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1. 통신 선로
1.1. 점대점 선로
•
점대점 선로
◦
통신 네트워크의 기본 요소로 점대점으로 두 단말기를 연결하는 통신 선로
(point-to-point line; 전용선)
•
점대점 선로의 확장
◦
성형(star) 네트워크
•
예시
1.2.멀티드롭 선로
가장 기본적으로 사용되는 방식
•
multi drop(multi point) line
◦
점대점 선로는 상대적 통신 비용이 비쌈
◦
복수개의 단말기가 연결된 하나의 선로
•
선로 통신 용량의 공유
◦
전용선보다 통신선로의 효율성 높음
◦
데이터 충돌 가능 → 선로제어 프로토콜 필요
▪
MAC (Media Access Control)
•
멀티드롭 선로 연결 단말기 수의 제한 요인
◦
하드웨어와 소프트웨어의 처리 능력
◦
단밀기에서 발생하는 트래픽
◦
선로의 통신 속도 (대역폭)
◦
통신 사업자의 의한 강제적 제약
•
예시
1.3. 집선 선로
•
집선 (line concentration)
◦
다수 회선으로부터의 호출을 집약해서 그보다 적은 수의 중계선으로 전송하는 것 (예. 전화 교환망)
•
집선 선로
◦
중심 부분에 집선 장치(line concentrator)를 설치한 후 여기에 단말기를 여러 대 연결 함
◦
출력 채널 수 < 입력 채널 수
•
예시
2. 전송 매체
2.1. 전송 매체
•
정의
◦
컴퓨터 통신망에서 송신기와 수신기 간의 물리적인 데이터 전송로의 역할
•
종류
◦
유선 매체 / 하드와이어 매체 (hardwired medium)
▪
꼬임선 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블
◦
무선 매체 / 소프트와이어 매체 (softwired medium)
▪
공기, 진공, 해수
▪
지상 마이크로파, 위성 마이크로파, 라디오파, 적외선
2.2. 꼬임선 케이블
•
형태
◦
두 가닥의 절연된 구리선이 쌍으로 균일하게 꼬여 있음
▪
꼬은 이유? 간섭 현상 감소시키기 위해
▪
한 선은 정보 전송, 다른선은 접지로 사용됨
▪
전선의 굵기는 0.015 ~ 0.056 인치 정도
◦
하나의 쌍이 하나의 통신선로의 역할
◦
여러개의 쌍이 다발로 묶어져 하나의 케이블을 형성함
•
종류
◦
비차폐 꼬임선 (Unshielded Twisted Pair, UTP)
▪
금속 그물 덮개 X
◦
차폐 꼬임선 (Shielded Twisted Pair, STP)
▪
금속 그물 덮개 O
•
예시
2.3. 동축 케이블
•
형태
◦
중심 도체(심선)와 외부 원형 도체가 서로 절연된 상태로 동일한 축을 형성
◦
중심 도체의 굵기는 0.4 ~ 1인치
•
용도
◦
다양 (장거리 전화망, 케이블 TV 전송, LAN등)
•
리피터(repeater)
◦
동축 케이블 사용 시 리피터를 둬야함
▪
아날로그 전송(수 km마다), 디지털 전송(1 km 마다)
◦
디지털 시그널 감소 현상이 발생할 때 리피터를 둬서 시그널 크기 유지
•
종류
◦
기저대역 동축 케이블 (수백m~1km)
◦
광대역 동축 케이블 (수십 km)
•
예시
2.4. 광섬유
•
종류
◦
복호화 단계 (정보 → 광)
◦
광 전송 단계
◦
복호화 단계 (광 → 정보)
•
구성
◦
자켓 (플라스틱 외부 절연막)
◦
광 클래딩 (유리나 플라스틱)
◦
광 코어
•
전송 모드
◦
다중 모드
◦
단일 모드
•
장점
◦
넓은 대역폭
▪
꼬임선 케이블 (1km에서 수 Mbps)
▪
동축 케이블(1km에서 수백 Mbps)
▪
광섬유 케이블(수십km에서 2 Gbps)
◦
작은 크기와 적은 무게
◦
적은 감쇠율
◦
전자기적 영향의 최소화
◦
리피터 설치 간격 확대
▪
50km까지는 불필요
•
단점
◦
접속의 전문성 요구
◦
단방향 전송
▪
양방향 위해서는 2개의 광섬유 필요
◦
가격이 비싸 설치 비용 증대
•
예시
2.5. 무선통신 매체
•
무선 통신 매체
◦
공기, 진공, 해수 등
•
무선 통신 무선 주파수
◦
반송파(carrier) 신호로 사용되는 전자파의 주파수
•
종류
◦
지상 마이크로파 통신
◦
위성 마이크로파 통신
◦
라디오파 통신
◦
적외선 통신
•
지상 마이크로파 통신
◦
접시형 안테나 (고지대에 위치)
◦
주요 용도: 장거리 통신
◦
주파수: 2 ~ 40 GHz
◦
정보 손실 요인
▪
감쇠 현상: 거리의 제곱에 비례
▪
간섭 현상: 주파수 영역의 할당이 중요
•
위성 마이크로파 통신
◦
통신 위성: 중계국
▪
정지위성, 임의위성, 위상 위성 등
◦
주요 용도: 장거리 전화, 위성 TV
◦
최상 주파수: 1 ~ 10 GHz
▪
1 GHz 이하 → 심각한 잡음 발생
▪
10 GHz 이상 → 심각한 감쇠 현상
◦
장점
▪
대량의 통신 용량 제공 (bandwidth가 큼)
•
주파수 다중화 방식으로 많은 대역폭 구성
▪
오류율 감소
•
1 X 10 ^-8 (비교: 지상 마이크로파: 1 X 10^-5)
▪
통신비용의 감소
•
거리에 무관한 가격
◦
단점
▪
전송 지연
•
장거리 통신으로 수백 ms의 지연
▪
점대점 통신만 가능
•
지상국과 지상국 사이의 통신
▪
복구 불가능
•
통신위성의 고장은 모든 통신선로의 단절
▪
지상의 무선 통신과의 혼선, 통신 보안 등의 문제점
•
라디오파 통신
◦
다방향성 → 접시형 안테나 불필요
◦
주요 용도: 방송 통신용
◦
주파수: 20 MHz → 1 GHz
◦
문제점: 다중경로 간섭
▪
물체에 의한 라디오파의 반사
•
적외선 통신
◦
적외선(infra-red)은 300 ~ 500 GHz의 전자기파
◦
단거리 통신용
◦
주파수가 높아 벽을 통과할 수 없음
◦
건물 내부에서만 사용 (태양빛에도 적외선이 있음)
3. 네트워크 형태
•
종류
◦
성형(star)
◦
환형(ring)
◦
버스형(bus)
◦
그물형(mesh)
◦
계층형(tree)
•
예시
4. 네트워크 장치
•
OSI 7 계층
◦
1계층 (물리) - 리피터, 허브
◦
2계층 (데이터 링크) - 브리지
◦
3계층 (네트워크) - 라우터
◦
7계층 (응용) - 게이트웨이
4.1. 리피터
•
전송되는 신호가 약해지거나 잡음 등에 대처하기 위해 원래의 신호를 재생시켜 다음 구간으로 재전송하는 장치
•
단순한 신호 증폭이 아니라 신호를 구분하여 재생함
•
여러대의 리피터를 사용하면 장거리 데이터 전송 가능함
•
예제
4.2. 허브
•
정의
◦
단순히 하나의 노드에서 수신한 신호를 재생하여 다른 노드로 보내는 장치
◦
A hub is basically multi-port repeater
•
허브의 종류
◦
더미 허브 (dumb hub)
▪
연결된 모든 노드에 신호 보냄
◦
스위칭 허브 (switching hub)
▪
수신자에게만 보냄
◦
스태커블 허브 (stackable hub)
▪
여러개의 허브를 연결하여 사용하는 허브
▪
캐스케이드 케이블이라는 전용 케이블로 허브와 허브를 연결
▪
여러 대의 허브를 한대의 허브로 인식 시켜줌
▪
대부분 스위칭 허브에 스태커블 허브의 기능이 내장되어 출시됨
•
예시
4.3. 브리지
•
복수의 LAN을 연결하기 위한 장치로 데이터링크 계층에서 동작하는 통신 장치
•
브리지는 자신이 수신한 데이터의 전송 주소(네트워크 카드의 물리 주소: MAC 주소)를 검사해서 목적지가 송신지와 다른 LAN인 경우에는 다른 LAN으로 전송해줌
•
예시
4.4. 라우터
•
정의
◦
일반적으로 Router는 IP 네트워크들 간을 연결하거나 IP 네트워크와 인터넷을 연결하기 위해 사용하는 장치로 네트워크 계층에서 동작함
▪
네트워크 계층에서 사용되므로 MAC 주소가 아니라 IP 주소를 사용
•
기능
◦
경로를 배정해주는 기능
▪
송신자에서 수신자로 가장 최적의 경로를 선택하여 데이터 패킷을 전송
◦
오류제어
▪
오류가 있는 패킷을 검출하여 폐기
•
방법
◦
static routing
▪
수동적인 방법으로 라우팅 테이블을 관리
◦
dynamic routing
▪
라우터 간의 라우팅 정보교환을 통해 라우팅 테이블을 자동적으로 관리
•
예시
cf) 라우터와 브리지 비교
•
브리지 (bridge)
◦
물리주소(네트워크 카드의 MAC 주소) 사용
◦
Router 보다 패킷 전송 속도가 빠르며 가격 저렴
◦
Routing 기능이 없음
•
라우터 (router)
◦
네트워크 주소(IP 주소) 사용
◦
Bridge 보다 패킷 전송 속도가 느리고 가격이 비쌈
◦
Routing 기능이 있음
4.5. 게이트웨이
•
서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 완전히 다른 네트워크 사이에 상호 연결을 제공해주는 통신 장치
•
통신 프로토콜의 전환
•
데이터 형식의 변환
•
Gateway는 Router에 비해 전송 속도가 느리며, 가격이 비싸고 설치가 어려움
•
이미 구축되어 있는 두 네트워크가 서로 다른 구조의 Network Architecture로 이루어져있다면 Gateway를 이용하여 하나의 네트워크처럼 사용할 수 있음
•
예시
◦
LAN 
전화망
전화망
4.6. 네트워크 장치 (연결 통신 장치) 비교
장치 | OSI 계층 | 특징 | 적용 |
리피터 | 물리 (1계층) | 전기신호 | LAN의 길이 연장 |
브리지 | 데이터링크 (2계층) | 네트워크 카드의 물리 주소(MAC) 사용 | 네트워크 카드의 하드웨어 주소에 의한 데이터 프레임 전송 |
라우터 | 네트워크 (3계층) | 라우터가 지원 가능한 네트워크 주소(IP, IPX) 사용 | 네트워크 주소에 의해 데이터 패킷을 전송 |
게이트웨이 | 응용 (7계층) | 완전히 다른 두 네트워크 사이의 데이터 전송에 사용 | 데이터 형식의 변환에 의한 데이터 진송 |
5. 네트워크 소프트웨어
5.1. 네트워크 소프트웨어 정의
•
유선 혹은 무선 환경의 주어진 네트워크 계층에서 단말기들이 서로 약속된 프로토콜 메커니즘을 이용해 데이터를 교환할 수 있도록 하는 통신 소프트웨어
5.2. 네트워크 소프트웨어 분류
•
네트워크 애플리케이션 (network application)
◦
네트워크를 통해 데이터를 보내고 전송된 데이터를 받는 것을 담당함
◦
예) 웹 브라우져, FTP, 텔넷
•
네트워크 운영체제 (network Operation System: NOS)
◦
네트워크와 네트워크 메세지를 트래픽과 대기열 (큐)을 제어하고, 여러명의 사용자가 파일과 같은 네트워크 자원에 접근할 수 있게 해줌
•
NOS의 기능
◦
기본적인 운영체제 기능
▪
프로세서, 프로토콜, 자동 하드웨어 감지, 응용프로그램에 대한 멀티 프로세싱 지원 등
◦
보안 기능
▪
관리, 로그온 제한, 접근 제어
◦
이름과 디렉토리 서비스
◦
파일, 인쇄, 웹 서비스,. 백업 및 복원 서비스