네트워크 기초 용어
- 전송 매체로 서로 연결된 시스템의 모음
- 시스템, 인터페이스, 전송 매체, 프로토콜, 네트워크, 인터넷, 표준화
시스템
- 내부 규칙에 따라 능동적으로 동작하는 대상
- e.g. 컴퓨터, 자동차, 커피 자판기, 마이크로 프로세서, 운영체제, 프로세스 등
- 체계, 조직, 제도 등 요소의 집합 및 요소와 요소 간의 집합
- 어떤 과업의 수행이나 목적 달성을 위해 공동 작업하는 조직회된 구성 요소집합
- 지정된 정보 처리 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 기기, 방법, 절차, 그리고 경우에 따라 인간도 포함하는 구성 요소들의 집합
- 컴퓨터 시스템: 마이크로프로세서와 그와 관련되는 집적 회로(IC) 칩과 회로, 입력 장치, 출력 장치, 그리고 주변 장치 등으로 구성되는 하나의 하드웨어 시스템과 이 하드웨어 시스템의 내부에 하나의 운영 체제가 있음
인터페이스
- 시스템과 전송 매체의 연결 지점에 대한 규격
- e.g. RS-232C: 인터페이스 모뎀과 데이터 단말 장치를 접속하는 직렬 통신 인터페이스
- 직렬 통신 인터페이스
- 미국전자공업협회(EIA) 표준을 따름
- 여기에는 전원 또는 신호 전압의 크기, 여유도, 종단 임피던스, 신호의 상태와 극성 관계 등이 상세하게 규정되어 있음
- RS-232의 커넥터로 송수신과 제어에 관한 여러 기능을 갖는 25핀, 9핀 등이 있음
| 종류 | RS-232C | RS-423 | RS-422 |
| 최대 케이블 길이 | 15m | 600m | 1.54km |
| 최대 데이터 속도 | 20kbps | 100kbps | 10Mbps |
전송매체(유선, 무선)
- 시스템끼리 데이터를 전달하기 위한 물리적인 전송 수단
- 네트워크에 연결된 컴퓨터들의 정보 공유를 위한 물리적인 전송로
- 사용하는 매체에 따라 유선 매체와 무선 매체로 나눔
무선 매체(무선 통신)
- 지구 대기에서 전자기파를 이용해 데이터를 전송하는 통신 방식
- e.g. 무선 통신에서 사용하는 주파수 대역(5G: 3GHz 대역 후반, 28GHz 이상 대역)
| 주파수 | 대역 구분 | 용도 |
| 3kHz ~ 30kHz | 초장파(VLF) | 군용 선박통신 |
| 30kHz ~ 300kHz | 장파(LF) | 무선 항해, 장거리 고정국 통신 |
| 300kHz ~ 3MHz | 중파(MF) | 표준방송(AM) |
| 3MHz ~ 30MHz | 단파(HF) | 항공, 선박, 아마추어 무선 |
| 30MHz ~ 300MHz | 초단파(VHF) | FM방송, 대륙 간 통신, 이동 통신 |
| 300MHz ~ 3GHz | 극초단파(UHF) | TV 방송, 휴대용 전화, 차량용 전화 |
| 3GHz ~ 30GHz | 초고주파(SHF) | 위성 통신, 레이더 |
| 30GHz ~ 300GHz | 극초고주파(EHF) | 미래통신, 특수통신 |
유선 매체
- 근거리 통신망에서 사용하는 전송매체
- n Base(Broad) m의 의미
- n: 전송속도(Mbps)
- Base/Broad: 베이스밴드인지 브로드밴드인지
- m: 전송 거리 (단위: 100m)
| 전송매체 | 표준이름 | 전송속도 (Mbps) |
최대거리(m) | 전송방식 | 전자파 간섭 |
비용 | 보안성 | 설치/ 유지보수 |
|
| 꼬 임 선 |
UTP | 1Base-5 | 1 | 500 | 베이스밴드 | 많음 | 저가 | 보통 | 쉬움 |
| FTP | 10Base-T | 10 | 100 | ||||||
| STP | 토큰 링 | 4/16 | 100 | ||||||
| 동 축 케 이 블 |
얇은 동축케이블 |
10Base-2 | 10 | 200 | 베이스밴드 | 적음 | 보통 | 보통 | 보통 |
| 5Ω | 1Base-5 | 1 | 500 | ||||||
| 70Ω | 10Base-5 | 10 | 500 | ||||||
| 브로드밴드 동축케이블 |
1Broad-36 | 10 | 3600 | 브로드밴드 | |||||
| 광섬유 케이블 | 16 | 4500 | 베이스밴드 | 없음 | 고가 | 높음 | 어려움 | ||
전송선로의 종류와 특징
| 구분 | 기능 | 종류 | 정보 전송수단 |
특징 |
| 유선 선로 |
전화선과 동축 케이블은 정보 전송 수단이 전기, 광섬유 케이블은 빛 | 꼬임선 (전화선) |
전기 (금속도체) |
- 기호조건(온도, 날씨) 등으로 감쇄현상 발생 - 지형에 따라 설치할 때 장애 발생 - 가입자만 데이터를 전달할 수 있음 - 전선이 끊어질 수 있음 - 근거리 통신에 적합 |
| 동축 케이블 |
||||
| 광섬유 케이블 |
빛 | |||
| 무선 선로 |
안테나를 이용해 송수신하며 전송할 때는 안테나가 공기 등의 매체를 이용해 전자기파를 방출, 수신할 때는 주위 매체를 이용해 전자기파를 끌어 당김 | 마이크로파 (위성, 지상) |
전파 | - 지형, 재해와 관계없이 전송 가능 - 지형, 기후에 따라 전파방법이 다름 - 수신 범위가 넓어 많은 사람에게 데이터 전달 - 주파수 대역에서 전파법 규제를 받음 - 광대역 통신에 적합 |
| 라디오파 |
전송선로의 장단점 비교
| 전송선로 | 신뢰도 | 전송속도 (bps) |
장단점 | 리피터(중계기) 설치 거리 |
| 전화선 | 부족 | 1800~1900 | 보편적, 실용적 | 2~10 Km |
| 동축선 | 양호 | ~50000 | 장거리 설치 어려움 | 1~10 Km |
| 광섬유 | 매우 우수 | ~수백만 | 외부 잡음이 거의 없지만 응용 기술 필요 | 10~100 Km |
| 마이크로파 | 양호 | ~50000 | 리피터 필요 | 10~100 Km |
| 위성통신 | 양호 | ~50000 | 장치 가격이 비쌈 | 필요 없음 |
- 전파(3kHz~106MHz)는 전자기파 중에서 비교적 파장이 긴 부분, 전자기파는 전기장과 자기장이 주기적으로 세기가 변하면서 생기는 파동
- 전파를 안테나를 통해 흐르게 하면 멀리 있는 물체에도 영향을 미침
- 1888년 독일 헤르츠가 전파 발견
- 전파의 전달 속도는 빛과 마찬가지로 매초 30만 km이며, 직진, 반사, 굴절, 회절 등의 성질이 있음
- 파장이 길고 짧음에 따라 장파, 중파, 단파, 초단파, 극초단파로 나뉨
꼬임선
- Twisted Pair Cable이라고도 함
- 데이터 분기 장치로 허브 사용
- 최대 연결 거리 100m
- 허브 연결 장치 RJ-45잭
- 대부분 10Base-T
꼬임선의 종류와 기능
- UTP: 차폐 처리가 안 된 상태에서 서로 꼬아져 있는 케이블
- 두 선 간의 전자기 유도를 줄이기 위하여 절연 구리선이 제품 전선과 피복만으로 구성
- 일반적인 전화용이나 근거리 통신망 케이블에 사용되며 사무실 배선용으로도 사용
- FTP: 차폐 처리는 되어있지 않고, 알루미늄 은박이 네 가닥의 선을 감싸고 있는 케이블
- UTP에 비해 절연 기능이 탁월하므로 공장 배선용으로 많이 사용
- STP: 차폐 처리된 선이 두 개씩 꼬인 상태
UTP의 분류
- UTP의 카테고리와 통신 용량
- CAT 1: 전화통신 전용
- CAT 2: 4Mbps
- CAT 3: 10Mbps
- CAT 4: 16Mbps
- CAT 5: 100Mbps
- CAT 6: 1000Mbps (기가비트 이더넷 지원용)
- 쉴드가 없는 꼬임 케이블
- 각 명칭은 케이블 속의 심선(구리선)을 어떤 식으로 감싸고 있는지에 따른(shield) 구조에 대한 명칭
STP / FTP
- 외부의 전선 피복 안에 호일로 한번 감싸져 있는 구조 (Cal5e FTP)
- UTP 케이블과 달리 8가닥의 케이블 말고도 어스선(접지선)이라고 하는 선이 있음
동축 케이블
- Coaxial Cable
- 내부에 있는 단열 구리선과 외부 도체로 구성
- 내부 도체와 외부 도체 사이에는 절연 물질이 있으며, 외부 도체는 피복으로 보호
- 표피 효과 때문에 높은 주파수에서 도선의 실효 저항이 상승하는 트위스티드 페어 케이블의 결점을 보완한 것
- 유선 TV 전송, 근거리 통신망, CATV 등 고주파 신호의 광대역 전송과 장거리 전화 전송에 주로 사용
- 저항 값이 50Ω인 기저대역 동축 케이블과 70Ω인 광대역 동축 케이블로 나뉨
- 꼬임선의 표피 효과 때문에 높은 주파수에서 도선의 실효 저항이 올라가는 결함을 보완한 것이 동축 케이블
- 실제 전류가 도선의 표피에 영향을 받음
- 가격과 성능 면에서 꼬임선과 광섬유 케이블의 중간 쯤에 속하며 꼬임선보다 설치가 어려움
장점
- 트위스티드 페어 케이블보다 잡음에 강함
- 폭넓은 주파수 범위를 허용하므로 더 멀리까지 연결 가능
- 고품질의 신호도 전송 가능
- 전송 속도는 10~수백 Mbps
- 수 km의 넓은 영역에서도 사용 가능
광섬유 케이블
- Optical Fiber Cable
- 지름의 굵기가 0.1mm 정도인 석영(유리섬유)을 케이블 안에 여러 가닥 넣어서 레이저광의 전반사 현상을 이용해 데이터를 전송하는 원통형 선로
- 광코어, 광클래딩, 재킷으로 구성
장점
- 꼬임선, 동축 케이블에 비해 대역폭이 넓어 고속으로 전송 가능
- 감쇄 영향도 상대적으로 아주 낮음
- 외부 전자기장에 영향을 받지 않아 오류 발생률도 매우 낮음
- 케이블이 작고 가벼우며(유연성), 비유전성
단점
- 가격이 비쌈
- 탭을 이용하여 분기선을 만들기가 어려움
- 연결할 부위를 일직선으로 만들어야 해서 정교한 납땜 기술 필요
광섬유 케이블의 신호 전달
- 전반사로 빛을 전달하는 원리 이용
- 입사각을 점점 증가시키면 특정한 각 이상이 되었을 때 투과하는 빛은 전혀 없고 전부 경계면에서 반사하는 것
- 일반적으로 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 진행하면 경계면에서 일부는 투과해나가고 일부는 반사
- 송신 측에서 레이저 다이오드인 발광기(LD)와 발광 다이오드(LED)를 이용해 전기 신호를 광신호(빛)로 변환한 후 광신호를 광섬유 케이블로 수신 측에 전달
- 수신 측에서는 수광기(PD)와 애벌런치 포토 다이오드(APD) 또는 핀 광다이오드(PIN-PD)를 이용해 광신호를 전기 신호로 변환
단일 모드 광섬유
- 도파되는 빛의 모드가 하나인 광섬유
- 코어의 직경이 매우 작음(9㎛)
- 장거리 고전송 유리
다중 모드 광섬유
- 코어 안에 도파되는 빛의 모드가 여러 개인 광섬유
- 코어의 직경이 단일 모드에 비해 매우 큼(62.5 및 50㎛)
프로토콜
- 전송 매체를 통해 데이터를 교환할 때의 임의의 통신 규칙
- 컴퓨터끼리 정보를 주고받을 때 여러 가지 통신 규칙과 방법에 대한 약속들
프로토콜이 필요한 이유
- 컴퓨터에는 여러 기종이 있으며 기종이 다르면 통신 방법 또한 다르게 정해져 있음
- 서로 네트워크에 접속하는 방법, 주고받는 자료의 형식, 오류를 찾아내는 방식, 코드를 변환하는 방식, 데이터를 전송하는 속도가 다르면 정보를 주고받는 것이 어려워짐
- 하지만 정보를 주고받는 방법을 하나로 통일하여 네트워크를 만들면 필요한 정보를 주고받는 것이 훨씬 쉬워짐
네트워크를 위한 프로토콜
- 인터넷은 TCP/IP라는 표준 프로토콜을 사용해서 정보를 주고 받고 있음
- TCP: 보내는 데이터를 일정 단위로 나누고 순서대로 보내는 것에 대한 약속을 담당
- IP: 출발과 도착 주소에 대한 약속을 해놓은 것으로 원하는 주소로 정보를 보낼 수 있는 원리
네트워크
- 프로토콜을 사용하여 데이터를 교환하는 시스템의 집합을 통칭
- 넓은 의미의 네트워크: 지리적으로 떨어져 있는 다른 위치에 있는 장치 간에 정보를 교환할 수 있도록 이들 장치를 상호 접속하기 위하여 사용되는 전기 통신 기기 및 장치, 전송로의 결합 시스템
- 전기 통신 기기와 장치에는 회선 다중화 장치, 교환 기기, 송수신 기기 등이 포함
- 좁은 의미의 네트워크: 컴퓨터 상호 간의 정보 교환과 정보 처리를 위한 데이터 통신망
- 네트워크 규모에 따라 구내 정보 통신망(LAN), 대도시권 통신방(MAN), 광역 통신망(WAN), 세계적 통신망 등으로 분류됨
인터넷
- 전세계의 네트워크가 유기적으로 연결되어 동작하는 통합 네트워크
- 인터넷의 시초: 1969년 미국 국방성의 지원으로 군사적인 목적의 통신을 위해 만들어진 ARPANET
- UCLA를 중심으로 캘리포니아 산타바바라 주립대학, 스탠퍼드 연구소, 유타 대학 사이에 전화선을 통한 하나의 네트워크 탄생
- 대규모 패킷 교환망
- 구 소련과 미국의 냉전체제에서 나온 산물
- 정보를 주고받는 컴퓨터 사이에 적용하는 약속인 TCP/IP 만듦: 인터넷 프로토콜 슈트
- 인터넷의 본래 용도: 전자우편, 파일 전송, 전자게시판, 원격 컴퓨터 접속 등
표준화
- 정보처리 분야에서는 컴퓨터 시스템을 구성하는 많은 기능 단위의 호환성을 보증하여 이용자에 대한 경제성 등이 보증됨
- 제품의 품질과 성능의 개선, 제품의 단순화, 공통성과 호환성의 확립 등을 도모할 목적으로 물자의 특성, 동작이나 순서, 방법 및 이들과 관련된 기초적 사항에 관하여 통일적인 약속을 설정하는 것
시스템 기초 용어
- 노드: 인터넷에 연결된 시스템의 가장 일반적인 용어
- 호스트: 컴퓨팅 기능이 있는 시스템
- 클라이언트: 서비스를 요청하는 시스템
- 서버: 서비스를 제공하는 시스템
OSI 7계층 기능
- 물리 계층: 물리적으로 데이터를 전송하는 역할을 수행
- 데이터 링크 계층: 물리적 전송 오류를 해결 (오류 감지 / 재전송 기능)
- 네트워크 계층: 올바른 전송 경로를 선택, 혼잡 제어 포함
- 전송 계층: 송수신 프로세스 사이의 연결 기능을 지원
- 세션 계층: 대화 개념을 지원하는 상위의 논리적 연결을 지원
- 표현 계층: 데이터의 표현 방법
- 압축: 전송되는 데이터의 양
- 암호화: 전송되는 데이터의 의미
- 응용 계층: 다양한 응용 환경을 지원
인터페이스
- 프로토콜: 서로 다른 호스트에 위치한 동일 계층끼리의 통신 규칙
- 인터페이스: 같은 호스트에 위치한 상하위 계층 사이의 규칙
- 서비스: 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스
인터네트워킹
- 네트워크 간의 연결
- 게이트웨이: 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템
- 리피터: 물리 계층을 지원 (신호 증폭)
- 브리지: 물리 계층과 데이터 링크 계층을 지원
- 라우터: 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층을 지원
