5. 데이터통신 - 데이터 통신의 개념

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데이터 통신의 정의

데이터	- 인간이나 어떤 자동화 도구로 현실 세계로부터 단순한 관찰이나 측정을 통해 수집한 사실, 개념, 명령들에 대한 값
정보	- 어떤 상황에 관한 의사 결정을 할 수 있게 하는 지식으로부터 약정된 규정에 따라 데이터의 유여한 해석이나 데이터 간의 상호관계 - 데이터를 처리 가공하여 의미를 부여한 결과 - 데이터를 원하는 형태로 가공할 때 이와 같은 데이터를 정보라고 함
통신	- 상대방에게 자신의 의사인 데이터를 전달하는 것 - 송수신자가 데이터를 전달하기 위한 전송 매체를 통해서 정해진 규칙을 사용해 의미를 전달하는 것
데이터 통신	- - 컴퓨터와 같은 통신기능을 갖춘 두 개 이상의 통신장치 사이에서 광섬유 혹은 무선링크를 포함하는 전송미디어를 사용하여 정해진 규칙 - 통신 프로토콜에 따라 데이터로 표현되는 정보를 교환하는 과정 * 데이터 통신 = 데이터 전송 기술 + 데이터 처리 기술
정보통신	- 데이터를 가공한 정보를 필요로 하는 사람에게 전달함으로써 정보 가치의 상승을 가져오는 이동행위 - 데이터통신의 개념보다 정보통신의 개념이 더 넓음 * 정보통신 = 전기통신(정보전송) + 컴퓨터(정보처리)

 

데이터통신 시스템의 주요 특징

- 고속 및 고품질 전송 가능, 대용량 및 광대역 전송 가능

- 고도의 오류 제어 방식 이용-> 시스템의 전반적인 신뢰도 높음

- 원거리 정보처리기술들의 효율적인 정보 교환을 이룰 수 있음 = 분산 처리 가능

- 통신 회선의 효율적인 이용 및 거리와 시간의 한계 극복

- 통신 기밀 유지 위해 보안 시스템의 개발이 필요

 

통신보안기술의 발전

Morse(1844)	- 워싱턴과 볼티모어 간에 전신, 전기 통신의 시초
Bell(1876)	- 전화 발명, 음성 통신
SAGE(1958)	- 반자동 방공 시스템, 최초의 데이터통신
SABRE(1961)	- 상업용 시스템, 최초의 상업용 데이터 통신
CTSS(1964)	- MIT 공대와 컴퓨터 공동 이용, 최초의 시분할 시스템
미국 ARPA망(1969)	- 컴퓨터 네트워크, 전 미국 컴퓨터망
ALOHA(1970)	- 하와이 대학에서 실험적으로 설치한 무선 패킷 교환 시스템
SNA(1974)	- IBM와 컴퓨터 간 접속 네트워크 시스템 표준
미국 Telnet사(1975)	- 패킷 교환 신호 방식, 패킷 서비스 개시
OSI 7계층 참조모델(1977)	ISO에서 개발한 개방형 시스템 상호 접속 규칙
1990년대 이후	- 종합 정보 통신망(ISDN) - 근거리 통신망(LAN) - 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN) - 부가가치 통신망(VAN)

 

데이터 통신장치(DCE, Data Communication Equipment) = 회선종단장치

- 컴퓨터 및 단말장치의 데이터를 통신회선에 적합한 신호로 변환 또는 그 반대의 역할 수행

- 전송 회선의 양쪽 긑에 위치하기 때문에 회선 종단 장치라고도 불림

- DTE에서 처리된 신호를 변환 또는 통신 회선상에 놓여 있는 신호를 변환하는 장치

- MODEM, DSU 등

신호 변환 장치	통신 회선 형태	신호 변환
전화	아날로그	아날로그 ↔ 아날로그
MODEM	아날로그	디지털 ↔ 아날로그
CODEC	디지털	아날로그 ↔ 디지털
DSU	디지털	디지털 ↔ 디지털

 

통신회선

- 단말장치의 입력 데이터 또는 통신처리장치(컴퓨터)에서의 결과 데이터를 실제 전송하는 전송 선로

- 유선매체(꼬임선 = 트위스티드 페어 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블), 무선매체(라디오파, 지상 마이크로파, 위상 마이크로파) 등

 

통신 제어장치(CCU, Communication Control Unit)

- 데이터 전송 회선, 통신 데이터 처리 컴퓨터를 연결하는 장치

- 통신 회선을 통해 직렬로 수신한 데이터를 컴퓨터시스템이 처리하기 쉽도록 일정 크기로 묶는 작업 수행

- 전송 회선과 컴퓨터 사이에 위치, 전기적인 결합과 전송문자 조립 또는 분해하는 장치 = 컴퓨터와 데이터통신망을 연결

전송 제어	다중 접속 제어	- 하나의 전송 회선을 여러 개의 단말장치가 공유하는 경우에 전송 회선을 선택
	교환접속 제어	- 데이터 송수신을 위한 회선의 설정과 절단
	통신 방식 제어	- 단방향, 반이중, 전이중 결정
	우회 중계 회선 결정 (경로 설정)	- 데이터의 송수신이 통신 회선의 문제 시 다른 경로의 전송이 가능하도록 통신 회선을 선택
동기 및 오류 제어	동기제어	- 컴퓨터의 처리 속도와 통신 회선상의 전송 속도 차이 조정
	오류제어	- 통신 회선 및 단말 장치에서 발생하는 오류 제어
	흐름제어	- 수신 가능한 데이터의 양을 송신측에 알려 원활한 정보 전송이 가능하게 조정
	응답제어	- 수신자의 상태 정보 확인
	투과성	- 전송 데이터에 대한 비트 열에 확장 비트를 추가하거나 지움
	정보전송단위의 정렬	- 전송 데이터를 패킷 등으로 일정 길이 단위로 결합하거나 분할
	데이터신호의 직렬 및 병렬 변환	- 통신 회선을 통한 직렬 데이터를 컴퓨터가 처리하도록 병렬구조로 변환하거나 그 반대의 작업 수행
기타 기능	제어 정보 식별	- 일반 데이터 및 제어 데이터의 구분
	기밀 보호	- 암호화
	관리 기능	- 통신에 대한 요금, 통계 정보

 

데이터통신 시스템의 구성

데이터 통신 시스템	데이터 전송계	단말 장치
		데이터 전송 장치	신호 변환장치
			통신회선
		통신 제어 장치
	데이터 처리계	컴퓨터	중앙처리 장치
			주변 장치

 

 

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통신속도와 통신용량

1. 통신속도 

- 데이터 전송의 통신속도는 단위 시간에 전송되는 정보의 양으로 표시 (기본 단위: bit(2진수))

- 데이터 신호속도(bps): 1초 동안 전송되는 비트수, 가장 보편적이고 기본적인 통신속도 단위

- 데이터 변조속도(Baud): 변조 과정에서 초당 상태 볗놔, 신호 변화의 횟수

 

Baud와 bps의 관계

- bps = bit(한 번의 변조로 전송 가능한 비트수) X Baud

- bps = Blog₂ M (B: Baud, M: 위상)

- 전송 가능 비트 수: 1bit = Onebit(2위상) | 2bit = Dibit(4위상) | 3bit = Tribit(8위상) | 4bit = Quadbit(16위상)

 

디지털 회선 방식(multipoint line, multidrop line)

- 컴퓨터시스템에 연결된 한 개의 전송 회선에 여러 대의 단말기를 연결한 형식

- 사용되는 전송 회선은 대부분 한 개의 전용 회선 -> 한 시점에는 한 단말기만이 컴퓨터로 데이터 전송 가능

* 컴퓨터로부터 데이터를 수신할 경우에는 여러 대의 단말기 데이터 동시에 수신 가능

- 단말기와 컴퓨터의 통신로를 구성하는 방법

폴링 (polling)	- 단말기에서 컴퓨터로 데이터를 전송할 경우 이용 - 컴퓨터 감시 프로그램 쪽에서 신호를 보내 송신할 데이터의 유무를 주기적으로 검사 - 단말
선택 (selection)	- 컴퓨터가 특정 단말기를 지정해 데이터를 전송할 경우 사용 - 특정 단말기를 지정하는 제어 문자를 데이터의 앞에 포함시켜 데이터를 전송 - 경제적이며 회선을 짧은 시간 동안 운영함 -> 주로 조회 처리를 위한 방법 등에 사용
경쟁 (contention)	- 단말 장치들이 서로 경쟁하여 회선에 접근 - 가장 간단, 비효율적

 selection(컴-> 단말기)                                       polling(컴-> 단말기)

출처: https://www.sanfoundry.com/controlled-access-protocols-in-computer-network/

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비동기식 전송과 동기식 전송

비동기식 전송 (asynchronous transmission) = 시작-정지(start-stop) 전송	- 동기식 전송을 하지 않는다는 의미가 아닌, 블록 단위가 아닌 글자 단위로 동기 정보를 부여해 보내는 방식 - 한 번에 한 글자씩 주고 받음 - 스타트-스톱 비트 사용(스타트: 0, 스톱: 1)
동기식 전송 (synchronous transmission)	- 데이터를 글자가 아닌 블록 단위(프레임)로 전송 - 송신측과 수신측 사이에 미리 정해진 숫자만큼의 문자열을 한 묶음으로 만들어 일시에 전송 - 송신하려는 데이터가 많거나 고속 처리가 필요할 경우 비동기식보다 동기식이 훨씬 효율적

 

캐스팅 모드의 전송방식

- 통신에 참여하는 송신자와 수신자의 수를 의미

유니캐스트	- 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 트래픽 또는 메시지를 전송하는 전송 기술
브로드캐스트	- 하나의 송신 노드가 같은 네트워크상의 모든 수신 가능 노드에게 데이터를 전송하는 전송 기술 - ex) 라디오, TV 통신
멀티캐스트	- 하나의 송신 노드가 네트워크에 연결된 하나 이상의 수신노드에 데이터를 전송하는 방식 * 송신 노드는 수신될 노드를 미리 정함 - ex) 전자우편 서비스 시 주소록을 미리 등록해 보내는 방식
애니캐스트	- 하나의 호스트에서 그룹 내의 가장 가까운 곳에 있는 수신자에게 데이터를 전달하는 전송기술 - 송신 노드가 네트워크에 연결된 수신 가능 노드 중에서 한 노드에 데이터를 전송하는 경우 - 몇 대의 프린트 서버가 연결된 네트워크에서 송신 노드가 특정 수신 노드인 프린터 서버를 지정하지 않고 출력 서버에 출력하라는 명령을 주어도 프린트 수행하고 있는 프린터 서버를 피해 다른 프린터 서버에서 출력할 수 있는 방식

 

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구조적 기법에 따른 분류

- 구조화 기법에 따라 방송망(Broadcast Network), 교환망(Switch Network), 하이브리드 통신망(Hybrid Network)로 구분

- 방송망: 한 명의 사용자에게 발생된 신호가 통신망에 접속된 모든 사용자에게 전송되는 방식

- 교환망: 임의의 사용자가 전송한 벙보가 스위치를 통해 원하는 사용자에게만 전송되는 방식

LAN (Local Area Network	- 단일 기관이 동일한 지역 내(수 km 이내의 좁은 지역)에 컴퓨터와 사무자동화기기 등을 고속 전송로를 이용해 접속해 놓은 통신망 - 하드웨어적인 특성: 전송 선로를 통한 정보 전송의 제어 방식, 통신망과 통신 장비 간의 인터페이스 - 소프트웨어적인 특성: 통신 프로토콜의 집합 부분으로, 통신망에 존재하는 하드웨어를 통해 정보를 전송하는 전송 제어 순서 등이 속함 *표준 프로토콜: CSMA/CD, 토큰 버스, 토큰 링 - 일반적으로 10~100Mbps의 전송 속도로 동작, 구조는 일반적으로 성형, 버스형, 링형
MAN (Meropolitan Area Network)	- 대도시 내의 근거리 통신망들과 인트넷 백본을 연결해주는 네트워크 - 근거리 통신망의 범위가 확대되어 네트워크가 전체 도시로 확장된 것이라 할 수 있음 - 대략 10Km에서 수백 Km까지의 범위를 수용하는 네트워크 시스템 - 케이블 TV 네트워크 등
WAM (Wide Area Network)	- 지리적인 제한이 없음 - 전국, 국제적으로 전개되는 광역 통신망 - 하나의 국가 내에서 도시와 도시, 구가와 국가 간을 연결하려는 목적

 

IEEE 802 시리즈

802.1	상위 계층 인터페이스 및 MAC 브릿지	802.5	토큰 버스
802.2	LLC (논리 링크 제어)	802.6	도시형 네트워크(MAN)
802.3	이더넷 (CSMA/CD)	802.11	무선 LAN, 와이파이, CSMA/CA
802.4	토큰 링	802.15	Bluetooth