류프리

(１) TCP/IP 프로토콜

1) TCP/IP는 현재의 인터넷에서 사용하는 프로토콜 그룹이다. 이는 상호 작용하는 모듈로 이루어진 계층적 프로토콜인데, 각 모듈은 특정한 기능을 제공한다.

2) 계층적이라는 말은 각 상위 계층 프로토콜은 1개 이상의 하위 계층 프로토콜로부터 제공되는 서비스들의 지원을 받는다는 의미이다.

3) 원래 TCP/IP 프로토콜 그룹은 하드웨어에 설치된 4개의 소프트웨어 계층으로 정의되었다. 하지만 현재 TCP/IP는 5계층 모델로 간주된다.

그림 151. OSI 7 Layer vs TCP/IP

(２) OSI vs TCP/IP

1) TCP/IP 프로토콜은 OSI 모델보다 먼저 개발되었다. 그러므로 TCP/IP 프로토콜의 계층은 OSI 모델 계층과 정확하게 일치하지 않는다.

2) 두 모델을 비교하면 세션과 표현계층이 TCP/IP 계층에 없다는 것을 알 수 있다.

(３) 캡슐화와 역캡슐화

1) 인터넷에서 프로토콜 계층화를 할 때 중요한 개념 중 하나가 캡슐화(Encapsulation)와 역캡슐화(Decapsulation) 이다.

2) 발신지 호스트에서는 캡슐화, 수신지 호스트에서는 역 캡슐화, 그리고 라우터에서 캡슐화와 역캡슐화가 이루어진다. 그러나 데이터 링크 계층에서는 캡슐화/역캡슐화가 일어나지 않는다.

(４) 주소 지정

1) TCP/IP 프로토콜을 이용한 인터넷은 3개의 서로 다른 계층의 주소가 사용되는데, 물리 주소(Physical Address, 링크), 논리 주소(Logical Address, IP), 포트 주소(Port Address) 이다.

제1항 TCP/IP

(１) 데이터링크 계층

1) 흐름제어(Flow Control)

① 서로 다른 데이터링크 계층 포로토콜은 서로 다른 흐름 제어 전략을 사용한다. 또한 전송 계층에서 흐름 제어는 매우 중요하다.

2) 오류제어(Error Control)

① 전기 신호는 오류에 취약하기 때문에 프레임 또한 오류에 취약하다. 첫번째로 오류를 검출하는 것이 필요하다. 오류 검출 이후에 송신자 노드에서 이를 수정하거나 오류를 폐기하고, 재 전송을 송신 노드에게 요청해야만 한다.

3) 혼잡제어(Congestion Control)

① 비록 링크가 프레임 혼잡으로 인해 프레임 손실이 발생하더라도, 어떤 광역 네트워크 이외의 대부분의 데이터링크 계층 프로토콜은 직접적으로 혼잡을 완화하기 위한 혼잡 제어를 사용하지 않는다.

② 일반적으로 혼잡 제어는 종단-대-종단으로 통신하기 때문에, 네트워크 계층 또는 전송 계층의 문제로 여겨진다.

(２) 네트워크 계층

1) 라우팅

① 네트워크 계층에서 다른 임무는 라우팅(routing)과 포워딩(forwarding)으로 둘은 서로 직접적인 연관이 있다.

② 네트워크 계층은 패킷이 근원지에서 목적지까지 갈 수 있도록 경로를 지정해야 한다.

2) 포워딩

① 라우팅 프로토콜을 실행할 때 포워딩(forwarding)은 라우터상의 하나의 인터페이스에 패킷이 도착했을 때 라우터가 취하는 행동으로 정의할 수 있다.

② 이런 행동을 취하기 위해 라우터가 일반적으로 사용하는 의사결정 테이블은 포워딩 테이블 혹은 라우팅 테이블 이라 불리기도 한다.

3) IPv4 주소

① 개요

• IPv4는 32비트의 주소를 사용하므로 주소 공간은 2³² 혹은 4,294,967,296(40억 이상)이 된다. 제한이 없었다면 40억 이상의 장치가 인터넷에 연결될 수 있다.

• 각 바이트는 8비트이기 때문에 10진수 표기법에서 각 숫자는 0에서 255사이의 값을 가진다. IPv4 주소는 16진수 표기법으로도 나타낸다.

• 각 16진수 숫자는 4비트이다. 이는 32비트 주소가 8개의 16진수 숫자로 표현될 수 있음을 의미한다.

• 32비트의 IPv4 주소는 두 부분으로 구분되는 계층적 구조이다. 주소의 첫번째 부분은 접두사(prefix)로 네트워크를 정의하고, 주소의 두번째 부분은 접미사(suffix)로 노드(장치의 인터넷으로 연결)를 정의한다.

• 접두사(prefix)의 길이는 n비트이고, 접미사(suffix)의 길이는 (32-n) 비트이다.

• 인터넷이 시작될 당시 IPv4 주소는 소규모 및 대규모 네트워크를 지원하기 위해 한 가지가 아닌 세 가지의 고정된 접두사(Prefix) n=8, n=16, n=24로 설계되었다.

• 전체 주소 공간은 5개의 클래스(A, B, C, D, E)로 구분된다. 이 기술을 클래스 기반 주소 지정(classful addressing) 이라고 한다.

• A class

클래스 A에서 네트워크 길이는 8비트이지만 0으로 고정된 첫 번째 비트가 클래스를 지정하기 때문에 네트워크 식별자로 7비트만 사용 가능하다. 이는 세계에서 오직 2⁷ = 128개의 네트워크만 클래스 A 주소를 가질 수 있음을 의미한다.

• B class

클래스 B에서 네트워크 길이는 16비트이지만 10으로 고정된 처음 두 비트가 클래스를 지정하기 때문에 네트워크 식별자로 14비트만 사용 가능하다. 이는 세계에서 오직 2¹⁴ = 16,384 개의 네트워크만 클래스 B주소를 가질 수 있음을 의미한다.

• C class

110 으로 시작하는 모든 주소는 클래스 C이다. 클래스 C에서 네트워크 길이는 24비트이지만 처음 3비트가 클래스를 지정하기 때문에 네트워크 식별자로 21비트만 사용 가능하다. 이는 세계에서 오직 2²¹ = 2,097,152 개의 네트워크만 클래스 C주소를 가질 수 있음을 의미한다.

• D class

클래스 D는 접두사와 접미사로 구분되지 않고 멀티캐스트 주소로 사용된다. 2진수로 1111로 시작하는 모든 주소는 클래스 E에 포함된다. 클래스 D와 마찬가지로 클래스 E도 접두사와 접미사로 구분되지 않으며 예약된 주소이다.

② 주소 고갈

클래스 기반의 주소가 더 이상 사용되지 않는 이유는 주소 고갈 때문이다. 주소가 적절히 분배되지 않았기 때문에 인터넷에 연결하려는 기관이나 개인이 사용할 주소가 더 이상 남지 않게 되는 문제에 직면하게 되었다.

③ 서브네팅과 슈퍼네팅

• 주소 고갈을 완화하기 위해 서브네팅(subnetting)과 슈퍼네팅(supernetting)의 두 가지 기술이 제안되었다.

• 서브네팅에서 클래스 A나 B는 여러 개의 서브넷으로 분리된다. 각 서브넷은 원래 네트워크보다 더 큰 크기의 접두사를 가진다.

※ B클래스 주소에서 호스트 주소 8비트를 서브네팅하는 경우

기존 B클래스에서 디폴트 서브넷마스크(255.255.0.0)를 사용할 경우에는 2¹⁶ 개의 네트워크로 구분하여 각 네트워크 당 2¹⁶ - 2개의 호스트를 사용할 수 있었지만 다른 서브넷마스크(255.255.255.0)를 사용함으로써 각 네트워크 당 2⁸ - 2개의 호스트를 가진 2⁸ 개의 더 작은 서브네트워크로 나누어 사용할 수 있게 된다.

• 이 기법은 대부분의 큰 기관이 자신의 주소를 나누어 사용하지 않는 주소를 작은 기관에 분배하는 것에 불만이 많아 적용되지 않았다.

• 서브네팅이 큰 구조를 작은 것으로 나누기 위해 고안되었다면 슈퍼내팅은 여러 클래스 C를 하나의 큰 구조로 묶어 클래스 C 블록에서 유효한 256개보다 더 많은 주소를 사용하려는 기관들을 위해 고안되었다.

④ 클래스 없는 주소 지정

• 클래스 기반 주소 지정에서 서브네팅과 슈퍼네팅은 실제로 주소 고갈 문제를 해결하지 못하였다. 인터넷의 성장에 따라, 장기적인 관점에서 해결책으로 더 큰 주소 공간이 필요했다. 그러나 더 큰 주소 공간은 IP 패킷 형식의 변화가 필요한 IP 주소 길이의 증가가 필요하다.

• 단기적인 관점의 해결책에서는 클래스 없는 주소지정 방식의 IPv4 주소가 사용된다. 즉 주소 고갈을 해결하기 위해 클래스 권한이 제거되었다.

• 클래스 없는 주소지정에서 전체 주소 공간은 가변 길이의 블록으로 나뉘어진다. 주소의 접두사는 블록(네트워크)을 지정하고 접미사는 노드(장치)를 지정한다. 이론적으로 2⁰  2¹  2²… 2³² 주소의 블록을 사용할 수 있다.

• 여기서 중요한 것은 클래스 없는 주소지정이 클래스 기반 주소지정에 쉽게 적용 가능하다는 것이다. 클래스 A의 주소는 접두사의 길이가 8인 클래스 없는 주소로 생각할 수 있다.

• 클래스 B 주소는 접두사의 길이가 16인 클래스 없는 주소로 생각할 수 있다. 즉, 클래스 기반의 주소 지정은 클래스 없는 주소 지정에서 특별한 경우들이다.

⑤ 접두사 길이 : 슬래시 표기법

• 클래스 없는 주소 지정에서 한 가지 의문은 주소가 주어졌을 때 어떻게 접두사의 길이를 찾는가이다. 접두사의 길이가 주소에 포함되지 않기 때문에 접두사의 길이를 따로 주어야 한다.

• 이 경우 접두사의 길이 n은 슬래시로 구분하여 주소가 추가된다. 이 표기법은 비 공식적으로 슬래시 표기법(slash notation)으로 불리고 공식적으로 클래스 없는 인터도메인라우팅(classless interdomain routing) 혹은 CIDR(classless interdomain routin) 이라 불린다.

4) 인터넷 프로토콜(IP)

① 개요

• IPv4는 비신뢰적이고 비연결형인 데이터그램 프로토콜로 최선형 전송 서비스(best-effort delivery service) 이다.

• 여기서 최선형 전송의 의미는 IPv4 패킷이 훼손되거나 손실, 순서에 맞지 않게 되착, 지연되어 도착할 수 있고 네트워크에 혼잡을 발생시킬 수 있다는 뜻이다.

• 만약 신뢰성이 중요하다면 IPv4는 TCP처럼 신뢰성 있는 전송 계층 프로토콜과 함께 사용되어야 한다.

• 모든 TCP/UDP, ICMP, IGMP 데이터는 IP 데이터그램을 사용하여 전송한다.

② IPv4 데이터그램 형식

• IP가 사용하는 패킷을 데이터그램(datagram)이라 한다. 데이터그램은 가변 길이의 패킷으로 헤더와 페이로드(payload, 데이터)로 이루어져 있다.

• 헤더는 20에서 60바이트의 길이이며 라우팅과 전송에 필수적인 정보를 가지고 있다.

③ ARP(Address Resolution Protocol)

• 개요

ü  호스트는 ARP 요청 메시지를 보낼 때 자신의 IP 주소, 자신의 물리주소, 그리고 수신측 IP주소는 알고 있지만 수신측 물리주소는 모르기 때문에 물리 계층 브로드캐스트를 통해 모든 호스트에게 패킷을 전송한다.

ü  ARP 요청 메시지를 수신한 호스트 또는 라우터는 수신 IP 주소와 자신의 IP 주소를 검사하여 자신에 대해 물리주소를 요구하는 경우라면 ARP 응답 메시지를 전송한다.

• ARP 요청 메시지

ü  특정 IP 주소에 대한 물리 주소를 요구한다.

ü  호스트는 ARP 요청 메시지를 보낼 때 수신측 물리 주소는 모르기 때문에 물리 계층 브로드케스트로 전송한다.

• ARP 응답 메시지

ü  물리 주소 정보를 알림(유니캐스트로 전송)

ü  ARP 요청 메시지를 수신한 호스트 또는 라우터는 자신의 물리 주소를 요구하는 경우 ARP 응답 메시지 전송(호스트가 라우터를 넘어서 다른 네트워크에 있으면 라우터가 해당 호스트를 대신하여 응답 메시지 전송)

④ ICMPv4(Internet Control Message Protocol version 4)

• 개요

ü  IP프로토콜은 호스트와의 관리 질의를 위한 메커니즘이 없다. 그러나 호스트는 간혹 라우터나 다른 호스트가 동작하고 있는지 알 필요가 있다. 그리고 간혹 네트워크 관리자는 다른 호스트나 라우터로부터 정보를 획득할 필요가 있다.

ü  인터넷 제어 메시지 프로토콜 버전4(ICMPv4)는 위의 두 가지 단점을 보안하기 위해서 설계되었다. ICMP는 IP 프로토콜의 동반 프로토콜이다.

• 메시지

ü  ICMPv4 메시지는 크게 오류보고 메시지와 질의 메시지로 나눌수 있다.

ü  오류보고 메시지는 라우터(목적지)나 호스트가 IP 패킷을 처리하는 도중에 탐지하는 문제를 보고한다. 질의 메시지는 쌍으로 생성되는데 호스트나 네트워크 관리자가 라우터나 다른 호스트로부터 특정 정보를 획득하기 위해서 사용한다.

ü  첫번째 필드인 ICMP 유형은 메시지의 유형을 나타낸다. 코드 필드는 특정 메시지 유형의 이유를 지정한다. 마지막 공통 필드는 검사합 필드이다. 헤더의 나머지 부분은 각 메시지별로 다르다.

• 오류 보고 메시지

ü  IP가 신뢰성 없는 프로토콜이기 때문에 ICMP의 주된 임무중 하나는 IP 데이터그램의 프로세싱 동안 발생하는 오류를 보고하는 것이다. 그러나 ICMP는 오류를 수정하는 것이 아니고 단지 보고를 할 뿐이다.

ü  목적지 도달 불가

-        가장 널리 사용되는 오류 메시지는 목적지 도달불가(type 3)이다.

-        이 메시지는 왜 데이터 그램이 최종 목적지에 도착하지 못하였는지에 대한 오류 메시지의 종류를 정의하기 위해 0부터 15까지의 다른 코드를 사용한다.

ü  근원지 억제

-        다른 오류 메시지는 근원지 억제(type 4) 메시지이다. 이 메시지는 송신자에게 네트워크에 충돌이 발생해서 데이터그램이 폐기되었음을 알리는 메시지이다.

-        이 메시지를 전달받은 근원지는 데이터그램을 송신하는 과정을 천천히(또는 억제) 수행한다. 다시 말해 ICMP는 이러한 메시지를 통해 IP 프로토콜에 혼잡 제어 메커니즘을 추가한다.

ü  재지정 메시지

-        재지정 메시지(type 5)는 발신자가 메시지를 전송하기 위해 잘못된 라우터를 사용할 때 사용되는 메시지이다.

-        라우터는 적절한 라우터에게 메시지를 전달하도록 재지정되지만, 라우터는 발신자에게 향후 디폴트 라우터로 변경해야만 한다고 알린다. 메시지 안에 디폴트 라우터의 IP 주소가 포함된다.

• 질의 메시지

ü  질의 메시지는 인터넷에서 호스트나 라우터가 활성화되었는지를 알아보거나, 두 장치 사이의 IP 데이터그램이 단방향인지 왕복인지를 찾는다.

ü  에코요청(echo request) 메시지(type 8)와 에코응답(echo reply) 메시지(type 0)의 쌍은 다른 호스트나 라우터가 활성화되었는지의 여부를 테스트하기 위해 호스트나 라우터가 사용한다.

ü  핑(ping)과 Traceroute)와 같은 디버깅 도구에서 에코 요청과 에코 응답 메시지 쌍을 확인할 수 있다.

5) 전송계층

① UDP(User Datagram Protocol)

• 개요

ü  사용자 데이터그램 프로토콜(UDP, user datagram protocol)은 비연결형이고 신뢰성이 없는 전송 프로토콜이다.

ü  UDP는 호스트 간 통신 대신에 프로세스 간 통신을 제공하는 것을 제외하고는 IP서비스와 동일하다.

ü  UDP는 최소한의 오버헤드를 가진 매우 간단한 프로토콜이다. 만약 프로세스가 작은 메시지를 송신하기를 원하고, 신뢰성에 관하여 그다지 신경을 쓰지 않는다면 UDP를 사용할 수 있다.

• UDP 서비스

ü  프로세스-대-프로세스

-        UDP는 IP 주소와 포트 번호의 결합인 소켓 주소(socket address)를 이용하여 프로세스-대-프로세스 통신을 제공한다.

ü  비연결형 서비스(connectionless service)

-        UDP는 비연결형 서비스를 제공한다. 이것은 UDP에 의해 보내지는 각 사용자 데이터그램은 독립된 데이터그램이라는 것을 의미한다.

-        동일한 근원지 프로세스로부터 들어와서 동일한 목적지 프로그램으로 간다고할지라도 사용자 데이터그램은 서로 관계가 없다.

ü  흐름 제어(flow control)

-        UDP는 매우 단순한 프로토콜이다. 흐름 제어가 없고 따라서 윈도우 메커니즘이 없다. 들어오는 메시지로 인하여 수신자측에 오버플로우가 발생할 수도 있다.

-        흐름 제어의 결여는 UDP를 이용하는 프로세스가 필요하다면 이러한 서비스를 스스로 제공해야만 함을 의미한다.

ü  오류 제어(error control)

-        검사합을 제외하고는 UDP에는 오류제어 매커니즘이 없다. 이것은 송신자가 메시지가 손실이 되었는지 또는 중복이 되었는지를 알 수 없음을 의미한다.

-        수신자가 검사합을 통하여 오류를 검출하였을 때는 사용자 데이터그램은 아무런 동작 없이 제거된다. 오류 제어의 결여는 UDP를 사용하는 프로세스가 필요하다면 스스로 제공해야만 함을 의미한다.

ü  혼잡 제어

-        UDP는 비연결 프로토콜이므로 이것은 혼잡 제어를 제공하지 않는다. UDP는 전송되는 패킷이 매우 작고 산발적이어서 네트워크에서 혼잡을 발생시키지 않는다.

② TCP(Transmission Control Protocol)

• TCP 서비스

ü  프로세스-대-프로세스 통신(process to process communication)

-        TCP는 UDP 처럼 포트 번호를 사용하여 프로세스 간 통신을 한다.

ü  스트림 전송 서비스(stream delivery service)

-        TCP에서 송신 프로세스는 바이트의 흐름(stream of byte)으로 데이터를 전달하고 수신 프로세스도 바이트의 흐름으로 데이터를 수신한다.

-        TCP는 인터넷으로 데이터를 운반하는 가상의 튜브(tube)에 의해 2개 프로세스가 연결되는 것처럼 보이는 환경을 만든다.

ü  송신 및 수신버퍼

-        송신 및 수신 프로세스는 똑 같은 속도로 데이터를 만들고 처리할 수 없기 때문에 TCP는 저장을 위해서 버퍼가 필요하다.

-        각 방향을 위해 송신 및 수신 두 가지 버퍼가 있다. 이 버퍼들은 TCP 흐름 및 오류 제어 기법에 사용된다.

ü  전이중 통신(full-duplex service)

-        TCP는 전이중 통신을 제공하여 데이터는 동시에 양방향으로 전달될 수 있다. 이를 위해 TCP는 송신 및 수신 버퍼를 가지고 있으며 세그먼트는 양방향으로 이동한다.

ü  연결-지향 서비스

-        UDP와 달리 TCP는 연결지향 프로토콜이다. 이것은 물리적 연결이 아닌 가상적인 연결이다.

ü  신뢰성 있는 서비스

-        TCP는 신뢰성 있는 전송 프로토콜이다. TCP는 데이터의 안전하고 확실한 도착을 확인하기 위하여 확인응답 기법을 사용한다.

6) 응용계층

① HTTP

• 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP, hypertext transfer protocol)은 웹으로부터 웹페이지를 가져오기 위해 어떻게 클라이언트-서버 프로그램이 작성될 수 있는지를 정의하는데 사용된다.

• HTTP 클라이언트는 요청을 하고 HTTP 서버는 응답을 한다. 서버는 포트 80번을 사용하고 클라이언트는 임시 포트 번호를 사용한다.

② FTP

• 파일 전송 프로토콜(FTP, file transfer protocol)은 하나의 호스트에서 다른 호스트로 파일을 복사하기 위해 TCP/IP에 의해 제공되는 표준 프로토콜이다.

③ TELNET

• TerminaL NETwork의 약어인 TELNET은 최초의 원격 로그인 프로토콜 중 하나이다. TELNET은 로그인 이름과 암호를 요구함에도 불구하고 암호를 비롯한 모든 데이터를 암호화되지 않은 평문으로 전송하기 때문에 해킹에 취약하다.

• 해커는 로그인 이름과 암호를 도청해서 얻을 수 있다. 이러한 보안 문제 때문에 다른 프로토콜인 SSH(Secure Shell)가 사용되어 TELNET의 사용은 감소되었다.

④ DNS

• 오늘날 인터넷은 매우 거대하기 때문에 중앙 디렉토리 시스템은 모든 매핑을 보유할 수 없다. 또한 중양 컴퓨터가 고장나는 경우 전체 통신망은 붕괴된다.

• 더 좋은 해결책으로 현재 사용하고 있는 것은 이 엄청난 양의 정보를 작제 나누어서 전세계의 서로 다른 컴퓨터에 저장하는 것이다.

• 이 방법에서 각 호스트는 매핑이 필요할 경우 이 정보를 가지고 있는 가장 가까운 컴퓨터와 통신하게 된다. 도메인 네임 시스템(DNS, Domain Name System)이 이 방법을 사용한다. 

제1항 인터넷

(１) 인터넷의 정의

1) 서로 다른 컴퓨터간에 전송 규약을 사용하여 연결된 모든 네트워크의 집합체

2) TCP/IP 프로토콜을 기반으로 전 세계 수 많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망이다.

(２) 사전적 의미

1) Inter + Network = Internet

(３) 인터넷의 특징

1) 클라이언트/서버 구조의 쌍방향 통신이다.

① 클라이언트(Client)

특정 서비스를 요청하는 개체를 말한다.

② 서버(Server)

클라이언트가 요청하는 서비스를 처리해 응답하는 개체를 말한다.

2) 정보의 공유가 자유로운 가상공간이다.

3) 관리조직이나 통제 기구가 없다.

특정 컴퓨터 혹은 통신망에 이상이 발생하더라도 통신망 전체에는 영향을 주지 않도록 세계 각지의 국가나 단체 등에서 분산적으로 관리되고 있다.

(４) 인터넷의 역사

1) ARPANET

2) TCP/IP의 도입과 ARPANET의 분리

3) NSFNET의 창설과 ARPANET의 소멸

4) 월드 와이드 웹의 시작과 웹 브라우저의 출현

(５) 월드와이드웹(WWW, World Wide Web)

1) 개요

① 오늘날 웹은 웹페이지라 불리는 문서들로 되어 있는 정보의 보고이다. 웹페이지는 전 세계에 광범위하게 분포되어 있으며, 서로 연관된 문서끼리 링크되어 있다.

② 각 사이트는 웹페이지(web page)라고 불리는 하나 또는 그 이상의 문서들을 유지한다. 각 웹페이지는 동일한 사이트 또는 다른 사이트에 있는 다른 웹 페이지들로 링크를 포함할 수 있다.

2) 웹 클라이언트(브라우저)

① 다양한 벤더들이 웹페이지를 해석하여 표현하는 상용 브라우저를 제공한다. 그리고 이들은 모두 거의 동일한 구조를 가진다. 브라우저(browser)는 제어기(controller), 클라이언트 프로토콜 및 해석기(interpreter)의 세부분으로 구성된다.

② 제어기는 키보드나 마우스로부터 입력을 받아 클라이언트 프로그램을 사용하여 문서에 액세스한다. 문서가 액세스 된 후 제어기는 해석기 중 하나를 사용하여 문서를 화면에 표현한다.

그림 132. Browser architecture

3) URL(Uniform Resource Locator)

① 웹페이지를 정의하기 위해서는 호스트(host), 포트(port), 경로(path)의 3가지 식별자가 필요하다.

4) 웹 문서

① 정적문서

• WWW에서의 문서는 정적(static), 동적(dynamic), 액티브(active) 세 분류로 크게 나눌 수 있다.

• 정적 문서(static documents)들은 서버에서 생성되어 저장된 고정된 내용의 문서이다. 클라이언트는 문서의 복사본만을 얻을 수 있다. 파일의 내용이 파일이 사용될 때가 아닌 생성될 때 결정된다.

• 정적 문서들은 다음 여러 언어중 하나를 사용하여 준비된다. HTML(Hypertext Markup Language), XML(Extensible Markup Language), XSL(Extensible Style Language, XHTML(Extended Hypertext Markup Language)

② 동적문서

• 동적 문서는 브라우저가 문서를 요청할 때마다 웹 서버에 의해 생성된다. 요청이 들어오면 웹 서버는 동적 문서를 만드는 응용 프로그램이나 스크립트를 수행한다.

• 각 요청에 대해 새로운 문서가 생성되기 때문에, 동적 문서의 내용은 각각의 요청마다 달라질 수 있다. 동적 문서의 매우 간단한 예는 서버로부터 날짜와 시간을 받는 것이다.

• 스크립트를 사용하여 동적 문서를 생성하는 기술에는 몇 가지가 있다. 가장 일반적인 것으로 Perl 언어를 사용하는 PHP(Hypertext Preprocessor)와 JSP(Java Server Pages), ASP(Active Server Pages) 등이 있다.

• ASP나 JSP와 같이 동적인 페이지를 제공하는 스크립트를 SSS(Server Side Script)라 한다.

③ 액티브 문서

• 많은 응용에서 클라이언트 사이트에서 수행될 프로그램 또는 스크립트를 필요로 한다. 이들을 액티브 문서(active document)라 부른다.

• 프로그램은 애니메이션이나 상호 작용이 일어날 클라이언트 사이트에서 반드시 수행되어야 한다. 브라우저가 액티브 문서를 요청할 때, 서버는 문서의 복사본이나 스크립트를 전송한다. 그리고 문서는 클라이언트(브라우저) 사이트에서 수행된다.

• 자바 애플릿(Java applets)

ü  애플릿은 서버에서 자바로 작성된 프로그램이다. 애플릿은 컴파일되어 수행될 준비가 된다. 문서는 바이트코드(바이너리)형태이다. 클라이언트 프로세스(브라우저)는 이 애플릿의 인스턴스를 생성하고 이를 수행시킨다.

• 자바 스크립트(JavaScript)

ü  동적문서에서의 스크립트 개념이 액티브 문서를 위해서도 사용될 수 있다. 만일 문서의 액티브 부분이 작다면 이는 스크립트 언어로 작성될 수 있고, 이는 클라이언트에 의해 해석되고 동시에 수행될 수 있다.

ü  스크립트는 소스코드(텍스트)로 바이너리 형태가 아니다. 웹 서비스에 이용되는 스크립트에는 자바 스크립트(JavaScript)나 비주얼 베이직 스크립트(Visual Basic Script) 등이 있다.

ü  이들은 서버가 아닌 클라이언트 측의 웹 브라우저에 의해 해석되고 적용되는 이를 CSS(Client Side Script)라 한다.

(６) 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP, Hypertext Transfer Protocol)

1) 개요

① 하이퍼텍스트 전송 프로토콜은 웹에서 웹페이지를 가져오기 위해 어떻게 클라이언트-서버 프로그램이 작성될 수 있는지를 정의한다.

② HTTP 클라이언트는 요청을 하고 HTTP 서버는 응답을 한다. 서버는 포트 80번을 사용하고 클라이언트는 임시 포트 번호를 사용한다.

2) 영속성

① HTTP 버전 1.0은 비영속적 연결(nonpersistent connection)을 사용하였으나, 버전 1.1은 영속적 연결(persistent connection)을 기본값으로 하는데 이는 사용자에 의해 변경될 수 있다.

3) 비영속적 연결

① 비영속적 연결에서는 각 요구/응답에 대해 하나의 TCP 연결이 만들어진다. 동작은 아래와 같다.

• 클라이언트가 TCP 연결을 열고 요청을 보낸다.

• 서버는 응답을 보내고 연결을 닫는다.

• 클라이언트는 end-of-file 표시가 나타날때까지 데이터를 읽고 그 후 연결을 닫는다.

② 비영속적 연결은 서버에 큰 오버헤드를 부과하게 되는데, 그 이유는 서버가 연결을 열 때마다 다른 버퍼들을 필요로 하기 때문이다.

4) 영속적 연결

① 영속적 연결에서 서버는 응답을 전송한 후에 차후의 요청을 위해 연결을 열어 놓은 상태로 유지한다. 서버는 클라이언트로부터 요청을 받거나 타임아웃이 되면 연결을 닫을 수 있다.

② 오직 하나의 버퍼와 변수만이 각 사이트의 연결을 설정하는데 필요하다. 영속적 연결을 사용하면 시간과 자원을 절약할 수 있는데, 그 이유는 연결 설정과 연결 종료를 위한 왕복 시간(round trip time)이 절약되기 때문이다.

(７) HTTP 트랜잭션

1) 개요

① HTTP는 TCP의 서비스를 이용하지만, HTTP 자체는 상태가 존재하지 않는(stateless) 프로토콜이다. 이는 클라이언트에 대한 정보가 서버에 저장되어 있지 않다는 의미이다.

② 클라이언트는 요청 메시지를 보내어 트랜잭션을 초기화한다. 서버는 응답을 보내어 대답한다.

2) 요청메시지

① 요청라인

• 요청 메시지의 첫 줄은 요청 라인(request line)이라고 부른다. 이 라인에는 문자 구분 기호에 의해 분리된 세 개의 필드가 존재한다.

• 이 필드들은 메소드와 URL, 버전이라 부른다. 이 세 필드는 공백 문자로 구분되어야 한다. 메소드 필드는 요청 유형(request type)을 정의한다.

② 메소드

• GET 방식

ü  GET 방식은 가장 일반적인 HTTP Request 형태로 웹 브라우저에 요청 데이터에 대한 인수를 URL(Uniform Resource Locator)을 통해 전송한다.

ü  GET 방식에서는 각 이름과 값을 &로 결합하며 글자 수를 255자로 제한한다. 메신저로 알려준 URL을 클릭하여 특정 웹 페이지를 똑같이 확인할 수 있는 경우가 GET 방식이 사용된 예이다.

ü  GET 방식은 데이터가 주소 입력란에 표시되기 때문에 최소한의 보안도 유지되지 않은 매우 취약한 방식이다. 따라서 간혹 아이디나 패스워드가 인수로 저장되어 전달되는 경우도 발생한다.

• POST 방식

ü  POST 방식은 URL에 요청 데이터를 전달하지 않고, HTTP 헤더 영역이 아닌 바디 영역에 소켓을 이용하여 데이터를 전송하기 때문에 GET 방식에서의 ‘?page=1&num=1’와 같은 부분이 존재하지 않는다.

③ 요청 헤더 라인

ü  요청 라인 이후 0개 이상의 요청 헤더(request header) 라인을 가질 수 있다. 각 헤더 라인은 추가적인 정보를 클라이언트에서 서버로 보낸다.

④ 본체

ü  보통은 메소드가 PUT이나 POST일 때 송신될 주석이나 웹사이트에 게시될 파일을 담고 있다.

3) 응답메시지

① 상태라인

• 응답 메시지의 첫 줄은 상태 라인(status line)이라 부른다. 첫 필드는 HTTP 프로토콜의 버전을 의미하고 현재는 1.1이다.

② 응답 헤더 라인

• 상태 라인 이후 0개 이상의 응답 헤더 라인을 가질 수 있다. 각 헤더 라인은 서버에서 클라이언트로 추가적인 정보를 보낸다.

• 예를 들어 송신자는 문서에 대한 부가 정보를 보낼 수 있다. 각 헤더 라인은 헤더 이름과 콜론, 스페이스 그리고 헤더 값을 가지고 있다.

③ 본체

• 서버에서 클라이언트로 전송되는 문서를 포함한다. 응답이 오류 메시지가 아니라면 본체가 존재한다.

제1절 통신 프로토콜

제1항 프로토콜

(１) 기본 개념

1) 데이터통신에 있어서 신뢰성 있게 효율적이고 안전하게 정보를 주고 받기 위해서 정보의 송/수신측 또는 네트워크 내에서 사전에 약속된 규약 또는 규범이다.

2) 주로 송신측에서 수신측을 호출하여 연결하는 과정이다. 통신회선에서의 접속 방식, 통신회선을 통해 전달되는 정보의 형태, 오류 발생에 대한 제어, 송/수신측 간의 동기 방식등에 대한 약속을 포함하고 있다.

(２) 주요 구성요소

1) 프로토콜은 무엇을, 어떻게 그리고 언제 통신할 것인가를 규정한다. 프로토콜의 주요 요소는 구문과 의미 그리고 타이밍이다.

2) 구문(Syntax)

구문은 데이터의 구조나 형식을 가리키며, 데이터가 표현되는 순서를 의미한다. 예를 들면 간단한 프로토콜에서의 데이터의 시작 8비트는 송신자의 주소를 의미하고, 다음 8비트는 수신자의 주소를 의미한다.

3) 의미(Semantics)

의미는 비트들의 영역별 의미를 나타낸다. 즉, 특정 패턴을 어떻게 해석하고, 그를 기반으로 어떤 동작을 할 것인가를 결정하게 된다. 예를 들면 주소는 메시지 최종 목적지나 선택되어지는 경로를 구분하게 된다.

4) 타이밍(Timing)

타이밍은 두가지 특징을 가지는데 데이터를 언제 얼마나 빠른 속도로 전송할 것인가를 나타낸다.

제2항 OSI 7계층

(１) 개요

1) 네트워크 통신을 체계적으로 다루고 있는 ISO 표준은 개방 시스템 상호 연결(OSI, Open System Interconnection) 모델이다. OSI 모델은 1970년 후반에 처음 소개되었다.

2) 개방 시스템(Open System)은 기반 구조와 관계없이 시스템 간의 통신을 제공하는 프로토콜의 집합이다. OSI 모델은 하드웨어나 소프트웨어 기반의 논리적인 변화에 대한 요구 없이 서로 다른 시스템간의 통신을 원활하게 하는 데 그 목적이 있다.

(２) 계층의 구성

7개의 계층으로 구분되어지고 3개의 그룹으로 나눌 수 있다

1) 1, 2, 3 계층

물리계층(1계층), 데이터링크 계층(2계층), 네트워크 계층(3계층) 으로 한 장치에서 다른 장치로 데이터를 전송할 때 필요한 물리적인 면(전기적인 규격, 물리적인 연결, 물리 주소, 전송시간과 신뢰도 등)을 처리한다.

2) 4 계층

4계층은 두 그룹을 연결한다. 하위 계층에서 전송한 내용을 상위 계층이 사용할 수 있는 형태가 되도록 변환한다.

3) 5, 6, 7 계층

세션계층(5계층), 표현계층(6계층), 응용계층(7계층)은 사용자를 지원하는 계층으로 생각할 수 있다. 여기서는 서로 관련이 없는 소프트웨어 시스템 간의 상호 연동을 가능하게 한다.

(３) 계층의 구조

1) 물리계층(Physical Layer)

① 데이터를 물리 매체상으로 전송하는 역할을 담당하는 계층으로 전송을 위해 필요한 물리적 링크의 설정, 유지, 해제를 담당한다.

② 사용자장비와 네트워크 종단장비 사이의 물리적, 전기적인 인터페이스 규정에 초점을 두고 있으며, 전송 선로의 종류에 따라 전송방식과 인코딩 방식을 결정한다.

2) 데이터링크 계층(Data link Layer)

① 데이터링크 계층(Data link Layer)은 물리 계층의 전송 설비를 신뢰할 수 있는 링크로 변환한다.

② 물리 계층에서 전송하는 비트들에 대한 비트 동기 및 식별 기능과 원활한 데이터의 전송을 위한 흐름제어, 안전한 데이터 전송을 위한 오류제어 기능등을 수행한다.

③ 데이터링크 계층은 논리적 연결제어를 담당하는 LLC(Logical Link)와 장비와 장비간의 물리적인 접속을 담당하는 MAC(Media Access Control)으로 나눌 수 있다.

④ 데이터링크 계층에서 데이터 단위를 지칭하여 프레임(frame)이라고 부른다.

3) 네트워크 계층(Network Layer)

송신측에서 수신측까지 데이터를 안전하게 전달하기 위해서 논리적 링크를 설정하고 상위 계층 데이터를 작은 크기의 패킷으로 분할하여 전송하는 역할을 수행한다.

4) 전송 계층(Transport Layer)

① OSI 7계층 구조는 전송 계층을 기점으로 하위 계층으로 이루어진 네트워크 서비스와 상위계층으로 이루어진 사용자 서비스로 구별될 수 있다.

② 전송 계층은 세션을 맺고 있는 두 사용자 사이의 데이터 전송을 위한 종단간(End-to-End) 제어를 담당한다.

③ 종단간 전송은 단순히 한 컴퓨터에서 다음 컴퓨터로의 전달이 아니라 송신 컴퓨터의 응용프로그램(프로세스)에서 최종 수신 컴퓨터의 응용프로그램(프로세스)으로 전전달하는 것 의미한다.

5) 세션 계층(Session Layer)

① 세션 계층은 네트워크 대화 제어기이다. 이는 통신 시스템 간에 상호 대화를 설정하고 유지하고 동기화 한다.

② 특정한 프로세스들 사이에서 세션이라 불리는 연결을 확립하고 유지하며 동기화하는 기능을 제공한다. 여기서 프로세스에 해당하는 것으로는 실제 이용자의 응용 프로그램이 있다.

③ 세션 계층은 표현 계층으로부터 받은 데이터를 효율적인 세션 관리를 위해 짧은 데이터 단위로 나눈 후에 전송 계층으로 보낸다.

6) 표현 계층(Presentation Layer)

① 송/수신자가 공통으로 이해할 수 있도록 정보의 데이터 표현 방식을 바꾸는 기능을 담당한다.

② 송신측의 표현 계층은 응용 계층으로부터 받은 데이터의 보안과 효율적인 전송을 위해 암호화와 압축을 수행하여 세션 계층으로 내려 보낸다.

7) 응용 계층(Application Layer)

① 최상위 계층으로 사용자가 네트워크에 접속하는 것을 가능하게 한다. 전자우편, 원격 파일 접속과 전송, 공유된 데이터베이스 관리, 분산된 정보 서비스의 또 다른 유형과 같은 서비스를 지원하고 사용자 인터페이스를 제공한다.

(１) 부가가치통신망(VAN, Value Added Network)

그림 122. VAN 시스템 흐름도

1) 정보 제공시 통신 회선을 공중 통신사업자로부터 임차하여 하나의 사설망을 구축하고 이를 통해 축적해 놓은 갖가지 정보를 유통시키는 정보통신 서비스망이다.

2) 전기통신 사업자로부터 회선을 차용하여 고도의 통신 처리 기능등 부가가치를 붙여서 제3자에게 재 판매하는 통신망을 말한다. 다양한 컴퓨터를 효율적으로 접속시킨다고 하는 사고에서 생겨난 통신망으로 기본이 되는 것은 통신처리와 회선의 효율화이다.

3) 통신처리란 Protocol(통신순서), 변환코드(Data를 나타내는 기호), 변환포맷(Data를 나열한 순서), 변환속도, 변환미디어(문자, 화면) 변환을 말하는데 회선을 다중화 하거나 데이터를 더 작은 단위로 나누어 패킷 교환을 이용함으로써 회선의 사용 효율을 높이고 통신 비용을 내리는 기능이며, 최근에는 정보처리, 정보제공을 하는 시스템도 등장하여 부가가치 통신망의 범위가 넓어져 가고 있다.

(２) VAN 서비스의 종류

1) 신용카드 VAN 서비스

① 신용카드 VAN 서비스란

고객이 신용카드 가맹점(할인점, 음식점, 일반상점 등)에서 물건을 구매하거나 서비스를 제공받은 후 신용카드로 결제할 때 해당 소비자의 신용카드 한도 및 잔액을 조회한 후 결제를 승인하는 서비스

② 신용카드 VAN 서비스 흐름도

2) 직불카드 VAN 서비스

① 직불카드 VAN 서비스란?

고객이 은행에서 발급한 직불카드를 이용하여 가맹점에서 대금결재를 할 경우, 카드 단말기를 통해 구매대금이 고객 계좌에서 가맹점 계좌로 자동결제 될 수 있도록 해당 거래를 직불카드 공동망을 통해 중개 처리하는 서비스

② 직불카드 VAN 서비스 흐름도

3) 포인트카드 VAN 서비스

① 포인트카드 VAN 서비스란?

구매 금액의 일정 비율을 포인트로 적립 또는 적립된 포인트를 사용할 수 있도록 혜택을 주는 카드를 지칭하며 다양한 포인트 가맹점을 통해 고객이 포인트를 적립하거나 사용할 수 있도록 네트워크 통신을 통한 다양한 거래 중개 서비스

② 포인트카드 VAN 서비스 흐름도

4) 현금영수증 서비스

① 현금영수증 서비스 제도란?

소비자에게는 소득공제를 가맹점에는 세액공제의 혜택을 주며 건전한 소비 문화 정착과 조세 정의 실현을 위해 정부에서 시행하는 제도로 모든 현금 거래에 대해서 본인 인식을 할 수 있는 카드를 제시하면 상점은 영수증을 발급하고 현금결제 내역은 국세청에 통보된다.

② 현금영수증 서비스 흐름도

(３) VAN의 출현 배경

1) 정보 통신 기술의 발달

2) 정보에 대한 수요 증대

3) 사무 및 공장 자동화 기술의 발달

(４) VAN의 특징

1) 불특정 다수를 대상으로 서비스를 제공한다.

2) 패킷 교환망을 이용한 교환 서비스이다.

3) VAN의 가장 큰 기능은 각종 데이터를 교환하는 통신 기능에 있다.

4) 기업 간 전산망(EDI) 등과 공통적 특성을 가진다.

(５) VAN의 계층 구조

1) 정보처리 계층

2) 통신처리 계층

3) 네트워크 계층

4) 전송 계층

(６) VAN의 기능

1) 전송기능(기본 통신계층)

사용자가 단순히 정보를 전송할 수 있도록 물리적 회선을 제공하는 VAN의 가장 기본적인 기능이다.

2) 교환기능(네트워크 계층)

가입된 사용자들을 서로 연결시켜 사용자 간의 정보 전송이 가능하도록 제공하는 서비스이며, 패킷 교환 방식을 이용한다.

3) 통신처리 기능(통신처리 계층)

축적 교환 기능과 변환 기능을 이용하여 서로 다른 기종 간에 또는 다른 시간대에 통신이 가능하도록 제공하는 서비스이다.

① 축적 교환 기능

• 전자 사서함 (Mail Box)

• 데이터 교환

• 동보 통신

한 단말기에서 여러 단말기로 같은 내용을 동시에 전송하는 기능

• 정시 수집

• 정시 배달

② 변환 기능

• 프로토콜 변환

회선 제어, 접속 등의 통신 절차를 변환하는 기능

• 속도 변환

• 코드 변환

• 데이터 형식 변환

• 미디어 변환

4) 정보처리 기능(정보처리 계층)

온라인 실시간 처리, 원격 일괄처리, 시분할 시스템 등을 이용하여 급여관리, 정보검색, 소프트웨어 개발 등의 응용 소프트웨어를 처리하는 기능이다.

제2항 ISDN

(１) 종합정보통신망(ISDN, Integrated Service Digital Network)

종합정보통신망은 하나의 가입자 회선을 이용하여 음성정보와 비 음성정보(문자, 데이터 등)를 동시에 송수신할 수 있는 통신망으로 이를 위해서는 전송로와 교환기가 모두 디지털화 되어야 한다. 그러나 전국의 네트워크를 디지털화 하는데는 많은 기간이 소요되기 때문에 기존의 전화망을 순차적으로 디지털화해 나가면서 ISDN 서비스를 확대하는 것이 통례이다.

(２) 국내의 전기통신망

1) 공중교환전화망(PSTN, Public Switched Telephone Network)

2) 텔렉스(TELEX, Teletypewriter Exchange)

그림  SEQ 그림 \* ARABIC 128. 타자기와 비슷한 텔렉스

텔렉스는 Teletypewriter와 Exchange의 합성어로 가입전신이라고 부르고 있다. 전화의 자동 교환과 인쇄 전신의 기술을 이용한 기록 통신 방식이다. 다이얼 따위로 상대 가입자를 호출하여 인쇄 송신기로 통신문을 보내면 상대편의 인쇄 수신기에 자동적으로 기록된다.

3) 공중패킷교환망(PSDN, Packet Switched Data Network)

4) 회선교환망(CSDN, Circuit Switched Data Network)

회선교환망은 교환기에 의해 데이터를 전송하고 수신할 양측에 회선이 구성되어 데이터를 전송하는 망으로서, 데이터를 보낼 수 있게 회선을 일단 공중 전화 교환 방식(PSTN) 처럼 독점적으로 구성하여 대량의 데이터를 고속으로 보낼 수 있는 교환망으로 비 음성 신호를 전송한다는 측면에서 공중패킷교환망(PSDN)과 비슷하다. 그러나 정보를 주고 받을 회선이 구성되면 다른 이용자가 이 회선을 사용할 수 없다. (즉, 통화중인 두 사람은 자신들의 통화를 위해 회선을 독점으로 사용하고 있는 것이다.)

5) 종합정보통신망(ISDN, Ingegrated Service Digital Network)

(３) ISDN의 특징

1) 하나의 통신망에 접속되며, 디지털 전송 기술을 이용하여 데이터, 음성, 화상정보 등 다양한 서비스를 제공한다.

2) 통신망의 경제성과 효율성을 증대시키고 통신처리 기능을 고도화시킨다.

3) 사용자는 단일/복수의 다른 사용자와 동시에 교대로 통신서비스를 제공받을 수 있다.

4) 단일 가입자 번호로 다양한 종류의 서비스를 적은 비용으로 제공 받는다.

5) 음성 신호와 컴퓨터 단말기에 사용되는 신호, 그리고 텔레비전의 영상 신호 등을 하나의 통신망으로 연결 가능하다.

6) 통신 방식 및 전송로가 모두 디지털 방식이다.

7) OSI 참조 모델의 계층 구조를 따른다.

8) 통신망의 교환 접속 기능에는 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식이 있다.

9) 채널은 B, D, H 등이 있다.

(４) ISDN의 통신 서비스

1) 베어러 서비스(Bearer Service)

회선교환, 패킷교환등 하위 계층 기능만을 제공하는 서비스이다.

① 사용자 입장의 End-to-End 서비스를 언급하는 텔레 서비스와는 달리 망 내부 관점에서 보여지는 서비스를 말한다.

② OSI 7 계층 모델의 하위 계층 (1, 2, 3) 만으로 정보 전달 기능을 제공하는 서비스로써, 회선교환, 패킷 교환등 하위 계층 기능만을 제공하는 서비스이다.

③ 신용카드의 확인, 원격검침, 원격제어서비스 등 사용자 직접 개입 없이도 가능

2) 텔레 서비스(Teleservice)

통신망과 단말 기능을 제공하는 서비스로 OSI 상위 4개 계층까지도 지원한다. 실제로 단말을 조작하고 통신하는 이용자 측에서 본 서비스이다.

① 양 종단 이용자 간에 규정된 기능을 제공하는 서비스를 말한다. 즉, 사용자 관점의 종단간 서비스를 의미한다.

② OSI 7 계층 모델의 관점에서 End-to-End 간 4~7계층의 기능을 의미한다.

③ 전화, 팩시밀리, 영상회의 등 사용자 간 직접 대화 가능

3) 부가서비스

베어러 서비스와 텔레 서비스를 통합한 서비스이다.

(５) ISDN의 구조

1) TDM을 이용해서 사용자 정보 채널과 신호 정보 채널을 구성한다.

2) 채널 종류

① B(Bearer) 채널

• 정보채널이라고 하며 64Kbps의 전송 속도를 제공한다.

• 기본적인 사용자 데이터 채널이다.

• 사용자 정보를 전송하기 위한 채널로 전이중 방식으로 모든 유형의 디지털 정보를 송수신한다.

② D(Data) 채널

• 사용자와 ISDN간에 신호 정보를 전달하기 위해 사용되는 채널로 16Kbps 또는 64Kbps의 전송 속도를 제공한다.

• 서비스 제어를 위한 채널과 소량, 저속의 패킷 전송 채널이다.

• 패킷교환이나 신호를 기다리지 않는 저속 원격 계측에도 사용된다.

• 서비스 요구 신호 메시지의 내용은 ISDN 장비의 종류에 따라 다르다.

③ H(Hybrid) 채널

• 베어러 채널과 같은 기능을 제공하지만 더 많은 대역폭을 요구하는 고속 사용자 정보를 전송하기 위한 채널이다.

• H0: 386Kbps, H11: 1,536Mbps, H12: 1.92Mbps

(１) LAN

1) 정보통신 기술 발전에 의해 출현한 정보화의 한 형태로서, 한 건물 또는 공장, 학교 구내, 연구소 등의 일정지역 내의 설치된 통신망으로서 각종 기기 사이의 통신을 실행하는 통신망이다.

2) 구내나 동일 건물 내(제한된 지역)에서 프로그램, 파일 또는 주변장치들을 굥유할 수 있는 컴퓨터 통신망이다.

(２) LAN의 특징

1) 단일 건물 내에 설치된다.

2) 기본적인 회선망의 형태로 성형, 링형, 버스형, 트리형, 망형이 있다.

① 성형망(Star Network)

중앙에 컴퓨터가 있고 이를 중심으로 분산된 단말기들이 일대일로 연결되어 있는 중앙 형태의 회선망을 말한다.

② 링형(Ring Network)

컴퓨터와 단말기들을 서로 이웃하는 것 끼리만 연결시킨 형태이다.

③ 버스형(Bus Network)

하나의 회선에 여러 대의 단말기가 접속되어 있는 형태이다.

④ 트리형(Tree Network)

중앙의 컴퓨터와 일정 지역의 단말기까지는 하나의 회선으로 연결되어 있으며, 그 이웃하는 단말기는 이 단말기로부터 근처의 다른 단말기로 회선이 연장된 형태이다.

⑤ 망형(Mesh Network)

공중전화망(PSTN)과 공중데이터통신망(PSDN)등이 사용된다. 모든 단말기들이 1:1로 연결될 수 있으며, 최대 연결될 수 있는 간선의 수는 N(N-1)/2 이다.

3) 동축케이블, 광섬유, 꼬임선 등의 전송 매체를 이용한다.

4) 데이터 링크 계층에 속하여 경로 선택이 필요하지 않다.

5) 전송방식으로는 베이스밴드와 브로드밴드 방식이 있다.

① 베이스밴드 LAN(Baseband-LAN)

• 디지털 신호 정보를 직접 전송하는 방식

• 비교적 쉽게 통신이 가능하며 경제적임

• 디지털 신호를 디지털 신호로 변환

② 브로드밴드 LAN(Broadband-LAN)

• 통신 경로를 여러 개의 주파수 대역으로 나누어 쓰는 방식

• 데이터 이외의 영상, 음성등에 대한 전송도 가능

• 기본적으로 주파수 분할 다중화 방식을 이용

• 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환

(３) LAN의 확장 및 변형

그림 114. 네트워크의 형태

1) MAN(Metropolitan Area Network)

도시형 통신망이라고도 하며, 약 50Km 반경 이내의 도시, 번화가, 대단위 아파트 단지 등을 대상으로 구성하는 도시형 통신망이다.

2) WAN(Wide Area Network)

각기 다른 LAN을 통합시켜 관련이 있는 기관과 상호 연결시킨 광역 통신망이다.

3) CO-LAN

대학, 병원 및 연구소 등 근거리 통신망이 필요하면서도 여건이 안되는 기관간에 인근 전화국의 데이터 교환망과 기존 통신망을 연동시켜 구성하는 통신망을 말한다.

(４) LAN의 표준안

1) OSI 7계층 구조상 물리 계층과 데이터링크 계층을 대상으로 한다.

2) IEEE 802 주요 표준 규격

프로젝트 802는 1985년에 설립된 IEEE 표준화 프로젝트이다.

① 802.2 : 논리 링크 제어(LLC) 계층에 관한 규약

② 802.3 : CSMA/CD 방식에 매체 접근 제어(MAC) 계층에 관한 규약

③ 802.4 : 토큰 버스 방식의 매체 접근 제어(MAC) 계층에 관한 규약

④ 802.5 : 토큰 링 방식의 매체 접근 제어(MAC) 계층에 관한 규약

⑤ 802.11 : 무선 LAN에 관한 규약

(５) MAC(Medium Access Control) / LLC(Logical Link Control)

LAN 환경에서 OSI 2계층은 MAC과 LLC 계층으로 분리된다.

※ LLC(Logical Link Control)

IEEE 802 데이터링크계층의 상위 계층으로 모든 LAN 프로토콜에 공통이다.

※ MAC

데이터링크 계층의 하위 서브 계층으로 공유 매체 접근 방법을 제공한다.

(６) MAC(Medium Access Control)

매체접근제어(MAC, Media Access Control)는 LAN에서 하나의 통신 회선을 여러 단말 장치들이 원활하게 공유할 수 있도록 해주는 통신 회선에 대한 접근 방식이다.

1) 매체접근 방법에 따른 분류

매체접근 방법에 따라 CSMA/CD 방식과 TOKEN PASSING 방식으로 분류할 수 있다.

2) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collion Detection) 방식

데이터의 충돌을 막기 위해 송신 데이터가 없을 때에만 데이터로 송신하고 다른 장비가 송신중일 때에는 송신을 중단하며 일정시간 간격을 두고 대기하였다가 순서에 따라 다시 송신하는 방식이다.

① CSMA/CD 용어의 의미

• CS(Carrier Sense)

호스트는 공유 매체의 사용 가능 여부를 신호 감지로 확인한다. 즉, 송신 전에 케이블 사용 여부를 확인한다.

• MA(Multiple Access)

다수 호스트가 하나의 공유 매체에 연결되어 있고, 케이블이 비어 있으면 누구나 송신 가능하다.

• CD(Collision Detection)

공유 매체에서 데이터 충돌 여부를 확인한다. 즉, 충돌 발생 검출 및 재 전송이 이루어진다.

② CSMA/CD 의 특징

• 전송 도중 충돌이 감지되면 즉시 전송을 멈추고 다른 스테이션에 충돌을 알리는 잼(Jam) 신호를 전송한다.

• 잼(Jam) 신호를 전송 후 일정 시간이 흐른 뒤 데이터를 재 송신한다.

• 통신량이 적을 때 채널 이용률이 높다.

• 버스형 또는 성형 근거리 통신망에서 가장 일반적으로 이용된다.

• IEEE 802.3 표준 규약

3) Token Passing 방식

① 토큰 버스(Token Bus)

버스(Bus) 형태를 갖는 LAN에서 사용하는 방식으로 망을 구성하는 모든 노드들 사이에 논리적 링(Ring)이 형성되어 토큰을 잡은 노드만이 데이터 패킷을 송신할 권리를 가지며, 데이터 패킷을 전송한 후 토큰을 논리적 링 상의 다음 노드에 넘겨주는 방식이다.

• 물리적으로 토큰 버스 구조를 지원한다.

• 논리적으로 토큰을 이용한 링 구조를 지원한다.

• 데이터를 전송하기 위해서는 반드시 토큰을 확보해야 한다.

• IEEE 802.4 표준 규약

② 토큰 링(Token Ring)

링(Ring) 형태를 갖는 LAN에서 사용하는 방식으로, 물리적으로 연결된 링 형태의 망을 따라 한쪽 방향으로 순회하는 토큰에 의해 노드에게 데이터의 송신권이 주어지는 방식이다.

• 평소에 하나의 토큰이 링 주위를 순환한다.

• 토큰을 확보한 호스트만 데이터를 전송할 권한이 있다.

• 송신자가 전송한 데이터는 링을 한 바뀌 순환한 후, 송신자에 의해 회수된다.

• 목적지 주소가 자신인 호스트만 데이터를 보관한다.

4) CSMA/CD 와 Token Passing 방식의 비교

5) IEEE 802.3 LAN 프로토콜

① CSMA/CD

② 이더넷(Ethernet)

• 이더넷의 특징

ü  고속 이더넷과 기가비트 이더넷이 있으며, 기존의 LAN과 같은 구성과 MAC 프로토콜을 그대로 사용할 수 있다.

ü  버스 토폴로지를 사용

ü  MAC 프로토콜로 CSMA/CD 방식을 사용한다.

ü  10Mbps 데이터 전송 속도를 지원한다.

ü  이더넷은 기저대역과 광대역의 두 영역을 정의한다.

-       기저(Base)라는 말은 디지털 신호를 의미한다.

-       광대역(Broad)라는 말은 아날로그 신호를 의미한다.

• 이더넷 기저대역(Baseband) 시스템 규격

ü  10 BASE T

10: 10Mbps

BASE: 베이스밴드 방식

T: 전송매체로 꼬임선(Twisted Pair Wire) 을 사용한다.

ü  10 BASE 2

얇은 동축 케이블을 이용한다.

2: 한 세그먼트의 케이블 길이가 최대 200m라는 의미이다.

ü  10 BASE 5

굵은 동축 케이블을 이용한다.

5: 한 세그먼트의 케이블 길이가 최대 500m라는 의미이다.

③ Fast Ethernet(고속 이더넷)

• 이더넷에서 MAC 계층에서 데이터율을 10배로 증가하였고, 충돌 영역을 1/10으로 감소하였다.

• 100Mbps로 동작하며, 저가의 호환 LAN을 위해 IEEE802.3 위원회에서 개발했다.

• 표준안의 총괄적인 명칭은 100BASE-T이다.

• 기존의 10BASE-T와 호환이 용이하다.

④ Gigabit Ethernet(기가비트 이더넷)

• 1995년 후반 IEEE802.3 위원회는 이더넷 구성을 초당 기가비트의 속도로 패킷을 전달하기 위한 방법을 연구했다.

• 기존의 100BASE-T 및 10BASE-T와 호환이 가능하며 원활하게 이전될 수 있도록 지원한다.

• 기가비트 이더넷의 전송매체는 광섬유를 이용한다.

• 기가비트 이더넷은 보통 고속 이더넷망들을 연결하는 중추(backbone) 역할을 한다.

패킷 교환망은 보내고 싶은 문자, 부호 등을 패킷 형태로 보내는 방식으로 정보의 묶음인 패킷은 패킷 교환망을 사이에 두고 전송되며, 이때 직접 상대방의 단말기나 컴퓨터로 바로 보보내지는 것이 아니라 패킷 교환망 내의 패킷 교환기에 일시적으로 축적되었다가 패킷 교환기가 가장 신속하게 패킷을 전송할 수 있는 전송로나 한가한 전송로를 택해 패킷을 보내주는 방식의 교환망을 말한다.

그림 101. X.25 over TCP/IP

※ 패킷(PACKET)

Packet이란 많은 양의 정보를 일정한 크기로 잘라서 여러 묶음으로 만들어 전송하는 패킷 교환망에서 전송하는 정보의 꾸러미로서 하나의 패킷 각각에는 주소와 순서에 관한 정보가 들어있는 헤더(Header)를 포함해 하나의 패킷으로 한다.

(１) 패킷 교환망의 특징

1) 장점

① 정보를 패킷 단위로 전송한다.

② 부호가 다른 단말장치 사이의 통신이 가능하다.

③ 처리 속도가 다른 단말 장치 사이의 통신이 가능하다.

④ 축적 전송 기능에 의해 패킷 다중 전송이 가능하다.

⑤ 회선 이용효율이 좋다.

한 이용자가 패킷 전송이 휴지 순간에 다른 이용자의 데이터를 사이에 끼워서 중간 중간에 전송할 수 있다.

⑥ 전송량 제어와 전송속도 변환이 가능하다.

⑦ 선로 고장시 우회 경로를 이용하기 때문에 통신 서비스의 신뢰도가 높다.

⑧ 통신요금이 경제적이다.

거리에 따른 요금이 부과되지 않으므로 장거리 통신의 경우 특히 경제적이다.

2) 단점

① 대량의 데이터 전송시 시간이 소요된다.

② 패킷망을 이용해서 음성 통신에 장해를 준다.

(２) 패킷망 기술의 표준(CCITT 규정)

1) X.3

PAD가 문자형 비단말기를 제어하기 위해 사용되는 변수들에 대한 규정이다.

※    PAD(Packet Assembler Disassembler) : 단말기들간에 접속이 가능하도록 패킷을 분해, 조립하는 장치이다.

2) X.21

동기식 디지털 라인을 통한 시리얼 통신에 대한 ITU-T 표준으로써 X.21 프로토콜은 유럽과 일본에서 주로 사용된다.

3) X.21bis

X.25 네트어크에서 DCE와 DTE 사이의 통신을 위한 물리적 계층 프로토콜을 정의하는 ITU-T 표준. 사실상 EIA/TIA-232에 해당한다.

4) X.25

패킷망에서 패킷형 단말기를 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정이다.

5) X.28

문자형 비패킷 단말기와 PAD간에 주고 받는 명령과 응답에 대한 규정이다.

6) X.29

패킷형 단말기와 문자형 비패킷 단말기의 통신 규정이다.

7) X.75

패킷망 상호 간의 접속을 위한 신호 방식 규정

※ X.25 PLP : X.25 packet layer protocol

※ LAP-B (HDLC) : Link access protocol-balanced(high-level data link control)

(３) 패킷 교환망의 주요 기능

1) 호(call), Virtual Circuit 설정 및 해제

종단 호스트간 가상 회선을 설정, 해제한다.

2) 경로배정(Routing)

최적의 경로를 결정한다. 출발지에서 목적지까지 이용 가능한 전송로를 찾아본 후에 가장 효율적인 전송로를 선택하는 기능이다.

3) 다중화(Multiplexing)

하나의 전송 링크를 다수의 논리 채널로 다중화한다. 물리적으로는 한 개의 통신 회선을 사용하면서 패킷 마다 논리 채널(가상 회선) 번호를 붙여 동시에 다수의 상대 터미널과 통신을 수행하도록 하는 기능이다.

4) 에러제어(Error Control)

망내에서의 에러 발생을 감지하고 복구한다.

5) 흐름제어(Flow Control)

네크워크 내의 원활한 흐름을 위해 패킷의 전송량이나 속도를 제어하여 수신 버퍼의 범람(Overflow)를 방지한다.

6) 혼잡제어(Congestion Control)

패킷망내에 전달되는 패킷 수를 적절히 제어함으로써 과도한 패킷 지연을 방지한다. 혼잡제어는 네트워크 내의 모든 단말 장치들의 패킷 수를 제어한다.

7) 논리 채널

송∙수신측 단말기 사이에서 논리 채널(가상 회선)을 설정하는 기능이다.

8) 교착상태(Dead Lock) 방지

교환기 내에 패킷들을 축적하는 기억 공간이 꽉 차 있어서 다음 패킷들이 기억공간에 들어가기 위해 무한정 기다리는 현상을 말한다.

(４) 경로 설정(Routing)

1) 라우팅은 패킷을 전송하기 위해 송신측에서 목적지까지의 경로를 정하고, 정해진 경로를 따라 패킷을 전달하는 일련의 과정이다.

2) 라우터는 라우팅 기능을 수행하며 네트워크 계층 주소를 참조하여 가능한 한 여러 경로 중에서 최선의 경로를 결정하게 된다.

3) 라우팅 알고리즘은 관리자가 직접 라우팅 테이블을 설정하는 정적 라우팅 알고리즘과 네트워크 환경 변화에 능동적으로 대처 가능한 동적 라우팅 알고리즘으로 구분된다.

4) 경로 배정 요소

① 성능 기준

최소 비용 경로(Hop수, 지연, 처리율)

② 경로의 결정 시간

패킷단위, Session 단위

③ 경로의 결정 장소

각 노드, 중앙노드, 근원지 노드

④ 네트워크 상태 정보 사용

자신, 인접노드, 경로상의 노드, 모든 노드

⑤ 경로 정보의 갱신 시간

연속적, 주기적, 주요부하변화, Topology 변화

5) 경로 설정 프로토콜(Routing Protocol)

① IGP(내부 게이트웨어 프로토콜, Interior Gateway Protocol)

ü  하나의 자율 시스템(AS) 내의 라이팅에 사용되는 프로토콜이다.

ü  RIP(Routing Information Protocol): 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜이다.

ü  OSPF(Open Shortest Path First Protocol)

② EGP(외부 게이트웨이 프로토콜, Exterior Gateway Protocol)

자율 시스템(AS) 간의 라우팅, 즉 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜이다.

③ BGP(Border Gateway Protocol)

여러 자율 시스템(Autonomous System) 간에 라우팅 정보를 교환한다.

6) 경로 설정 알고리즘

① 범람 경로 제어(Flooding)

② 고정 경로 제어(착국 부호 방식, Static Routing)

③ 적응 경로 제어(Adaptive Routing)

④ 임의 경로 제어(Random Routing)

그림  85. 데이터 회선망

제1항 전용회선(Leased Line) 방식

2개 이상의 단말기가 점-대-점 (Point-to-Point) 방식으로 통신 회선이 항상 고정적으로 연결되어 있는 회선이다. 통신 장치와 통신 회선을 많이 사용하므로 비경제적이지만 고속의 데이터 전송을 할 수 있고, 전송 오류가 적은 방법이다. 전용 회선으로 연결된 단말기의 개수가 N개이면 통신 회선의 수는 N(N-1)/2가 된다.

특징을 정리해 보면

(１) 전용회선 방식의 특징

1) 전용 회선(Leased Line)은 송수신 상호간에 통신 회선이 항상 고정되어 있는 방식이다.

2) 전용 회선의 연결 방식에는 송∙수신측을 일-대-일 독립적으로 연결하는 점-대-점(Point to Point) 방식과 하나의 공유된 통신 회선에 여러 대의 단말기들을 연결하는 분기 회선(Multi-Point 또는 Multi-Drop) 방식이 있다.

3) 전송 속도가 빠르고 전송 오류가 적으며 사용 방법이 간편하고 업무 적용이 쉬우며 전송할 데이터의 양이 많고, 회선의 사용 시간이 많을 때 효율적이고 고장 발생 시 유지 보수가 유리하다.

제2항 공중(교환) 회선(Switched Line) 방식

송신측의 단말기에서 송신한 데이터를 교환기가 식별하여 수신측에 있는 해당 단말기에 전송하는 방식이다. 전용 회선에 비해 고속 전송과 전송 데이터의 품질은 보장할 수 없지만 통신 장치와 회선 비용을 줄일 수 있어 경제적이다.

특징을 정리해 보면

(１) 공중(교환) 회선 방식의 특징

1) 교환기에 의해서 연결되는 방식이다.

2) 전용 회선에 비해서 전송 속도가 느리다.

3) 전송할 데이터양이 적고, 회선 사용 시간이 짧을 때 효율적이다.

전용 회선과 교환 회선을 비교해 보면

제3항 데이터 교환 방식

교환 회선에서 사용되는 데이터 교환방식에는 송∙수신측 간에 통신 회선을 교환기에 의해서 물리적으로 접속시켜 주는 회선 교환 방식과 교환기의 임시 기억장치를 이용하는 축적교환 방식이 있다.

제4항 직접교환 방식

(１) 회선 교환(Circuit Switching) 방식 – 전화 시스템

음성 전화망과 같이 메시지가 전송되기 전에 발생지에서 목적지까지의 물리적 통신 회선 연결이 선행되어야 하고 이 물리적인 연결이 정보 전송이 종료될 때 까지 계속 유지되는 교환 방식이다. 경로가 확보되고 수신측에 응답이 있는 상태라면 교환 방식 중 전파 지연이 가장 짧으며 실시간 통신이 가능한 방식이다. 하지만 데이터 전송 전에 경로를 확보하기 위해 긴 시간이 필요하기 때문에 전체 시간으로 볼 때에는 많은 시간이 소요된다. 특히 일반 전화 회선 교환 방식은 데이터 전송에 필요한 시간을 비교해 볼 때 교환 방식 중 가장 긴 방식이라 할 수 있다.

회선 교환 방식은 크게 공간 분할 교환 방식(SDS)과 시분할 교환 방식(TDS)으로 나뉘어 진다.

1) 회선 교환 방식의 특징

① 데이터 전송 전에 먼저 물리적 통신 회선을 통한 연결이 필요하다.

② 일단 접속이 되고 나면 그 통신 회선은 전용 회선에 의한 통신처럼 데이터가 전달된다.

③ 접속에는 긴 시간이 소요되나 일단 접속되면 전송 지연이 거의 없어 실시간 전송이 가능하다.

④ 회선이 접속되더라도 수신 측이 준비되어 있지 않으면 데이터 전송이 불가능하다.

⑤ 데이터 전송에 필요한 전체 시간이 축적 교환 방식에 비해 길다.

⑥ 접속된 두 지점이 회선을 독점하기 때문에 접속된 이외의 다른 단말기는 전달이 지연된다.

⑦ 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 동일한 전송 속도가 유지된다.

⑧ 확립과 단절 절차가 필요하다.

2) 공간 분할 교환(SDS, Space Division Switching) 방식

일반 전화 회선 교환에 사용되는 방식으로 기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용하여 교환을 수행하는 방식으로 음성 전화용 교환기가 이에 속한다. 두 단말기 간의 경로가 공간적으로 분할되는 방식으로 두 단말기 사이에 신호를 전송하는 교환기가 필요하고, 이 교환기를 거친 물리적인 경로가 설정되는 방식이다. 즉, 교환기를 거쳐야만 두 대의 단말기가 1:1로 연결될 수 있다.

① 기존의 음성용 전화 회선망을 그대로 이용할 수 있어서 간단한 저속 데이터 전송에 효과적이다.

② 본래가 음성용이므로 데이터 통신을 위해서는 융통성이 적고 오류율이 높다.

③ 연결 접속 시간이 길고 고속 전송이 어렵고, 속도나 코드의 변환이 어렵다.

3) 시분할 교환(TDS, Time Division Switching) 방식

전자 부품이 갖는 고속성과 디저털 교환 기술을 이용하여 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시켜 다중화하는 방식이다.

① TDM 버스 교환 (TDM Bus Switch)

한 전송 회선을 시간으로 분할해 다중 신호가 이 회선을 공유하는 방식으로 주로 동기식 TDM 버스 교환을 사용한다.

② 시간 슬롯 상호 교환(TSI, Time Slot Interchange)

대부분 시간 분할 교환 방식이 채택하는 기술로 전이중 동작을 위해 한쌍의 슬롯을 교환함으로써 시간 슬롯 또는 채널의 동기화된 TDM 열을 이룬다.

③ 시간 다중화 교환(TMS, Time Multiplex Switch)

TSI 장치는 제한된 수의 접속만을 제공한다. 특히 액세스 속도가 고정되었을 때 TSI의 크기가 커지면 지연은 더욱 커지게 된다. 이러한 문제점을 해결하고 많은 양의 채널을 확보하기 위해 사용되는 방식이다.

4) 회선 교환 방식에서의 제어 신호의 종류

① 감시 제어 신호(Supervisory Control Signal)

서비스, 응답, 경보 및 휴지 상태 복귀 신호 등의 기능을 수행하는 제어 신호이다. 상대편과 통화를 하기 위해 필요한 자원의 이용 가능성이 있는지를 파악해 알려준다. 즉, 전화를 할 때 상대편과 통신할 수 있는지의 전체적인 부분을 제어한다.

② 주소 제어 신호(Address Control Signal)

상대방을 식별하고 경로를 배정한다. 상대편의 전화번호를 식별해서 상대편과 통화할 수 있는 경로를 확보하는 작업을 한다.

③ 통신망 관리 제어 신호(Communication Management Control Signal)

통신망의 전체적인 운영, 유지, 오류 제어, 고장 수리 등을 위해 사용되는 제어 신호이다.

④ 호 정보 제어 신호(Call Information Control Signal)

호의 상태에 대한 정보를 송신자에게 제공한다. 현재 호(링크 설정)의 상태 정보를 전화를 거는 사람에게 제공한다. 상대편과 통화하기 직전까지 전화에서 들려오는 모든 신호를 알려준다. 전화 가능 음, 경로 확보 음, 따르릉, 통화 중 등 현재 상태를 알게 해 준다.

제5항 축적교환 방식

회선교환처럼 직접적으로 전기적인 연결은 없지만 일시적으로 저장하는 기능이 있어 네트워크의 흐름이나 변화에 충분히 대처할 수 있는 장점이 있고, 통신 회선을 공통으로 사용할 수 있으므로 경제적인 통신을 할 수 있다. 축적 교환은 전달되는 데이터가 축적 교환기에 일시적으로 저장되었다가 전달되기 때문에 저장 시에 데이터를 변환시킬 수 있다. 축적 교환은 전송할 데이터 전체를 전송하는 메시지 교환과는 달리 전달 속도를 향상시키기 위하여 데이터를 작은 조각으로 분할하여 전송하는 패킷 교환 방식이 있다.

(１) 축적 교환 방식의 특징

1) 기억 장치를 사용한다.

2) 호출자와 피 호출자가 동시에 운영 상태에 있지 않아도 된다.

3) 데이터 전송량이 폭주하는 혼란을 피할 수 있다.

4) 데이터의 손실을 막기 위하여 부가적인 내용(번호, 날짜, 시간 등)을 추가할 수 있다.

5) 코드와 속도가 다른 단말기 간에도 통신이 가능하다.

6) 통신 회선을 공유할 수 있기 때문에 통신 비용이 저렴하다.

7) 전송 속도나 코드의 변환 및 전송 오류 정정이 가능하다.

(２) 메시지 교환 방식 – eMail

하나의 메시지 단위로 축적-전달(store-and-forward) 방식에 의해 데이터를 교환하는 방식이다. 일반적인 데이터 전송 방법으로 전송이 주 목적이기 때문에 전체 데이터를 한 번에 전송한다. 따라서 빠른 응답을 요구하는 전송에는 부 적합하다. 전송되는 전체 데이터는 전송 순서를 기다리는 동안 교환기의 임시 기억 장치에 기억되었다가 순서가 되면 차례로 전송된다.

1) 메시지 교환 방식의 특징

① 하나의 메시지 단위로 저장-전달(Store-and-Forward) 방식에 의해 데이터를 교환한다.

② 각 메시지마다 전송 경로가 다르고 수신 주소를 붙여서 전송한다.

③ 교환 방식 중 전송(전파) 지연 시간이 가장 길다.

④ 응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송에는 부적절하다.

⑤ 수신측이 준비가 안 된 경우에도 지연 후 전송이 가능하다.

⑥ 전송 코드와 속도가 다른 단말기끼리도 교환이 가능하다.

(３) 패킷 교환 방식

메시지 교환 방식에서 장문의 메시지가 전송되고 있다면 긴급을 요하는 짧은 메시지는 앞선 장문의 메시지가 모두 전송될 때까지 기다려야 한다. 이러한 문제점을 보완해 빠른 응답 시간을 제공하고 통신 회선의 효율적인 사용을 위해 전송할 전체 데이터를 일정한 크기로 나누어 전송하는 방식이다. 이때 일정한 크기로 나누어진 데이터를 패킷이라고 한다.

1) 패킷 교환 방식의 특징

① 패킷을 일시 저장했다가 수신처에 따라 적당한 경로를 선택해서 전송(Store-and-Forward)하는 방식이다.

② 음성 전송보다는 데이터 전송에 더 적합하다.

③ 패킷 교환망은 OSI 참조 모델의 네트워크 계층에 해당하고 패킷형 터미널을 위한 DTE와DCE 간의 접속 규정은 X.25이다.

④ 메시지를 작은 데이터 조각인 패킷으로 블록화한다.

⑤ 패킷망에서 전달할 수 있는 패킷의 최대 크기는 1,024비트이나 2,048비트로 제한을 두고 있다.

⑥ 패킷 교환 방식은 데이터 흐름이 많거나 교환기가 고장이 있어도 우회해서 전달될 수 있는 융통성이 존재한다.

⑦ 하나의 통신회선을 여러 사용자가 공유할 수 있으므로 회선 이용률이 높다.

⑧ 트래픽 양이 적을 경우뿐만 아니라 많을 경우에도 적절하게 사용할 수 있다. 패킷 교환 방식은 빠른 응답을 원하는 데이터 전송에 적절한 방식이다.

⑨ 가상회선 방식과 데이터그램 방식이 있다.

⑩ 전송에 실패한 패킷의 경우 재전송이 가능하다.

⑪ 패킷 단위로 헤더를 추가하므로 패킷별 오버헤드가 발생한다.

2) 패킷망 기술의 표준 (CCITT 규정)

① X.3

PAD가 문자형 비단말기를 제어하기 위해 사용되는 변수들에 대한 규정이다.

② X.25

패킷망에서 패킷형 단말기를 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정이다.

③ X.28

문자형 비패킷 단말기와 PAD간에 주고 받는 명령과 응답에 대한 규정이다.

④ X.29

패킷형 단말기와 문자형 비패킷 단말기의 통신 규정이다.

⑤ X.75

패킷망 상호 간의 접속을 위한 신호 방식 규정

3) 가상 회선 방식

패킷을 전송하기 전에 미리 가상적인 경로을 확보하여 전송하는 방식으로 삽입 흐름이나 오류 제어를 서브넷(부 네트워크)에서 지원하기 때문에 데이터그램 방식보다 오류가 적다. 또한 패킷의 송신 순서와 수신 순서가 바뀌지 않기 때문에 데이터그램 방식에 비해 복잡하지 않다.

① 단말기 상호간에 논리적인 가상 통로 회선을 미리 설정하여 송신자와 수신자 사이의 연결을 확립한 후에 설정된 경로를 따라서 패킷들을 순서적으로 운반하는 방식이다.

② 정보 전송 전에 제어 패킷에 의해 경로가 설정된다.

③ 패킷의 발생 순서대로 전송된다.

④ 통신이 이루어지는 컴퓨터 사이에 데이터 전송의 안정성과 신뢰성이 보장된다.

⑤ 별도의 호(Call) 설정 과정이 있다는 것이 회선 교환 방식과의 공통점이다.

4) 데이터그램 방식

데이터 전송 시 일정 크기의 데이터 단위로 쪼개어 특정 경로의 설정 없이 전송되는 방식으로 패킷에 독립성을 부여하여 중간 노드에 문제가 발생하여도 우회하여 목적지에 도착할 수 있는 방식이다. 따라서 목적지가 같은 패킷이라도 다른 전송로를 진행할 수 있어서 매우 융통성이 있고 소수의 패킷을 전송하는 경우에 유리하다. 데이터그램 패킷은 언제든 순서가 뒤바뀔 수 있기 때문에 수신측에서는 순서적으로 재 조립해야 한다.

① 연결 경로를 설정하지 않고 인접한 노드들의 트래픽(전송량) 상황을 감안하여 각각의 패킷들을 순서에 상관없이 독립적으로 운반하는 방식이다.

② 패킷마다 전송 경로가 다르므로 패킷은 목적지의 완전한 주소를 가져야 한다.

③ 네트워크의 상황에 따라서 적절한 경로로 패킷을 전송하기 때문에 융통성이 좋다.

④ 순서에 상관없이 여러 경로를 통해 도착한 패킷들은 수신 측에서 순서를 재 정리한다.

5) 데이터그램 패킷 방식과 가상 회선 패킷 방식의 비교

(１) 오류의 발생 원인

1) 감쇠(Attenuation)

① 전송 신호가 전송 매체를 통과하는 과정에서 거리에 따라 점차 약해지는 현상이다.

② 주파수가 높을수록 감쇠 현상이 심해지고, 감쇠 현상을 해결하기 위해 중계기를 이용한다.

2) 지연 왜곡(Delay Distortion)

주로 유선 전송 매체에서 발생하며, 하나의 전송 매체를 통해 여러 신호를 전달했을 경우 주파수에 따라서 그 속도가 달라짐으로써 생기는 오류를 말한다.

3) 상호 변조 잡음(Intermodulation Noise)

서로 다른 주파수들이 하나의 전송 매체를 공유할 때 주파수 간의 합이나 차로 인해 새로운 주파수가 생성되는 잡음을 말한다.

4) 충격 잡음(Impulse Noise)

① 비연속적이고 불규칙한 진폭을 가지며, 순간적으로 높은 진폭이 발생하는 잡음을 말한다.

② 번개와 같은 외부적인 충격이나 기계적인 통신 시스템에서의 결함 등이 원인이다.

③ 디지털 데이터를 전송하는 경우 중요한 오류 발생의 원인이 됨

(２) 전송 오류 제어 방식

1) 전진 에러 수정(FEC, Forward Error Correction)

① 데이터 전송 과정에서 발생한 오류를 검출하여 검출된 오류를 재 전송 요구 없이 스스로 수정하는 방식이다.

② 송신 측에서는 문자나 프레임에 오류 검출을 위한 부가 정보를 추가시켜 전송하고, 수신측에서는 이러한 부가 정보를 이용하여 자신이 수신한 데이터에 존재하는 오류를 발견하고 수정한다.

③ ARQ 방식과는 달리 재 전송 요구가 없기 때문에 역 채널이 필요 없고, 연속적인 데이터 흐름이 가능하다

④ 데이터 비트 이외에 오류 검출 및 수정을 위한 비트(잉여비트)들이 추가로 전송되어야 하기 때문에 전송 효율이 떨어진다.

⑤ 대표적인 예로 해밍(Hamming) 코드 방식과 상승 코드 방식이 있다.

2) 후진 에러 수정(BEC, Backward Error Correction)

① 데이터 전송 과정에서 오류가 발생하면 송신 측에 재 전송을 요구하는 방식이다.

② 패리티 검사, CRC등을 사용하여 오류를 검출하고, 오류 제어는 자동 반복 요청(ARQ, Automatic Repeat reQuest)에 의해 이루어진다.

(３) 오류 검출 방식

1) 패리티(Parity) 검사

① 데이터 한 블록 끝에 1비트의 검사 비트(Parity Bit)를 추가하여 전송 에러를 검출하는 방식이다.

② 짝수(우수) 패리티

전송 비트 내의 1의 개수가 짝수가 되도록 하는 것

③ 홀수(기수) 패리티

전송 비트 내의 1의 개수가 홀수가 되도록 하는 것

④ 수직 패리티 체크 방식(VRC, Vertical Redundancy Check)

전송 비트들 중 수직에 대한 1의 bit수를 짝수 혹은 홀수가 되도록 하는 방식.

⑤ 수평 패리티 체크 방식(LRC, Longitudinal Redundancy Check)

전송 비트를 일정량의 블록으로 묶어 블록의 맨 마지막에 패리티를 부여하는 방식

2) 순환 중복 검사(CRC, Cyclic Redundancy Check)

① 특정 다항식에 의한 연산 결과를 데이터에 삽입하여 전송하는 에러 검출 방법이다.

② 동기식 전송에서 주로 사용되고, 집단 오류를 검출할 수 있고, 검출률이 높으므로 가장 많이 사용되는 에러 검출 방식이다.

③ HDLC 프레임의 FCS에 사용되는 방식이다.

3) 해밍 코드(Hamming Code) 방식

① 자기 정정 부호의 하나로 비트 착오를 검출해서 1 bit 착오를 정정하는 부호 방식이다.

② 오류의 검출은 물론 스스로 수정까지 하므로 자기 정정 부호라고도 한다.

③ 송신한 데이터와 수신한 데이터의 각 대응하는 비트가 서로 다른 비트의 수를 해밍 거리(Hamming Distance)라고 한다.

④ 전송 비트 중에서 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, … , 2ⁿ 번째를 오류 검출을 위한 패리티 비트로 사용하며, 이 비트의 위치는 변하지 않는다.

4) 상승 부호(코드) 방식

순차적 디코딩(Sequential Decoding)과 한계값 디코딩(Threshold Value Decoding)을 사용하여 에러를 수정하는 방식이다.

5) 궤환 전송 방식

수신측에서 받은 데이터를 송신측으로 되돌려 보내어 원본 데이터와 비교하여 오류가 있는 경우 재 전송하는 방식이다.

6) 연속 전송 방식(자동 연속 방식)

송신 측에서 동일 데이터를 두번 이상 전송하면 수신 측에서 두 데이터를 비교해 이상 유무를 판별한 후에 오류 발생 시, 이를 수정하는 방식이다.

(４) 오류 제어 방식

1) 자동 반복 요청(ARQ, Automatic Repeat reQuest)

통신 경로에서 에러 발생시 수신측은 에러의 발생을 송신 측에 통보하고 송신측은 에러가 발생한 프레임을 재 전송한다.

① 정지-대기(Stop-and-Wait) ARQ

• 송신 측이 하나의 블록을 전송한 후 수신 측에서 에러의 발생을 점검한 다음 에러 발생 유무 신호를 보내올 때까지 기다리는 방식이다.

• 수신 측의 응답이 긍정 응답(ACK)이면 다음 블록을 전송하고, 부정 응답(NAK)이면 앞서 송신했던 블록을 재 전송한다.

• 전송 효율이 가장 낮고, 오류가 발생한 블록만 재 전송하므로 구현 방법이 가장 단순하다.

2) 연속(Continuous) ARQ, Automatic Repeat reQuest)

① Go-Back-N ARQ

• 여러 블록을 연속적으로 전송하고, 수신 측에서 부정 응답(NAK)을 보내오면 송신 측이 오류가 발생한 블록부터 모두 재 전송한다.

• 에러가 발생한 블록 이후의 모든 블록을 다시 재 전송하는 방식이다.

• 에러가 발생한 부분부터 모두 재 전송 하므로 중복 전송의 단점이 있다.

② 선택적 재전송(Selective-Repeat) ARQ

• 여러 블록을 연속적으로 전송하고, 수신측에서 부정 응답(NAK)을 보내오면 송신측이 오류가 발생한 블록만을 재 전송한다.

• 복잡한 논리 회로와 큰 용량의 버퍼가 필요하다.

3) 적응적(Adaptive) ARQ, Automatic Repeat reQuest)

① 전송 효율을 최대로 하기 위해서 데이터 블록의 길이를 채널의 상태에 따라 그때 그때 상태에 따라서 동적으로 변경하는 방식이다.

② 전송 효율이 제일 좋으나, 제어 회로가 복잡하고 비용이 많이 들어 현재는 거의 사용을 안 한다.

제1항 전송제어의 개요

(１) 전송 제어(Transmission Control)

데이터의 원활한 흐름을 위해 입∙출력 제어, 동기 제어, 오류 제어, 회선 제어, 흐름 제어 등을 수행하는 것이다.

(２) 전송 제어 프로세스

1) 데이터 통신 회선의 접속

통신 회선과 단말기의 물리적 접속 단계이다.

2) 데이터 링크의 설정(확립)

접속된 통신 회선 상에서 송신측과 수신측간의 확실한 데이터 전송을 수행하기 위해 논리적 경로를 구성하는 단계이다.

3) 정보 메시지 전송

데이터를 수신측에 전송하며, 잡음에 의한 데이터의 오류 제어와 순서 제어를 수행하는 단계이다.

4) 링크의 종료(해제)

송∙수신측간의 논리적 경로를 해제하는 단계이다.

5) 데이터 통신 회선의 절단

통신 회선과 단말기의 물리적 접속을 절단하는 단계이다.

그림  72. 기능별 전송 제어 절차 5단계

제2항 데이터 링크 제어 프로토콜

그림  73. OSI 7계층

(１) 데이터링크 계층

데이터링크 계층은 상위의 네트워크 계층의 개체들 간의 데이터링크의 설정, 유지, 단락 및 데이터의 전송 들을 제어한다. 즉, 데이터링크 프로토콜은 접속된 기기 사이의 통신을 관리하고, 신뢰도가 낮은 전송로를 신뢰도가 높은 전송로로 전환시키는데 사용된다.

(２) 데이터링크의 기능

1) 정보의 프레임화 및 동기화

정보 전송 시 일정한 길이의 블록 단위(“프레임(Frame)”이라고 함)로 전송하고, 각 프레임의 시작과 끝을 명확하게 구분할 수 있는 기능이다.

2) 프레임의 순서 제어

순차적 전송을 위한 프레임에 대한 번호를 부여하는 기능이다.

3) 프레임의 전송 확인과 흐름 제어(Flow Control)

송신시의 오류 프레임의 연속 전송 시 정확한 수신이 되었는가의 확인을 위한 흐름제어를 수행하는 기능이다.

4) 오류 검출 및 회복

전송 시스템에 의해서 유발되는 오류를 검출하고 정정해 주는 기능이다.

5) 데이터링크 관리

회선의 감시와 통계적인 처리 뿐만 아니라 데이터 링크 접속의 설정/해제 등을 제어한다.

데이터 링크 계층은 데이터의 전송을 제어하는 기능을 수행한다. 이러한 제어 절차의 종류에는 대표적으로 IBM에서 제안한 BSC(Binary Synchronous Communication) 절차와 표준적으로는 SDLC(Synchronous Data Link Control)절차에 기반으로 둔 기본형 데이터 전송 제어 절차(BASIC), HDLC(High Level Data Link Control)절차 및 멀티 링크제어 절차 등이 있다.

그림  74. 데이터 전송 방식

그림 75. 데이터링크 전송 형태

제3항 BSC(Binary Synchronous Control)

BSC는 문자 위주 동기 방식 데이터 링크 프로토콜이다. 프레임에 전송 제어 문자를 삽입하여 전송을 제어하는 문자 위주의 프로토콜이다.

(１) BSC의 특징

1) 에러제어와 흐름제어를 위해서는 정지-대기 방식을 사용한다.

2) 점-대-점(Point-to-Point)링크 뿐만 아니라 멀티 포인트 링크에서도 사용될 수 있다.

3) 주로 동기전송을 사용하나 비동기 전송방식을 사용하기도 한다.

4) 반∙이중(Half Duplex)전송만 지원한다.

(２) 프레임 구조

그림 76. BSC 데이터 프레임 구조

1) 단일 블록 프레임

2) 다중블럭 프레임

메시지 텍스트를 여러 개의 블록으로 나누어 전송할 때 이용된다.

(３) 전송 제어 문자

1) SYN(SYNchronous idle) : 동기 맞춤 문자

2) SOH(Start Of Heading) : 헤딩의 시작을 표시

3) STX(Start of TeXt) : 실제 전송할 데이터 집합의 시작임을 의미

4) ETX(End of TeXt) : 전송할 데이터 집합의 종료를 의미

5) ETB(End of Transmission Block) : 블록의 종료

6) EOT(End Of Transmission) : 한깨 또는 그 이상의 전송 종료를 표시

7) DLE(Data Link Escape) : 인접하여 뒤따르는 제한된 수의 문자나 의미를 바꾸는 통신제어문자로써 데이터 통신 네트워크에 보조적인 제어의 목적으로만 사용하며, 데이터 투과성(Data Transparent)을 위해 삽입되는 제어 문자이다.

8) ACK(ACKnowledge) : 수신 측에서 송신 측으로 부정 긍정 등답을 보내는 문자이다.

9) NAK(Negative AcKnowledge) : 수신 측에서 송신측으로 부정 응답으로 보내는 문자이다.

10) ENQ(EnQuiry) : 링크 설정 요청, 상대국의 응답 요청

제4항 SDLC(Synchronous Data Link Control)

(１) IBM 사에서 개발한 비트 방식의 프로토콜이다.

(２) HDLC의 기초가 되었다.

(３) HDLC와 동일한 프레임 구조를 가진다.

(４) 단방향, 반∙이중, 전∙이중 전송을 모두 지원한다.

(５) 데이터 링크 형식은 Point-to-Point, Multi-Point, Loop 방식에서 모두 사용 가능하다.

(６) 오류 제어를 위해서 Go-Back-N-ARQ를 사용한다.

제5항 HDLC(High-level Data Link Control)

각 프레임에 데이터 흐름을 제어하고 오류를 검출할 수 있는 비트열을 삽입하여 전송하는 비트 위주의 프로토콜이다.

(１) HDLC의 특징

1) 전송 효율과 신뢰성이 높다.

2) 정보 전송 단위가 프레임이다.

3) 전송 제어상의 제어를 받지 않고 문자 코드 종류와 무관하게 투명하게 동작된다. (비트 투과성)

4) 단방향, 반∙이중, 전∙이중 전송을 모두 지원한다.

5) 오류 제어를 위해서 Go-Back-N-ARQ를 사용한다.

6) 데이터 링크 형식은 Point-to-Point, Multi-Point, Loop 방식에서 모두 사용 가능하다.

(２) 프레임의 종류

1) I(Information) 프레임

사용자 데이터와 사용자 데이터와 관계된 제어 정보를 전송하는데 이용된다.

2) S(Supervisory) 프레임

데이터링크층 제어와 에러 제어 등과 같은 제어 정보 전송에 이용된다.

3) U(Unnumbered) 프레임

시스템 관리를 위한 예약용이다.

(３) HDLC 프레임 유형

그림  SEQ 그림 \* ARABIC 78. HDLC 프레임 유형

(４) HDLC 프레임 구조

1) Flag(플래그)

① 프레임의 동기를 제공하기 위해서 사용된다.

② 프레임의 시작과 끝을 표시한다.

③ 항상 01111110의 형식을 취한다.

2) Address(주소부)

송∙수신하는 스테이션을 구별하기 위해서 사용된다.

3) Control(제어부)

프레임의 종류를 식별하기 위해서 사용된다.

4) Information(정보부)

실제 정보 메시지가 들어 있는 부분이다.

5) FCS(Frame Check Sequence Field, 검사부)

전송 오류 검출 기능이다.

(５) 지국의 종류(Station Types)

1) 주국(primary) : 명령을 전송한다.

2) 종국(secondary) : 등답을 전송한다.

3) 혼합국(combined) : 명령과 응답을 전송한다.

그림 77. 데이타링크상의 하드웨어 장치의 관계

(６) 데이터 전송 모드

1) NRM(Normal Response Mode)

① 표준 주∙종 관계

② 종국 장치는 전송하기 전에 주국의 허가(Poll)를 받아야 한다.

2) ARM(Asynchronous Response Mode)

① 종국은 주국의 허가 없이도 송신이 가능하지만, 링크설정, 오류복구 등의 제어 기능은 주국만 담당한다.

② 어떠한 방법으로도 주∙종 관계는 바뀌어지지 않는다.

3) ABM(Asynchronous Balanced Mode)

① 혼합국 끼리 허가 없이 언제든 전송 가능하다.

다중화(multiplexing) 기법이란 데이터 링크의 효율성을 극대화하기 위하여 다수의 디바이스가단일 데이터 링크를 공유하여 전송하는 효율적인 데이터 전송 기법으로 정의된다. 일반적으로 데이터 통신 시스템은 다수의 디바이스로부터 나오는 데이터 신호들이 하나의 전송 링크를 통하여 전송될 수 있도록 하는 다중화 과정과 링크를 통해 수신된 신호를 출력 디바이스에 일치시키는 역다중화 과정을 포함한다. 만약 다중화기를 사용하지 않으면 단말기 개수만큼의 모뎀이 필요하므로 비용과 효율성 측면에서 불합리하다.

그림  66. 다중화

현재 널리 사용되고 있는 3가지 종류의 다중화 기법에는 주파수 분할 다중화, 시분할 다중화, 코드 분할 다중화가 있고, 시분할 다중화는 동기식과 비동기식 시분할 다중화 방식으로 나눌 수 있고, 다중화기의 대표적 예가 HUB를 들수 있다.

그림 67. 허브

제1항 주파수 분할 다중화(FDM)

주파수 분할 다중화(FDM: frequency division multiplexing)는 데이터링크(채널)의 주파수 대역폭을 몇 개의 작은 주파수 대역으로 나누어서 각각을 부채널(sub channel)로 재구성한 다음, 각 부채널을 여러 개의 디바이스에 할당함으로써 각 디바이스로부터 나오는 신호를 동시에 전송하는 방식이다. 일정한 대역폭을 가진 데이터링크의 대역폭을 나누어서 만든 부채널상의 신호는 서로 다른 주파수 대역으로 변조(modulation)하여 전송된다. 수신측은 적절한 필터(filter)를 통해 각 부채널의 신호를 구분한 다음, 각 부채널별로 복조(demodulation)하여 본래의 신호로 재구성한다.

그림 68. 주파수분할 다중화

주파수 분할 다중화의 경우에 부채널 간의 상호간섭을 방지하기 위해 보호 대역(guard band)을 둔다. 그러나 이러한 보호 대역은 결국 대역폭을 낭비하는 결과를 가져와 채널의 이용률을 낮추게 되는 요인이 된다. 주파수 분할 다중화 방식의 사용 예로는 TV 방송, 케이블 TV 등이 있다.

(１) 장점

1) 비교적 간단한 구조로 구현되므로 가격이 저렴하다.

2) 사용자 추가가 용이하다.

3) 주파수 분할 다중화 자체가 주파수 편이 변복조기의 역할을 수행하므로 별도의 변조기 혹은 복조기를 필요로 하지 않는다.

(２) 단점

1) 대역폭 낭비로 인한 채널의 이용률이 저하된다.

다음표는 TV 방송을 위한 채널 주파수 할당을 보여준다. TV 방송에서 사용하는 신호는 영상 신호, 컬러정보 신호, 음성 신호를 전송해야 하므로 6 MHz의 주파수 대역이 필요하다. 표에서 각 채널은 FDM을 사용하여 6 MHz 간격으로 할당된다. 2번 채널은 54~60MHz까지를 사용하고, 3번 채널은 60~66 MHz까지를 사용하여 TV 방송 신호를 동시에 전송한다.

(３) 특징

1) 주파수 대역폭을 작은 대역폭으로 나누어 사용한다.

2) 하나의 채널에 주파수 대역별로 전송로가 구성된다.

3) 전송하려는 신호의 필요한 대역폭보다 전송매체의 유효 대역폭이 클 때 사용한다.

4) 전송에 있어 시간의 지연 없이 실시간으로 전송한다.

5) 주파수 분할은 변·복조 기능도 포함하기 때문에 별도의 모뎀을 필요로 하지 않는다.

6) 여러 개의 정보 신호를 한 개의 전송선로에서 동시에 전송 가능하다.

7) 전송매체를 지나는 신호는 아날로그 신호이다.

8) 시분할 다중화 장비에 비해서 가격이 싸다.

9) 멀티 포인트 방식 구성에 적합하다.

10) 구조가 간단하고 주로 저속도의 장비에 이용 가능하다.

11) 케이블 혹은 TV 공중파 텔레비전에 적용된다.

12) 채널간의 누화(Crosstalk) 및 상호변조잡음(intermodulation noise)을 막기 위해 완충지역으로 보호대역(가드밴드: guard band)가 필요한다.

13) 가드밴드의 이용으로 채널의 이용률이 낮아짐으로써 시분할 다중화기에 비해 비효율적이다.

제2항 시분할 다중화(TDM)

시분할 다중화(TDM: time division multiplexing) 기법이란 채널(channel)에 할당된 데이터 전송 허용시간을 일정한 시간 슬롯(time slot)으로 나누고, 채널도 다시 부채널(sub channel)로 나누어, 각 시간 슬롯을 부채널에 순차적으로 할당하여 사용하는 방식이다. 즉 시분할 다중화 기법을 사용하는 각 부채널은 주기적으로 돌아오는 시간 슬롯을 이용하여 자신의 데이터를 전송하게 된다.

그림 69. 시분할 다중화

(１) 동기식 시분할 다중화(Synchronous TDM)

동기식 시분할 다중화(TDM: time division multiplexing)는 통상적으로 사용하는 시분할 다중화 방식을 말한다. 하나의 전송로 대역폭을 시간 슬롯(time slot)으로 나누어 채널에 할당함으로써 몇 개의 채널이 한 전송로의 시간을 분할하여 사용한다. 특히 비트 단위의 다중화에 사용된다. 이 방식은 시간 슬롯이 낭비되는 경우가 많은데 이는 어떤 특정 채널이 실제로 전송할 데이터가 없는 경우에도 시간 슬롯으로 나누어 채널에 할당 시간폭이 배정되기 때문이다.

그림 70. 시분할 다중화의 기본 동작

각 단말기는 입출력 어댑터(I/O channel adapter)에 연결되는데, 이러한 어댑터는 버퍼의 역할을 수행하며 동시에 다중화기(multiplexer)가 단말기와 데이터를 주고 받기 위해 필요한 제어 기능도 수행한다. 그래서 각 어댑터에는 단말기와 시분할 다중화기의 내부 동작 속도와의 차이를 보상하기 위한 버퍼 기억 장치가 있다.

시분할 다중화기는 각 부채널을 차례로 스캔(scan)하는 동작을 수행하여 시간 슬롯을 각 부채널에 할당한다. 이때 부 채널에 전송할 데이터가 없는 경우에도 시간 슬롯이 할당되고, 이 시간은 낭비되는 시간이다.

1) 특징

① 전송 매체상의 전송 프레임마다 해당 채널의 타임 슬롯이 고정적으로 할당되는 다중화 방식이다.

② 매체의 데이터 전송률이 전송 디지털 신호의 데이터 전송을 능가할 때 사용한다.

③ 송∙수신 스위치가 서로 정확히 동기 되도록 하기 위해서 이를 위한 동기 비트가 필요하다.

④ 전송할 데이터가 없는 단말장치에도 타임 슬롯을 할당한다.

⑤ 타임 슬롯을 고정적으로 할당하여 타임 슬롯이 낭비될 수 있다.

(２) 비동기식 시분할 다중화(Asynchronous TDM)

비동기식 시분할 다중화(Asynchronous TDM)는 통계적(statistical) 시분할 다중화 방식, 또는 지능형(intelligent) 다중화 방식이라고도 한다. 동기식 시분할 다중화의 단점을 보완한 기술로서, 동적으로 대역폭을 각각의 부채널에 할당한다. 동기식 시분할 다중화 기법은 시간 슬롯을 각 부채널에 무조건 할당하는 반면, 통계적 시분할 기법은 시간 슬롯을 데이터 전송을 하고자 하는 부채널에만 데이터 통신의 기회를 허용한다. 이처럼 동적 할당 기버을 사용하여 대역폭의 낭비를 최소화한다.

그림 71. 동기식 TDM과 통계적 TDM

1) 장점

① 동일 시간에 많은 양의 데이터를 전송할 수 있다.

② 전송 과정에서 통계적 추측 및 오류의 분포 등을 사전에 추측할 수 있으므로 적절한 방지책을 세울 수 있다.

2) 단점

① 동기식 시분할 다중화 방식보다 접속에 필요한 시간이 길다.

② 버퍼 기억 장치 및 주소 제어 장치 등 다양한 기능이 있어 가격이 비싸다.

③ 회로가 복잡하다.

3) 특징

① 사용자의 요구에 따라 타임 슬롯을 동적으로 할당하여 데이터를 전송하는 다중화 방식이다.

② 각 채널 할당 시간이 공백인 경우(idle time) 다음 차례에 의한 연속 전송이 가능하여 전송 전달 시간을 빠르게 하는 방식이다.

③ 실제로 전송할 데이터가 있는 단말장치에만 타임 슬롯을 할당함으로써 전송 효율을 높일 수 있다.

④ 다중화 회선의 데이터 전송률을 회선에 접속된 스테이션들의 전송률의 합보다 작게 할 수 있다.

⑤ 같은 속도일 경우 동기 시분할 방식에 비해 많은 스테이션(터미널)을 수용할 수 있다.

⑥ 흐름제어, 오류제어 등의 기능이 있다.

⑦ 데이터를 잠시 저장할 버퍼와 주소 제어 회로 등이 별도로 필요하다.

⑧ 제어 회로가 복잡하다.

⑨ 지능 다중화기, 통계적 시분할 다중화기라고도 불린다.

정보통신 시스템에서 통신 비용을 줄이고 효율적으로 전송을 하기 위한 방법으로 하나의 회선에 복수 개의 시스템을 연결하거나 몇 개의 회선을 공유하는 방식 등이 있다. 물리적인 매체(전송 회선)와 전송 장치(모뎀)에 연결하는 통신 회선의 수에 따라 2선식과 4선식으로 분류된다.

2선식(2W, 2Wire)은 TX+와 RX+, TX-와 RX-를 쌍으로 연결하여 사용하는 방식으로 모든 디바이스가 마스터가 되는 반∙이중 통신을 베이스로 통신하는 방법이다. 아래의 그림처럼 TX+와 RX+를 상대방의 TX+와 RX+에 연결을 하고 반대로 –선도 하나의 선으로 두개의 라인에 결선을 합니다.

2선식 통신 방식은 DATA+선과 DATA-선을 2가닥의 전선(Twisted Pair)을 사용하여 통신하며 모든 디바이스가 마스터(master)로서 멀티 마스터 구조로 운영된다. 이 통신 라인을 통하여 송신 및 수신이 이루어지며 Half Duplex 방식으로 운영된다. 모든 디바이스는 자신이 보내고 싶을 때 데이터를 송신하게 되며 데이터 충돌(Data Collision)을 막기 위해 Echo Mode 또는 Non-echo Mode(ACK)를 사용한다. 하지만 2선 방식은 송∙수신 되는 데이터가 충돌(Data Collision)할 수 있으며, 반∙이중 통신 방식으로 양방향 통신에 제한이 있다. 이를 개선하기 위해서 나온 방식이 4선식 방식이다.

4선식(4W, 4Wire)은 신호선과 공통 접지선이 4개의 선으로 구성되며 양방향 통신의 경우에 상∙하 전송시 별도의 전송로를 사용한다. 아래의 표처럼 마스터와 슬래이브간에 결선을 합니다.

4선식 방식은 2선식 방식이 가지는 단점을 보완하고 반∙이중 통신이 아닌 전∙이중 통신 방식으로 통신을 합니다.

(１) 통신 회선의 접속 방식

컴퓨터와 단말기를 연결하는 방식에는 점-대-점 회선 방식, 다지점 회선 방식, 집중 회선 방식, 다중 회선 방식이 있다.

1) 점-대-점 회선 방식(point to point line, peer to peer)

점-대-점 회선(point to point line, peer to peer) 구성은 컴퓨터 시스템과 단말기를 전용 회선으로 직접 연결하는 형식이다. 단말기를 여러 대 연결할 경우에도 일대일 연결이므로 언제든지 데이터의 송∙수신이 가능하다. 이 방식은 전화 회선 구성에도 이용되는데 교환기를 이용하여 공중회선을 사용할 수 있다. 응답 속도가 빠르므로 고속 처리에 이용된다.

그림  48. 점-대-점 회선 방식

             특징을 다시 한번 정리해보자.

① 컴퓨터 시스템과 단말기를 전용회선으로 직접 연결한다.

② 단말기를 여러 대 연결할 때도 일-대-일로 연결하므로 언제든지 데이터를 송∙수신할 수 있다.

③ 이 방식은 전화회선을 구성하는 데도 이용하는데, 교환기를 이용하여 공중회선을 사용할 수 있다.

④ 응답속도가 빨라 주로 고속 처리에 이용된다.

그림  49. 점-대-점 회선방식

1) 다지점 회선 방식(multipoint line, multidrop line)

다지점 회선(multipoint line, multidrop line)은 컴퓨터 시스템에 연결된 한 개의 전송 회선에 여러 대의 단말기를 연결한 형식이다. 여기서 사용되는 전송 회선은 대부분 한 개의 전용 회선이므로 한 시점에는 한 단말기만이 컴퓨터로 데이터를 전송할 수 있다. 반면에 컴퓨터로부터 데이터를 수신할 경우에는 여러 대의 단말기가 데이터를 동시에 수신할 수 있다.

단말기와 컴퓨터의 통신로를 구성하는 방법에는 폴링(polling)과 선택(selection), 경쟁(contention)이 있다.

폴링(polling)은 단말기에서 컴퓨터로 데이터를 전송할 경우에 이용된다. 이 방법에서는 컴퓨터 감시 프로그램 쪽에서 신호를 보내 송신할 데이터의 유무를 주기적으로 검사한다.

선택(selection)은 컴퓨터가 특정 단말기를 지정하여 데이터를 전송할 경우에 이용되는데, 특정 단말기를 지정하는 제어 문자를 데이터의 앞에 포함시켜 데이터를 전송한다. 물론 한 개의 데이터를 여러 대의 단말기에 동시에 전송할 수 있다. 경제적이며 회선을 짧은 시간 동안 운영하므로 주로 조회 처리를 위한 방법 등에 이용된다.

경쟁(contention)은 단말 장치들이 서로 경쟁하여 회선에 접근하며 가장 간단하며 비효율적이다.

그림  50. 다지점 회선방식

         특징을 다시 한번 정리해보자.

① 컴퓨터 시스템에 연결된 전송 회선 1개에 단말기를 여러 대 연결한다.

② 여기서 사용하는 전송 회선은 대부분 전용회선 1개라 한 시점에서는 단말기 하나만 컴퓨터로 데이터를 전송할 수 있다.

③ 반면, 컴퓨터에서 데이터를 수신할 때는 단말기 여러 대가 동시에 수신한다.

그림  51. 다지점 회선방식

2) 집선 회선 방식(concentration line)

집선 회선(line concentration line) 방식은 일정 지역내의 중심에 집선 장치를 설치하고 여기에 여러 대의 단말기를 연결하는 방식이다. 집선 장치는 단말기에서 저속으로 전송되는 데이터를 모아서 컴퓨터에 고속으로 전송하는 역할을 한다. 컴퓨터와 집선 장치 사이는 고속의 단일 회선을 연결하거나 단말기의 수보다 적게 연결할 수 있다. 이 방식은 통신 회선을 효율적으로 사용할 수 있고, 다지점 회선 방식처럼 단말기의 회선 사용률이 낮을 경우에 적합하다.

         특징을 다시 한번 정리해보자.

① 일정한 지역 내에 있는 중심 부분에 집선 장치를 설치한 후 여기에 단말기를 여러 대 연결하는 방식이다.

② 컴퓨터와 집선 장치 사이는 속도가 빠른 단일회선으로 연결하거나 연결한 단말기 수보다 적은 수로 연결할 수 있다.

③ 이 방식은 통신회선을 효율적으로 사용할 수 있으며, 다지점 회선 방식처럼 단말기의 회선 사용률이 낮을 때 적합하다.

그림  52. 집선 회선 방식

3) 회선 다중 방식(multiplexing line)

회선 다중(multiplexing line) 방식은 집선 회선 방식과 유사하다. 일정 지역 내에 있는 여러 대의 단말기를 지역의 중심에 설치된 다중화 장치(multiplexer)에 연결하고, 다중화 장치와 컴퓨터 사이는 대용량 회선으로 연결하는 방식이다. 다중화 통신 회선은 회선 사용률이 비교적 높은 단말기의 데이터 통신에도 적용할 수 있다.

특징을 다시 한번 정리해보자.

① 집선회선 방식과 사용 방법은 비슷하다

② 일정한 지역에 있는 단말기 여러 대를 그 지역의 중심 부분에 설치된 다중화 장치(Multiplexer)에 연결하고 다중화 장치와 컴퓨터 사이는 대용량 회선으로 연결한다.

③ 다중화 통신회선 방식은 회선 사용률이 비교적 높은 단말기에서 데이터를 송∙수신할 때도 적용할 수 있다.

그림  53. 회선 다중 방식

(２) 통신 회선의 이용 방식

데이터가 전송되는 전송 회선을 이용하는 방식에 따라 단일(simple) 방식, 반∙이중(half duplex) 방식, 전∙이중(full duplex) 방식이 있다.

4) 단일 방식(simplex)

단일(simplex) 방식은 데이터를 한쪽 방향으로만 전송할 수 있는데 주로 단말기에서 컴퓨터 방향으로만 데이터를 전송할 수 있다. 반대 방향의 경우는 잘 사용되지 않는다.

5) 반∙이중 방식(half duplex)

반∙이중(half duplex) 방식은 양방향으로 전송할 수 있으나 동시에 양방향으로 데이터를 전송할 수는 없고, 거래 지향성 시스템(transaction oriented system)에서 주로 볼 수 있다. 단말기에서 데이터를 입력할 동안 컴퓨터에서 단말기로 데이터를 보낼 수 없고 그 반대의 경우도 성립한다.

6) 전∙이중 방식(half duplex)

전∙이중(full duplex) 방식은 데이터를 동시에 양 방향으로 전송할 수 있어 고속 처리에 적합하다.

전송 선로를 이용하는 세 가지 방식을 요약하면 다음과 같다.

(３) 데이터 전송 방식

데이터 전송 방식에는 데이터를 보내는 방법에 따라 직렬 전송과 병렬 전송, 송∙수신측 간의 시간적 위치에 따라 동기식과 비동기식으로 나눌 수 있다.

그림  54. 데이터 전송방식

컴퓨터는 정보를 전송할 때 1비트씩이 아니라 1바이트 또는 그 정수배의 단위로 전송한다. 이 때 1바이트를 하나의 회선에 분해하여 전송하는 것을 직렬 전송이라하고, 복수 개의 회선을 이용하여 전송하는 것을 병렬 전송이라 한다.

1) 직렬 전송

직렬전송(serial transmission)은 데이터의 최소 요소인 한 문자를 구성하는 각 비트가 하나의 전송 선로를 통하여 차례로 전송되는 방식이다. 송∙수신측간에 1개의 전송 회선으로 통신할 수 있어 대부분의 데이터 통신 시스템에서 이용되고 있다.

그림  55. 직렬 전송

직렬 전송은 하나의 회선으로 순차적으로 전송하기 때문에 전송 시간이 많이 걸리는 단점이 있고, 송신 시에는 문자열을 비트열로 바꾸는 병렬/직렬 변환기가 필요하고 반대로 수신 시에는 비트열을 문자열로 바꾸는 직렬/병렬 변환기가 필요하다. 하나의 전송로만 사용하므로 설치가 쉽고 비용이 적게 드는 장점이 있다. 대표적인 사용 예로는 RS-232C 통신 등이 있다.

2) 병렬 전송

병렬 전송(parallel transmission)은 한 문자를 동시에 전송 선로를 통하여 전송하는 방식이다. 컴퓨터와 단말기 또는 DTE와 DCE간의 거리가 멀면 전송 선로의 비용이 비싸다는 단점이 있지만 속도가 빠르다는 장점도 가진다. 대표적인 사용 예로는 컴퓨터와 하드 디스크의 연결 등을 들 수 있다.

그림  56. 병렬 전송

데이터의 정확한 송·수신을 위해서는 동기가 맞아야 한다. 송신 측은 데이터를 한 번에 1비트씩 전송하므로 수신 측은 수신된 비트 열에서 한 글자 또는 블록의 시작과 끝을 알아야 한다. 따라서 송∙수신 측은 각 비트의 전송 율과 전송 시간과 간격 등에 관한 약속을 정해야 한다.

3) 비동기식 전송

비동기식 전송(asynchronous transmission)이란 동기식 전송을 하지 않는다는 의미가 아니다. 블록 단위가 아닌 글자 단위로 동기 정보를 부여해서 보내는 방식이다. 시작·정지(start-stop) 전송이라고도 하며 한 번에 한 글자씩 주고 받는다.

그림  57. 비동기식 전송방식

각 글자의 시작 비트(start bit)는 1비트로 구성되며 값은 0을 가진다. 다음은 보낼 정보를 가지는 데이터 비트(data bit)열로써 5~8비트로 구성된다. 그 다음으로는 전송 되는 문자가 정상적인지를 점검하는 패리티 비트(parity bit) 1비트가 온다. 마지막으로 정지 비트(stop bit)가 오며 1비트, 1.5비트 또는 2비트중 하나를 사용한다. 비동기식으로 문자를 전송하기 때문에 문자와 문자 사이에는 일정치 않는 유휴시간이 있을수 있다.