데이터통신 2강

오늘은 데이터통신 2강을 들었다.

사실 들은지 하루가 되어서 기억은 잘 나지 않지만 써보겠다.

데이터 통신이란 전선과 같은 특정형태의 전송매체를 통해 두 장치간의 데이터를 교환하는 것이다. 통신을 위해서는 수신, 송신하는 시스템이 만들어져야 한다.

효과적인 데이터 통신시스템은 4가지 기본 특성을 갖는다.

1. 전달(delivery): 정확한 목적지에 데이터를 전달해야 한다. 

2. 정확성(accuracy) : 시스템은 데이터를 정확히 전달해야한다. 변형 수정 안돼!

3. 적시성(timeliness) : 시스템은 적시에 데이터를 전송해야 한다. 

4. 파형 난조(jitter) 패킷 도착시간이 고르게 전달되어야 한다. 품질을 위해.

 

데이터 통신시스템은 5가지 구성요소를 갖는다.

1. 메시지 2. 송신자 3. 수신자 4. 전송매체 5. 프로토콜(데이터 통신을 통제하는 규칙의 집합)

데이터 흐름의 방향은 단방향, 반이중방향, 전이중 방향이 될 수 있다.

1) 단방향 : 통신은 일방통행로처럼 한쪽 방향으로만 일어난다. 한쪽은 전송만, 다른쪽은 수신만 한다.

2) 반이중 : 반이중 방식은 송신과 수신이 가능하지만 동시에는 불가능하다. 양방향으로 통행이 가능한 외길과 같다. 워키토키같은것

3) 전이중: 전이중 방식은 양쪽 지국이 동시에 송신과 수신을 할 수 있다. ]

 

1.2 네트워크

네트워크는 통신이 가능한 서로 연결된 장치의 모임이다. 

네트워크의 평가 기준은 성능, 신뢰성, 보안 이다. 

성능 : 전달시간이나 응답시간 측정 등 다양하게 측정할 수 있다. '처리량'과 '지연'이라는 두가지 철도로 평가된다. 지연은 적어야 하고 처리량은 많이 필요하게 된다.

신뢰성: 고장의 빈도수와 고장이 나서 링크를 복구하는데 소요되는시간이다. 

보안 : 네트워크 보안 시스템은 불법적인 접근으로부터 데이터보호, 손상으로부터 데이터보호, 등 복구절차등을 포함한다.

 

1.2.2. 물리적 구조

2개이상의 장치가 다양한 구조로 연결되어 있다. 링크는 한 장치로부터 다른 장치로 데이터를 전달하는 통신 선로이다. 

연결 유형은 point-to-point와 multipoint방법이 있다. 

point-to-point

점-대-점 연결은 두 장치간의 전용 링크를 제공한다. 채늘의 전체 용량은 두 기기간의 전송을 위해서만 사용된다. 대부분의 점-대-점 연결은 양쪽 끝에 연결된 케이블이나 전선을 사용한다. 

multipoint

다중점연결은 3개 이상의 특정 기기가 하나의 링크를 공유하는 방식이다.

다중점 환경에서 채널의 용량은 공간적으로 혹은 시간적으로 공유된다. 여러 기기가 동시에 링크를 사용한다면, 이는 회선의 '공간적 공유' (동시!) 만일 사용자가 [순서] 에 따라 링크를 사용한다면, 이는 회선의 '시간적 공유' 이다 . 

 

물리적 접속형태

물리적 접속형태(physical topology)라는 용어는 물리적 , 논리적 네트워크 배치방식을 말한다. 2개 이상의 장치가 하나의 링크에 연결되며, 2개 이상의 링크로 하나의 접속형태를 이룬다. 네트워크의 접속형태는 링크와 연결된 장비(NODE라고 함) 간의 관계에 대한 기하학적 표현이다. (노드가 어떻게 엮여있는가!) 기본적인 접속형태 -> 그물형(mesh), 스타형(star) , 버스형(bus), 링형(ring)이라는 네가지 가 있다.

1.그물형 접속형태(mesh topology)

그물형 접속형태(mesh topology) 에서 모든 장치는 다른 장치에 대해 '전용' 점-대-점 링크를 갖는다. 

전용이라는 것은 연결되어있는 두 장치간의 통신만 담당하는 링크가 있음을 의미!. n개의 노드로 이루어진 완전히 연결된 그물형 네크워크에서 물리 링크의 수를 알기위해 먼저 각 노드는 다른 모든 노드와 연결되어야 한다. 노드 1은 n-1 노드와 연결되어야 하고, 노드2는 n-1개의 노드...이렇게 노드 n은 n-1개의 노드에 연결되어야 한다. -> n(n-1)개의 물리 링크가 필요하다.

각 링크가 전이중모드(양방향통신) 허용하면 n(n-1)/2개의 링크가 필요합니다. 

그물형의 장점.

1. 전용링크를 사용하기 때문에 공유링크에서 발생하는 통신망문제가 없다.

2. 안전성이 높다. 한 링크가 고장나도 전체 시스템에는 큰 문제가 안된다. 

3. 보안성이 높다. : 모든 메시지가 전용선으로 보내지기 때문에 원하는 수신자만 받을 수 있다.

4. 결함이 발생하면 정확한 위치를 발견하고 원인과 해결책을 쉽게 찾을 수 있다.

그물형의 단점.

1. 케이블의 양과 요구되는 I/O 포트수가 많다. ( 전선의 용적이 공간보다 커진다.)

2. 모든 장치가 다른 모든 장치와 연결되어야 하기에 설치와 재구성이 어렵다.

3. 각 링크와 연결되는 하드웨어에 엄청난 비용이 든다.

 

2.스타형 접속형태(star topology)

일반적으로 허브(hub)라고 불리는 중앙 제어장치와 전용 점-대-점 링크를 갖는다. 각 장치는 서로 직접 연결되어 있지 않다. 

그물과 다른점은 각 장치간의 직접적인 통신을 할 수 없음에 있다. 하지만 제어장치가 교환 역할을 한다. 자료를 장치-장치로 보내려면, 그 자료를 먼저 제어장치에 보내고, 제어장치는 그 자료를 연결되어있는 다른 장치로 '중개'해준다.

스타형의 장점.

1. 그물형 접속형태보다 비용이 적게 든다. 다른 장치와 연결하기 위해서는 1개의 링크와 1개의 I/O포트만 필요하다. 따라서 설치와 재구성도 쉽다. 

2. 이동과 삭제의 경우, 오직 해당 장치와 허브간의 연결 한가지에만 영향을 미친다. 

3. 안전성이 있다. 한 링크가 끊어져서 작동하지 않으면 오직 해당 링크만 영향을 받고 다른 장치는 아무 영향 안받는다. -> 결함의 식별과 분리를 쉽게 해준다.

스타형의 단점.

1.접속형태가 허브라는 단일 장치에 좌우된다는 것이다. 허브가 망가지면 전체 시스템이 고장난다. 

2. 스타형이 그물형보다 적은 케이블을 필요로함에도 불구하고, 각 노드가 중앙 허브와 연결되어있어야 하기 때문에 다른 접속형태보다 많은 케이블 연결이 필요하다. 보통 근거리통신망(LAN)에서 사용

 

 

3. 버스형 접속형태

점-대-점이 아닌 다중점 형태로, 하나의 긴 케이블이 모든 장치를 연결하는 backbone(중추) 네트워크 역할을 한다.

노드는 탭(tap)과 유도선(drop line)에 의해 버스에 연결된다. 유도선은 주 케이블과 장치를 연결하는 선이며, 탭은 주케이블의 연결장치나 전선의 금속심에 연결하가ㅣ 위해 케이블의 피복에 구멍을 낸 것이다.

신호가 중추 네트워크를 따라 이동할 때 그 에너지의 일부는 열로 변환되므로 신호는 멀리 이동할수록 점점 약해진다. 이래서 버스가 수용할 수 있는 탭의 수와 탭 간의 거리는 제한된다.

버스형 접속형태의 장점.

1. 설치하기 쉽다. 백본 케이블은 가장 효과적으로 설치될 수 있고, 다양한 길이의 유도선에 의해 노드에 연결된다. 

2. 적은 양의 케이블을 사용한다.

3. 네트워크에 중복이 필요없다.

버스형 접속형태의 단점

1.결함분리나 재구성이 어렵다.  -> 설치시점에 최고의 효율성을 갖도록 설계되기 때문에 새로운 장치를 추가하기 어렵다.

2. 탭에서 일어나는 신호의 반사는 신호의 질을 저하 시킨다. 이러한 저하는 주어진 기리의 케이블에 연결되는 장치간의 간격과 수를 제한함으로 조절.-> 새로운 장치를 추가하기 위해서는 케이블의 교체나 변경이 필요.

3. 케이블의 결함이나 파손은 모든 전송을 중단하게 한다. 끊어진 쪽에 있는 장치간의 전송도 할 수 없다.  (초기 근거리 통신망의 설계에 사용된 최초의 접속형태)

 

 

링형 접속형태

링형 접속형태(ring topology)에서 각 장치는 자신의 양쪽에 있는 장치와 전용으로 점-대-점 연결을 이룬다. 

신호는 링을 따라 한 방향으로만 목적지에 도달할 때까지 전송된다. 링형 네트워크에 있는 각 장치는 중계기 (repeater)를 포함한다. 다른 기기가 보낸 신호를 받으면 중계기는 이를 재생하여 전달한다.

링형의 장점

1. 설치와 재구성이 쉽다. 바로 이웃하는 장치에만 연결되어 있기 때문에 장치를 추가, 삭제를 위해서는 단지 2개의 연결선만 움직이면 된다. (링의 최대 길이와 장치의 수만 고려하면 됨. - 송신매체와 통신량에 관한 고려)

2. 결함 분리는 매우 간단하다. 링형에서는 일반적으로 신호가 항상 순환되므로, 만약 한 장치가 특정한 시간 내에 신호를 받지 못하면 경보를 보낼 수 있다. 경보는 네트워크 운영자에게 문제점과 발생 위치를 알려준다.

링형의 단점.

1. 단방향 전송은 단점이 될 수 있다. 단순 링형에서 링의 결함은 전체 네트워크를 사용할 수 없게 한다. 이러한 약점은 이중 링을 사용하거나 결함이 있는 지점을 단절시킬 수 있는 스위치를 사용하여 해결할 수 있다.