통신 시스템은 송신측(정보원), 전송매체, 수신측으로 구성된다.
비동기식 전송은 문자 단위로 동기정보를 부여하며 한번에 한 문자씩 전송한다.
맨 앞에 시작비트(start bit)를, 맨 뒤에 정지비트(stop bit)를 두기 때문에
시작정지 전송이라고도 한다. 유휴시간이 있을 수 있다.
동기식 전송은 문자열로 묶고 여러개의 문자를 보낸다.
데이터 앞쪽에 반드시 동기 문자를 추가하며 유휴시간이 없다.
송신하려는 데이터가 많거나 고속처리가 필요한 경우 비동기식보다 효율적이다.
문자지향 동기방식은 전송제어문잘르, 비트지향 동기방식은 비트단위로 의미를 구분하여 블록을 전송한다.
동기화가 필요하다
- BSC : 문자 동기 방식 / SYN,SOH,ETX 등
- HDLC : 비트 동기 방식 / 앞뒤에 flag가 필요하다
신호속도(bps)는 변조속도(baud)에 하나의 주기가 전달할 수 있는 단위 비트수를 곱하여 구할 수 있다.
주기 당 전송 비트수는 위상에 따라 달라진다.
BPS = baud * 주기(cycle) 당 전송 비트수이다.
| 위상 | 단위 전송 비트수 |
| 2위상 | 1비트 |
| 4위상 | 2비트(digit) |
| 8위상 | 3비트(tribit) |
| 16위상 | 4비트(quadbit) |
ex.80baud의 변조속도로 데이터를 전송할 때, 1분 동안에 전송할 수 있는 full word의 수는?
(단 변조방식은 2위상 편이변조이다)
80baud는 1초에 80개의 주기가 전송됨을 의미하는 변조속도이다.
2위상 변조 방식이라면 하나의 주기는 1비트를 전송하므로 이들의 곱으로 구해진 신호속도는 80bps 이다.
1초에 80비트를 전송하므로 1분에 전송되는 비트 수는 80비트 * 60 = 4800비트이다.
full world는 4바이트로 32비트이므로 1분당 전송되는 full word의 수는 4800비트/32비트 = 150 이다.
베이스밴드 방식
- 단극성
- 양극성
- RZ 방식
- NRZ 방식
- 맨체스터 방식
PCM(펄스부호변조) 과정이란 아날로그 신호를 데이터 신호로 변환하는 과정이다.
송신측에서 변조를 위해 수행하는 단계는 표본화 -> 양자화 -> 부호화이다.
표본화 : 연속적인 아날로그 신호로부터 신호 값을 일정한 시간 간격으로 추출한다(표본화, 샘플링)
-나이퀴스트 주파수는 표본화 정리에 따라 원래의 정보를 재생할 수 있도록 신호가 갖는 최고의 주파수의 2배가 되는
표본화 주파수를 말한다.
양자화 : 숫자화한다
부호화 : 이진 데이터로 변환한다
| 신호 변환 방식 | 변조 방식 |
| 디지털 -> 디지털 | 베이스 밴드 |
| 아날로그 -> 디지털 | 펄스 부호 변조(PCM) |
| 디지털 -> 아날로그 | 디지털 변조(ASK, FSK, PSK, QAM) |
| 아날로그 -> 아날로그 | 아날로그 변조(AM, FM, PM) |
토폴로지
트리형(계층형)
계층 연결로 어느 한 사이트가 고장나도 전체 통신에 영향이 적다
단말노드 간 통신은 모두 부모 노드를 거쳐야 한다, 병목 현상이 발생할 수 있다
허브에 문제가 발생하면 네트워크 마비, 분할될 수 있다
성형(스타형)
모든 노드가 중앙 제어장치에 연결되며 이를 통해서만 통신한다
중앙 집중적으로 유지보수나 확장이 용이하다
중앙사이트 과부하시 성능이 현저히 감소
링형
한 장치가 고장나면 전체 네트워크를 사용할 수 없게 된다
정보는 단방향 혹은 양방향으로 전달될 수 있다. 충돌 발생 X
추가 삭제등 네트워크 재구성이 용이하다
망형
모든 노드들이 상호간 전용회선을 갖는 점대점 형태
네트워크가 복잡하고 많은 통신 회선이 필요하여 비용이 높지만 신뢰성이 높고 속도가 빠르다
버스형
일자형의 케이블(버스)에 노드들이 연결된 형태로 설치가 간단하고 비용이 적게 들며 장비 추가가 쉽다
장비 수가 많아지면 네트워크 성능이 저하되고 중앙 케이블이 고장나면 네트워크 전체가 동작하지 않는다.
(한 노드의 고장은 영향 X)
작은 네트워크에 유용하다
네트워크 시작과 끝에 터미네이터가 붙는다
- FDDI는 광케이블로 구성되며 링형 토폴로지를 사용한다
- 허브 장비가 필요한 트리형 토폴로지는 네트워크 관리가 용이하다
- 터미네이터가 필요한 버스형 토폴로지는 전송회선이 단절되면 전체 네트워크가 중단된다
정보 전송의 다중화(Multiplexing)
전송로 하나에 데이터 신호 여러개를 중복시켜 고속 신호 하나를 만들어 전송하는 방식
MUX : D=A+B+C
- 주파수분할 다중화 방식(FDMA) : 하나의 전송로 대역폭을 작은 대역폭, 채널 여러개로 분할하여 여러 단말기가 동시에 전송할 수 있다. 전송하려는 신호보다 대역폭이 큰 매체를 사용한다. 채널 간의 상호 간섭을 막기 위해 보호 대역이 필요하다.
- 시분할 다중화 방식(TDMA) : 전송로 대역폭 하나를 시간 슬롯으로 나눈 채널에 할당하여 채널 몇 개가 한 전송로의 시간을 나눠서 사용한다. 동기식과 비동기식으로 구분한다
- 동기 시분할 다중화 방식(STDMA) : 실제 전송할 데이터가 없어도 시간 슬롯으로 나누어 무조건 채널에 할당 시간폭을 배정하기 때문에 시간 슬롯의 낭비가 심하다.
- 비동기 시분할 다중화 방식(ATDMA) : 실제로 전송 요구가 있는 채널에만 시간 슬롯을 동적으로 할당하여 전송 효율을 높인다
- 코드 분할 다중화 방식(CDMA) : FDM와 TDM의 혼합 방식, 코드화한 신호를 대역확산하여 전송한다. 정보의 압축과 에러의 복구에 용이하여 현재 디지털 전송방식에서 많이 사용된다.
데이터 교환 방식
데이터 교환 방식은 회선 교환, 메시지 교환, 패킷 교환으로 구분된다.
음성이나 동영상과 같이 전송 지연이 발생하지 않아야 하는 실시간 통신에는 회선 교환이 적합하다.
(회선교환 : 통신 경로 설정, 기존의 유선전화, 전송 지연이 적다 + 안정적인 전송 속도, 점대점 방식)
연결은 정보의 전송이 종료될 때까지 지속된다
일반적인 데이터 통신에서는 전송 링크를 효율적으로 활용할 수 있는 축적 방식의 메시지 교환이나 패킷 교환이 적합하다
(회선을 독점하지 않아 더 많은 사용자 수용)
대화형 데이터 통신에서는 메시지 교환보다 패킷 교환이 적합하다
패킷 교환의 패킷 크기는 옥텟 단위로 사용한다. 접속 방식에 따라 데이터그램, 가상회선 방식이 있다.
| 회선 교환방식 | 메시지 교환방식 | 패킷 교환방식 | |
| 전용 전송로가 있다. 전체 전송을 위해 전용 전송로를 수립하고 사용한다. 전송지연이 없다. 실시간 사용은 불가능하다. 메시지 저장은 불가능하다. 고정적인 대역폭, 전송률 속도가 코드 변환 불가능 |
전용 전송로는 없다. 축적 전송이다. 각 메시지마다 경로를 설정한다. 실시간 대화식은 불가능하다. 메시지는 파일로 저장된다. |
가상회선 | 데이터그램 |
| 전용 전송로는 없다. 전체 전송을 위해 경로를 설정한다. 연결 지향 서비스이다. 대화식 사용이 가능하다. 패킷을 전송할 때까지의 저장이 가능하다. |
전용 전송로는 없다. 각 패킷마다 경로를 설정한다. 비연결 지향 서비스이다. 대화식 사용이 가능하다. 패킷을 전송할 때까지 사용 가능하다. |
||
인터네트워킹 장비
- 리피터 : OSI 1계층(물리계층)에서 동작, 신호 증폭 장치
- 브리지 : OSI 2계층(데이터링크 계층)에서 동작, 패킷을 중계하고 필터링하는 장치로 서로 비슷한 MAC 프로토콜을 사용하는 LAN 사이를 연결한다 + 프레임의 목적지 주소 검사
- 라우터 : OSI 3계층(네트워크 계층)에서 동작, 라우팅 알고리즘을 통해 다양한 전송경로 중 가장 효율적인 경로를 선택하며 패킷 전송, 오류 패킷의 폐기 기능과 혼잡을 제어하는 기능도 수행한다
- 게이트웨이 : 2개의 완전히 서로 다른 프로토콜 구조를 가지는 7계층 사이를 상호 접속하는 장치
- 허브 : OSI 1계층에서 동작하며 제어장치를 중심으로 DTE가 있는 지점 간에 트리구조로 연결하는 집선/배선 장치, 수신한 신호를 재생해 여러 개의 다른 선으로 내보내는 역할을 한다.
- 신호변환장치 : 디지털 신호와 아날로그 신호 사이의 변환을 담당, 모뎀이 있다
OSI 참조모델
프로토콜의 일반적인 기능 : 단편화와 재합성, 캡슐화, 연결제어, 흐름제어, 에러제어, 순서제어, 동기화, 주소설정
프로토콜의 데이터 단위(PDU)
- 전송 계층 : 세그먼트
- 네트워크 계층 : 패킷
- 데이터링크 계층 : 프레임
데이터링크 계층의 기능
- 인접한 노드 간의 프레임을 전송 (점대점 링크간)
- 프레임 동기 : 비트들을 프레임이라는 논리적 단위로 구성하여 전송
- 주소 지정 : 가장 최근에 지나온 노드와 다음 접근할 노드의 물리 주소 포함
- 순서 제어 : 데이터의 순차적 전송을 위해 프레임 번호 부여 기능 수행
- 흐름 제어 : 한번에 전송될 수 있는 데이터 양 조절
- 오류 제어 : 오류 검출과 정정 기능
- 동기화 기능
- 물리적 전송 오류를 감지한다 -> 물리 계층과 인접 -> 데이터링크 계층
- 데이터링크 계층에서 에러 제어 중 문제에 해당하는 것은 2-way 핸드쉐이킹으로 송신측이 정보 프레임을 전송한 후 수신측은 에러검사를 수행한다. 에러가 발생하지 않으면 긍정(ack)응답, 에러가 발생하면 부정(nak)응답 -> 가장 간단한 방식으로 정지대기 ARQ 방식이 있다.
전송 계층의 기능
- 프로토콜 TCP, UDP와 관련된 계층 (연결성, 비연결성)
- 오류 복구
- 흐름 제어
- 두 시스템 간의 신뢰성 있는 데이터 전송 보장
- 시스템 종단간, 양방향
- 수신한 데이터의 순서를 재설정하고 오류가 발생한 패킷이 있으면 재전송할 수 있다
- 데이터 헤더에 포트 주소를 포함한다
세션 계층
송신측과 수신측 사이 프로세스 접속(세션)을 서로 연결, 유지, 해제
표현 계층
데이터의 압축 및 암호화, 변환
응용 계층
파일 전송, 데이터베이스, 원격 접속, 메일 전송 등
수신측에서 패킷을 수신하게 되면 상위 계층에서 하위 계층 순으로 처리된다.
표준 연결 : 물리계층은 RS-232C 데이터링크 계층 HDLC 네트워크 계층 X.25 전송계층 TCP,UDP
TCP/IP 4계층 구조
| 응용 계층(HTTP, FTP, 텔넷, 전자우편, SMTP, DNS) |
| 전송계층 (TCP, UDP) |
| 인터넷 계층(IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP) |
| 네트워크 접근 계층(이더넷, FDDI, 토큰링) |
'컴퓨터 일반 > 데이터통신론' 카테고리의 다른 글
| 데이터통신론 복습(3) (14) | 2024.10.16 |
|---|---|
| 데이터통신론 복습(2) (6) | 2024.10.16 |
