통신의 이해와 확장

통신 시스템

1. 구성요소

• 송신기, 수신기, 메시지 또는 데이터, 전송매체, 프로토콜의 다섯가지 요소로 구성

• 송신기와 수신기

  • 송신기와 수신기는 통신 부품을 포함한 전체 제품을 의미
  • 오늘날 송신기와 수신기는 데이터 처리를 담당하는 부분과 데이터 전송을 담당하는 부분으로 나뉨
  • 통신 시스템이 네트워크로 확장되면 송신기와 수신기는 각각 단말, 단말장치, 노드, 호스트 등의 이름으로 불림
  • 역할에 따라서 송신 단말/수신 단말, 송신 노드/수신 노드, 송신 호스트/ 수신 호스트로 구분

• 메시지

  • 메시지를 잘게 분해하면 비트가 되므로 메시지를 비트의 흐름인 비트열로 볼 수 있다(데이터 비트열)
  • 메시지를 신호의 높낮이나 진폭의 길이로만 보는 관점도 있음

• 전송매체

  • 시스템끼리 정해진 인터페이스를 연동해 메시지(데이터)를 전달할 때 필요한 물리적인 전송 수단

• 프로토콜

  • 논리적으로 상호 연동되는 시스템이 전송매체를 통해 메시지(데이터)를 교환할 때 따르는 표준화된 대화 규칙
  • 프로토콜은 상하 관계가 아닌 동등한 위치에 있는 시스템 사이의 규칙전송속도

2. 비트레이트(Bit rate)

• 초당 전송 가능한 비트 수(bit per second, bps) 이며 b는 반드시 소문자로 표기

3. 보 레이트(Baud Rate)

• 초당 전송 가능한 펄스 또는 심볼의 수를 나타내며 단위는 baud
• 초당 의미있는 상태, 즉 해당 bit들의 조합이 뭘 의미하는지 나타낸다.(쉽게 말하면 몇 자리씩 끊어 읽은 건지 나타내는 것)

• 예시
  • Bit rate=Baud rate×Number of bits per symbol
  • 위 그래프에서 우측은 Baud =10 , Number of bits per symbol =1 이므로 10bps
  • 위 그래프에서 우측은 Baud =10 , Number of bits per symbol =2 이므로 20bps

4. 대역폭(Bandwidth)

• 대역폭은 주어진 데이터를 전송하는 데 필요한 주파수 폭을 의미
• 넓을 수록 데이터르 빨리 전송 할 수 있다.
  

  

네트워크의 개념

• 무엇인가를 연결하는 것 (무엇=노드, 연결=링크)
  

1. 물리적 관점:

• 노드: 통신 관련 기기
• 링크: 노드 간의 연결을 의미(통신매체를 의미)

2. 논리적 관점:

• 노드는 연결의 대상이 될 수 있는 각종 애플리케이션을 포함
• 링크는 다양한 프로토콜에 기반한 연결을 포함
• 최초의 네트워크는 노드와 노드가 일대일로 연결되는 모습
• 네트워크는 통신회선을 공유하여 서로 연결되므로 우편에서 사용하는 것과 같은 주소가 필요

데이터통신 방식에 따른 네트워크 분류

• 유니캐스트
  • 송신 노드와 수신 노드가 각각 하나 (송신 노드는 수신 노드의 주소를 지정하여 다른 노드가 메시지를 받는 일이 없음)
• 멀티캐스트
  • 송신 노드는 하나이고 수신 노드는 여럿이며 이때 수신 노드는 특정한 그룹에 속해 있음
• 브로드캐스트
  • 송신 노드는 하나이고 수신 노드는 네트워크에 있는 모든 노드
  • *ex) 라디오, TV방송

영역에 따른 네트워크 분류

1. 개인 통신망(PAN)

• 개인이 작업 중인 컴퓨터 또는 스마트폰과 일대일로 연결되는 기기로 구성되는 네트워크
• 표준 번호가 802.15로 시작한다

2. 근거리 통신망(LAN)

• 집,사무실 등의 건물 내에서 인접한 컴퓨터를 연결하는 네트워크
• 무선의 표준 번호는 802.11로 시작하며 유선은 802.3으로 시작

3. 광역 통신망/ 원거리 통신망(WideAreaNetwork)

• 근거리 통신망이나 도시권 통신망을 서로 연결
• 아주 먼 거리에 초고속으로 신호를 전송

ex) 인터넷

회선 교환망과 패킷 교환망(circuit switch & packet switch )

1. 회선 교환망

• 주로 전화망에서 사용
• 교환망에서 어느 지역으로 보낼지 결정되고 각 교환망을 거치며 목적지까지 데이터 전송(한번 연결된 경로 계속 유지)
  

  

2. 패킷 교환망

• 패킷: 데이터를 자른 것
• 주로 인터넷망에서 사용
• 매번 최적의 경로를 찾아 데이터 전송
• 패킷 교환기에서 데이터를 일정 크기의 패킷으로 전송하면 수신측에서 패킷을 순서에 맞게 모아 원래 데이터를 확인한다
  

  

네트워크의 구성 방식

토폴로지

• 네트워크의 요소들을 물리적으로 연결한 것, 또는 그 연결 방식

1. 스타 토폴로지

• 중앙에 교환기 역할을 하는 장비가 있고 그 주위로 컴퓨터가 연결되는 방식
• 중앙 장비의 성능이 좋아야 한다
• ex) 기상청

2. 트리 토폴로지

• 부모- 자식 관계
• 위에서 아래로, 혹은 아래에서 위로 데이터를 전달 할 수 있다

3. 버스 토폴로지

• 교환기 역할의 장비가 없고 컴퓨터들이 하나의 케이블로 연결된다.
• 공유가 쉽지만 중앙 통로를 이용하여 공유하므로 과부화가 발생 할 수 있다.
• 충돌 발생 가능성이 있음 (CSMA/CD 같은 충돌 감지 방식 필요)

4. 링 토폴로지

• 컴퓨터들이 원형으로 연결됨
• 공유 방식이 쉬우나 목적지에 직접 연결이 안되며, 연결이 하나만 끊어져도 데이터 전송에 문제가 생긴다
• 토큰 링(Token Ring) 방식으로 충돌을 방지하기도 함

5. 메시 토폴로지

• 일정한 형태가 없고 통신기기들이 그물망처럼 서로 연결된다
• 유선 네트워크에서는 케이블 연결이 제한적이라 구축이 어렵지만, 무선 네트워크에서는 비교적 수월하다.
• 비용이 높지만 라우팅 경로 다양성 덕분에 장애에 강함

통신 프로토콜의 개념

• 통신을 원하는 두 객체 간에 무엇을, 어떻게, 언제 통신할 것인지 서로 약속 해 놓은 규정