1장: 데이터 통신의 개요

1.1 정의

데이터 통신의 정의

데이터(data):

임의의 형태로 형식화된 사실이나 개념, 의사, 명령 등을 사람이나 기계에 의한 처리가 적합하도록 숫자, 문자, 기호 등으로 나타낸 것

 

정보(information):

데이터를 처리 가공한 결과로써 사용자에게 의사결정을 도와주는 의미 있는 데이터

 

통신(communication):

정보 공여자(source)와 정보 수여자(sink)간의 정보 이동현상

 

분류관점	통신의 종류
전송 매체	유선통신, 무선통신
송수신자의 이동여부	고정통신, 이동통신
신호 형태	아날로그 통신, 디지털 통신
신호의 종류	전기통신, 광통신
이용 대상	공중(public)통신, 전용(private)통신
정보의 표현 형	음성통신, 데이터 통신, 화상통신, 영상통신, 멀티미디어 통신

 

데이터 통신:

문자, 숫자, 기호 등으로 표현된 정보가 정보 공여자와 수여자 사이에 이동하는 통신

컴퓨터 통신: 통신을 행하는 매개체가 컴퓨터. 데이터 전송뿐만 아니라 데이터의 처리까지 포함

 

문자, 숫자, 기호 등은 ASCII, EBCDIC 등의 코드(code)로 나타내지므로 결국 2진 숫자열로 표시

 

전송로 상에는 2진 숫자열에 대한 신호가 전송

 

ASCII(American Standard Code for Information Interchange)

한 문자를 표현하는 데 8비트(7비트 정보비트+ 1비트 패리티비트) 사용하여 총 128개 문자 표현

 

EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)

IBM 대형 컴퓨터에 사용하기 위해 개발된 코드로써 총 256개 코드를 표현

 

Unicode

8비트 문자코드를 16비트로 확장하여 전세계의 모든 문자를 표현하는 표준 코드

 

 

 

데이터 통신의 목표

데이터 전송의 정확성

데이터의 전송 중 신호 감쇄, 잡음 등에 의한 형태의 변경 → 잘못된 정보 전송

정확성을 위한 기술 : 채널 코딩(channel coding) / 에러 제어 코딩(error control coding), 동기 기술, 스위칭 기술, 어드레싱/네이밍(naming) 기술, 흐름제어 기술

 

데이터 전송의 효율성

획득 정보의 가치가 데이터 전송 장비의 가치보다 작으면 비효율적
효율성을 위한 기술 : 소스 코딩(source coding (e.g., Huffman code)), 다중화(multiplexing) 기술

 

데이터 전송의 안전성

데이터의 내용이 제3자에게 누출되거나 변형되면 안됨
안전성을 위한 기술 : 보안 코딩(secrecy coding)

 

소스코딩(Sorce coding)

디지털 형식으로 변환, 압축하는 과정, 소스의 효율성을 높이기 위해 평균 코드 길이가 최소화되도록 한다.
JPEG, MPEG, PCM 방식과 LZW, ZIP, ARJ 등

 

채널코딩(Channel coding)

전송 데이터에 잉여정보를 추가함으로써 비트 오류율 성능을 개선시키기 위한 과정
Hamming Code, CRC, Convolutional Code 등

 

보안코딩(Secrecy coding)

전송 데이터 내용에 안전성을 제공하기 위한 과정
대칭키 및 비대칭키 암호 알고리즘 등

 

 

 

정보통신의 분류

정보통신의 의미

컴퓨터 정보처리와 통신의 결합
컴퓨터기술, 통신기술, 그리고 컴퓨터 기술과 통신이 결합된 새로운 기술을 포함

 

정보통신의 분류 (정보의 표현 형태 기준)

음성통신	일반적으로 전화망을 이용한 통신, 인터넷 이용한 음성통신 서비스 상용화 음성 우편(voice mail), 3자 통화 등
데이터통신	음성을 제외한 모든 형태의 정보 전송(이미지통신, 영상통신 포함) PC를 통한 파일 전송, 전자우편(E-mail) 등
화상(이미지)통신	그림, 도표, 차트, 그래픽 등의 정보전송 다른 형태의 정보보다 이해가 쉬워 이용이 증가하는 추세 디지털 팩시밀리, web
영상통신	단방향 전송방식인 TV방송 비디오텍스, 영상회의(video conferencing), 영상응답시스템(VRS: Video  Response System) 등
멀티미디어통신	음성과 데이터 및 화상정보의 통합 원격회의(teleconferencing), 원격교육 등

 

 

 

1.2 구성요소

데이터 통신 시스템

컴퓨터와 원거리에 있는 터미널 또는 다른 컴퓨터를 통신 회선으로 결합하여 정보를 처리하는 시스템

전송설비, 교환기기, 데이터 단말장치, 회선종단장치 등과 같은 요소 포함

 

데이터 통신 시스템의 요소

메시지	통신의 목적이 되는 정보
송신자	메시지의 생성 및 송신을 담당하는 장치
수신자	전송매체를 통해 전송된 메시지를 수신하는 장치
전송매체	메시지가 송신자로부터 수신자에게 전달되는 물리적 경로
프로토콜	데이터통신을 제어하는 약속 또는 규칙들의 집합

 

데이터 통신 시스템의 구성

데이터 전송계와 데이터 처리계로 구성

단말장비(Therminal)

초기 단말장비는 더미 터미널이 주종이었지만, 최근에는 하드웨어 기술 발달로 정보처리 능력이 있는 단말장비도 사용하고 있다.

데이터 전송계에 포함되고 있다.

 

신호변환장비(Signal Converter)

전송하고자 하는 신호를 전송에 적합한 신호로 변환하기 위해 통신회선 종단에 위치하는 장비이다.

모뎀과 DSU, CSU 등이 여기에 속한다

 

통신제어장치(Communication Control Unit)

전송매체와 중앙처리장치를 결합하는 기능을 수행하는 장치로, 데이터의 송수신, 전송매체의 연결 설정 및 전송 오류 검사 기능을 수행.

전단처리기(FEP)와 후단처리기(BEP) 등

 

데이터 단말장비(DTE: Data Terminal Equipment)

데이터 수신 장치, 송신 장치 혹은 송수신 장치로 동작

데이터통신 제어 기능을 갖고 있는 단말장치나 주컴퓨터

 

데이터 통신장비(DCE: Data Communication (Circuit terminating) Equipment)

DTE와 데이터 전송로 사이에서 접속을 설정, 유지, 해제하며, 부호 변환과 신호 변환을 위한 기능 제공

사용자 DTE와의 상호 접속을 위한 물리적 인터페이스 제공

 

변복조기(MODEM: Modulation DEModulation)

컴퓨터나 단말 등을 전화 회선과 같은 아날로그 통신 회선과 접속하기 위한 장치

 

 

 

1.3 프로토콜

이기종 시스템 간에도 통신이 가능하게 하기 위해 만든 일련의 표준, 협약 (전송규약)

외교에서 의례 또는 의정서에서 유래

언어의 차이를 극복하기 위하여 국제 공용어가 필요하듯이 네트워크에도 프로토콜이 필요함

 

프로토콜의 정의

정보의 송수신측 또는 네트워크에서 정보를 신뢰성 있고 효율적이며 안전하게 주고받기 위해 사전에 약속된 규약, 규범

전달되는 정보의 형태, 오류 제어, 동기방식 등의 약속

 

 

주요 요소

구문(Syntax)

데이터의 형식(Format), 부호화(Coding), 신호 레벨(Signal Levels) 정의

데이터 구조와 순서에 대한 표현 (예) 어떤 프로토콜에서 데이터의 처음 8비트는 송신지의 주소를 나타내고, 다음 8비트는 수신지의 주소를 나타낸다.

의미(Semantics)

해당 패턴에 대한 해석과, 그 해석에 따른 전송제어, 오류수정 등에 관한 제어정보를 규정 (예) 주소부분 데이터는 메시지가 전달될 경로 혹은 최종 목적지를 나타낸다.

타이밍(Timing)

두 객체간의 통신 속도 조정

메시지의 전송 시간 및 순서 등에 대한 특성 (예) 송신자가 데이터를 10Mbps의 속도로 전송하고 수신자가 1Mbps의 속도로 처리를 하는 경우 타이밍이 맞지 않아 데이터 유실이 발생할 수 있다.

 

 

프로토콜의 기능

단편화와 재결합

단편화: 응용 계층의 연속적인 비트 스트림(bit stream) 메시지(message)를 하위 계층에서는 작은 블록으로 나눔

메시지 → 패킷(packet) → 프레임(frame) → 비트 단위로 전송

재결합: 단편화 된 데이터를 받아 다시 하나로 합치는 기능

 

연결제어(Connection control)

비연결형 데이터 전송(connectionless data transfer): 데이터를 송수신하는 개체 간에 논리적인 연결 없이 데이터를 전송

(예) 데이터 그램(datagram)

연결형 데이터 전송(connection-oriented data transfer): 데이터를 송수신 하는 개체간에 논리적 연결을 맺은 후 데이터를 전송

(예) 가상 회선(virtual circuit)

 

흐름 제어(Flow control)

송신측 개체간의 데이터 양이나 속도를 조절하는 기능

송신측과 수신측의 속도차이나 네트워크 내부 문제 등으로 인한 정보 유실 방지

정지-대기(stop-and-wait) 흐름 제어

수신측의 확인 신호(ACK)를 받기 전에 데이터를 전송하지 않음

슬라이딩 윈도우(sliding window) 기법

확인 신호를 수신하기 전에 데이터의 양을 미리 정해주는 기법

 

에러 제어(Error control)

정보 전송시 채널이나 네트워크 요소의 불완전성으로 데이터나 제어 정보가 파손되는 경우에 대비하는 기법

프레임의 순서를 검사하여 오류를 찾고, 프로토콜 데이터 단위를 재전송

패리티 검사 코드 방식(Parity Bit Check)

패리티 비트의 이상 유무를 검출

순환 잉여도 검사(Cyclic Redundancy Check)

다항식 코드를 이용하여 오류 검출

 

동기화(Synchronization)

두 개체 사이에 정보를 송수신할 때 초기화 상태, 종료 상태 등의 동기를 맞추는 것

(예) 송수신 간에 서로 한 비트의 시간 길이가 다르면 전송된 신호를 유효한 정보로 변환할 수 없다.

 

순서화(Sequencing)

데이터를 단편화하여 전송할 때 데이터들이 올바른 순서로 전송되기 위하여 필요한 기능

연결 중심의 데이터 전송에만 사용

(예) HDLC의 FCS(Frame Check Sequence)필드 : 프레임 순서 검사

 

프로토콜 구성

프로토콜의 계층화

상위계층과 하위계층으로 분리된 계층상에서 인접 계층간의 서비스의 이동

 

계층적 독립성

한 계층의 내부적인 변화가 다른 계층의 변화에 영향을 주지 않음

 

상위 계층은 사용자가 통신을 쉽게 이용할 수 있도록 도와주는 역할 (EDI, FTP 등)

 

하위 계층은 실제 통신의 효율적이고 정확한 전송을 담당하는 역할

OSI, SNA, TCP/IP

 

네트워크 프로토콜의 종류

SNA(System Network Architecture)

IBM사가 개발, 발표한 컴퓨터 통신망 구조와 체계

7개 계층으로 구성

OSI 기본 참조 모델과 호환성은 없음

 

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

미국 국방부에서 개발한 프로토콜

TCP와 IP를 조합, 4계층으로 구성한 것으로 현재 인터넷에서 사용됨

RFC(Request For Comments) 형태로 공개

 

OSI(Open Systems Interconnection)

국제 표준화 기구(ISO)에서 제정한 국제적 표준화 망 구조

7계층의 기본 참조 모델을 제정

 

각 계층에서 이루어지는 기능

 

 

 

연습문제: https://godxxy1229.tistory.com/49