[ 정보처리기사 - 필기 요점 ] 5. 데이터 통신

데이터 통신 요점 정리

     

■ 통신제어장치의 기능

 ① 전송 문자의 조립 및 분해 

 ② 데이터 버퍼링

 ③ 에러검출 및 에러제어 

 ④ 회선의 감시 및 접속제어 기능

     

■ 디지털 전송의 장점

 ① 리피터를 사용하여 고품질의 전송 가능

 ② 다중화 방식이 아날로그보다 효율적

 ③ 암호화, 압축이 쉽다.

     

■ 비동기식 전송(Asynchronous transmission)

 ① 문자 단위 전송

 ② 스타트비트와 스톱비트를 포함해서 전송

 ③ 전송효율이 매우 떨어져 보통 낮은 전송 속도에서 이용

     

■ 동기식 전송(Synchronization Transmission) 

-한 문자 단위가 아니라 여러 문자들을 포함하는 데이터 블록(프레임) 단위로서 전송하는 방식

 -타이밍이 공급

 -터미널에는 반드시 버퍼 장치가 요구

 -문자지향형: 특수문자(SOH, STX, EOT 등)를 포함해서 전송 

 -비트지향형: flag를 포함해서 전송

     

■ 단향 통신(Simplex): 한 방향으로만 전송, TV나 라디오 방송

     

■ 반이중 통신(Half Duplex)

 -송신과 수신을 번갈아 가면서 전송  

 -무전기 

 -2선식 회선 사용

     

■ 전이중 통신(Full Duplex) 

 -양쪽 방향으로 동시에 송수신이 가능

 -전화해서 사용, 4선식 회선 사용

 -정해진 시간에 많은 전송량이 송수신되어야 할 때 이용

     

■ 전송 속도

 1) bps: 1초동안에 전송할 수 있는 비트의 수 

 2) baud: 매초당 몇 개의 신호변화가 있었냐를 나타낸다.

 3) bps=baud×신호 단위당 비트수

 4) 베어러 속도: 기저대역 전송에서 데이터 신호속도, 동기신호속도, 상태신호속도를 합한 값을 말하며 단위는 비트/초이다.

     

■ 채널 용량을 증가시키는 방법

 ① 주파수 대역폭을 높임 

 ② 신호 세력을 높임

 ③ 잡음 세력을 낮춤 

 ④ 신호 대 잡음비를 높임

     

■ PCM(Pulse Code Modulation) 변조

 ① 표본화(Sample): 신호최대 주파수의 2배 이상으로 표본화한다.

 ② 양자화(Quantizing)

 ③ 부호화(Encoding)

     

■ 모뎀(Modem): 디지털 정보를 아날로그신호로 변환하는 변조기 능과 아날로그신호를 디지털 신호로 변환하는 복조기능을 갖는 신호 변환기

     

■ DSU(Digital Service Unit) 

 -디지털 정보의 디지털 전송을 담당하는 기기

 –유니폴라 신호를 변형된 바이폴라 신호로 바꾸어 전송

     

     

■ 다중화(Multiplexing) 방식

 -여러 단말장치로부터 들어오는 데이터들을 하나의 통신회선을 통하여 전송

     

■ 주파수 분할 다중화 방식(FDM)

 -하나의 주파수 대역폭을 다수의 작은 대역폭으로 분할

 -전송매체의 유효 대역폭이 전송하려는 신호의 필요 대역폭보다 클 때 사용한다.

 -아날로그 회선에서 사용 -전송에 있어 시간의 지연없이 실시간 전송이 가능

 -저속도 1200bps 이하의 비동기 전송에 사용

 -FDM 자체가 모뎀 역할까지 하므로 별도의 모뎀이 필요없다.

 -TV, 라디오, CATV등에 사용된다.

 -시분할 방법에 비해 비효율적이다.

 -채널 간의 상호 간섭을 방지하기 위해 채널 사이에 보호대역 (Guardband)가 필요하다.

 

■ 시분할 다중화 방식(TDM) 

-전송 회선의 데이터 전송 시간을 타임 슬롯(Time Slot)이라는 일정한 시간폭으로 나누어 슬롯을 배정하는 방식

 -디지털 회선에서 사용하는 방식이다.

 -다중화기 내부에 버퍼 기억 장치가 필요

 1) 동기식 시분할 다중화(동기 TDM)

 -타임 슬롯을 모든 이용자에게 규칙적으로 할당

 -타임 슬롯, 즉 대역폭이 낭비

 -전송 매체의 데이터 전송들이 전송하고자 하는 신호의 데이터 전송률보다 클 때 사용한다.  

     

2) 비동기식 시분할 다중화(비동기 TDM)

 -전송할 데이터를 갖고 있는 사용자에게만 타임 슬롯을 할당하고 여유있는 슬롯을 다른 이용자에게 할당

 -대역폭의 이용 효율을 높임 -전송 매체의 데이터 전송률이 전송하고자 하는 신호의 전송률 보다 작을 때 사용한다. -제어 회로가 복잡하다.

 -주소회로, 흐름제어, 오류제어 등의 기능이 있다.

 -통계적 다중화 방식, 지능형 다중화 방식

     

■ 시분할 교환 기술 

 ①TDM 버스 교환 ②타임 슬롯 상호 교환 ③시간 다중화 교환

     

■ 역다중화기(Demultiplex)

 -두 개의 음성 대역폭을 이용하여 광대역에서 얻을 수 있는 통신 속도를 이용하는 기기이다.   -한 채널이 고장이 발생하면 나머지 한 채널로 2분의 1의 속도로 계속 운영이 가능하다.

 -광대역 데이터 속도를 얻을 수 있다.

 -비용 절감하는 효과를 가진다.

 -여러 가지 변환의 대응에 여러 가지 전송 속도를 얻을 수 있다.

     

■ 자동 재전송 방식(ARQ)

 ① Stop-And-Wait ARQ: ACK나 NAK를 올때까지 기다리는 방식

 ② Go-Back-N ARQ: 에러가 발생한 블록 이후의 모든 블록을 재전송

 ③ 선택적 재전송(Selective Repeat) ARQ: 에러가 검출된 블록만 을 재전송

 ④ 적응적(Adaptive) ARQ: 채널 용량을 최대로 하기 위하여 블록 의 길이를 동적으로 변경하는 방식

     

■ 전진 에러 수정 방식(FEC)

 -에러의 검출과 수정을 동시에 수행하는 에러 제어 기법

 -ARQ에 비해 역채널이 불필요하고 연속적인 데이터 흐름 가능

 ① 헤밍코드(Hamming Code)

 ② 상승코드(Convolution Code): 순차적 디코딩과 한계 값 디코딩을 사용

     

■ 흐름제어: 송수신 간의 처리속도 차이나 수신측 버퍼의 크기 의 제한에 의해 발생 가능한 정보의 손실을 방지하기 위한 제어 기술

 ① Stop and Wait 흐름제어: 수신자는 수신후에 송신자에게 확인 신호(ACK)를 돌려보냄으로써 다음 프레임을 받을 수 있다는 것을 표시

 ② 슬라이딩 윈도우 흐름제어: 여러 개의 프레임에 연속적으로 상승

     

■ 회선 경쟁 선택(Contention)

 -송신 요구를 먼저한 쪽이 송신권을 갖는 방식

 -터미널들은 회선의 엑세스를 위하여 서로 경쟁

 -Point-to-Point 회선에 사용한다.

 -송신측이 전송할 메시지가 있으면 사용 가능한 회선이 나올 때 까지 대기한다.

 -ALOHA 방식이 성공적으로 사용된 예이다.

     

■ 전송 제어 문자

 ① STX(Start of Text): 실제 전송할 데이터의 시작

 ② ENQ(ENQuiry): 상대방에게 응답을 요구

 ③ ACK(ACKnowledge): 긍정 응답

 ④ NAK(Negative ACKnowledge): 부정 응답

 ⑤ SYN(SYNchronous idle): 동기 문자

 ⑥ DLE(Data Link Escape): 인접하여 뒤따르는 전송제어문자의 의미를 변화시킬 때 사용

     

■ HDLC(High level Data LInk Control) 전송 프레임의 구성

 ① 플래그(Flag): 시작과 종료를 표시, 프레임 동기화

 ② 주소부(Address): 프레임을 수신하거나 송신하는 부스테이션을 

식별하는데 사용

 ③ 제어부(Control):

 ㉠ 정보 전송 형식 ㉡ 감시 형식 ㉢ 비번호제 형식

 ④ 정보부(Information): 정보 메시지와 제어 정보가 들어 있다.

 ⑤ 프레임 검사 순서(FCS): 오류 검출용 코드

     

■ 전송 제어의 기능

 ① 회선 제어  ② 동기 제어  ③ 오류 제어  ④입출력 제어

     

■ 전송 제어 절차

 ① 회선 접속: 물리적 통신 회선을 접속해 주는 단계

 ② 링크 확립: 접속된 통신 회선상에서 송신측과 수신측간의 데이터 전송을 수행하기 위한 논리적 경로를 구성하는 단계

 ③ 메시지 전달: 데이터 전송, 오류 제어를 수행

 ④ 링크 절단

 ⑤ 회선 절단

     

■ 통신 제어 프로그램((Communication Control Program): 통신 제어 프로그램은 둘 또는 그 이상의 시스템 간에 서로 통신하는 경우에 이러한 통신을 제어하는 프로그램

 ① 데이터의 입출력 제어 기능

 ② 버퍼링 기능

 ③ 오류 처리 기능

 ④ 파일 관리 및 복구 기능

 ⑤ 하드웨어와의 인터페이스 기능

     

■ 프로토콜(Protocol): 통신 규범, 통신 절차, 통신 규약

     

■ 프로토콜의 기본 요소

 ① 구문  ② 의미  ③ 타이밍

     

■ OSI 7계층 구조

 1) 물리 계층(Pysical layer)

  -기계적, 전기적, 기능적, 절차적 규정 정의

     

 2) 데이터 링크 계층(Data link layer)

 -이웃한 통신 기기 사이의 연결 및 데이터 전송 기능

 ① 데이터 링크 접속의 설정, 해제

 ② 정보의 프레임화

 ③ 오류 검출, 복구

     

 3) 네트워크 계층(Network layer)

 ① 패킷 관리

 ② 네트워크 연결 관리 

 ③ 경로배정(Routing)

     

 4) 전송 계층(Transport layer)

 -종점간(End to End)에 신뢰성 있고 투명한 데이터 전송을 기본 적으로 제공하고 오류의 복원과 흐름 제어를 담당.

 

5) 세션 계층(Session layer)

 -대화관리: 단방향, 반이중, 전이중 -메시지 전송과 수신(데이터 동기화 및 관리)

     

 6) 표현 계층(Presentation layer)

 ①데이터 재구성

 ②코드변환

 ③구문검색

 ④압축

 ⑤암호화

     

 7) 응용 계층(Application layer) -데이터베이스, 전자 사서함 등

     

■ 회선 교환 방식

 -회선 교환은 정보 전송의 필요성이 생겼을 때, 상대방을 호출하 여 연결하고 정보 전송이 끝나면 물리적 연결은 해제한다.

 -전송 중 항상 동일한 경로를 갖는다.

 -접속에는 긴 시간이 소요되나 전송지연은 거의 없음

 -고정적인 대역폭을 사용

 -속도나 코드의 변환이 불가능

     

■ 메시지 교환 방식: 데이터 전송 지연 시간이 가장 길다.

     

■ 패킷 교환 방식

 ① 가상회선 방식: 노드사이에 접속을 일단 설정한 후에 그 접속 경로를 따라 패킷들을 순서적으로 전송하는 방식

 ② 데이터그램 방식: 개개의 패킷들을 순서에 상관없이 독립적으로 전송하는 방식 

     

■ 회선교환방식과 가상회선의 공통점: 호(call) 설정 과정이 필요

     

■ X.25 패킷 교환 네트워크: DTE가 패킷 네트워크 노드와 접속 될 수 있도록 해 주는 프로토콜

     

■ X.25 계층

 ① 물리계층

 ② 링크계층(프레임 계층): LAP-B사용

 ③ 패킷 계층 

     

     

■ VAN의 기능

 ①전송기능 ②교환기능 ③통신처리기능 ④정보처리기능

     

■ 종합 정보통신망(ISDN)

 -음성, 비음성 등 각종 통신 처리 서비스 등의 다양한 통신 서비 스를 하나의 디지털 통신망으로 종합하여 제공할 수 있는 통신망 시스템을 의미

 -64Kbps 단위의 기본 연결 제공

     

■ 근거리 통신망(LAN) 

 -제한된 지역 내에 설치되고, 패킷 지연이 최소화

 -경로 설정이 불필요하다. -확장성과 재배치가 용이하다.

 -광대역 전송 매체의 사용으로 고속 통신이 가능

 -낮은 오류율에 의한 신뢰성 있는 정보 전송

 -네트워크 내의 모든 정보 기기와 통신이 가능

     

■ CSMA/CD LAN

 -버스형 또는 성형 토플로지 근거리 통신망에서 사용

 -충돌감지방식을 가지고 있다. 장애 처리가 쉽다.

 -통신량이 적을 때 채널 이용률이 높다.

 -일정길이 이하의 데이터를 송신할 경우 충돌을 검출할 수 없다.

     

■ LAN의 참조 모델: OSI 참조 모델의 물리계층과 데이터 링크 계층(1계층, 2계층)만을 대상

     

■ IEEE의 LAN 관련 위원회

 ① IEEE 802.3: CSMA/CD 

 ② IEEE 802.4: 토큰 버스

 ③ IEEE 802.5: 토큰 링  

 ④ IEEE 802.11: 무선 네트워크

     

■ 고속 이더넷(Fast Ethernet)

 -100 BASE-T(※100은 100Mbps의 전송속도를 나타낸다.)

 -IEEE 802.3 위원회에서 개발

 -전송 속도: 100Mbps

 -기존의 MAC와 프레임 형식을 그대로 사용

     

■ TCP/IP의 네트워크 구조

 ①링크 계층 ②네트워크 계층 ③전송 계층 ④응용 계층

     

■ 인터네트 워킹 장비

 ① 중계기(Repeater): 물리 계층에서 망을 연결

 ② 브리지(Bridge): 데이터 링크 계층에서 망을 연결

 ③ 라우터(Router): 네트워크 계층에서 망을 연결하여 다양한 전송 경로 중 가장 효율적인 경로를 선택하여 패킷을 전송하는 장치

 ④ 게이트웨이(Gateway): 서로 다른 프로토콜을 이용하는 네트워크들을 연결

     

■ IP 라우팅

 - 송신지에서 목적지에 이르는 여러 경로 중에서 어느 하나 혹은 여러 개의 경로를 선택하여 패킷을 전송하는 기능

     

■ 라우팅 프로토콜

 ① IGP(Interior Gateway Protocol)

 ② RIP(Roution Information Protocol)

 ③ OSPF(Open Shortest Path First)

 ④ EGP(Exterior Gateway Protocol)

 ⑤ BGP(Border Gateway Protocol)

     

■ IP 계층 프로토콜

 -사용자가 데이터를 담은 패킷을 패킷 내에 포함된 주소를 가진 목적지로 경로를 설정해 전달하는 프로토콜

 -TCP/IP 네트워크 구조에서 네트워크 계층에 속함

 -실제 패킷을 전달하는 역할을 담당

     

■ IP 주소의 종류

 ① A 클래스: 256×256×256개의 IP 할당

 ② B 클래스: 256×256개의 IP 할당

 ③ C 클래스: 256개의 IP 할당