4. 네트워크 통신

1. 근거리 네트워크

네트워크의 주요 범주: 근거리 통신망/ 대도시 통신망/ 광역 통신망(소유자, 규모, 거리, 물리적 구조에 따라 구분)

->표준화된 정의는 없지만 인터넷은 광역 통신망이라고 한다

LAN들이 모여서 MAN이 되고 MAN이 모여서 WAN이됨

 

근거리 통신망 LAN

가까운 지역, 건물, 학교

컴퓨터 뿐만 아니라 네트워크를 쓰는 기기들을 연결한 네트워크를 통칭

 

1) LAN의 특징

다양한 장치와 연결하기 쉽다(=네트워크 기기에 상관없이 서로 통신 가능하다)

재배치와 확장이 자유롭다

다양한 종류의 데이터를 처리한다

좁은 구간이기 때문에 전송지연시간이 적고 통신 품질이 우수하다

 

2) LAN의 전송 방식

(1) 베이스밴드 방식

데이터를 전송할 때 신호를 변조하지 않고 직접 보낸다

이더넷이 대표적이다

하나의 케이블에 단일 통신 채널을 형성한다->비용이 경제적이다

 

(2) 브로드밴드 방식

부호화된 데이터를 아날로그로 변조하고 필터 등을 사용해 제한된 주파수만 전송한다

하나의 케이블에 다수의 통신 채널을 만들어서 데이터를 동시에 전송한다

케이블TV같은 방식

 

3) 매체 접근 제어 방식

LAN에서는 여러 대의 컴퓨터가 하나의 통신 회선을 쓴다->데이터 충돌이 발생한다

충돌 방지를 위해 장치들은 정의된 규칙에 따라 전송매체에 접근한다-매체 접근 제어(MAC)

 

(1) 경쟁 방식

-CSMA/CD(반송파 감지 다중 접근/충돌 검출)

동축 케이블에 연결된 컴퓨터의 단말을 서로 접속시키는 방식

모든 컴퓨터는 버스(케이블)에 연결되어 있다

반송파가 감지되면 다른 컴퓨터가 데이터를 송신하고 있다는 의미이므로 딴 컴들은 데이터를 보내지 않는다

이렇게 듣고 나서 송신을 시작한다는 뜻에서 LBT(Listen Before Talk)라고도 한다

 

근데 다수의 컴이 지금 딴 컴들이 전송을 안 하고 있다고 동시에 판단하고 동시에 데이터를 보내는 경우도 생기는데 당연히 충돌이 난다(다중 접근)

그러면 충돌을 감지하고 일정 대기 시간동안 전송을 중단했다가 다시 전송하기도 한다

 

근데 양보를 너무 잘 해서 충돌 감지 후 중단하는 것도 동시에 판단할 수도 있음

그런 이유 때문에 대기 시간은 랜덤으로 준다

 

아무튼 수신쪽이 데이터를 받으면 패킷의 헤더를 떼서 송신쪽 주소를 보고 자기 것이 아니면 무시한다

 

 

(2) 토큰 제어 방식

접속된 노드 사이를 토큰이라는 패킷이 순차적으로 순환하는데, 데이터는 그 토큰을 얻어 전송해야 하고 전송 완료하면 토큰을 반납하는 방식

충돌은 발생하지 않지만 토큰이 올 때까지 기다려야 한다

 

-토큰링 방식

링을 따라 순환하는 토큰을 이용한다

모든 컴퓨터가 토큰을 안 쓰고 있다면 프리 토큰 상태라고 한다

데이터를 보내고 싶다면 프리 토큰이 자기한테 올 때까지 기다려야 한다

토큰을 가지고 데이터를 보내고 있는 중에는 비지 토큰이 된다

링 형태라 전송 기회가 공평하며 과부하가 일어나도 성능 저하가 낮다

CSMA/CD방식보다 실시간 처리가 요구되는 분야에서 사용한다

 

-토큰버스 방식

이더넷과 토큰링을 합친 형태다

물리적으로는 버스형 접속 형태지만 논리적으로는 링형이다(토큰이 순환하는 논리적인 링 형성)

토큰 방식이라 데이터 충돌이 일어나지는 않으며 데이터 전송에 걸리는 시간이 일정하다

실시간 처리가 요구되는 시스템에 적합하며 주로 공장 자동화에 많이 사용한다

 

4) 이더넷

LAN을 구축하기 위한 통신 기술 중 가장 많이 사용하는 기술이 이더넷이다

제록스가 개발한 이후 UTP기반 이더넷이 표준화되면서 장악 수준으로 널리 쓰이게 되었다

 

-동축 케이블 기반 이더넷(10Base-5)

최초의 표준이 동축 케이블을 전송매체로 사용한 이더넷 구성 방식

-동축 케이블 기반 이더넷(10Base-2)

베이스밴드 전송 방식을 사용한다. 동축케이블을 사용하는 이더넷 구성 방식

-UTP 케이블 기반 이더넷(10Base-T)

안정성이 뛰어나고 관리 용이하지만 초기 설치비용이 크다

 

-고속 이더넷

100Base-T라고도 한다

10Mbps용 이더넷과 호환을 유지하면서 전송매체의 길이를 줄여 고속 전송이 가능하다

10Base-T 이더넷과 프레임 포맷이 같고 매체 접근 방식도 CSMA/CD로 동일하다

케이블 길이는 최대 100m로 제한된다

 

-기가비트 이더넷

1Gbps 전송송도를 지원하는 이더넷이다

기본 이더넷, 고속 이더넷과 호환 가능

케이블 교체나 프로토콜 교환 없이 업그레이드 가능

 

5) FDDI

전송매체로 광섬유를 사용하여 고속의 전송속도를 가진다

LAN의 고속 컴퓨터 연결이나 백본으로 주로 사용한다

매체 접근 방식으로는 토큰 제어 방식, 통신망은 링형 접속 형태다

이중 링형 방식을 쓴다

광섬유라서 비싸고 설치 유지보수가 어렵지만 안정성, 내구성, 고속 전송이 장점

 

 

광역 네트워크 WAN

국가를 넘나드는 매우 범위가 넓은 네트워크다. 인터넷이 대표적이다

 

교환 통신망

데이터를 수신 측까지 전송하는 통신망, 상호 연결된 노드 모임으로 구성

데이터를 교환하는 방법에 따라 3가지로 나눌 수 있다

 

1) 회선 교환

두 스테이션 간에 전용 통신 경로가 있다

데이터를 전송하기 전에 물리적인 하나의 경로가 설정되며, 전송 끝까지 독점한다

투명한 전송 방식으로 전화 시스템에서 쓴다

회선 연결->데이터 링크 설정->데이터 전송->데이터 링크 해제->회선 해제 순서

많은 양의 데이터를 전송하며 처리지연이 거의 없어서 음성/동영상 등 실시간 전송을 할 때 쓴다

하지만 설정되면 데이터를 그대로 보내서 오류 제어를 못한다. 비효율적이다

 

2) 메시지 교환

가변 길이의 메시지 단위로 저장/전송 방식에 따라 데이터를 교환하는 방식

회선 교환 방식의 비효율적인 회선 이용을 개선시켰다

메시지를 일단 저장한 후 다음 노드로 가는 링크가 비어 있으면 전송한다

 

3) 패킷 교환

패킷을 보내는 형태

네트워크를 통해 데이터가 전송될 때는 패킷 단위로 쪼개져서 보내지며, 고유 번호를 보고 이후 다시 결합된다

패킷의 크기는 옥텟으로 나 타낸다(8비트=1바이트=1옥텟)

 

-패킷: 송수신지 정보를 포함하는 작은 조각들, 모여서 데이터를 구성한다

-헤더: 송수신지 정보, 패킷번호, 패킷 길이등의 정보

-데이터: 미리 정의된 최대 데이터 크기를 가진다

-순환 중복 검사: 수신된 정보 내에 오류가 있는지 확인하려고 원래 데이터에 별도로 데이터를 추가하는 방식

 

패킷교환 장점

네트워크가 버퍼 기능 같은 역할을 하므로 처리 속도가 다른 통신 기기 간에도 데이터 전송이 가능하다

회선을 점유하는 방식보다 효율이 높다, 과부하가 걸려도 송신은 가능하다

 

특징

WAN용 교환 방식으로 널리 사용 중이다. 패킷 전송방법에 따라 두 가지로 나뉜다

-데이터그램 패킷 교환: 데이터 전송 전에 논리적인 연결을 설정하지 않고, 패킷마다 송수신측 주소를 추가하여 독립적으로 전송한다. 그렇게 전송된 각 패킷을 데이터 그램이라고 한다. 수신된 뒤에는 번호에 맞춰 재결합된다(비연결 지향형)

 

-가상 회선 패킷 교환: 데이터 전송 전에 송수신측 사이에 논리적인 연결을 설정하여 모든 패킷을 전송한다. 이 때 설정된 연결을 가상 회선이라고 한다. 각 패킷에는 가상 회선 식별번호가 붙어서 순서대로 다 전송이 된다.

 

패킷교환과 메시지 교환

 

 

연습 문제

 1) CSMA/CD 방식에 대해 설명하세요

동축 케이블에 연결된 컴퓨터의 단말을 서로 접속시키는 방식

데이터를 보내기 전에 반송파를 감지하고, 감지되면 데이터를 보내지 않고 아니면 보낸다

만약 동시에 데이터를 보냈다면 랜덤 대기시간을 부여받고 대기가 끝나면 데이터를 보내게 된다

 

 2) 토큰링 방식과 토큰버스 방식에 대해 설명하세요

토큰 방식: 노드들을 계속 돌고 있는 토큰이라는 패킷을 얻어 데이터를 전송하고, 전송이 끝나면 반납하는 방식

-토큰링 방식: 링을 따라 순환하는 토큰을 이용한다. 전송 기회가 공평하여 과부하가 일어나도 성능 저하가 심하지 않으며, 이런 특성으로 실시간 처리가 요구되는 분야에서 사용한다

-토큰버스 방식: 이더넷과 토큰링을 합쳤다. 물리적으로는 버스형, 논리적으로는 링형 형태다. 실시간 처리가 요구되는 분야 중에도 공장 자동화에 쓴다

 

 3) 회선 교환, 패킷 교환, 메시지 교환에 대해 설명하세요

회선 교환: 전용 통신 경로를 이용한 교환이며, 물리적인 하나의 경로를 통신 종료까지 쓴다. 전화 시스템이 대표적이다. 많은 데이터를 보낼 수 있지만 비효율적이다

패킷 교환: 송수신지 정보를 포함하는 작은 조각들인 패킷 상태로 데이터를 보내고, 수신 측에서 받아서 다시 결합하는 전송 방식이다. 효율적이며 WAN에서 가장 많이 쓰는 방식이다

메시지 교환: 가변 길이의 메시지 단위로 저장/전송 방식에 따라 데이터를 교환한다. 메시지를 일단 저장한 후 다음 노드로 가는 링크가 비어 있으면 전송하는 식이다