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정보처리기사 필기 - 2과목 전자계산기 구조

6장 기억장치

1. 기억장치의 개요

기억장치의 측성을 결정하는 요소

· Cycle Time

- 기억장치에 접근을 위하여 판독 신호를 내고나서 다음 판독 신호를 낼 수 있을 때까지의 시간

- 기억장치에 대해 접근을 시작하고 종료한 후에, 다시 해당 기억장치를 접근할 때까지의 소요 시간

· 대역폭(Bandwidth)

- 주기억장치가 제공할 수 있는 정보 전달 능력의 한계

- 최고 주파수와 최저 주파수 사이의 간격

- 실질적인 대역폭을 늘리기 위해 메모리 인터리빙

- 기억장치에서 데이터를 읽거나 기억시킬 때 1초동안 사용되는 비트 수

- 대역폭 = 워트 비트수 × 1초당 접근 수

Q. 기억장치접근 속도 0.5 마이크로초, 데이터 워드가 32비트일 때 대역폭은?

A. 1000000/0.5=2000000

1초에 32비트 워드를 2000000번 접근

=> 32*2000000=64000000=64Mbit

2. 주기억장치

· ROM

- 기억된 내용을 읽을 수만 있는 기억장치로 일반적으로 쓰기는 불가능

- 종류

= PROM : 사용자가 한번만 기입할 수 이고 지울 수 없음

= EEPROM : 비휘발성(nonvolatile-전원이 끊겨도 데이터가 없어지지 않는), 전기적인 방법으로 수정과 삭제

· RAM

- 휘발성 메모리

- 종류

= DRAM(동적램) : 방전현상이 있어 재충전 필요

= SRAM(정적램) : 플립플롭(쌍안전 논리회로 성질) 사용하고 속도 빠름(레지스터보단 느리고 DRAM보다는 빠름)

· PLA

- ROM과 유사한 성격을 갖고, AND Array와 OR Array로 구성

- 프로그램이 가능한 논리소자

· CPLD

- PLA로 구성되며, 빠른 성능이나 정확한 타이밍의 예측이 필요로 하는 곳에 사용

※ 용량 계산

· 용량 = 워드의 메모리 용량(=기억장소개수=워드의수=데이터단위용량) × 워드의 크기(bit)

· 워드의 메모리 용량 : 2ⁿ(n이 PC(bit)=n이 MAR(bit)=n이 조수선의 수=n이 Address Register(bit))

· MBR(bit)=워드의 크기=워드의 길이=Data Register(네개 다 동일한 비트수를 갖음)

· 워드의 수=용량/워드의 크기

Q. 4096*16의 용량. 이때 MBR은? 16bit

Q. 65536워드의 메모리 용량. 이때 PC는? 65536은 2의 16승이니까 16bit

Q. 4096워드의 메모리 용량, 1워드가 8비트, 이때 PC와 MBR은? 4096은 2의 12승이므로 PC=12bit/1워드가 8비트이므로 MBR=8bit

Q. 1024K*24bit의 용량, MAR? MAR=1024K=1024*1024=2의 10승*2의 10승이므로 20bit

Q. 1Mbyte의 기억용량, 주소선의 수? 2의 20승이므로 20개

Q. 8192bit 용량, 워드 길이가 16비트, 워드의 수는 8192bit/16bit=512개, 이때 PC,AR,DR?

8192=512(PC, AR)*16(DR) -> PC,AR : 512=2의 9승이므로 9bit / DR=16bit

Q. 데이터 단위가 8비트, 용량이 64Kbyte, 어드레스핀? 64K가 2의 6승*2의10승이므로 6+10=16개

Q. 256*8RAM, 2Kbyte의 용량, 필요한 RAM 개수?

RAM의 개수=용량/워드의 크기 -> 용량:2K=2*1024=2048 / 워드의 크기:256 => 2048/256=8개

· 자기 코어 메모리

- 읽으면 내용이 지워지는 파괴 메모리, 전선에 흐르는 전류의 방향에 따라 1혹은 0 값을 갖음

3. 보조기억장치

· 자기테이프

- 주소개념을 사용하지 않는 순차처리(SASD)

- 랜덤처리 가능X

- 대량의 데이터를 장시간 보관

· 자기디스크

- 즉시 참조할 필요가 있는 Library Program들을 기억

- Cylinder(트랙의 모임으로서 물리적 구성요소가 아니라 논리적인 의미임) 수=트랙 수

· 원체스터 디스크 : 자기 디스크에 헤드가 가까울수록 불순물이나 결함에 의한 오류 발생의 위험이 더 큰데 이러한 문제를 해결

· 디스크 Access Time

Access Time = Seek Time+Latency Time+Transmission Time

*Seek Time(탐색시간):R/W Head가 특정 트랙까지 이동하는데 걸리는 시간

*Latency Time(회전 지연 시간)

4. 연관기억장치(Associative Memory)

· 연관기억장치 

- 주소보다 내용으로 접근할 수 있는 메모리

- 접근 속도가 향상

- CAM이라고도 함

- 병렬 판독 논리 회로를 갖고 있기 때문에 하드웨어 비용이 증가

- 캐시나 가상 메모리에서 사용하는 매핑방식에 주로 사용

· 메모리 인터리빙 Interleaved Memory

- Instruction의 빠른 처리 속도를 위해 중앙처리장치의 속도와 기억장치의 속도를 유효 Cycle 동안 병행 실행

- 기억장치 모듈에 순차적으로 번갈아가며 접근

- 데이터를 디스크에 분산 저장

- 연속된 위치를 서로 다른 뱅크로 구성하여 하나의 주소를 통하여 여러 개의 주소를 동시에 접근 가능

- 모듈 수 만큼 데이터 양에 해당하는 워드의 수를 동시에 읽을 수 있음

- 중앙처리장치와 기억장치 사이에 실질적인 대역폭을 늘리기위한 방법으로 사용

· 메모리 관리 하드웨어 MMU

- 논리 주소를 물리 주소로 변환

- 허용되지 않는 메모리 접근 방지

- 메모리 동적 재배치

- 가상 주소 공간을 물리 주소 공간으로 변환

5. 캐시 메모리(일종의 버퍼 메모리)

· 캐시 메모리

- CPU의 속도와 메모리의 속도 차이를 줄이기 위해 사용, 시행속도를 중앙처리장치의 속도에 근접하게 하기 위해서 memory access 시간 단축

- 분리 캐시를 사용하면 집중률은 떨어지지만 캐시 접근시 충돌을 방지할 수 있음

- 캐시는 많이 쓰이고 있는 프로그램과 데이터를 저장하지만 보조기억장치(가상메로리)는 쓰이지 않는 부분을 저장

- 일관성 문제는 읽기 접근 빈도가 많은 접근 형태에서 캐싱이 우수

- 매핑 프로세스 방법 3가지

= 직접 매칭 : 적중률 낮아질 수 있음

= 어소시에이티브 매핑

= 세트 어소시에이티브 매핑

- 캐시 메모리에서 변화된 내용을 주기억장치에 기록하는 방법

= Write Through : 캐시메모리와 주기억장치의 내용을 동시에 갱신하는 방식

단점 : 쓰기 동작에 걸리는 시간이 김

= Write Back

= Write Once

- 캐시 미스율 : 1-캐시에 있는 횟수/전체 액세스 횟수

- 캐시블럭번호=메모리블록번호 MOD 캐시블록수

Q. 16바이트 블록 크기와 64 블록으로 구성된 캐시에서 바이트 주소 1200이 사상되는 블록 번호는?

메모리 블록번호 : 1200/16=75

블록번호=75 MOD 64=11

- 접근 시간 빠른 순서

Cache Memory > Main Memory > Magnetic Disk > Magnetic Tape

· SSD에서 하나의 셀에 3비트의 정보를 저장하는 방식 : TLC

6. 가상기억장치

· 가상기억장치(Virtual Memory)

- 가상 기억 공간의 구성은 프로그램에 의해 수행됨

- 가상 기억장치의 목적은 주기억장치의 용량 확보

- 가상 메모리로 보조 기억장치(자기 디스크) 사용

- page fault가 발생하면 요구된 page가 주기억장치로 옮겨질 때까지 프로그램 수행이 중단됨

- 주기억장치에 직접 적용될 수 있는 기억장소의 주소로 변환되어야 할 때 사용하는 것은 사상함수

- 주소공간은 보조기억장치에서 사용 / 페이지로 구분

- 기억공간은 주기억장치에서 사용 / 블록으로 구분

Q. 64K 주소공간과 4K인 기억공간 한 페이지가 512워드로 구성, 페이지와 블록은?

페이지 : 64*1024=65536/512=128

블록 : 4*1024=4096/512=8

- 주소의 구조는 페이지주소+페이지크기

Q. 주기억장치용량이 512KB인 컴퓨터 -> 512*1024=2의 19승

페이지 크기가 1K워드이고 1워드가 4바이트 -> 4KB=4*1024=2의 12승

실제페이지 주소는? 페이지주소+12bit=19bit => 7bit

32비트의 가상 주소를 사용했을 때 가장 페이지 주소는? 페이지주소+12bit=32bit => 20bit

- 전체 페이지 테이블 크기 = 페이지수 * 페이지 테이블 엔트리의 크기

페이지수 = 기억장소의 크기/페이지의 크기

Q. 32비트의 가상 주소, 4KB 페이지, 페이지 엔트리당 4바이트, 전체 페이지 크기는?

먼저, 페이지수=2의 32승/2의 12승=2의 20승=1M

전체 페이지 크기 = 1M*4B=4MB

정보처리기사 필기 - 2과목 전자계산기 구조

5장 입력 및 출력

1. 입·출력장치의 구성

· 입·출력 제어 장치

- 입·출력 장치의 인터페이스와 컴퓨터 시스템 사이에 데이터의 전송을 제어하는 장치

· 입·출력 인터페이스

- 주변장치와 CPU나 메모리의 동작 방식의 차이, 전송 속도의 차이, 데이터 형식 등의 차이점을 해결하는 것이 목적

- 기억장치는 빠르고 입·출력 장치는 느림

- 입·출력장치에 포함되어야 하는 하드웨어

= 데이터 레지스터, 장치의 동작 상태를 나타내는 플래그, 장치 번호 디코더(단어 계수기X)

· 입출력 제어 방식 중 프로그램에 의한 I/O

- 상태 레지스터 읽기 → 값이 set 상태이면 단계 3

- 그렇지 않으면 단계 1 → 데이터 레지스터 읽기

2. 입출력 제어 방식

· Interrupt I/O

- 인터페이스가 CPU에 입·출력을 요구하고 입·출력 전송이 완료되면 CPU는 수행중이던 프로그램으로 돌아가서 수행을 재개

- CPU의 상태 보존 필요

- 인터럽트 제어 방식 : 비동기 제어 방식

· DMA(Direct Memory Access)에 의한 I/O

- 주기억장치와 I/O 장치 간의 정보 교환 때, CPU의 개입 없이 직접 정보 교환이 이루어지는 방식(CPU의 부하 증가X)

- CPU가 어떤 명령과 다음 명령을 수행하는 사이 하나의 데이터 워드를 직접 전송

- DMA의 구성

= 인터페이스 회로, 주소 레지스터, 워드 카운트 레지스터, 제어 레지스터, 데이터 레지스터

- DMA의 전송 절차

① CPU가 DMA에게 명령

② CPU에게 버스 사용 요구

③ CPU가 버스 사용 허가

④ 데이터 전송

⑤ DMA 제어기가 자료 전송을 종료했을 때 CPU에게 인터럽트 신호 발생

- 사이클 스틸(Cycle Steal) 이용

= 중앙처리장치와 입출력장치가 동시에 주기억장치를 접근하려고 할 때, 주기억장치가 입출력장치에 우선순위를 부여하여 중앙처리장치는 주기억장치에 접근 불가

사이클 스틸과 인터럽트의 차이점

#DMA의 사이클스틸은 CPU의 상태 보존 필요 없고, CPU는 메모리 참조가 필요없는 오퍼레이션을 계속 수행

#인터럽트가 발생하면 CPU는 인터럽트를 처리하지만 사이클 스틸은 instruction 수행 도중 사이클스틸이 발생하면 CPU는 그 사이클 스틸동안 정지상태가 됨

- 인터럽트와 비교하여 DMA 방식에 의한 사이클 스틸의 가장 특징적인 차이점 : 주기억장치 사이클의 한 주기만 정지

· Channel에 의한 I/O

-입출력을 위한 명령어를 입출력 프로세서에게 수행토록 하여 CPU 관여 없이 입출력 수행

- 채널은 CPU외 별도의 하드웨어적인 장치라서 CPU와 독립적 처리가 이루어짐

- 자체적으로 자료 수정 또는 코드 변환 가능

- 채널의 종류

= Selector Channel : 고속 입출력장치 / 어느 한 입·출력 장치의 전용인 것처럼 운용

= Multiplexer Channel : 저속 입출력장치 여러개를 동작시킬 수 있으

= block multiplexer channel : 위의 두 개를 결합

- 채널 명령어(CCW)의 구성 요소

=Data Address, Flag, Op-code(처리속도X, 전송속도X)

- 채널 명령어로 알 수 있는 내용

= 명령코드, 데이터 주소, 데이터 크기

· 프로그램 제어 방식은 CPU가 상태 플래그를 계속 조사하여 I/O가 완료되었으면 MBR과 AC사이의 자료 전송도 CPU가 직접 처리

· 데이터 버스는 CPU와 메모리 또는 입출력기기 사이에서 데이터를 전송하는 전송선으로 입출력 제어장치에 포함될 뿐 따로 분류되지는 않음

· 고립형 I/O

- 고립형 I/O는 기억장치의 주소공간과 전혀 다른 입·출력 포트를 갖는 형태

· 스루풋(중앙처리장치의 데이터 처리 능력) : 채널>DMA>인터럽트

※ 디멀티플렉서(demultiplexer) : 1개의 input line과 n개의 selection line을 갖음

3. 인터럽트

· 인터럽트

- 예기치 않은 상황이 발생할 경우 먼저 처리하고 실행중이던 작업으로 복귀

- 이때 복귀주소, PC의 값은 스택에 저장

- 인터럽트의 실질적인 조치를 하는 서비스 루틴을 실행할 때 인터럽트 플래그를 0으로 하면 인터럽트 발생 방지 가능

- 페이지폴트-CPU가 액세스한 가상 페이지가 주기억장치에 없는 경우에도 인터럽트 발생

- 인터럽트 종류

= 외부 인터럽트

# 컴퓨커 자체 내의 기계적인 장애

# 타이머(주어진 CPU사용시간을 해당 프로세스가 모두 소진할 경우)

# 오퍼레이터가 콘솔상의 인터럽트

# 정전

= 내부 인터럽트(=트랩)

# 불법적인 명령

# 0으로 나누기

# overflow / underflow 발생한 경우

# 보호 영역 내의 기억장소 참조

# 인터럽트의 우선순위결정과 관련 없음

= SVC 시스템 호출 인터럽트

# 사용자가 의도적으로 호출한 경우

※ 프린터에 용지 부족 : PC 하드웨어 인터럽트

- 인터럽트 발생 시 CPU가 확인할 사항

= 프로그램 카운터의 내용

= 사용한 모든 레지스터의 내용

= PSW(상태 조건의 내용)

- 인터럽트 동작 순서

① 인터럽트 요청 신호 발생

② 현재 실행중이던 명령어는 끝까지 실행

③ 현재의 프로그램 상태 보존 : 다음 실행할 명령의 번지는 PC가 가지고 있음, 스택에 기억

- 인터럽트 서비스 루틴의 기능 : 상대적으로 낮은 레벨의 마스크 레지스터 클리어

· 인터럽트 백터 Vectored

- 인터럽트를 발생한 장치가 프로세서에게 분기할 곳의 정보를 제공

- 인터럽트가 발생했을 때 특정 장소로 점프하도록 분기번지가 기억, 특정 번지의 서브루틴을 수행하는 것

- 분기 번지가 필수

· 인터럽트 체제의 기본 요소

- 인터럽트 요청, 인터럽트 처리 루틴, 인터럽트 취급 루틴

· 인터럽트 우선순위 판별 방법

- 소프트웨어적인 방법

= 폴링 Polling(인터럽트 요청 신호 플래그를 차례로 검사하여 인터럽트 원인 판별)

= 반응 속도 : 저속

= 회로 복잡도 : 간단

= 경제적임

= 우선 순위 변경이 쉬움

- 하드웨어적인 방법

= 데이지체인(인터럽트가 발생하는 모든 장치를 직렬로 연결), 벡터, 병렬(Parallel)우선순위 부여 방식

= 반응 속도 : 고속

= 회로 복잡도 : 복잡

= 비경제적임

= 융통성 없음

· 인터럽트 우선순위 운영 방식

- LCFS, FCFS, Masking Scheme

정보처리기사 필기 - 2과목 전자계산기 구조

4장 명령 실행과 제어

1. 마이크로 오퍼레이션

· 한 개의 Clock 펄스 동안 실행되는 기본 동작

· 한 단계씩 이루어지는 동작

· 명령을 수행하기 위해 CPU 내의 레지스터와 플래그의 상태 변환을 일으키는 작업

· 제어신호 : 마이크로 오퍼레이션의 순서를 결정하기 위하여 제어 장치가 발생하는 신호

· 종류

- 수평 마이크로 명령(각 비트가 각 제어신호에 대응), 수직 마이크로 명령, 나노 명령

· 마이크로 프로그램 : 어떤 명령을 수행할 수 있도록 된 일련의 제어 워드가 특수한 기억장치 속에 저장된 것

- ROM에 저장되고 경제적이며 하드와이어드 방식보다 느림

· 마이크로 오퍼레이션중에 인덱스 레지스터는 플그램으로 레지스터의 내용 변경 가능

· 마이크로 프로그램 제어기가 다음에 수행할 마이크로 인스트럭션의 주소를 결정하는데 사용하는 정보

- 인스트럭션 레지스터(IR), CPU의 상태 레지스터, 마이크로 인스트럭션에 나타난 주소

· Micro Cycle Time 부여 방식

- 동기 고정식

= 동작 시간이 모두 같음

= 가장 긴 마이크로 오퍼레이션의 동작을 마이크로 사이크 타임으로 정함

= 동작시간이 비슷할 때 유리(시간 지연X)

= 클록 사이클 = 가장 긴 시간 + 지연 시간

- 동기 가변식

= 동작 시간이 그룹별로 다름

= 각 그룹 간 서로 다른 사이클 타임의 동기를 맞추기 위해 그룹 간의 마이크로 사이클 타임을 정수배가 되게함

- 비동기식 : 동작시간이 모두 다름

· data flow machine : 프로그램 내의 모든 인스트럭션들이 그들의 수행에 필요한 피연산자들이 모두 준비되었을 때 그 인스트럭션을 수행하는 것으로 데이터 추진(data driven) 방식이라 할 수 있는 것

※ 하나의 명령을 처리하는 과정

① 인스트럭션 패치

② 인스트럭션 디코딩

③ 오퍼랜드 패치

④ 실행

⑤ 인터럽트 조사

2. 메이저 스테이트

· 메이저 스테이트 : 현재 CPU가 무엇을 하고 있는지를 나타내는 상태

※ PC(프로그램 카운터) : 다음에 실행할 명령어의 버지를 기억

MBR : 기억장치에 출입하는 데이터가 일시적으로 저장

MAR : 기억장치에  출입하는 데이터의 주소 기억

· 인출단계(Fetch Cycle)

- 명령어를 주기억장치에서 중앙처리장치의 명령 레지스터로 셋 시켜 가져와 해독

- 명령어 종류 판별

- 명령어를 가져오기 위해 기억장치에 접근

- 중앙처리장치가 fetch 상태인 경우에 명령어가 제어점을 제어

① MAR ← PC

② MBR ← M[MAR], PC ←PC+1

③ IR ← MBR[OP]

· 간접단계(Indirect Cycle)

- 주소부가 간접주소인 경우에만 수행

- 오퍼랜드의 주소를 읽어내는 단계(기억장치로부터 주소 인출)

- 유효주소를 계산하기 위한 단계

① MAR ← MBR[AD]

② MBR ← M[MAR]

· 실행단계(Execute Cycle)

- 실행상태에서 interrupt 요청이 발생되면 interrupt로 가고 아니면 fetch 상태로 감

· 인터럽트단계(Interrupt Cycle)

- 서브루틴의 호출

- 인터럽트가 끝나면 항상 fetch 상태로 무조건 감

①  MBR[AD] ← PC, PC ← 0

② MAR ← PC, PC ← PC+1

③ M[MAR] ← MBR, IEN ← 0

인터럽트가 진행되면 다른 인터럽트를 배제하기 위해 IEN 플래그에 0을 셋 시킴

정보처리기사 필기 - 2과목 전자계산기 구조

3장 프로세서

1. 중앙처리장치의 구성요소

· 제어장치

명령 수행시킴

필요한 각종 제어 신호 만드는 장치

주기억장치에 기억된 명령을 꺼내서 해독하고 시스템 전체에 지시 신호 보냄(가상메모리에 있는 프로그램 해독X)

제어 주소 레지스터(CAR)은 다음에 실행할 마이크로 명령어의 주소를 저장하는 레지스터(MAR의 내용이 제어 주소 레지스터에 적재X)

제어장치에 입력되는 항목 : 명령어 레지스터, 플래그, 클록

제어장치를 구현하는 제어 방식

상태 플립플롬 제어 방식, PLA 제어 방식, 마이크로 프로그램 제어 방식(RAM 제어 방식X)

· 연산장치

· 레지스터

임시 기억장소

레지스터 참조 명령어

CLA:Clear AC / CIR : Circulate Right / HLT:halt

주요 레지스터

- 프로그램 카운터(PC) : 다음에 실행할 명령어의 번지 기억

- 명령 레지스터(IR) : 메모리로부터 읽어진 명령어의 오퍼레이션 코드(OP-code)가 들어감

- 누산기 : 연산의 결과를 일시적으로 기억

- 상태 레지스터(플래그 레지스터, PSWR

분기(현재 위치에서 다른 위치로 이동하는 것)를 결정

시스템 내부의 순간순간 상태가 기록된 정보 : PSW

프로그램 제어와 가장 밀접한 관계

- MBR : 기억장치에 출입하는 데이터가 일시적으로 저장

- MAR : 기억장치에 출입하는 데이터의 주소 기억

- 인덱스 레지스터 : 사용자가 내용을 변경할 수 있음

- 시프트 레지스터 : 2배 길이 레지스터라고도 함

입출력(I/O) Bus에 연결될 수 있는 선 중 자료 버스 : 양방향 전송선

2. 명령어의 구조

Operation Code(연산자) | Mode | Operand(자료부)

단어, 동작 연산자, MBR  |         | 주소, PC, MAR, AD, 용량, 메모리, 기억장치

자료부의 길이가 n bit = 최대 2ⁿ개의 기억장소

· 명령어 설계시 고려사항

연산자 수와 종류, 주소 지정 방식, 데이터 구조(워드의 크기)

· 인스트랙션 세트의 효율을 높이기 위해 고려할 사항

기억 공간, 사용 빈도, 주소 지정 방식(레지스터 종류X)

· 폰 노이먼 형 컴퓨터 연산자(Operation Code)의 4가지 기능

- 함수 연산 기능 : 산술 연산 - ADD, SHIFT 등

  논리 연산 - AND, OR 등

- 자료 전달 기능 : CPU와 기억장치 사이에서 정보 교환

  CPU가 가장 많이 실행

  Load, Store, Move 등

- 제어 기능 : 동일한 명령을 반복 실행하거나, 명령의 실행 순서 변경

- 입·출력 기능

3. 이항 연산자 : 사칙연산, AND, OR, XOR, XNOR(이외에는 모두 단항 연산자)

4. 연산

· AND : 삭제, Masking 명령

· OR(Selective Set) : 삽입

· XOR(EX-OR) : 비교

· Rotate : Shift에서 밀려 나가는 비트의 값을 반대편으로 입력(원하는 비트수만큼 왼쪽으로 Rotate한다고 해서 기억영역을 clear할 수 있는 것은 아님)

· 산술 Shift : 곱하거나 나눌 때, 왼쪽으로 n bit Shift - 자료에 2ⁿ 곱한 값과 같음

  오른쪽으로 n bit Shift - 자료에 2ⁿ 나눈 값과 같음

  음수에 대한 패딩비트로 1이 채워짐

5. 명령어 형식

· 3번지 명령어 : 연산의 결과는 주로 Operand 1에 기록됨 / 프로그램 전체의 길이 짧게 할 수 있음

· 2번지 명령어

· 1번지 명령어 : AC(누산기) 이용

· 0번지 명령어 : 가장 짧은 명령어 형식 / Stack 필요 / 수식을 계산하기 위해 Postfix형태로 변경

6. 주소 지정 방식

주소 설계시 주소공간과 기억공간을 독립시킬 수 있도록 해야함

주소 지정 방식의 종류

· 즉시 주소 지정 방식 : 오퍼랜드 부분에 실제 데이터 기억

· 직접 주소 지정 방식 : 사용할 자료의 번지 표현 / 명령어의 주소부를 유효주소로 이용

· 간접 주소 지정 방식 : 명령의 길이가 짧고 제한되어 있어도 긴 주소 접근 / 실제 데이터가 저장된 장소의 번지를 가진 기억장소의 번지를 표현

· 상대 주소 지정 방식 : 명령어의 주소 부분(변위) + PC

*JUMP 명령을 읽을 때 번지에서 PC 값이 1 증가

정보처리기사 필기 - 2과목 전자계산기 구조

2장 자료의 표현

1. 자료 구성 단위

워드(Word) : 반워드(Half Word) 2Byte

풀워드(Full Word) 4Byte

서로 다른 정보의 가짓수 : 표현할 수 있는 정보 중 가장 큰 수를 이진수로 표현할 때의 비트수

10진수 → 2진수, 8진수, 16진수

2,8,16으로 나누고, 소수가 있을 경우 소수부분이 0이 될 때까지 2,8,16으로 계속 곱함

2진수, 8진수, 16진수 → 10진수

(8 4 2 1 …) (64 8 1 …) (256 16 1 …)을 각각 곱해서 더하기

2진수 → 8진수, 16진수

8진수는 3자리, 16진수는 4자리씩 끊고 각각 곱해서 더하기

8진수, 16진수 → 2진수

숫자 하나를 2진수로 표현

덧셈 : 동일한 컴퓨터에서 처리할 경우 연산속도 가장 빠름

보수

1의 보수 : 0일때는 1로, 1일때는 0으로(1의 보수 이용하여 계산 시 자리올림 발생하면 결과에 자리올림수 더함)

2의 보수 : 1의 보수 구한 뒤 결과값에 1 더함(2의 보수를 이용하여 계산시 자리올림 발생하면 자리올림수 버림)

2진 연산

범위 작지만 연산 속도 빠름

가장 좌측은 부호 비트 → 양수 : 0 / 음수 : 1

양수 : 부호 비트에 0 넣고, 변환된 2진수 값을 오른쪽에서 왼쪽 순으로 채우고 남는 자리에 0 채움

음수

2의 보수 표현법이 널리 사용되는 이유

음수 표현시 숫자 1개 더 표현 가능(음수의 최대 절대치가 1만큼 큼)

연산이 더 간단

음수 0이 없으므로 0이 하나만 존재해 0 판단이 쉬움

normalize 정규화는 2의 보수 가산 회로로 정수 곱셈을 이행할 필요 없음

2. 부동 소수점 표현

덧셈, 뺄셈

1. 0인지 여부 조사, 지수의 비교

2. 가수의 위치 조정(=가수의 정렬=지수 통일)

3. 가수부 값끼리 더하거나 뺌

4. 정규화

나눗셈

1. 0인지 여부 조사

2. 부호 결정

3. 피제수 위치 조정(피제수<제수)

4. 지수의 뺄셈

5. 가수의 나눗셈

곱셈

부동소수점을 표현하는 표준 IEEE 754

지수 : 8비트

바이어스 : 127

가수 : 23비트

표현 영역 : -10^38

3. 자료 표현 코드

BCD 코드 : 10진수 1자리를 2진수 4비트로 표현

Express-3(3초과 코드) : BCD 코드에 3을 더해서 만듬

ex) 10진수 9를 3초과 코드로 ? 9+3=12 → 1100

정보처리기사 필기 - 2과목 전자계산기 구조

1장 논리 회로

조합논리회로

반가산기, 전가산기, 병렬가산기, 반감산기, 전감산기, 디코더, 인코더, 디멀티플렉서, 멀티플렉서, 다수결회로, 비교기 등

순서논리회로

플립플롭, 레지스터, 카운터, RAM, CPU 등

반가산기

2×4 디코더 1개, 3입력의 OR게이트 1개

S = A⊕B

C = A·B

전가산기

3×8 디코더 1개, 4입력의 OR게이트 1개

n비트의 2진 병렬 가산기는 n개의 전가산기로 구성

회로의 논리함수가 다수결 함수를 포함

S = (A⊕B)⊕C

C = (A⊕B)C + A·B

디코더

중앙처리장치에서 번지 해독, 명령 해독 등에 사용되는 회로

AND 게이트로 구성

논리식

D0 = A' · B'

D1 = A' · B

D2 = A · B'

D3 = A · B

플립플롭

기억기능

두개의 NAND 또는 NOR 게이트로 구성

RS 플립플롭

S=0 R=0 → 상태 변화X

S=0 R=1 → 0

S=1 R=0 → 1

S=1 R=1 → 모순(동작 안 됨)

D 플립플롭

RS 플립플롭의 변형된 형태의 플립플롭

입력 값을 그대로 저장

T 플립플롭

1이 입력될 때마다 출력 단자의 상태 바뀜(외부 입력을 그대로 저장X)

JK 플립플롭의 두 개의 입력을 하나로 묶은 플립플롭

JK 플립플롭

입력 JK에 동시에 0이 입력되면 출력은 현 상태가 됨

S=0 R=0 → 상태 변화X

S=0 R=1 → 0

S=1 R=0 → 1

S=1 R=1 → 보수 toggle

MS 플립플롭

출력 측의 일부가 입력 측에 피드백 되어 유발되는 레이스 현상을 없애기 위해 고안된 플립플롭

레지스터

워드를 구성하는 비트 개수만큼의 플립플롭으로 구성

여러 개의 플립플롭은 공통 클록의 입력에 의해 동시에 여러 비트의 입력 자료가 저장됨

레지스터를 구성하는 플립플롭은 저장하는 값을 임의로 설정하기 위해 별도의 입력 단자를 추가 가능

저장값을 0으로 하는 것 : 설정해제(CLR)

디지털 IC의 특성을 나타내는 중요한 비교 평가 요소

전파 지연시간, 전력 소모, 팬 아웃(공급 전원전압X)

출처 : 2017 시나공 정보처리기사 필기

스키마

개념(Conceptual) 스키마

- 전체적으로 통합된 논리적 데이터 구조로서, 접근 권한, 제약 조건, 보안 정책, 무결성 규칙을 명세

- 조직이나 기관 전체에서 정의

내부(Internal) 스키마

- 물리적 저장징치의 입장에서 본 데이터베이스 구조

- 실제로 데이터베이스에 저장될 레코드의 형식 저장, 저장 데이터 항목 표현 방법, 내부 레코드의 물리적 순서 나타냄

Q. 3계층 스키마 중 개념 스키마에 대한 설명으로 옳은 내용은? ②,③,④

① 물리적 저장장치의 관점에서 본 데이터베이스이 명세

② 범 기관적 입장에서 본 데이터베이스의 정의를 기술한 것

③ 개체간의 관계와 유지해야 할 제약 조건 나타냄

④ 접근 권한, 보안 정책, 무결성 규칙을 명세함

데이터베이스 설계

개념적 설계

- 트랜잭션 모델링 수행

- 독립적인 개념 스키마 설계

논리적 설계

- 트랜잭션 인터페이스 설계

- 종속적인 논리적 스키마 설계

- DBMS가 지원하는 자료구조로 설계

물리적 설계

- 저장 레코드의 양식 설계

- 파일 조직 방법, 저장 방법, 파일 접근 방법등을 선정

- 물리적 설계 옵션 선택 시 고려 사항 : 응답시간, 저장공간 효율화, 트랜잭션 처리도

(보기로 같이 나오는데 오답인 것들 : 스키마의 평가 및 정제, 트랜잭션 모델링, 목표 DBMS에 맞는 스키마 설계, 트랜잭션 인터페이스 설계)

정규화

- 정규화는 속성간의 중복성, 종속성을 피하기 위함(개체간의 종속성X)

- 하나의 릴레이션을 여러 개의 릴레이션으로 분해(결합X, 통합X)

- 정규형들은 차수가 높아질수록 만족시켜야 할 제약조건 증가함

이상(Anomaly) 종류 : 삽입, 삭제, 갱신

정규화 과정

도메인이 원자값(비정규 릴레이션 → 1NF)

부분적 함수 종속 제거/완전 함수 종속(1NF → 2NF)

이행적 함수 종속 제거(2NF → 3NF)

결정자이면서 후보키가 아닌 것 제거(3NF → BCNF)

다치 종속 제거(BCNF → 4NF)

조인 종속성 이용(4NF → 5NF)

관계 대수 : 원하는 정보와 그 정보를 어떻게 유도하는 가를 기술하는 절차적

Select, Project, Join, Division(Part X)

관계 해석 : 원하는 정보가 무엇이라는 것만 정의하는 비절차적

관계대수와 관계해석은 관계 데이터베이스를 처리하는 기능과 능력면에서 동등함

이분 검색(이진 검색)

- 특정 레코드를 찾기 위해 순서화된 연접 리스트를 찾는 빠른 방법은 그 레코드가 알려져 있는 리스트의 마지막 반쪽 부분을 연속적으로 살피는 것(피보나치 검색X)

- 특징

탐색 효율이 좋고 탐색 시간이 적게 소요됨

검색할 데이터가 정렬되어 있어야 함

비교 횟수를 거듭할 때마다 검색 대상이 되는 데이터의 수가 절반으로 줄어듦

해싱 탐색

- 탐색 방법 중 키 값으로부터 레코드가 저장되어 있는 주소를 직접 계산하여, 산출된 주소로 바로 접근하는 방법으로 키-주소 변환 방법이라고도 함

- 해싱함수의 종류

제곱 방법, 숫자분석 방법, 제산 방법

순서 논리 회로

- 논리 게이트 외에 메모리 요소와 귀환(feedback) 기능 포함

- 출력은 현재 상태의 입력상태와 전 상태에 의해 결정되므로 언제나 일정한 값을 갖지는 않음

- 회로의 동작은 내부 상태와 입력 등의 시간순차에 의해 결정

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