 데이터 블록으로 구성됨

③ 프로세스 관련 UNIX 명령어

④ 파일 및 디렉터리, 기타 관련 UNIX 명령어

110 Windows

① Windows의 특징

Windows는 마이크로소프트(Microsofr)사가 개발한 운영체제

GUI(Graphic User Interface, 그래픽 사용자 인터페이스)

키보드로 명령어를 직접 입력하지 않고, 마우스로 아이콘이나 메뉴를 선택하여 모든 작업을 수행하는 방식

선점형 멀티태스킹(Preemptive Multi-Tasking)

동시에 여러 개의 프로그램을 실행하는 멀티태스킹(멀티 프로그래밍)을 하면서 운영체제가 각 작업의 CPU 이용 시간을 제어하여 응용 프로그램 실행중 문제가 발생하면 해당 프로그램을 강제 종료시키고 모든 시스템 자원을 반환하는 방식

FAT 32 파일 시스템 사용

32Bit FAT(File Allocation Table) 사용

- FAT 32 : 파일은 디스크에 클러스터 단위로 저장되는데, FAT 32는 기존에 사용하던 FAT 16에 비해 클러스터 크기가 작아 하드디스크의 공간 낭비를 줄일 수 있음

- 클러스터 : 여러 개의 섹터를 모은 것으로, 운영체제가 관리하는 파일 저장의 최소 단위이며 한 개의 크기는 4~32KB

- FAT : 파일이나 하위 디렉터리가 디스크의 어느 위치에 저장되어 있는지 위치 정보를 저장하는 테이블

PnP(Plug and Play, 자동 감지 기능) 사용

· 컴퓨터 시스템에 프린터나 사운드 카드 등의 하드웨어를 설치했을 때, 해당 하드웨어를 사용하는데 필요한 시스템 환경을 운영체제가 자동으로 구성해 주는 기능

· 운영체제가 하드웨어의 규격을 자동으로 인식하여 동작하게 해주므로 PC 주변장치를 연결할 때 사용자가 직접 환경을 설정하지 않아도 됨

· 플러그 앤 프레이 기능을 활용하기 위해서는 하드웨어와 소프트웨어 모두 플러근 앤 플레이를 지원해야 함

OLE(Object Linking and Embedding) 사용

· 다른 여러 응용 프로그램에서 작성된 문자나 그림 등의 개체(Object)를 현재 작성 중인 문서에 자유롭게 연결(Linking)하거나 삽입(Embedding)하여 편집할 수 있게 하는 기능

· OLE로 연결된 이미지를 원본 프로그램에서 수정하거나 편집하면 그 내용이 그대로 해당 문서에 반영됨

255자의 긴 파일명 사용

· 파일 이름을 지정할 때 VFAT(Virtual Fiel Allocation Table)를 이용하여 최대 255자까지 지정 가능

· 파일 이름에 공백을 넣을 수 있으며, 127(한글)자가지 지정 가능

Single-User 시스템

컴퓨터 한 대를 한 사람만이 독점해서 사용

기타

· 기존의 DOS와 Windows 3.1의 기능 포함

· 네트워크 구축 민 통신에 관련된 여러 네트워크 연결을 용이하게 수행하도록 여러가지 프로토콜 및 기능 지원

· 사원드, 동화상 등의 멀티미디어를 쉽게 사용할 수 있는 기능 지원

· CD-ROM의 Auto Display : CD-ROM 드라이브에 CD를 삽입하면 Autorun, inf 파일에 의해 자동 수행됨

· 설치 마법사를 통해 대화식으로 소프트웨어를 설치하고 제거할 수 있음

· 가상기억장치 사용

111 MS-DOS

① MS-DOS의 특징

MS-DOS는 마이크로소프트 사에서 개발한 것으로, Windows 이전에 사용되던 운영체제이며 다음과 같은 특징 있음

· CUI(Character User Interface, 문자 중심의 사용자 인터페이스) : 작업을 위한 실행 명령을 문자로 직접 입력하여 실행시킴

· Single-User : 하나의 컴퓨터를 한 사람만이 사용

· Single-Tasking : 한 번에 하나의 프로그램만을 수행

· 파일 시스템의 디렉터리 구조는 트리 구조

② MS-DOS의 파일

시스템 파일(System File)

· 시스템 파일은 MS-DOS의 핵심 파일로 주변장치의 입·출력과 시스템 전체를 통제

· 시스템 파일에는 MSDOS.SYS와 IO.SYS가 있으며 각 파일은 다음과 같은 기능 수행

· 부팅 시 반드시 필요하며, 부팅 후 메모리에 항상 적재되어 있음

명령어 처리기(Command Processor)

· 명령어를 해독하여 실행하는 파일로, COMMAND.COM파일이 사용됨

· 사용자와 MSDOS.SYS를 서로 연결시켜 주는 역할

· 부팅 시 반드시 필요하며, 부팅 후 메모리에 항상 적재되어 있음

자동 일괄 처리 파일(Auto Batch File)

· 부팅 시 먼저 수행될 일정하고 반복적인 명령들을 일괄적으로 모아 놓은 파일로, AUTOEXEC.BAT 파일이 사용됨

· 부팅시 자동으로 실행되지만, 부팅 시에는 반드시 필요한 파일은 아님

환경 설정 파일

· 작업을 수행하는 데 필요한 컴퓨터 시스템의 환경 설정을 위한 파일로, CONFIG.SYS 파일이 사용됨

· 부팅시 반드시 필요한 파일은 아님

③ MS-DOS 명령어

MS-DOS에서 사용되는 명령어는 내부 명령어와 외부 명령어로 분류됨

내부 명령어

· 내부 명령어는 실행 과정이 간단하고 기본적인 기능을 수행하는 것으로 메모리에 항상 상주하는 명령어

· COMMAND.COM에 포함되어 있으며 처리 속도가 빠름

· 내부 명령어의 종류

외부 명령어

· 외부 명렁은 실행 과정이 복잡하거나 자주 사용하지 않는 것으로, 디스크에 파일로 저장되어 있음

· 실행 파일을 디스크에서 찾아 메모리로 옮긴 후 실행하므로 처리 속도 느림

· 외부 명령어의 종류

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

정보처리기사 필기 - 3과목 운영체제

5장 분산 운영체제

104 다중 처리기의 개요

① 다중 처리기의 개요

다중 처리기(Multi-Processor)는 하나의 시스템에 여러 개의 처리기(프로세서)를 두어 하나의 작업을 각 처리기에게 할당하여 수행하도록 하는 것을 의미

· 다중 처리기는 프로세서간 상호작용이 밀접한 강결합 시스템

· 여러 작업을 동시에 처리하여 실행 시간이 감소되고 전체 효율 향상시킬 수 있음

· 하나의 복합적인 운영체제에 의하여 전체 시스템이 제어됨

· 여러 프로세서는 하나의 공통된 기억장소를 가짐

· 프로세서들 중 하나가 고장 나도 다른 프로세서들에 의해 작업이 처리되므로 장애극복 가능

· 각 프로세서는 자체 계산 능력을 가지고 있으며, 프로세서나 주변 장치 등을 공동 사용함

· 다중 처리기는 여러 프로세서들과 주변장치들이 기억장치에 연결되는 방식에 따라 시분할 및 공유 버스, 크로스바 교환 행렬, 하이퍼 큐브 방식으로 나눌 수 있음

② 시분할 및 공유 버스 연결 방식

프로세서, 주변 장치, 기억장치 등의 각종 장치들을 '버스'라는 단일 경로로 연결한 방식

· 장치 연결이 단순하고, 경제적이며, 융통성 있음

· 장치 추가가 용이함

· 한 시점에서는 하나의 전송만이 가능

· 버스에 이상이 발생하면 전체 시스템이 가동되지 않음

· 시스템의 전체 전송량이 버스의 전송률에 의해 제한됨

· 각 장치가 버스를 사용하기 위한 경쟁 상태가 발생하면 시스템 성능 효율이 저하됨

③ 크로스바 교환 행렬 연결 방식

시분할 및 공유 버스 방식에서 버스의 수를 기억장치 수만큼 증가시켜 연결한 방식

· 각 기억장치마다 다른 경로 사용 가능

· 두 개의 서로 다른 기억장치를 동시에 참조 가능

· 장치의 연결 복잡해짐

④ 하이퍼 큐브 연결 방식

다수의 프로세서들을 연결하는 방식으로 비교적 경제적인 방식

· 네 개의 프로세서를 두 개씩 서로 이웃하게 연결한 사각형 모양의 2차원 하이퍼 큐브를 만들고, 2차원 하이퍼 큐브의 대응점을 각각 연결하여 3차원 하이퍼 큐브를 형성하고, 이런 형식으로 4차원, 5차원 ··· 하이퍼 큐브 형성

· 다수의 프로세서를 연결할 수 있으며, 확장성이 좋음

· 많은 프로세서가 연결될 경우 비용이 급속도로 증가함

· 하나의 프로세서에 연결되는 다른 프로세서의 수(연결점)가 n개일 경우 프로세서는 총 2n