[Network] 1. 데이터 통신 / 네트워크의 개요
23 Sep 2023 - juno
| 데이터 통신 강의 1주차 정리 | 데이터 통신과 네트워크의 개요 |
1. 통신 / 네트워크 개요
1.1 통신의 개념 / 목표
- 통신의 목표
한 지점에서 지정된 다른 지점으로 데이터를 정확히 전송하는 것
1.2 데이터 통신
두대 이상의 컴퓨터가 전송매체를 통해서 데이터를 송수신 하는 기술
- 데이터 통신 모델
사용자가 다른 곳으로 메시지 "m"을 전송하고자 할 때
①,② “m” 이라는 정보(soruce)를 디지털 시그널(신호)로 송신
③ Trans-mitter(ex 모뎀, 랜카드, 랜선)을 통해 아날로그 시그널 형태로 변환
④ Trans-mission system을 통해 아날로그 시그널을 수신
⑤ Receiver 에서 수신받은 아날로그 시그널을 다시 디지털 시그널로 변환
⑥ “m” 수신완료
1.3 네트워크(Networks)
통신장비(ex 스위치, 라우터 등)로 여러 대의 컴퓨터가 그물같은 통신망을 구성하는 구조
*그물같은 통신망 == communication network
LAN(Local Area Network)
- Topology(위상, 네트워크요소(노드,링크)가 물리적으로 연결된 형태﹒방식)
> Star(성형) - 전송로 중앙에 통신장비(허브/스위치 등)가 배치되어 연결된 형태
장점: 복잡도를 줄여준다. | 단점: 중앙 통신장비가 고장나면 다 먹통됨.
> Bus(버스형) - 노드간의 공유된 전송로로 서로 연결된 형태
단점: 버스를 공유하기 때문에 한 컴퓨터가 버스로 전송중일때 다른 컴퓨터는 사용불가(1차선)
> Tree(트리형) - 최상위 루트노드에서부터 계층적 구조로 연결된 형태
> Ring(링형) - 반지 같은 구조, 데이터 전송방향이 한쪽으로 정해져 있음
단점: ① 12시방향에서 11시 방향으로 보낼때 비효율적임 ② 중간에 하나가 고장나면 먹통
> Mesh(메쉬형) - 노드들이 상호간 모두 연결된 상태
장점: 안정적이다 | 단점: 고비용, 복잡 (많은 랜선, 랜카드)
WAN(Wide Area Network == internet)
- LAN 보다 넓은 범위, LAN들이 모여서 WAN이 된다.
PAN(Personal Area Network), BAN(Body Area Network)
- 거리기준: PAN(10~100m), BAN(max 3m)
*참고: 크기에 따른 네트워크 분류
1.4 프로토콜 구조(Protocol Architecture)
Protocol의 정의와 의미
- 데이터를 정확히 주고 받기 위해 계층화시키고, peer 계층간에 정의된 전송규약
*peer계층: 송신기(Source)와 수신기(distination)를 말한다.
- 송신기와 수신기는 반드시 프로토콜을 지켜야 데이터를 정확히 송수신 할 수 있다(상호운용성)
Protocol의 계층적 모듈구조, 모듈화
- 복잡한 시스템을 모듈화
- 수직적 형태로 계층화
- 따라서, 각 계층의 모듈이 변경되어도 다른 계층에는 영향을 주지 않는 구조
- 상위 계층에서 필요한 기능을 하위 계층에서 함수(Primitive) 또는 인터페이스로 서비스를 제공(즉, 특정모듈이 다른 모듈에 서비스를 제공)
- 독립적인 고유기능을 수행하는 모듈들이 서로 연결되어 동작함
Protocol의 3대 요소
- Syntax(형식) - 송수신기 간의 "전송데이터의 포맷"을 정의 해야함
- Semantic(의미) - 상호 협력을 위한 "제어정보"를 정의 해야함(ex 오류처리)
- Timing(타이밍) - 전송데이터를 주고 받을 때 "속도와 전송절차"를 정의해야 함
Protocol 설계시 고려사항 (9가지)
주소설정 - 네트워크상 송신﹒수신 호스트를 구별하기 위한 식별자
오류제어 - 신호 감쇄/왜곡으로 인한 오류발생 -> 오류탐지 -> 오류처리(복구)
흐름제어 - 수신호스트의 버퍼처리속도가 늦을 경우 송신호스트의 속도를 제어
연결제어 - 데이터를 전송하기 전 상호 송수신 가능한 상태로 설정/해제/관리 제어
순서제어 - 전송데이터에 순서를 매겨서 메시지 분실여부
전송메시지의 단편화/재조합 - 전송효율을 높이기위해 작은 크기로 줄여 단편화하여 전송후 수신할 때 응용 프로그램에서 원래의 크기로 재조합하는 과정
캡슐화 - 데이터에 제어정보를 덧붙임
동기화 - 여러시스템이 동시에 통신할 수 있는 기법
전송모드 - 단방향(only 한방향), 반이중(동시에 한방향), 전이중(양방향)
서비스 프리미티브 (Service primitive)
프로토콜에서 하위 계층이 상위 계층에게 제공하는 서비스
- 연결형 서비스 - 정확
- 비연결형 서비스 - 빠름(대신 정확도 낮음)
Protocol Architecture & Networks
- 대부분 송수신과정에서의 주체 == 어플리케이션, 컴퓨터, 네트워크
- 각 주체별 역할과 기능을 효과적으로 수행하기 위해 3개로 모듈화/계층화
- Application 계층: 프로그램 본래의 기능과 역할
- Transport 계층: 포트주소 역할
- Network access 계층: Network 접속/전송 역할(이기종 네트워크)
전송과정의 이해
- PDU: Protocol Data Unit (header+body, encapsulation(캡슐화))
- segment == transport PDU
- packet == network PDU
1.5 프로토콜 참조 모델
- OSI 7계층 참조모델 -> 국제 표준기구(ISO)에서 만든 모델(정확성 좋음, 성능낮음)
- TCP/IP 모델 -> 현실적으로 많이 사용하는 모델 (성능좋음)
OSI 7계층 참조모델
- 1계층: 물리 계층 | Physical - 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성을 정의, 비트스트림을 물리적 매체를 통해 전송
- 2계층: 데이터 링크 계층 | Data Link - 물리적인 링크를 통해 동기화, 에러제어, 흐름제어 등을 통해 패킷을 전송
3계층: 네트워크 계층 Network - 8비트의 숫자 4개로 구성된 IP 주소 체계로 사용,경로제어와 통신량 제어 등 수행 8비트숫자 4개: 192.168.0.2 -> 11000000 . 10101000 . 00000000 . 00000010- 4계층: 전송 계층 | Transport - 종단 간의 신뢰성이 있고 투명한 데이터 전송을 제공, 오류제어, 통신량제어, 다중화를 제공하며 응용프로그램간 통신을 위해 포트를 사용
- 5계층: 세션 계층 | Session - 동기화 유지, 데이터 교환 관리, 전송계층에서 설정된 종단 간 논리적 연결에 추가 서비스를 제공
- 6계층: 표현 계층 | presentation - 데이터의 구조를 하나의 통일된 형식으로 표현, 데이터의 압축 암호화 기능 수행
7계층: 응용프로그램 계층 Application - 유저, 응용프로그램 간의 데이터 교환을 가능케 하는 계층 ex) HTTP, FTP, 터미널서비스, 메일프로그램, 디렉토리서비스
Protocol의 표준화
- 표준화의 필요성: 상호연동성(상호호환성)
- 표준화 과정
*참고: Metric unit
끝
reference
교수님 강의