1. 데이터 통신
- 전기 통신(telecommunication, 원격통신)은 먼 거리에서 행해지는 통신을 의미
- 데이터(data)는 데이터를 만들어 사용하는 사용자간에 합의된 형태로 표현된 정보
- 데이터 통신(data communication)은 전선과 같은 통신 매체를 통하여 두 장치간에 데이터를 교환하는 것.
* 데이터 통신의 목적 : 시공간을 초월한 정보 공유(전선과 같은 통신 매체를 활용)
- 데이터 통신 시스템의 기본 특성
+ 전달(delivery) : 정확한 목적지에 전달, 원하는 장치나 사용자에게 전달.
+ 정확성(accuracy) : 데이터를 정확하게 전달.
+ 적시성(timeliness) : 데이터를 적정 시간 내에 전달.
+ 파형 난조(jitter) : 패킷 도착 시간이 달라서 조금씩 음성이나 동영상 품질(quality)이 일정치 못함.
1-1. 데이터 통신 구성 요소
- 메시지(Message)
+ 통신의 대상이 되는 정보(데이터)
+ 문자, 숫자, 그림, 소리, 영상 또는 이들의 조합
- 송신자(Sender)
+ 데이터 메시지를 보내는 장치
+ 컴퓨터, 전화기, 비디오 카메라 등
- 수신자(Receiver)
+ 메시지를 받는 장치
+ 컴퓨터, 전화기, TV
- 전송매체(Medium)
+ 송신자에서 수신자까지 이동하는 물리적인 경로
+ 꼬임쌍선(twisted pair wire), 동축석(coaxial cable), 광케이블(fiberoptic cable), 레이저 또는 무선파
- 프로토콜(Protocol)
+ 데이터 통신을 통제하는 규칙들의 집합(상호 합의) - 반드시 해야함
1-2. 데이터 표현
- 문자(text) : 비트 패턴, 즉 0과 1로 된 비트들의 순차열로 표현.
+ 코드(code) : 부호를 표현하기 위한 비트 패턴들의 집합
+ 코딩(coding) : 부호를 표현하는 과정
+ ASCII : ANSI 표준 코드(7bit)
+ 확장 ASCII : 8bit
+ 유니코드(unicode) : 32bit 사용, 전 세계 모든 문자 표현
- 숫자(number) : 비트 패턴을 사용하여 표현
- 화상(image) : 픽셀(pixel), 해상도(resolution)
+ 흑백(1 또는 2 비트)
+ 칼라(RGB, 또는 Y(yellow), C(cyan), M(magenta))
- 음성(audio) : 연속 신호(소리나 음악)
- 동영상(video) : 연속적인 개체 또는 여러 화상의 조합(정지화상의 연속)
1-3. 데이터 흐름 방향
- 단방향 방식(simplex mode)
+ 한쪽 방향으로만 통신이 가능
+ 한 지국은 송신만, 다른 한 지국은 수신만 가능
+ 예 : 자판, 모니터
- 반이중 방식(half-duplex mode)
+ 각 지국들은 송,수신이 가능
+ 각 지국간 동시에 송신 불가
+ 예 : 워키토키, 민간방송용 라디오(CB radio)
- 전이중 방식(full-duplex mode)
+ 양쪽 지국간 동시에 송/수신이 가능
+ 양방향으로 통행이 가능한 2차선 도로와 같음
+ 신호는 링크의 용량을 공유(송수신 공간을 따로 설정해서 충돌이 안됨)해서 양방향으로 전달
+ 예 : 전화
2. 네트워크(Network)
- 통신 링크에 서로 연결된 장치(노드: node, 컴퓨터나 프린터)의 모임
- 작업을 여러 컴퓨터에 나누어 처리하는 분산처리(distributed processing)에 사용
- 네트워크 평가 기준
+ 성능(performance) : 전달시간(transit time), 응답시간(response time), 처리율(throughput)과 지연(delay)
+ 신뢰성(reliability) : 고장의 빈도 수, 고장 난 후 링크를 복구하는데 소요되는 시간
+ 보안(security) : 불법적인 접속이나 바이러스로부터 보호
2-1. 물리적 구조 : 연결 유형
- 점-대-점 회선 구성(point-to-point line configuration)
+ 채널의 전체 용량은 두 기기간 전송을 위해서 사용
+ 케이블이나 전선, 또는 극초단파나 인공위성 연결과 같은 방식도 가능
+ 텔레비전 채널을 바꿀 때 사용하는 적외선 리모컨
- 다중점(multipoint, 멀티드롭(multidrop))
+ 3개 이상의 특정 기기가 하나의 링크를 공유하는 방식
+ 채널의 용량을 공간적으로 또는 시간적으로 공유
2-2. 물리적 구조 : 접속형태(topology)
- 물리적 혹은 논리적인 네트워크 배치 방식
2-2-1. 그물형(Mesh) 접속 형태
- 모든 장치는 다른 장치와 점-대-점 링크
- n개의 장치를 서로 연결하기 위해 n(n-1)/2개의 채널이 요구
- n-1개의 입출력(I/O) 포트
- 장점
+ 원활한 자료 전송 보장 : 점-대-점 전용 링크 제공
+ 높은 안정성
+ 비밀 유지와 보안
+ 결함 식별과 분리가 비교적 용이
- 단점
+ 케이블의 양과 요구되는 I/O 포트 수
+ 설치와 재구성의 어려움
2-2-2. 스타형(Star) 접속형태
- 허브(hub)라는 중앙제어장치(central controller)와 전용 점-대-점 링크 구성
- 각 장치간 직접적인 통신 불가(허브를 통해야함)
- 모든 전송은 제어 장치를 통해 전송
- 1개의 채널
- 1개의 I/O 포트가 요구
- 장점
+ 그물형 접속형태보다 적은 비용
+ 설치와 재구성이 용이
- 단점
+ 허브가 고장나면 전체 시스템 고장
2-2-3. 버스형(bus) 접속형태
- 다중점 형태
- 탭(tap)과 유도선(drop line)에 의해 버스에 연결
- 장점
+ 설치가 쉽다.
+ 가장 적은 양의 케이블 사용
- 단점
+ 재구성이나 결함 분리의 어려움
+ 중추 케이블의 결함시 다수의 장치에 영향을 줌
2-2-4. 링형(ring) 접속형태
- 자신의 양쪽에 위치한 장치와 전용 점-대-점 회선을 구성
- 각 장치는 중계기(repeater) 포함
- 장점
+ 설치와 재구성이 쉽다.
+ 신호는 항산 순환.
+ 경보(일정 시간 내 신호가 수신되지 않을 시 위치를 경보) 사용
- 단점
+ 단방향의 경우 링의 결함 시 전체 네트워크 마비
- 해결책
+ 이중 링 또는 결함 지점의 단절 스위치 사용을 통해 해결
3. 네트워크 유형
- LAN(local-area network), MAN(metropolitan-area network): 국내에서 사용하지 않음, WAN(wide-area network)
3-1. 근거리 통신망(LAN)
- 개인소유 또는 단일 사무실, 건물 혹은 학교 등에 있는 장치들을 서로 연결하여 자원 공유를 목적으로 설계
- 버스형, 링형, 스타형 사용
3-2. 광역통신망(WAN)
- 국가, 대륙 또는 전세계를 포괄하는 광대역 영역에 데이터, 음성, 영상 및 비디오 정보의 장거리 전송 제공
- 거리 제한이 없음
- 통신회사가 임대를 목적으로 만들어 사용
a. 점-대-점(Point-to-Point) WAN
b. 교환형(switced) WAN
3-2-1. 네트워크간 연결(internetwork)
- 두개 이상의 네트워크가 서로 연결되어 있으면 "Internetwork" 또는 "internet"
- 두 개의 LAN과 하나의 WAN으로 구성된 네트워크간 연결
- 4개의 WAN과 3개의 LAN으로 구성된 네트워크
4. 교환(switch)
- 회선교환망(circuit-switched network)
- 종단 시스템 간에 회선이라는 전용선 이용
- 패킷 교환망(packet-switched network)
- 종단 간 통신은 패킷이라는 데이터 블록에 의해 이루어짐
5. 인터넷(Internet)
- 수 천개의 상호 연결되어 있는 네트워크로 이루어짐
+ 백본, 제공자 네트워크, 소비자 네트워크로 구성
+ 백본은 KT, LG U+, SKT 같은 통신사 소유
+ 백본망은 대등점(peering point)이라는 교환시스템에 의해 연결
+ 제공자 네트워크는 요금을 지불하고 백본 이용
+ 소비자 네트워크는 인터넷 말단으로 인터넷에서 제공되는 서비스 이용
+ 백본과 제공자 네트워크는 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP) 라고 함
+ 제공자 네트워크는 국가 또는 지구 인터넷 서비스 제공자(national 또는 regional ISP) 라고 함
5-1. 초기 역사
- 1960년 이전 전선과 전화망
- 패킷 교환망 탄생 : 1961년 MIT의 클라언락에 의해 발표
-ARPANET
+ 미 국방성이 정보 공유를 위한 컴퓨터 연결 관심
+ 1967년 ARPA(Advanced Research Project Agency)는 ACM(Association for Computing Machinery)모임에서 각 호스트를 IMP(Interface Message Processor) 라는 특정 컴퓨터에 연결하고, IMP들을 서로 연결하는 ARPANET이란 아이디어 제안.
+ 1969년 4개 노드(UCLA, UCSB, SRI, UU)를 네트워크로 구성, NCP(Network Computer Protocol)라는 소프트웨어가 호스트간 통신 제공
5-2. 인터넷의 탄생
- 1972년 Vint Cerf와 Bob Kahn은 네트워크를 통하여 패킷을 전송하는 중계 하드웨어 역할을 하는 게이트웨이(Gateway) 개발
- TCP/IP
+ 1973년 종단-대-종단 패킷 전달을 위한 포로토콜 제안
+ 1977년 인터넷 시연(ARPANET, 패킷 라디오, 패킷 위성)
+ 네트워크간 연결 프로토콜을 TCP/IP로 부르기 시작
+ 1981년 UNIX 운영체제에 TCP/IP 포함 배포
+ TCP/IP가 ARPANET의 공식적인 프로토콜이 됨
- MILNET
+ 1983년 군사용 MILNET과 군사용이 아닌 ARPANET 분리
- CSNET
+ 1981년 NSF(미국과학재단)의 자원에 의해 ARPANET에 접속할 수 없는 대학들에 의해 고안
+ 전산학과가 있는 미국 대학들을 중심으로 구성
- NSFNET
+ 미국내에 산재된 5대의 슈퍼컴퓨터를 T1 라인(1.544Mbps) 으로 연결하는 백본(backbone)으로 미 전역에 대한 연결 제공
- ANSNET
+ IBM, Merit, MCI가 ANS(Advanced Networked Service)라는 비영리 기관을 통하여 구축한 고속 인터넷 백본 네트워크
5-3. 오늘날의 인터넷
- 월드 와이드 웹(WWW) : CERN 에 있는 팀 바너스리에 의해 개발
- 멀티미디어 : voice over IP(telephony), video over IP(skype), view sharing(YouTube), television over IP 등과 같은 멀티미디어 응용
- 대등-대-대등 응용 : peer-to-peer 네트워크
6. 표준과 관리 조직
6-1. 인터넷 표준
- 인터넷을 통하여 완전한 시험을 거쳐 사용되는 규격
- 반드시 지켜야 하는 협약된 규약
- 인터넷 드래프트(Internet draft)로 시작하여 상태에 따라 완성된 처리 절차를 가짐
- 인터넷 드래프트는 6개월의 유효기간을 갖는 작업 문서
- 드래프트 RFC(Request for Comment)로 발간(문서번호 지정)
- 완성 단계를 거친 후에 요구수준에 따라 분류
- 완성 단계
+ 제안 표준(proposed standard)
= 인터넷 공동체를 통하여 많은 노력과 충분한 논의를 거친 안정된 규격
+ 드래프트 표준(draft standard)
= 적어도 2번의 독자적인 성공과 상호 운용성이 이루어진 규격
= 문제점은 계속적으로 수정이 이루어짐
+ 인터넷 표준(Internet standard)
= 구현이 완전히 이루어진 규격
+ 기록 단계(historic)
= 인터넷 표준이 되기 위한 단계를 통과하지 못한 규격
= 역사적인 면에서 중요한 의미를 가짐
+ 실험 단계(experimental)
= 인터넷 운영에 영향을 주지 않고 실험적인 작업 규격
= 인터넷 서비스 기능으로 구현되지 않을 수도 있음
+ 정보 제공(informational)
= 인터넷과 관련된 일반적이고 역사적인 튜토리얼 정보
- 요구 단계
+ 요구(required)
= 모든 인터넷 시스템에서 최소한의 적합성 구현
= 예 : IP, ICMP
+ 권고(recommended)
= 최소한의 적합성이 요구되지 않음
= 유용성이 있기 때문에 권고
= 예 : FTP, TELNET 완성 단계
+ 기록 단계(historic)
= 인터넷 표준이 되기 위한 단계를 통과하지 못한 규격
= 역사적인 면에서 중요한 의미를 가짐
+ 선택(elective)
= 요구도 권고 되지도 않은 등급으로 시스템에 유익할 경우 사용
+ 사용 제한(limited use)
= 제한된 상황에서만 사용(실험 단계 RFC)
+ 미권고(not recommended)
= 일반적인 용도에 적합하지 않은 것(기록 단계 RFC)
6-2. 인터넷 관리
- 인터넷 관리를 담당하는 조직
- ISOC(Internet Society)
+ 1992년 설립
+ 국제적인 비영리단체
+ 인터넷 표준 제정 지원
+ IAB, IETF, IRTF, IANA 등의 인터넷 단체 관리 및 지원
+ 인터넷과 관련된 학술 활동 및 연구 담당
- IAB(Internet Architecture Board)
+ ISOC를 위한 기술 자문 위원회
+ TCP/IP 프로토콜 그룹의 지속적인 개발 감독
+ 인터넷 공동체 연구원들에게 기술적인 조언 제공
+ IETF와 IRTF를 통하여 수행
+ RFC 문서 편집 관리
+ 다른 관련 기관과의 대외적인 창구 담당
- IETF(Internet Engineering Task Force)
+ IESG(Internet Engineering Steering Group)에 의해 관리되는 작업 그룹
+ 운영상의 문제점 파악, 해결책 제공
+ 인터넷 표준 규격 개발, 검토
+ 현재 9개의 작업반(working group)활동 : applications, internet protocols, routing, operations, user services, network management, transport, IPng, security)
- IRTF(Internet Research Task Force)
+ IRSG(Internet Research Steering Group)에 의해 관리 되는 작업 그룹
+ 인터넷 프로토콜과 응용, 구조, 기술과 관련된 장기간 연구 주제를 중점적으로 다룸
