[네트워크] 네트워크 개요 및 일반

한국어

<h1 id="네트워크">네트워크</h1> <p>송신자의 메시지를 수신자에게 <strong>전달</strong>하는 과정으로 한 지점에서 원하는 다른 지점까지 의미 있는 <strong>정보</strong>를 보다 정확하고 빠르게 상대방이 이해할 수 있도록 전송하는 것을 의미</p> <h1 id="프로토콜">프로토콜</h1> <p>송신자와 수신자가 통신이라는 것을 하려면 서로 메시지의 포맷, 언제 데이터를 보낼 것인지, 한 번 전송하고 한 번 응답받는 형태로 할 것인지에 관한 것을 서로 약속해야 한다. 이 때, 이러한 약속이 <strong>프로토콜</strong>을 의미한다.</p> <h2 id="네트워크의-분류">네트워크의 분류</h2> <h3 id="거리에-따른-네트워크-유형">거리에 따른 네트워크 유형</h3> <ul> <li> <p><strong>PAN</strong>(Personal Area Network)<br /> 3M 이내의 인접 지역 간의 통신 방법<br /> 짧은 거리로 인하여 유선보다는 무선의 WPAN이 많이 활용</p> </li> <li> <p><strong>LAN</strong>(Local Area Network)<br /> 근거리 영역의 네트워크로 동일한 지역 내 고속의 전용 회선으로 연결하여 구성하는 통신망<br /> Client/Server와 peer-to-peer 모델</p> </li> <li> <p><strong>WAN</strong>(Wide Area Network)<br /> 광대역 네트워크망으로 서로 관련이 있는 LAN 간의 상호 연결망<br /> LAN에 비해 선로 에러율이 높고, 전송 지연이 크다<br /> 두 목적지 사이를 최단경로로 연결시켜 주는 라우팅 알고리즘 필요</p> </li> <li> <p><strong>MAN</strong>(Metropolitan Area Network)<br /> LAN과 WAN의 중간 형태의 네트워크로 데이터, 음성, 영상 등을 지원하기 위해 개발<br /> DQDB(Distributed Queue Dual Bus)</p> </li> </ul> <h3 id="데이터-전송-방식">데이터 전송 방식</h3> <ul> <li>단방향(Simplex)</li> <li>반이중(Half Duplex)</li> <li>전이중(Full Duplex)</li> </ul> <h2 id="회선교환circuit-switching">회선교환(Circuit Switching)</h2> <p>교환기를 통해 통신 회선을 설정하여 직접 데이터를 교환하는 방식</p> <ul> <li>특징 <ul> <li>전송 전에 회선이 전용선으로 설정 : 동일한 경로(독점)</li> <li>데이터 전송이 없더라도 회선 해제 요청이 없으면 계속 접속 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">유지</code></li> <li>전송 시작 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">후</code> 오버헤드가 없음</li> <li>Point-to-Point 전송 구조</li> <li>전송된 데이터의 에러 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행되어야 한다</li> </ul> </li> <li>장점 <ul> <li>대용량의 데이터를 고속으로 전송할 때 좋으며, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">고정</code>적인 대역폭 사용</li> <li>접속에는 긴 시간이 소요되나 그 후 접속이 항상 유지되어 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">전송 지연</code>이 없고, 데이터 전송률이 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">일정</code></li> <li>아날로그나 디지털 데이터로 직접 전달</li> <li>연속적인 전송에 적합(<code class="language-plaintext highlighter-rouge">실시간</code>)</li> </ul> </li> <li>단점 <ul> <li>회선 이용률 면에서 비효율적</li> <li>연결된 두 장치는 반드시 같은 전송률과 같은 기종 사이에서만 송수신이 가능</li> <li>속도나 코드의 변환이 불가능 : 교환망 내에서의 에러 제어 기능이 어려움</li> <li>실시간 전송보다 에러없는 데이터 전송이 요구되는 구조에서는 부적합</li> <li>통신 비용 고가</li> </ul> </li> </ul> <h2 id="패킷교환packet-switching">패킷교환(Packet Switching)</h2> <p>송신측에서 메시지를 일정한 크기의 패킷으로 분해/전송, 수신측에서 원래의 데이터로 조립</p> <ul> <li>특징 <ul> <li>패킷 다중화, 논리 채널, 경로 선택 제어, 순서 제어, 트래픽 제어, 오류 제어</li> <li>수신된 패킷의 저장기능(대기 큐)</li> <li><strong>순서 제어</strong> 기능 : 목적지에서 수신된 패킷의 순서를 재정렬</li> <li><strong>트래픽 제어</strong> : 흐름 제어, 혼잡 제어, 교착상태</li> <li><strong>경로 배정 요소</strong> : 성능 기준, 결정 시간, 결정 장소, 네트워크 정보</li> </ul> </li> <li>장점 <ul> <li>회선 이용률이 높고, 속도 변환, 프로토콜 변환 가능, 음성 통화</li> <li><strong>고신뢰성</strong> : 상황에 따라 교환기 및 회선 등의 장애가 발생하더라도 패킷의 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">우회전송</code>이 가능하므로 전송의 신뢰성 보장</li> <li><strong>고품질</strong> : 디지털 전송이므로, 인접 간에 또는 단말기와 교환기 간에 전송, 오류 검사를 실시하여 오류 발생 시 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">재전송</code> 가능</li> <li><strong>고효율</strong> : 다중화를 사용하므로 전송로 사용 및 효율이 좋다</li> <li>이 기종 단말장치 간 통신 : 전송 속도, 전송 제어 절차가 다르더라도 교환망이 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">변환 처리</code>를 제공하므로 통신 가능</li> </ul> </li> <li>단점 <ul> <li>각 교환기의 경로에서 다소 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">지연</code>이 발생</li> <li>이러한 지연은 가변적임. 전송량이 증가함에 따라 지연이 더욱 심할 수 있음</li> <li>패킷별 헤더 추가로 인한 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">오버헤드</code> 발생 가능성</li> </ul> </li> </ul> <h3 id="패킷교환-방식의-종류">패킷교환 방식의 종류</h3> <ul> <li><strong>가상회선</strong>(Virtual Circuit) <ul> <li>패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행 : <code class="language-plaintext highlighter-rouge">연결형</code> 서비스</li> <li>호출 요구를 하고 호출 수신 패킷을 주고받아서 연결하는 방식(<code class="language-plaintext highlighter-rouge">X.21</code>)</li> <li>회선교환처럼 사용하지만 교환기에 패킷이 일시적으로 저장되며 일정한 전송률 보장 불가</li> <li>비교적 긴 메시지의 전송 시 더 효과적</li> </ul> </li> <li><strong>데이터그램</strong>(Datagram) <ul> <li>각 전송 패킷을 미리 정해진 경로 없이 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">독립적</code>으로 처리하여 교환하는 방식</li> <li>같은 목적지의 패킷도 같은 경로를 거치지 않고 서로 다른 경로를 통해서 목적지에 도달</li> <li>망의 한 부분이 혼잡할 때 패킷에 다른 경로를 지정하여 배정 가능, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">융통성</code> 있는 경로를 설정</li> <li>특정 교환기의 고장 시 모든 패킷을 잃어버리는 가상회선 방식과는 달리, 그 경로를 피해서 전송할 수 있음 : <code class="language-plaintext highlighter-rouge">신뢰성</code> 보장</li> <li>짧은 메시지의 패킷들을 전송할 때 효과적, 재정렬 기능 필요</li> </ul> </li> </ul> <h2 id="네트워크-토폴로지network-topology">네트워크 토폴로지(Network Topology)</h2> <p>컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드)을 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식</p> <p><img src="/assets/images/network/base/NetworkTopologies.svg.png" alt="" class="align-center" /></p> <ul> <li><strong>계층형</strong>(트리형) <ul> <li>Tree 구조, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">최상위</code>에 있는 노드가 네트워크 제어</li> <li>통제 및 유지 보수 용이</li> <li>단말기의 추가나 제거 및 에러 발생 시 발견이 쉬움</li> <li>병목 현상 발생 가능, 중앙 노드 장애 발생 시 전체 통신망 마비</li> </ul> </li> <li><strong>수평형</strong>(버스형) <ul> <li>중앙 통신 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">회선</code> 하나에 여러 대의 노드를 연결하는 방식</li> <li>근거리 통신망에서 볼 수 있는 일반적인 형태</li> <li>하나의 컴퓨터가 다운되어도 나머지 컴퓨터에는 지장이 없음</li> <li>DTE 추가 삭제가 용이</li> <li><code class="language-plaintext highlighter-rouge">우선순위</code> 제어가 어려움</li> <li>통신 회선의 길이에 제한, 충돌이 자주 발생</li> </ul> </li> <li><strong>성형</strong>(스타형) <ul> <li>중앙에 있는 컴퓨터를 중심으로 터미널이 연결된 중앙 집중식 형태</li> <li>유지보수 및 관리가 용이, 단말기 고장 시 발견이 용이</li> <li>중앙 컴퓨터 고장 시 전체 네트워크 마비</li> <li>통신망 제어가 복잡</li> </ul> </li> <li><strong>원형</strong>(링형) <ul> <li>인접해 있는 노드들을 연결하는 단방향 전송 형태</li> <li><code class="language-plaintext highlighter-rouge">매채 엑세스</code> 방식</li> <li><code class="language-plaintext highlighter-rouge">토큰 링</code> 이용, 동축/광섬유 케이블 이용</li> <li>전송 매체와 DTE 고장 시 발견이 용이</li> <li>단말기 추가 및 삭제가 어려움</li> <li>전송 지연 발생 시 DTE 간의 순차적 전송때문에 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">중계기</code> 기능이 필요</li> </ul> </li> <li><strong>망형</strong>(메쉬형) <ul> <li>모든 노드들이 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">상호</code> 연결</li> <li>통신 회선 장애 시 다른 경로로 데이터 전송이 가능</li> <li>DTE 고장과 병목 현상에 대해 면역성이 있음</li> <li>가장 많은 통신 선로가 필요</li> </ul> </li> </ul> <h2 id="osi-7계층">OSI 7계층</h2> <p>Open System Interconnection 7-layer<br /> 개방형 시스템 네트워크의 효율적인 이용을 위하여 모든 데이터 통신 기준으로 계층을 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">분할</code>하고, 각 계층 간의 필요한 프로토콜을 규정한다.</p> <p>정보가 전달되는 Framework를 제공하며, 네트워크 형태에 차이가 발생해도 데이터 통신을 지원</p> <h3 id="osi-7계층-구조">OSI 7계층 구조</h3> <table> <tbody> <tr> <td>OSI 7계층</td> <td>주요 내용</td> <td>주요 프로토콜(매체)</td> </tr> <tr> <td>7. Application</td> <td>사용자 소프트웨어를 네트워크에 접근 가능하도록 함.<br />사용자에게 최종 서비스를 제공</td> <td>FTP, SNMP, HTTP, Mail, Telnet 등</td> </tr> <tr> <td>6. Presentation</td> <td>포맷 기능, 압축, 암호화<br />텍스트 및 그래픽 정보를 컴퓨터가 이해할 수 있는 16진수 데이터로 변환</td> <td>압축, 암호, 코드 변환 GIF, ASCII, EBCDIC</td> </tr> <tr> <td>5. Session</td> <td>세션 연결 및 동기화 수행, 통신 방식 결정<br />가상 연결을 제공하여 Login/Logout 수행</td> <td>반이중, 전이중, 완전이중 결정</td> </tr> <tr> <td>4. Transport</td> <td>가상연결, 에러 제어, 데이터 흐름 제어, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">Segment</code> 단위<br />두 개의 종단 간 End-To-End 데이터 흐름이 가능하도록 논리적 주소 연결<br />신뢰도, 품질보증, 오류탐지 및 교정 기능 제공 다중화(Multiplexing) 발생</td> <td>TCP, UDP</td> </tr> <tr> <td>3. Network</td> <td>경로선택, 라우팅 수행, 논리적 주소 연결(IP)<br />데이터 흐름 조절, 주소 지정 메커니즘 구현 네트워크에서 노드에 전송되는 패킷 흐름을 통제하고, 상태메시지가 네트워크상에서 어떻게 노드로 전송되는 가를 정의, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">Datagram</code>(Packet) 단위</td> <td> </td> </tr> <tr> <td>2. Data Link</td> <td>물리주소 결정, 에러 제어, 흐름 제어, 데이터 전송<br /><code class="language-plaintext highlighter-rouge">Frame</code> 단위, 전송 오류를 처리하는 최초의 계층</td> <td>흐름제어, 오류제어(ARQ) 브리지, PPTP, L2TP, HDLC Frame Relay</td> </tr> <tr> <td>1. Physical</td> <td>전기적, 기계적 연결 정의, 실제 Data Bit 전송<br /><code class="language-plaintext highlighter-rouge">Bit</code> 단위, 전기적 신호, 전압구성, 케이블, 인터페이스 등을 구성<br />Data Rates, Line noise Control, 동기화 기능 수행</td> <td>매체: 동축케이블, 광섬유, Twisted Pair Cable</td> </tr> </tbody> </table> <ul> <li><strong>End-to-End</strong> : 7 ~ 4계층, 송수신자 간의 에러 제어</li> <li><strong>Point-to-Point</strong> : 4 ~ 1계층, 각 구간에 대해 에러 제어</li> </ul> <h3 id="osi-계층별-하드웨어-장비">OSI 계층별 하드웨어 장비</h3> <ul> <li>Physical <ul> <li> <p><strong>Cable</strong><br /> Twisted Pair Cable, Coaxial, Fiber-Optic Cable</p> </li> <li> <p><strong>Repeater</strong><br /> 네트워크 구간 케이블의 전기적 신호를 재생하고 증폭하는 장치 디지털 신호를 제공, 아날로그 신호 증폭 시 잡음과 왜곡까지 증폭</p> </li> </ul> </li> <li>Data Link <ul> <li> <p><strong>Bridge</strong><br /> 서로 다른 LAN Segment를 연결, 관리자에게 MAC 주소 기반 필터링 제공하여 더 나은 대역폭 사용과 트래픽을 통제 리피터와 같이 데이터 신호를 증폭하지만 MAC 기반에서 동작</p> </li> <li> <p><strong>Switch</strong><br /> 목적지의 MAC 주소를 알고 있는 지정된 포트로 데이터를 전송 Repeater와 Bridge의 기능을 결합 네트워크의 속도 및 효율적 운영, Data Link 계층에서도 작동</p> </li> </ul> </li> <li>Network <ul> <li><strong>Router</strong><br /> 패킷을 받아 경로를 설정하고 패킷을 전달 Bridge는 MAC 주소를 참조하지만, Router는 네트워크 주소를 참조하여 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">경로</code>를 설정 패킷 헤더 정보에서 IP 주소를 확인하여 목적지 네트워크로만 전달하며 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">Broadcasting</code>을 차단</li> </ul> </li> <li>Application <ul> <li><strong>Gateway</strong><br /> 서로 다른 네트워크망과의 연결(PSTN, Internet, Wireless Network 등) 패킷 헤더의 주소 및 포트 외 거의 모든 정보를 참조</li> </ul> </li> </ul> <h3 id="데이터-전송-방식-1">데이터 전송 방식</h3> <h4 id="직렬-전송serial-transmission">직렬 전송(Serial Transmission)</h4> <p>한 문자의 각 비트 열을 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">하나의</code> 전송 선로를 통해 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">순차적</code>으로 전송하는 방식(모뎀)</p> <ul> <li>시프트 레지스터를 이용하여 병렬을 직렬화한 후 송신</li> <li>동기 전송 방식의 요구</li> <li>전송 에러가 적고, 장거리에 적합</li> <li>통신 회선 설치 비용이 저렴</li> <li>전송 속도가 느림</li> </ul> <h4 id="병렬-전송parallel-transmission">병렬 전송(Parallel Transmission)</h4> <p>한 문자를 이루는 각 비트가 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">각각의</code> 전송로를 통해 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">한꺼번에</code> 전송되는 방식(프린터) 블록 버퍼를 이용</p> <ul> <li>송수신 문자 간격을 식별하는 스트로브 신호와 BUSY 신호로 다음 문자의 송신 시기 결정</li> <li>단위 시간에 다량의 데이터를 빠른 속도로 전송</li> <li>전송 길이가 길어지면 에러 발생 가능성 농후</li> <li>통신 회선 설치 비용이 커짐</li> </ul> <h4 id="동기-방식synchronous-method">동기 방식(Synchronous Method)</h4> <p>전송할 데이터를 여러 블록으로 나누어 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">블록</code> 단위로 전송하는 방식 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">제어 정보</code>를 데이터의 앞뒤에 붙여 프레임을 구성</p> <ul> <li><strong>전송 단위</strong> : 프레임, 문자 중심 / 비트 중심</li> <li><strong>에러 검출</strong> : CRC</li> <li><strong>오버헤드</strong> : 프레임당 고정된 크기</li> <li><strong>전송 속도</strong> : 고속</li> <li><strong>전송 효율</strong> : 높다(휴지 간격 없음, 채널 할당 시간 공백 없음)</li> <li>장점 <ul> <li>원거리 전송에 이용</li> </ul> </li> <li>단점 <ul> <li>에러 발생 확률이 높다</li> <li>고가(별도의 하드웨어 장치가 필요)</li> </ul> </li> </ul> <h4 id="비동기-방식asynchronous-method">비동기 방식(Asynchronous Method)</h4> <p>한 번에 한 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">문자씩</code> 전송하는 방식(한 문자 전송 시마다 동기화하는 방식)<br /> start-stop 비트를 사용, 패리티 비트, 정지 비트 ‘1’ 시작비트 ‘0’</p> <ul> <li><strong>전송 단위</strong> : 문자 단위의 비트 블록</li> <li><strong>에러 검출</strong> : 패리티 비트</li> <li><strong>오버헤드</strong> : 문자당 고정된 크기</li> <li><strong>전송 속도</strong> : 저속</li> <li><strong>전송 효율</strong> : 낮음</li> <li>장점 <ul> <li>동기화가 단순하며 저렴</li> </ul> </li> <li>단점 <ul> <li>문자당 2~3비트의 오버헤드가 발생</li> <li>프레임 에러가 발생할 가능성이 있음</li> </ul> </li> </ul>

네트워크

송신자의 메시지를 수신자에게 전달하는 과정으로 한 지점에서 원하는 다른 지점까지 의미 있는 정보를 보다 정확하고 빠르게 상대방이 이해할 수 있도록 전송하는 것을 의미

프로토콜

송신자와 수신자가 통신이라는 것을 하려면 서로 메시지의 포맷, 언제 데이터를 보낼 것인지, 한 번 전송하고 한 번 응답받는 형태로 할 것인지에 관한 것을 서로 약속해야 한다. 이 때, 이러한 약속이 프로토콜을 의미한다.

네트워크의 분류

거리에 따른 네트워크 유형

• PAN(Personal Area Network)
  3M 이내의 인접 지역 간의 통신 방법
  짧은 거리로 인하여 유선보다는 무선의 WPAN이 많이 활용

• LAN(Local Area Network)
  근거리 영역의 네트워크로 동일한 지역 내 고속의 전용 회선으로 연결하여 구성하는 통신망
  Client/Server와 peer-to-peer 모델

• WAN(Wide Area Network)
  광대역 네트워크망으로 서로 관련이 있는 LAN 간의 상호 연결망
  LAN에 비해 선로 에러율이 높고, 전송 지연이 크다
  두 목적지 사이를 최단경로로 연결시켜 주는 라우팅 알고리즘 필요

• MAN(Metropolitan Area Network)
  LAN과 WAN의 중간 형태의 네트워크로 데이터, 음성, 영상 등을 지원하기 위해 개발
  DQDB(Distributed Queue Dual Bus)

데이터 전송 방식

• 단방향(Simplex)
• 반이중(Half Duplex)
• 전이중(Full Duplex)

회선교환(Circuit Switching)

교환기를 통해 통신 회선을 설정하여 직접 데이터를 교환하는 방식

• 특징
  • 전송 전에 회선이 전용선으로 설정 : 동일한 경로(독점)
  • 데이터 전송이 없더라도 회선 해제 요청이 없으면 계속 접속 유지
  • 전송 시작 후 오버헤드가 없음
  • Point-to-Point 전송 구조
  • 전송된 데이터의 에러 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행되어야 한다
• 장점
  • 대용량의 데이터를 고속으로 전송할 때 좋으며, 고정적인 대역폭 사용
  • 접속에는 긴 시간이 소요되나 그 후 접속이 항상 유지되어 전송 지연이 없고, 데이터 전송률이 일정
  • 아날로그나 디지털 데이터로 직접 전달
  • 연속적인 전송에 적합(실시간)
• 단점
  • 회선 이용률 면에서 비효율적
  • 연결된 두 장치는 반드시 같은 전송률과 같은 기종 사이에서만 송수신이 가능
  • 속도나 코드의 변환이 불가능 : 교환망 내에서의 에러 제어 기능이 어려움
  • 실시간 전송보다 에러없는 데이터 전송이 요구되는 구조에서는 부적합
  • 통신 비용 고가

패킷교환(Packet Switching)

송신측에서 메시지를 일정한 크기의 패킷으로 분해/전송, 수신측에서 원래의 데이터로 조립

• 특징
  • 패킷 다중화, 논리 채널, 경로 선택 제어, 순서 제어, 트래픽 제어, 오류 제어
  • 수신된 패킷의 저장기능(대기 큐)
  • 순서 제어 기능 : 목적지에서 수신된 패킷의 순서를 재정렬
  • 트래픽 제어 : 흐름 제어, 혼잡 제어, 교착상태
  • 경로 배정 요소 : 성능 기준, 결정 시간, 결정 장소, 네트워크 정보
• 장점
  • 회선 이용률이 높고, 속도 변환, 프로토콜 변환 가능, 음성 통화
  • 고신뢰성 : 상황에 따라 교환기 및 회선 등의 장애가 발생하더라도 패킷의 우회전송이 가능하므로 전송의 신뢰성 보장
  • 고품질 : 디지털 전송이므로, 인접 간에 또는 단말기와 교환기 간에 전송, 오류 검사를 실시하여 오류 발생 시 재전송 가능
  • 고효율 : 다중화를 사용하므로 전송로 사용 및 효율이 좋다
  • 이 기종 단말장치 간 통신 : 전송 속도, 전송 제어 절차가 다르더라도 교환망이 변환 처리를 제공하므로 통신 가능
• 단점
  • 각 교환기의 경로에서 다소 지연이 발생
  • 이러한 지연은 가변적임. 전송량이 증가함에 따라 지연이 더욱 심할 수 있음
  • 패킷별 헤더 추가로 인한 오버헤드 발생 가능성

패킷교환 방식의 종류

• 가상회선(Virtual Circuit)
  • 패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행 : 연결형 서비스
  • 호출 요구를 하고 호출 수신 패킷을 주고받아서 연결하는 방식(X.21)
  • 회선교환처럼 사용하지만 교환기에 패킷이 일시적으로 저장되며 일정한 전송률 보장 불가
  • 비교적 긴 메시지의 전송 시 더 효과적
• 데이터그램(Datagram)
  • 각 전송 패킷을 미리 정해진 경로 없이 독립적으로 처리하여 교환하는 방식
  • 같은 목적지의 패킷도 같은 경로를 거치지 않고 서로 다른 경로를 통해서 목적지에 도달
  • 망의 한 부분이 혼잡할 때 패킷에 다른 경로를 지정하여 배정 가능, 융통성 있는 경로를 설정
  • 특정 교환기의 고장 시 모든 패킷을 잃어버리는 가상회선 방식과는 달리, 그 경로를 피해서 전송할 수 있음 : 신뢰성 보장
  • 짧은 메시지의 패킷들을 전송할 때 효과적, 재정렬 기능 필요

네트워크 토폴로지(Network Topology)

컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드)을 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식

• 계층형(트리형)
  • Tree 구조, 최상위에 있는 노드가 네트워크 제어
  • 통제 및 유지 보수 용이
  • 단말기의 추가나 제거 및 에러 발생 시 발견이 쉬움
  • 병목 현상 발생 가능, 중앙 노드 장애 발생 시 전체 통신망 마비
• 수평형(버스형)
  • 중앙 통신 회선 하나에 여러 대의 노드를 연결하는 방식
  • 근거리 통신망에서 볼 수 있는 일반적인 형태
  • 하나의 컴퓨터가 다운되어도 나머지 컴퓨터에는 지장이 없음
  • DTE 추가 삭제가 용이
  • 우선순위 제어가 어려움
  • 통신 회선의 길이에 제한, 충돌이 자주 발생
• 성형(스타형)
  • 중앙에 있는 컴퓨터를 중심으로 터미널이 연결된 중앙 집중식 형태
  • 유지보수 및 관리가 용이, 단말기 고장 시 발견이 용이
  • 중앙 컴퓨터 고장 시 전체 네트워크 마비
  • 통신망 제어가 복잡
• 원형(링형)
  • 인접해 있는 노드들을 연결하는 단방향 전송 형태
  • 매채 엑세스 방식
  • 토큰 링 이용, 동축/광섬유 케이블 이용
  • 전송 매체와 DTE 고장 시 발견이 용이
  • 단말기 추가 및 삭제가 어려움
  • 전송 지연 발생 시 DTE 간의 순차적 전송때문에 중계기 기능이 필요
• 망형(메쉬형)
  • 모든 노드들이 상호 연결
  • 통신 회선 장애 시 다른 경로로 데이터 전송이 가능
  • DTE 고장과 병목 현상에 대해 면역성이 있음
  • 가장 많은 통신 선로가 필요

OSI 7계층

Open System Interconnection 7-layer
개방형 시스템 네트워크의 효율적인 이용을 위하여 모든 데이터 통신 기준으로 계층을 분할하고, 각 계층 간의 필요한 프로토콜을 규정한다.

정보가 전달되는 Framework를 제공하며, 네트워크 형태에 차이가 발생해도 데이터 통신을 지원

OSI 7계층 구조

OSI 7계층	주요 내용	주요 프로토콜(매체)
7. Application	사용자 소프트웨어를 네트워크에 접근 가능하도록 함. 사용자에게 최종 서비스를 제공	FTP, SNMP, HTTP, Mail, Telnet 등
6. Presentation	포맷 기능, 압축, 암호화 텍스트 및 그래픽 정보를 컴퓨터가 이해할 수 있는 16진수 데이터로 변환	압축, 암호, 코드 변환 GIF, ASCII, EBCDIC
5. Session	세션 연결 및 동기화 수행, 통신 방식 결정 가상 연결을 제공하여 Login/Logout 수행	반이중, 전이중, 완전이중 결정
4. Transport	가상연결, 에러 제어, 데이터 흐름 제어, Segment 단위 두 개의 종단 간 End-To-End 데이터 흐름이 가능하도록 논리적 주소 연결 신뢰도, 품질보증, 오류탐지 및 교정 기능 제공 다중화(Multiplexing) 발생	TCP, UDP
3. Network	경로선택, 라우팅 수행, 논리적 주소 연결(IP) 데이터 흐름 조절, 주소 지정 메커니즘 구현 네트워크에서 노드에 전송되는 패킷 흐름을 통제하고, 상태메시지가 네트워크상에서 어떻게 노드로 전송되는 가를 정의, Datagram(Packet) 단위
2. Data Link	물리주소 결정, 에러 제어, 흐름 제어, 데이터 전송 Frame 단위, 전송 오류를 처리하는 최초의 계층	흐름제어, 오류제어(ARQ) 브리지, PPTP, L2TP, HDLC Frame Relay
1. Physical	전기적, 기계적 연결 정의, 실제 Data Bit 전송 Bit 단위, 전기적 신호, 전압구성, 케이블, 인터페이스 등을 구성 Data Rates, Line noise Control, 동기화 기능 수행	매체: 동축케이블, 광섬유, Twisted Pair Cable

• End-to-End : 7 ~ 4계층, 송수신자 간의 에러 제어
• Point-to-Point : 4 ~ 1계층, 각 구간에 대해 에러 제어

OSI 계층별 하드웨어 장비

• Physical

  • Cable
    Twisted Pair Cable, Coaxial, Fiber-Optic Cable

  • Repeater
    네트워크 구간 케이블의 전기적 신호를 재생하고 증폭하는 장치 디지털 신호를 제공, 아날로그 신호 증폭 시 잡음과 왜곡까지 증폭

• Data Link

  • Bridge
    서로 다른 LAN Segment를 연결, 관리자에게 MAC 주소 기반 필터링 제공하여 더 나은 대역폭 사용과 트래픽을 통제 리피터와 같이 데이터 신호를 증폭하지만 MAC 기반에서 동작

  • Switch
    목적지의 MAC 주소를 알고 있는 지정된 포트로 데이터를 전송 Repeater와 Bridge의 기능을 결합 네트워크의 속도 및 효율적 운영, Data Link 계층에서도 작동

• Network
  • Router
    패킷을 받아 경로를 설정하고 패킷을 전달 Bridge는 MAC 주소를 참조하지만, Router는 네트워크 주소를 참조하여 경로를 설정 패킷 헤더 정보에서 IP 주소를 확인하여 목적지 네트워크로만 전달하며 Broadcasting을 차단
• Application
  • Gateway
    서로 다른 네트워크망과의 연결(PSTN, Internet, Wireless Network 등) 패킷 헤더의 주소 및 포트 외 거의 모든 정보를 참조

데이터 전송 방식

직렬 전송(Serial Transmission)

한 문자의 각 비트 열을 하나의 전송 선로를 통해 순차적으로 전송하는 방식(모뎀)

• 시프트 레지스터를 이용하여 병렬을 직렬화한 후 송신
• 동기 전송 방식의 요구
• 전송 에러가 적고, 장거리에 적합
• 통신 회선 설치 비용이 저렴
• 전송 속도가 느림

병렬 전송(Parallel Transmission)

한 문자를 이루는 각 비트가 각각의 전송로를 통해 한꺼번에 전송되는 방식(프린터) 블록 버퍼를 이용

• 송수신 문자 간격을 식별하는 스트로브 신호와 BUSY 신호로 다음 문자의 송신 시기 결정
• 단위 시간에 다량의 데이터를 빠른 속도로 전송
• 전송 길이가 길어지면 에러 발생 가능성 농후
• 통신 회선 설치 비용이 커짐

동기 방식(Synchronous Method)

전송할 데이터를 여러 블록으로 나누어 블록 단위로 전송하는 방식 제어 정보를 데이터의 앞뒤에 붙여 프레임을 구성

• 전송 단위 : 프레임, 문자 중심 / 비트 중심
• 에러 검출 : CRC
• 오버헤드 : 프레임당 고정된 크기
• 전송 속도 : 고속
• 전송 효율 : 높다(휴지 간격 없음, 채널 할당 시간 공백 없음)
• 장점
  • 원거리 전송에 이용
• 단점
  • 에러 발생 확률이 높다
  • 고가(별도의 하드웨어 장치가 필요)

비동기 방식(Asynchronous Method)

한 번에 한 문자씩 전송하는 방식(한 문자 전송 시마다 동기화하는 방식)
start-stop 비트를 사용, 패리티 비트, 정지 비트 ‘1’ 시작비트 ‘0’

• 전송 단위 : 문자 단위의 비트 블록
• 에러 검출 : 패리티 비트
• 오버헤드 : 문자당 고정된 크기
• 전송 속도 : 저속
• 전송 효율 : 낮음
• 장점
  • 동기화가 단순하며 저렴
• 단점
  • 문자당 2~3비트의 오버헤드가 발생
  • 프레임 에러가 발생할 가능성이 있음