[Lecture] Data Communication - Finals Summary

💻 2023년 데이터 통신 기말고사 대비 요점 정리

👀 [05] OSI 참조 모델

OSI 참조 모델의 각 계층별 기능 및 동작 원리 & 상위/하위 계층 및 Interface 계층 역할

• 

  • Application : 응용 프로세스에게 네트워크 접근 수단 제공
  • Presentation : 전송 데이터의 구문과 의미에 대한 처리 담당
  • Session : 세션의 설정 및 유지, 종료
  • Transport : 메시지의 종단 간 전달, 흐름 제어, 오류 제어
    • Port 번호
  • Network : 논리적 링크 실행, 패킷 단편화, 라우팅
    • IP 주소
  • Data Link : 비트 동기 및 식별 기능, 흐름 제어, 오류 제어
    • MAC 주소
  • Physical : 물리적 링크 설정 및 유지, 해제

Encapsulation & Decapsulation

• 

  • 데이터를 상위 혹은 하위 계층으로 보내는 과정에서 거치는 과정들
  • Encapsulation : 헤더(부가정보)를 붙여나가는 것
  • Decapsulation : 헤더(부가정보)를 제거하는 것

JARGON

• OSI; Open System Interconnection
• Data Integrity(데이터 무결성)
• Encapsulation/Decapsulation(캡슐화/탈캡슐화)

 

👀 [06] 컴퓨터 통신망

LAN의 정의 및 특징

• IEEE의 정의 : 다수의 독립된 컴퓨터 기기들이 비교적 한정된 지역 내에서 오류율이 낮고, 상당히 빠른 속도의 물리적 통신 채널을 통하여 상호 간에 통신이 가능하도록 해주는 데이터 통신 시스템
• W.Stalling의 정의 : 가까운 지역 내에서 다양한 통신 기기의 상호 연결을 제공하는 고속의 통신 네트워크
• 경로 설정 불필요, 고속 통신 가능, 연결성 및 신뢰성 우수, 확장성 및 재배치성 좋음
• 통신 거리가 짧음

LAN의 전송 방식

• Baseband : 디지털 신호를 그대로 전송
  • 단일 채널 사용
  • Duplex
• Broadband : 아날로그 신호를 변조하여 전송
  • 장거리 전송 가능
  • 다중 채널 사용
  • Simplex

LAN 매체 접근 방식(경쟁형/비경쟁형 MAC)

• CSMA/CD
  • 경쟁형 MAC
  • 스테이션은 데이터 전송 전 회선이 사용 중인지 여부 파악
  • 회선이 사용 중이면 일정 시간 대기 후 다시 회선의 사용 여부 파악
  • 데이터 전송 중 충돌 검출 시 모든 스테이션에 간단한 jam signal 전송
  • 충돌 발생 시 일정 시간 대기 후 다시 데이터 전송
• Token passing
  • 비경쟁형 MAC
  • 토큰이라는 짧은 길이의 프레임을 사용하여 데이터를 전송할 수 있는 자격을 한정하며 스테이션은 자신의 차례가 되어서야 데이터 전송 가능
  • 토큰이 전송할 데이터를 가지고 있는 스테이션을 만날 때까지 링 순환
  • 송신국에 'free' 토큰 도착 시 자신의 NIC에 있는 비트를 설정하고, 전송 데이터 프레임을 전송
  • 각 스테이션은 목적지 주소 필드를 검사하여 그 프레임의 목적지가 자신이 아니면 이웃한 스테이션에 전달
  • 수신국은 자신의 주소 확인 후 메시지를 복사하고 오류 확인, 프레임 마지막 바이트의 4비트를 변경하여 프레임에 복사했다는 것을 나타냄
  • 송신국에서 링을 순환하던 프레임을 받고 송신지 주소 부분으로 송신자가 자신임을 확인
  • 주소 확인 비트를 검사하여 프레임 수신 여부 확인 후 해당 프레임을 버리고 'free' 토큰을 링으로 전송

CSMA/CD 동작 원리 및 충돌 방지 방법

• 

N-ISDN & B-ISDN

• N-ISDN
  • 회선 교환(음성 통화)과 패킷 교환(데이터 통신) 둘 다 지원
  • 접속점 통합
• B-ISDN
  • ISDN 서비스와 광대역 서비스를 통합하기 위한 디지털 통신망
  • 망 통합

JARGON

• LAN; Local Area Network
• MAN; Metropolitan Area Network
• WAN; Wide Area Network
• SVC; Switched Virtual Circuit(교환 가상 회선)
• PVC; Permanent Virtual Circuit(영구 가상 회선)
• CSMA/CD; Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection
• congestion control(혼잡 제어)
• MAC; Media Access Control(매체 접근 제어)
• N-ISDN; Narrow-Integrated Service Digital Network(협대역 종합 정보 통신망)
• B-ISDN; Broadband-Integrated Service Digital Network(광대역 종합 정보 통신망)

 

👀 [07] 인터넷과 TCP/IP

TCP/IP의 각 계층별 기능

• 

  • Application : TCP/UDP 기반 응용 프로그램 구현
    • SNMP, SMTP, FTP, DNS, Telnet, SSH 등
  • Transport : 연결 제어, 신뢰성 및 투명성 보장 전송
    • TCP, UDP
  • Internet : IP 패킷 전송, 라우팅
    • IP, ARP, RARP 등
  • Network Access : 물리적 연결
    • IEEE 802, Ethernet, HDLC 등

TCP/IP의 특징 및 장단점

• TCP
  • Transport 계층에서 사용
  • connection oriented(연결성 위주 서비스 제공)
  • 근원지 호스트의 TCP 포트로부터 목적지 호스트의 TCP 포트로 바이트들의 스트림을 전송
  • 신뢰성과 투명성이 보장되는 서비스 제공, 1:1, 수신 여부 확인
  • 속도가 상대적으로 느림
• UDP
  • Transport 계층에서 사용
  • connectionless(비연결성 위주 서비스 제공)
  • 패킷의 정확한 전달을 보장하지 않음(송수신의 책임은 상위 Application에게 전가)
  • 신뢰성 낮음, n:n, 수신 여부 비확인
  • 속도가 빠름, Best Effort 서비스 제공
• IP
  • Internet 계층에서 사용
  • connectionless
  • Best Effort 데이터 전달 서비스 제공

IP Address

• A(대규모) Class : 최상위 비트 0
  • 네트워크 주소 : 8bit
  • 호스트 주소 : 24bit
  • 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
• B(중소규모) Class : 최상위 비트 10
  • 네트워크 주소 : 16bit
  • 호스트 주소 : 16bit
  • 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
• C(소규모) Class : 최상위 비트 110
  • 네트워크 주소 : 24bit
  • 호스트 주소 : 8bit
  • 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
• D Class : 최상위 비트 1110
  • 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

Domain Name/IP Address/Physical Address

• DNS : mapping을 요구하는 로컬 호스트가 발생한다면 원하는 정보를 가진 가장 가까운 서버로 연결
  • Domain Name
    • 계층화되어 있음
    • 인터넷에 접속하고 있는 모든 조직에는 일정한 레벨까지의 도메인 네임이 할당되어 있으며, 그 이하는 조직 내에서 자유로이 관리 가능
• IP Address : 호스트나 라우터 장비의 인터페이스에 할당된 고유 주소
• Physical Address(= MAC Address) : NIC에 할당된 고유 식별 주소

ARP/RARP

• ARP : 논리 주소를 물리 주소로 변환
• RARP : 물리 주소를 논리 주소로 변환

JARGON

• HDLC; High-level Data Link Protocol
• TCP; Transmission Control Protocol
• UDP; User Datagram Protocol
• IP; Internet Protocol
• DNS; Domain Name System
• NIC; Network Interface Card
• ARP; Address Resolution Protocol
• RARP; Reverse ARP

 

👀 [08~10] 무선 및 이동통신 ~ 최신 네트워크 기반 기술

무선 통신 기술의 종류와 장단점

• Celluar, Infrared, microwave, packet data over radio, PCS, satellite, SMR, Spread Spectrum Radio, two-way radio
• 설치비 저렴, 전송상의 장애 극복, 기본 상호 연결 가능, 개인의 이동성 증가, 전송 속도 느림, 외부 환경 제약, 보안 취약

IPv4와 IPv6 특징

• IPv4 : 4byte(32bit) 주소 체계
  • $2^{32}$개(약 43억 개)의 주소
  • 이미 고갈되었음
  • 품질 보장 곤란
  • IPsec 프로토콜 별도 설치 시 보안 기능 제공
• IPv6(= IPng; IP next generation) : 128bit 주소 체계
  • IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 주소 체계를 확장한 방식
  • $3.4 \times 10^{38}$개의 주소
  • 품질 보장 용이
  • 기본적으로 보안 기능 제공

FDMA/TDMA/CDMA

• FDMA

  • 

  • 주파수 대역을 좁은 폭의 채널로 분할하여 독립적으로 사용하는 방식
• TDMA

  • 

  • 모든 주파수 대역을 공유하되 할당된 슬롯을 다른 사용자와 겹치지 않게 하는 방식
• CDMA

  • 

  • 여러 사용자와 모든 주파수와 모든 시간 공유
  • 각 송신부는 송신 신호 확산 전송, 수신부는 동기 맞추고 수신 신호 역확산 전송

셀룰러 통신 3대 특징

• Frequency Reuse : 가입자 용량 증가
• Cell Splitting : 수용 가능 최대 가입자 수 증가
• Handoff : 통신 품질이 떨어져 현재 사용 중인 채널을 끊고 다른 채널로 전환하는 것

WLAN의 장단점

• 무선 주파수를 이용하기에 물리적 회선 불필요
• AP 장비 필요
• 장치에 WLAN 카드가 장착되어 있어야 함

WPAN의 개념 및 종류

• 다양한 종류의 휴대용 전자기기들을 지원하기 위해 설계된 개인 영역 무선 네트워크
• bluetooth, zigbee, UWB

2~5세대 네트워크 서비스의 특징

• 2G : 14.4~153.6Kbps, 음성/문자/저속 인터넷
  • 최초 CDMA 상용화
  • 이동통신의 대중화
• 3G : 2~14.4Mbps, 음성/고속 인터넷/영상 통화/로밍 확대
  • W-CDMA 상용화
  • 영상 통화와 인터넷의 시작
• 4G : 75Mbps~1Gbps, 고음질 통화/초고속 인터넷/고화질 동영상
  • LTE 상용화
  • 스마트폰의 대중화
  • 유﹒무선 네트워크 통합 및 개인 이동성 증가, 데이터 전송의 고속화 및 용량 증대
• 5G : 20Gbps, VR/IoT
  • 초연결 사회

BcN의 개념 및 특징

• 품질 보장형 광대역 멀티미디어 서비스를 장소와 시간 관계없이, 끊김없이 안전하게 이용할 수 있도록 하는 통합 네트워크
• 광대역 기반 구조 역할 수행
• 네트워크 외부 개방
• IPv6 적용
• 네트워크 전체 계층 보안 보장

클라우드 컴퓨팅의 정의 및 특징

• 정보가 인터넷 상의 서버에 영구 저장되고, 클라이언트에는 일시적으로 보관되는 패러다임
• 비용 지출 적음
• 다양한 기기를 단말기로 사용 가능
• 사용자의 데이터 안전 보관 가능
  • 서버 공격 시 개인정보 유출 가능성 있음
  • 서버 데이터 손상 시 데이터 손실 가능성 있음
• 전문적인 하드웨어 지식 없이도 사용 가능
• 통신 환경이 서비스에 영향을 미침
• 개별 정보의 물리적 위치 확인 어려움

JARGON

• FDMA; Frequency Division Multiple Access
• TDMA; Time DMA
• CDMA; Code DMA
• PCS; Personal Communication Service
• Spread Spectrum Radio(확산 대역)
• Infrared(적외선 통신)
• TRS; Trunked Radio System(주파수 공용 통신)
• CSMA-CA; Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance
• WPAN; Wireless Personal Area Network
• W-CDMA; Wideband-Code Division Multiple Access
• LTE; Long Term Evolution(장기 혁신)
• USN; Ubiquitous Sense Network
• RFID; Radio Frequency IDentification(무선 주파수 식별자)
• Iaas; Infrastructure as a service
• Paas; Platform as a service
• BcN; Broadband convergence Network