네트워크 통신 개념정리

1 - 1 데이터 전송 방향
1) 단방향 통신 (Simplex) : 데이터를 한 방향으로만 통신이 가능
2) 반이중 통신 (Half Duplex) : 양방향으로 전송되지만, 동시에는 양방향 전송 불가능 (Ex, 무전기)
3) 전이중 통신 (Full Duplex) : 동시에 양방향 통신 가능 (Ex, 전화기)

1- 2 (1) 프로토콜 기능
1) 흐름제어 : 수신실체가 송신실체의 데이터 "전송량"이나 "전송속도" 등을 조절하는 기능
2) 오류제어 : 전송 도중에 발생 가능한 오류를 검출하고 정정하는 기능
3) 주소설정 : 데이터가 목적지까지 정확하게 전송될 수 있도록 "목적지의 이름, 주소, 경로" 등을 부여하는 기능

1 - 2 (2) OSI 참조모델 7계층
1) 물리계층 : 전송매체의 물리적 인터페이스에 관한 사항 기술
(전기적, 기계적, 절차적, 기능적 특성)
2) 데이터링크 계층 : 인접한(이웃한) 노드간의 데이터 링크 연결
(오류제어, 흐름제어, 순서제어, 물리주소 지정, 프레임 동기)
3) 네트워크 계층 : 데이터가 어떤 경로를 통해 수신 호스트에 전달되는지를 결정하는 라우팅(경로) 설정,
( 데이터 교환 및 중계 패킷 관리, 네트워크 연결의 설정, 유지, 해제)
4) 전송 계층 : 신뢰성 있는 종단간(End-to-End)의 통신이 가능
(오류제어, 흐름제어, 연결제어, 다중화 및 역다중화)
5) 세션 계층 : 응용 계층 간의 대화 제어
(동기제어, 세션관리)
6) 표현 계층 : 정보의 형식(포맷) 변환, 코드 변환, 구문 변환, 문맥 제어
(데이터의 압축과 암호화)
7) 응용 계층 : 응용 프로세스 간의 정보교환
(전자사서함, 파일 전송 등)

2 - 1 데이터 전송 고려사항
1) 감쇄 (attenuation)

- 데이터 전송 도중 흡수되거나 열에 의해 변화가 되기 때문에 발생하는 전자파의 에너지 손실
2) 왜곡 (distortion)

- 서로 다른 주파수에 따라 서로 다르게 감쇄되고 지연되어, 수신 신호가 전송 신호와 다르게 되는 현상
3) 잡음 (noise)

- 도전체에서 전자의 열운동으로 인한 광자수의 불확실함으로 발생
* 통신거리의 제곱에 반비례하여 신호 감쇠!
* M-ary 통신 : 통신속도가 이진통신에 비해 2배 빨라짐!

< 멀리 보낼때 >
(1) 변조 : 반송파에서 정보를 올리는 과정 (반송파 -> 변조된 반송파)
(2) 복조 : 변조된 반송파에서 정보를 추출하는 과정

2 - 2 부호화(Encoding) 방식 (아날로그 -> 디지털 변조방식)
: 양자화 된 펄스의 진폭을 부호화하여 디지털 신호로 변조하는 과정
(Ex, RZ(Return to Zero), 맨체스터 코딩)

2 - 3 신호변조방식 (디지털 -> 아날로그 신호 변조방식)
1) ASK (진폭 편이변조) : 2진 부호의 0 또는 1을 반송파의 진폭에 대응하여 변조하는 방법
2) FSK (주파수 편이변조) : 2진 부호의 0 또는 1을 반송파의 주파수에 대응하여 변조하는 방법
3) PSK (위상 편이변조) : 2진 부호의 반송파의 위상에 대응시켜 데이터를 싣는 방법

2 - 4 다중화
1) 시분할 다중화기 (TDMA)

- 몇 개의 저속채널이 한 개의 고속 전송로를 시차 배분하여 전송하는 기술 (디지털 신호전송)
2) 주파수 분할 다중화기 (FDMA)

- 전송하려는 신호보다 대역폭이 큰 매체를 사용하여 각 터미널이 동시에 이용하는 방식 (아날로그 신호전송)
3) 코드분할 다중화기 (CDMA) 

- FDMA + TDMA를 혼합한 방식

2-5 전송미디어의 장단점 비교
1) 광섬유 : 두개의 단일전선과 감싸고 있는 원통형의 매우 가는 전송미디어로, 유리 또는 플라스틱을 이용하여 구성
2) 장점 : 잡음에 강함, 매우 넓은 대역폭
3) 단점 : 높은 설치 비용

ㄱ) 마이크로파 :
ㄴ) 장점 : 넓은 대역폭, 장애물 극복, 페이딩 현상의 영향을 받음
ㄷ) 단점 : 높은 초기 설치 비용

 

3 - 1 오류정정방식 - ARQ(Automatic Repeat reQuest)

1) 정지 대기 ARQ(Stop and Wait ARQ)

- 하나의 프레임을 전송 후 수신 측의 ACK(긍정적인 응답)가 온 경우에 다음 프레임을 전송

2) 블록 연속 전송 ARQ(Go-Back-N ARQ)

- 오류가 발생한 데이터 프레임 이후 모든 프레임을 재전송하는 방식

3) 선택적 재전송 ARQ(Selective-Repeat ARQ)

- 오류가 발생한 데이터 프레임만을 재전송하는 방식

 

3 - 2 흐름제어(Flow Control) 방식

1) 정지 대기(Stop and Wait)

- 송신기는 각 프레임을 보낼 때 확인응답을 받았을 때에만 다음 프레임을 보낼 수 있음

2) 슬라이딩 윈도(Sliding Window)

- ACK 프레임을 수신하지 않더라도, 여러 개의 프레임을 연속적으로 전송하도록 허용하여 전송-대기 기법의 효율성을 개선

- 여러 개의 프레임을 수령한 것에 대한 응답으로 1개의 ACK를 사용

* 윈도우(window) : 전송 및 수신 스테이션 양쪽에서 만들어진 버퍼(buffer)의 크기

 

3 - 3 MAC(Media Access Control) 매체 접근 제어 계층

- LAN 프로토콜 : 상호 연결되어 구성되 네트워크 시스템

- 데이터 링크 계층 : 오류 없이 패킷을 전송하는 기능을 수행하는 계층

  데이터 링크 계층 : MAC(매체 접근 제어) 계층 + LLC(논리 링크 제어) 계층

1) LLC(논리 링크 제어) 계층

- LAN 환경에서 LLC 계층은 WAN 환경의 데이터 링크 계층과 기능이 유사

- 송수신 호스트 사이의 프레임 전송과정에서 물리적인 오류가 발생하면 이를 복구하는 작업을 함

2) MAC(매체 접근 제어) 계층

- MAC 계층은 전송 선로의 물리적인 특성을 반영하므로, LAN의 종류에 따라 특성이 구분됨

(1) CSMA/CD 방식 : 공유 버스 방식을 이용해 호스트를 연결하는 방식

(2) 토큰 링 방식 : 점대점 연결의 순환 구조를 지원하며, 토큰이라는 특정 패턴의 제어 프레임이 링을 순환

 

* 경쟁방식(충돌허용)

1) CSMA

- 반송파 감지(o) 기능 있음, 충돌 감지(x) 기능 없음

- 충돌 발생시 임의의 시간 동안 대기 한 후 전송채널을 감지하는 과정 반복

   (1) 1 - persistent CSMA : 임의의 순간 채널이 유휴상태로 변경되면, 확률 1의 조건으로 프레임을 무조건 전송

   (2) Non - persistent CSMA

   (3) p - persistent CSMA : p의 확률로 프레임 전송하고, 사용중이면 다음 슬롯을 기다린 후 앞의 과정을 반복

2) CSMA/CD

- 반송파 감지(o) 기능 있음, 충돌 감지(o) 기능 있음

- 서로 다른 전송 시간대를 지정하는 타임슬롯을 배정하는 방법

3) ALOHA

- 반송파 감지 기능 없음, 충돌 감지 기능 없음

- 충돌 발생시 일정시간 후 재전송

4) Slotted ALOHA

- ALOHA 기법의 단점을 보완, 시간 폭 경계에서만 전송 가능

 

*비경쟁방식(충돌허용x)

1) 토큰 패싱 : 토큰버스, 토큰 링

 

3 - 4 네트워크 연동장치

1) 허브 : 각 단말기를 연결시키는 분배기 역할

- 리피터에서 진화된 장비로 물리 계층에서 제어

2) 스위치 :

- 특정 포트로부터 프레임이 입력되면 다른 모든 포트로 프레임을 보내지 않고, 

   MAC주소를 보고 어떤 포트로 보낼 것인지를 판단한 후 해당 주소로만 보냄

 

4 - 1 경로배정 프로토콜 (네트워크 계층)

- 라우팅 : 송수신 호스트 사이의 패킷 전달 경로를 선택

- 라우팅 기능 : 전송측에서 목적지까지 데이터 패킷을 거쳐가는 최적의 경로를 선택하여 배정하는 기능

- 요구사항 : 최적성 / 단순성 / 안정성 / 유연성

1) 내부 라우팅 프로토콜(IGP) : 역내 게이트웨이 프로토콜

  (1) RIP : 최초의 라우팅 프로토콜

  - 거리 벡터 라우팅 알고리즘에 근거한 분산 라우팅 방식

  - 각 라우터가 인접해 있는 라우터와 경로설정 정보를 교환하는 구조

  - 라우터와 라우터 간의 거리를 더하여 계산 (이웃한 라우터의 시각에서 네트워크 인식)

  (2) OSPF : RIP의 단점을 보완

  - 각 라우터는 링크 상태에 변화가 있는 경우에만 변화 내용을 모든 라우터에게 방송함으로서 갱신된 상태 정보를 다른 라우터와 공유

  - 다른 라우터까지의 최단경로 계산 (링크 상태 정보만을 교환, 네트워크 전체를 인식)

2) 외부 라우팅 프로토콜(EGP) : 역외 게이트웨이 프로토콜

  (1) BGP : 인터넷 AS간의 경로 벡터 라우팅 알고리즘에 근거한 표준 외부 라우팅 프로토콜

 

4 - 2 혼잡제어 (Congestion)

 

5 - 1 TCP / IP 계층별 프로토콜

* 인터넷 계층

1) IP : 데이터그램을 기반으로 비신뢰성, 비연결성 서비스 제공

- 패킷을 분해 및 조립, 주소지정, 경로선택 기능

 (1) ARP : 네트워크 상에서 IP 주소를 물리적 네트워크 주소(MAC Address)로 대응

 (2) ICMP : (Internet Control Message Protocol)

 - 호스트 서버와 인터넷 게이트웨이 사이에서 메시지를 제어하고 에러를 알려줌

 (3) IGMP : (Internet Group Management Protocol)

  - Multicast(D클래스) 데이터의 수신을 원하는 Host들이 라우터에 요청할 때 사용

  - 호스트 컴퓨터와 인접 라우터가 멀티캐스트 그룹 멤버십을 구성하는 데 사용하는 통신 프로토콜

 (4) DHCP : 인터넷 서비스 제공자(ISP)가 IP주소를 관리하고 할당

  - 정적 혹은 동적으로 IP 주소를 할당하는 기능을 정의하는 프로토콜

 (5) NAT : (Network Address Translation) 사설 IP 주소 <-> 공용 IP 주소

 

5 - 2 IPv4 vs IPv6

1) IPv4

- 주소길이 : 32비트

- 표시방법 : 8비트씩 4부분

- 전송방법 : 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트

2) IPv6

- 주소길이 : 128비트

- 표시방법 : 16비트씩 8부분

- 전송방법 : 유니캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트

* 터널링 기법 : 특정 프로토콜을 사용하는 네트워크 사이에 다른 프로토콜을 사용하는 네트워크가 존재할 때, 

  중간 네트워크에서 사용하는 프로토콜로 인캡슐레이션하여 전송하는 방법 (IPv6를 IPv4에 담아서 전송)