9 장 컴퓨터 네트워크와 통신

I am ComputerI am Computer

99 장 컴퓨터 네트워크와 통신장 컴퓨터 네트워크와 통신

9.1 9.1 컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해9.2 9.2 컴퓨터 네트워크의 분류컴퓨터 네트워크의 분류

9.3 9.3 근거리 통신망의 위상구조근거리 통신망의 위상구조9.4 9.4 통신 프로토콜통신 프로토콜

9.5 9.5 네트워크 연결장비네트워크 연결장비



9.1 9.1 컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해-네트워크의 기본개념

- 네트워크의 스위칭 방식네트워크의 스위칭 방식-네트워크 전송 매체의 종류네트워크 전송 매체의 종류

컴퓨터 네트워크와 통신의 기본이해 컴퓨터 네트워크와 통신의 기본이해 I am ComputerI am Computer

컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해

통신이란 ? 멀리 떨어진 두 개 이상의 개체 사이에서 필요한 정보를

주고 받는 행위네트워크 : Net + Work컴퓨터 통신망 형태

파발마를 이용한 정보 교환 우편망 공중 교환 전화망 (PSTN) 컴퓨터 네트워크 (= 패킷 교환 데이터망 : PSDN)


컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해컴퓨터 네트워크와 통신의 기본 이해

여러가지 네트워크여러가지 네트워크


네트워크의 기본 개념네트워크의 기본 개념

아날로그와 디지털 아날로그 : 정현파 (sine wave) 로 음성 , 화상 , 영상

표현 디지털 : 신호를 0 과 1 의 이진 데이터로 표현

모뎀 (modem) 컴퓨터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸고

아날로그 신호를 다시 디지털 신호로 바꾸어 주는 장치

디지털 신호와 아날로그 신호디지털 신호와 아날로그 신호



아날로그 데이터의 디지털 인코딩 PCM : Pulse Code Modulation DM : Delta Modulation

PCM PCM 디지털 인코딩디지털 인코딩



아날로그 데이터의 디지털 인코딩 PCM : Pulse Code Modulation DM : Delta Modulation

DM DM 디지털 인코딩디지털 인코딩

인 코 딩



대역폭 (bandwidth) 과 전송속도 대역폭 : 신호가 차지하고 있는 주파수 범위 또는 전송

매체가 수용할 수 있는 주파수 범위의 크기

전송 속도bsp (bits per second): 초당 전송되는 비트수 예 ) 모뎀 전송 속도 28.8 kbps : 초당 28,800 비트를 전송baud : 초당 전송되는 단위 신호의 수



기본적인 통신 시스템 모델 DTE(Data Terminal Equipment) : 호스트 컴퓨터 ,

단말기 , PC, 워크스테이션 등의 사용자 시스템 DCE(Data Circuit-terminating Equipment) :

모뎀등과 같이 망으로부터의 선로 종단 기능과 사용자 장치와 전송 선로 사이의 신호변환 기능을 수행하는 장치

기본적인 통신 시스템 모델기본적인 통신 시스템 모델

DTE DCE DCE DTE

전송매체


네트워크의 스위칭 방식네트워크의 스위칭 방식

회선 교환 방식 (circuit switch) 일정 기간 동안 둘 이상의 당사자들 간에 배타적으로 사용된

후 반환되는 형식 회선이 사용되는 동안 다른 컴퓨터들은 이 회선을 사용하지

못함 전화통화가 대표적인 회선 교환 방식

회선 교환 방식회선 교환 방식서울

부산

회선 교환 방식

스위치통신선



패킷 교환 방식 (packet switch) 모든 네트워크 사용자들이 동시에 같은 경로를 공유 단위 데이터가 이동하는 경로도 상황 조건이 변화면

달라질 수 있음 보내고자 하는 정보량이 많은 경우 패킷으로 나누고

목적지에서 원래의 메시지로 재 조립 선로의 독점을 막고 데이터가 손실될 수 있는

비효율성을 방지하고자 하는 목적 신뢰성이 높고 속도가 빠르지만 , 전송 받는 쪽에서

도착한 패킷을 순서대로 다시 재조립 해야 하는 단점



패킷 교환 방식 (packet switch)

패킷 교환 방식

서울

대전

부산

광주스위치

통신선



ATM(Asynchronous Transfer Mode) 송신측의 단말에서 수신측의 단말로 보내는 정보를 48

바이트씩 분할 이 송신정보에 5 바이트의 수신처 헤더 정보 추가 합계 53 바이트의 고정 길이 셀 단위로 정보 전송 광대역 종합정보 통신망 (B-ISDN) 의 핵심기술



ATM(Asynchronous Transfer Mode)

ATM ATM 방식방식


네트워크 전송매체의 종류네트워크 전송매체의 종류

TP(Twisted-Pair) 케이블 두개의 절연 처리된 구리선 다발을 서로 꼬아 놓은 형태

UTP : Unshielded Twisted Pair, 보통 10MbpsSTP : Shielded Twisted Pair, 보통 16 Mbps

주로 사무실과 같은 근거리를 허브를 통해 연결 할 때 많이 사용 , 가격 저렴 , 전기적 간섭에 약함

Twisted-pair Twisted-pair 케이블케이블



동축 (coaxial) 케이블 구리선의 코어와 금속피복 및 외부 피복 ( 고무 ) 으로

이루어진 형태 굵기와 선의 가닥수에 따라 thin, thick 으로 분류 대략 10Mbps 의 전송 속도 , TP 케이블보다 많은 양의

데이터 전송 주로 테이터 보안이 중요한 큰 네트워크에서 사용

동축 케이블동축 케이블



광 (fiber-optics) 케이블 클래딩이라는 유리층으로 둘러싸인 코어라는 가느다란

유리관으로 이루어짐 케이블은 송신과 수신용 두 가닥으로 사용 전송속도는 100Mbps, 최대 2 Gbps 외부 전기신호의 간섭을 받지 않고 전송 속도 높다 보안이 뛰어나고 신호의 감쇄가 적다

광 케이블광 케이블



무선 랜 케이블을 이용하지 않기 때문에 설치의 제한이 없고 경제적

비용을 절감


9.2 9.2 컴퓨터 네트워크의 분류컴퓨터 네트워크의 분류-근거리 통신망

- 원거리 통신망-백본

-클라이언트 / 서버 네트워크-P2P


컴퓨터 네트워크의 분류 컴퓨터 네트워크의 분류 I am ComputerI am Computer

컴퓨터 네트워크의 분류컴퓨터 네트워크의 분류

망 크기에 의한 분류 LAN(Local Area Network) MAN(Metropolitan Area Network) WAN(Wide Area Network)

네트워크 서버의 사용 여부에 의한 분류 클라이언트 / 서버 네트워크 P2P(Peer-to-Peer)


근거리 통신망근거리 통신망 (LAN)(LAN)

LAN (Local Area Network) 근거리 통신망 수백 m ~ 수천 m 거리 안에 있는 독립적인 컴퓨터와

프린터 , 디스크 등의 컴퓨터 자원을 포함한다 . 전송속도가 10~100Mbits/sec 정도로 빠르다 .

랜의 데이터 전송방식 이더넷 고속 이더넷 토큰 링



이더넷 (ethernet) 근거리에 위치한 사용자 기기 및 컴퓨터간의 데이터

전송이 가능한 가장 보편적인 시스템 10Mbps 의 전송 속도 제공 CSMA/CD 프로토콜 이용

채널을 사용할 경우 , 다른 사용자의 채널 이용 여부를 감청한 후 , 해당 채널을 사용 .

채널이 비어 있으면 각 노드 중 원하는 노드는 누구라도 사용 가능 = 다중 접근 (multi-access)

각 노드는 메시지를 보낸 직후에 충돌 여부를 항상 점검 = 충돌 검출 (collision detection)



고속 이더넷 (fast ethernet) 이더넷의 고속 버전으로 100Mbps 의 전송속도를

지원하는 근거리 통신망의 표준 CSMA/CD 프로토콜에 기반

토큰 링 (token ring) 접속되어 있는 노드들 사이를 토큰이라고 불리는

패킷이 순환하는 동안 , 자신이 전송하고자 할때 이 토큰을 취하여 전송을 한 후 전송이 완료되면 토근을 반납하는 방식 .

경쟁에 의한 충돌현상은 발생되지 않지만 자신에게 토큰이 올 때까지 기다려야 함 .


MAN : Metropolitan Area NetworkMAN : Metropolitan Area Network

MAN 대도시를 포괄하는 네트워크 통신망 총길이 : 수백 Km 용도상 Gbps 의 통신 속도 지원


원거리 통신망원거리 통신망

WAN(Wide Area Network) 광대역 통신망이라고도 함 공중 데이터망을 이용하여 멀리 떨어진 곳에 위치한

컴퓨터 시스템을 연결하는 네트워크 지방과 지방 , 국가와 국가 , 대륙과 대륙등과 같이

장거리 지역 사이를 연결하는 통신망백본 (backbone)

기간망 , 네트워크의 최하위 레벨 기간망에 의해 멀리 떨어진 LAN 이나 WAN 을 연결 보통 128Mbps 이상의 속도를 가짐


원거리 통신망원거리 통신망

영역에 따른 네트워크 종류영역에 따른 네트워크 종류

LAN WAN backbone

서울

대전

부산

전주남원

영역에 따른 네트워크 종류영역에 따른 네트워크 종류


클라이언트클라이언트 // 서버 네트워크서버 네트워크

클라이언트 / 서버 네트워크 클라이언트 : 다른 프로그램에게 서비스를 요청하는 컴퓨터 서버 : 그 요청에 답해주는 컴퓨터 , 예 ) 은행 계좌내역 검색

클라이언트클라이언트 // 서버 네트워크서버 네트워크

서버

클라이언트


P2P P2P 네트워크네트워크

P2P P2P 네트워크네트워크

Peer-to-Peer 네트워크 네트워크에 연결된 컴퓨터들이 서로의 하드디스크를

공유하는 방법 , 별도의 서버 없이 사용자의 컴퓨터 자원을 서로 공유하는 방법

동등 계층 통신이라고도 불림 : 대등한 동료의 입장에서 데이터나 주변장치 공유


9.3 9.3 근거리 통신망의 위상구조근거리 통신망의 위상구조-스타형

-링형- 버스형-그물형


근거리 통신망의 위상구조 근거리 통신망의 위상구조 I am ComputerI am Computer

스타형스타형

스타형 구조스타형 구조

스타형 하나의 호스트 컴퓨터를 중심으로 여러 개의 단말기들이

연결된 형태 고장의 발견과 수리가 쉽고 , 시스템의 일괄 변경이 용이 중앙의 접속용 제어장치가 고장 나면 전체 시스템 불능

터미널터미널

터미널 터미널

서버

허브


링형링형

링형 구조링형 구조

링형 토근 링이라고 부리는 제어신호가 네트워크를

구성하는 여러 컴퓨터들을 순서대로 한번씩 제어하는 형태

토큰 링을 받은 컴퓨터만 데이터를 쓸 수 있다 제거 복잡 , 구성장치 추가나 제거 번거로움

터미널

터미널

터미널

터미널

서버

링

터미널

터미널

터미널


버스형버스형

버스형 구조버스형 구조

버스형 모든 컴퓨터가 버스라고 불리는 회선에 연결된 위상구조 한 컴퓨터가 데이터를 버스에 보내면 버스에 연결된 모든

컴퓨터가 같은 데이터를 받고 , 이 정보를 필요로 하는 컴퓨터만 데이터를 읽는 방식

터미널서버

이더넷

터미널

터미널 서버


그물형그물형

그물형 구조그물형 구조

그물형 네트워크 단말기들 간에 서로 여분의 접속으로 연결되어

있는 구조완전 그물형부분 그물형

터미널

터미널터미널

터미널서버


9.4 9.4 통신 프로토콜통신 프로토콜-OSI 7 계층


통신 프로토콜 통신 프로토콜 I am ComputerI am Computer

통신 프로토콜통신 프로토콜

통신 프로토콜 컴퓨터 통신을 통신 규약

통신 프로토콜의 기능 전달하고자 하는 정보 또는 메시지를 동일한 크기로 나누고

재결합 정보 또는 메시지에 존재하는 에러 감시와 제거 통신을 하는 두 개체간의 흐름제어 및 연결제어 , 동기화 여러 개의 메시지를 동시에 섞어서 보내는 다중화


OSI 7 OSI 7 계층계층

OSI 7 계층 ISO(International Standard Organization) 에서 제정한

표준모델 7 개의 계층으로 구성되어 있으며 , 각 계층은 바로

상위 또는 하위 계층과 통화할 수 있을 뿐 , 다른 계층으로 넘어 갈 수 없다



계층별 주요 역할 응용계층 (Application layer)-계층 7

응용 프로그램이 응용 계층의 기능 수행 , 예 ) WS_FTP, Telnet..

프리젠테이션 계층 (Presentation layer)-계층 6입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태에서 다른

형태로 변환하는 역할

세션 계층 (Session layer)-계층 5상호 연동하는 응용 처리 과정 사이의 대화를 지지할 필요가

있을때 다른 시스템과 함께 통신 세션을 설정



계층별 주요 역할 전송 계층 (Transport layer)-계층 4

긴 메시지를 아래 계층이 다룰 수 있는 크기의 세그먼트로 나눈 다음 , 목적지에서 다시 복구 할 수 있도록 일련번호를 부여

각각의 세그먼트에 목적지 주소를 덧붙여 패킷 형태의 단위로 만들어 네트워크 계층으로 전달

네트워크 계층 (Network layer)-계층 3전송계층으로 부터 넘겨받은 패킷들이 네트워크에서 다른

네트워크로 모두 전송되었는지를 확인



계층별 주요 역할 데이터 링크 계층 (Data link layer)-계층 2

물리적 링크를 통한 신뢰성 있는 데이터 전송 제공물리적 어드레싱 , 위상구조 , 호선 사용 규칙 , 오류검출 ,

프레임 전달 , 흐름제어 등을 관계

물리층 (Physical layer)-계층 1통신매체에 대한 전기적 , 기계적인 인터페이스를 다룸데이터를 통신 매체와 조화할 수 있는 신호로 바꿈






OSI 7 OSI 7 계층의 예계층의 예


9.5 9.5 네트워크 연결장비네트워크 연결장비-네트워크 연결 회선


네트워크 연결 장비 네트워크 연결 장비 I am ComputerI am Computer

네트워크 연결 장비네트워크 연결 장비

모뎀 (Modem) 변조 (modulator) 와 복조 (demodulator) 기능 모뎀의 구성

송신부 : 디지털 신호가 인코더에 입력되어 변조기로 변조 , 아날로그 형태로 변형된 다음 송신선로로 나감

수신부 : 통신선로로 부터 들어오는 아날로그 신호를 복조기를 통해 복조한 후 디지털 신호로 변환 하고 다시 데이터 복호화기를 거쳐 본래의 데이터로 환원

디지털 신호 아날로그 신호 디지털 신호

모뎀모뎀

모뎀의 동작과정모뎀의 동작과정



모뎀의 종류 내장형 모뎀 : PC 내부의 ISA 버스나 PCI 버스에 장착

외장형 모뎀 : 컴퓨터 외부에 설치하여 별도의 인터페이스 케이블로 컴퓨터의 COM 포트와 연결

내장형 모뎀내장형 모뎀



모뎀의 종류

PCMCIA 카드 : 노트북이나 랩탑 컴퓨터를 위한 56kbps 속도의 모뎀

외장형 모뎀외장형 모뎀

PCMCIA PCMCIA 카드카드



랜 카드 컴퓨터 내부의 확장 슬롯에 연결 전압이 낮은 컴퓨터의 2 진 병렬 전류신호가 회선을 타고 멀리 갈 수 있도록 전압이 높은 직렬신호로 변환 시켜주는 일종의 프로세서가 내장된 작은 플라스틱 카드 회로판

랜 카드랜 카드



리피터 전자기 또는 광학 전송 매체 상에서 신호를 수신하고 , 증폭하며 , 매체의 다음 구간으로 재전송 시키는 장치

리피터의 역할리피터의 역할PC PC

PCPC

PC

서버

PC

서버

리피터 리피터

500 m



라우터 패킷내의 목적지 주소를 읽을 수 있으므로 라우터 내의

테이블을 이용하여 데이터 패킷이 자나가야 할 경로를 지정

라우터라우터



게이트웨이 게이트웨이는 다른 네트워크로 들어가는 입구 역할을

하는 네트워크 포인트 일반 회사의 네트워크에서 트래픽을 통제하는

컴퓨터들이나 , 인터넷 서비스 제공자들의 컴퓨터가 바로 게이트웨이 노드



허브 (Hub) 데이터가 하나 또는 그 이상의 방향으로 부터 한곳으로

모이는 장소로서 들어온 데이터는 다시 하나 또는 그 이상의 방향으로 전달

보통 4,8,12,16,24 등 다양한 포트를 갖음 허브는 각 랜이 보유한 대역폭을 PC 의 대수만큼 쪼개서 제공

허브허브 (24 (24 포포트트 ))



브리지 2 개의 랜이나 또는 같은 랜에 있는 2 개의 세그먼트

( 컴퓨터들의 무리 ) 를 연결해 주는 장비

브리지브리지



네트워크 연결 장비의 예

네트워크 네트워크 장비장비1: 1: 허브허브2: 2: 리피터리피터3: 3: 게이트웨이게이트웨이4: 4: 라우터라우터5: 5: 단말기단말기

주유소 버스터미널 집

집

버스터미널

톨 게이트

톨 게이트

경주

인터체인지수원

출발

도착

⑤①

①

②

③

③

④

⑤


네트워크 연결 회선네트워크 연결 회선

전용선 인터넷 접속을 위해 가입기관 ( 기업 , 학교 ) 과 ISP( 인터넷

서비스 업체 ) 사이에 설치하는 별도의 독립적인 전화회선 지원속도 : 56kbps ~ T1(1.5Mbps)

ISDN(Integrated Services Digital Network) 음성 , 문자 , 동영상 등 정보를 한 회선에 실어 보낼 수 있는

디지털 통신망 전화선 활용 , 하나의 회선으로 전화와 인터넷을 동시에 사용



ISDN(Integrated Services Digital Network)

ISDNISDN 을 이용한 통신의 예을 이용한 통신의 예

전화국전화국

ISDN 어뎁터 ISDN 어뎁터

디지털 신호디지털 신호

디지털 신호

문자음성화상

00110100 00110100

디지털 신호



ADSL/VDSL Asymmetric/Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line) 이론적으로 구리선을 사용하는 지역은 모두 서비스

가능 유동 IP 어드레스 제공 VDSL 은 실시간 비디오 또는 고화질 동영상을

전송하기 위해 제안된 초고속 유선 통신 규격



케이블 모뎀 케이블 TV 망이 구축되어 있는 곳에서 이를 이용하여

인터넷에 고속 접속을 지원해 주는 서비스 접속자 수가 많아지면 속도가 저하되는 단점 다운로드시 속도는 T1 급에 근접

케이블 모뎀을 이용한케이블 모뎀을 이용한통신의 예통신의 예

인터넷 백본

데이터라우터

서버

케이블지역국

케이블가정

회사

학교

케이블 방송회사

TV 신호



전력선을 이용한 통신 기법 기존의 전력선에 플러그를 꽃아 초고속 인터넷을

이용할 수 있는 차세대 통신 기법 2005년을 전후해 지구촌의 전기선을 통해 전기뿐만

아니라 데이터와 음성 , 영상 등도 통합 전송하는 통신선의 역할 수행 기대

기존의 전기선으로 5~10Mbps 의 고속 통신을 즐길수 있음

별도의 랜을 설치할 필요가 없음으로 비용 절감 .

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9 장 컴퓨터 네트워크와 통신