데이터 통신 정리 #5~9

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[데이터통신] 기말정리 5c4409b299384d67b2ba0be3f14180eb.pdf

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CHAPTER5 . 데이터 통신 기초 

통신 회선의 접속 방식

 

# 회선 구성

• 둘 이상의 장치가 하나의 링크에 연결되는 방식

#링크

• 하나의 장치 -> 다른 장치 , 데이터를 보내는 물리적인 통신 경로

#변조

• 데이터를 반송파에 싣는 과정

#통신 조건

• 두 장치가 같은 링크에 연결 되어있어야함

# 회선 연결 방식

1. 점대점 회선 방식

두 장치를 전용 회선으로 직접 연결

PPT (데이터링크계층)

2. 다중점 회선 방식 (=멀티 드롭 회선) (=버스형)

3개 이상의 장치가 하나의 링크를 공유하는 방식

하나의 장치에 연결된 전용 회선에 여러대의 단말 장치를 연결하여 데이터를 송수신하는 방식

#단말장치 (터미널)

컴퓨터, 공유기, 서버, 허브

• 폴링 : 단말 장치 -> 컴퓨터 데이터 전송 (프린트)
• 셀렉션 : 컴퓨터 -> 특정 단말 장치 데이터 전송 (프로토콜, 제어된)
• 경쟁방식 : 단말 장치가 서로 경쟁하여 회선에 접근

데이터 양이 적을 때 효과적( 트래픽증가(디도스 : 데이터 양 많이해서 트래픽 증가시킴)), 회선비용 줄이기 가능,

3. 집선 회선 방식

일정 지역 내의 중심에 접선 장치(집중화기) 설치하고 여러 대의 단말 장치를 연결하는 방식

• 다수 개의 입력 회선 -> 소수의 출력 회선으로 집중화
• 데이터를 저속 전송 -> 데이터를 모아서 (=그룹핑) → 고속 전송 역할

4. 다중 회선 방식 (집선 회선 방식과 유사)

다중화 장비에 여러대의 단말 장치를 연결하고, 다중화-역다중화 사이에는 대용량 회선으로 연결하는 방식

접선장치를 쓰면 한대의 단말 장치가 통신 회선을 독점하여 사용

#mux (다중화장비/멀티플렉서)

순서지정해서 원하는 신호만 보냄

#demux (역다중화장비/디멀티플렉서)

#셀렉션 (2비트)

보낼 신호 결정함 (00,01,10,11)

 

2. 통신 회선의 이용 방식

 

#데이터 통신 방식 (교환방향에 따라)

1. 단방향 방식

• 링크에 연결된 두 단말 장치 중 한쪽은 송신만, 다른 한쪽은 수신만 가능

ex) TV,라디오

리모컨 → 티비

라디오 → 방송국

2. 양방향 방식

1. 반이중 방식  (외길)

• 두 단말 장치가 동시에 송수신 불가능함

ex) 무전기

2. 전이중 방식 (2차선)

• 두 단말 장치가 동시에 송수신 가능

ex) 컴퓨터 통신

 

 

데이터 전송 방식

 

#데이터 전송 단위

1 BYTE = 8 BIT

데이터 처리는 1바이트 씩

#전송하는 기준..?

네트워크/ 주변기기

#동기화

• 송신 측에서 정보의 시작과 끝을 알려주는 것
• 데이터와 데이터 사이를 구별하기 위해 일련의 비트(동기 비트)를 첨가하여 전송하고 수신자는 데이터 비트들을 분리하여 데이터를 복원함

#데이터 전송 방식

1.병렬 전송 (회선별로 한번에 보내니 동기화 필요가 없음)

• 여러개의 통신 회선을 사용하여 여러개의 2진 데이터를 한꺼번(그룹핑)에 전송

2.직렬 전송 (한개 회선으로 보내니까 데이터가 시작 끝을 모름 )

• 하나의 통신 회선을 이용해 2진 데이터를 순차적으로 전송

 

4. 물리 인터페이스

 

컴퓨터와 기기간 데이터 전송

• EIA
• USB :

직렬 통신 방식의 인터페이스 제공 (플러그앤플레이 = 접속한 후 바로 PC에서 인식되어 사용됨 , 핫플러깅= 재부팅 없이 바로 사용 가능)

• USB 구성

다중 스타형 구조 (트리형)

• USB 커넥터

a타입, b타입 ⇒ 4개의 핀이 존재함 / c타입 (애플에서 만듬)

• OTG

5. 캐스팅 모드의 전송 방식

#캐스팅 모드

통신에 참여나는 송신자와 수신자의 수

1. 유니캐스트
2. 애니캐스트
3. 멀티캐스트
4. 브로드캐스트

6. 토폴로지

#토폴로지

• 물리적 또는 논리적인 네트워크의 배치 방식 (=규격화된)
• 링크와 연결된 노드 간의 관계를 기하학적으로 표현한 것
• 네트워크를 구성

CHAPTER6 . 전송 매체

1. 유선매체 (=유도매체)
2. 무선매체 (=비유도매체)

CHAPTER7 . 다중화

❤️
FDM : 모임 장소를 대화할 수 있는 작은 구역(채널)으로 나눠서 구역별로 같은 언어 TDM : 같은 언어를 사용하지만 사람마다 이야기하는 시간을 정해서 (타임슬롯) 할당된 시간에만 대화 CDM :

다중화와 역다중화

#다중화

• 단일 링크를 통해 여러 신호를 동시에 전송하는 기술 (전송효율향상)
• 링크의 전송 용량이 연결된 장치들의 전송량보다 큰 경우
• 링크 : 물리적인 경로
• 채널 : 논리적인 경로 (링크의 한부분), 입력회선 수와 동일함
• 다중화기(MUX, 정현파 묶어줌 = 복합신호) -다중복구기(DEMUX)
• 단순신호 (정현파) , 복합신호(정현파 합친것)
• 정현파는 다 다름 , 간섭(왜곡) 피하기위해 분리해줘야함

 

#역다중화

• 한개의 고속 회선(링크)에서 데이터를 받아서 여러개의 저속 회선(채널)으로 나누어서 전송함
• 회선 하나가 고장나도 다른 채널 이용하면됨

2. 주파수 분할 다중화와 파장 분할 다중화 (아날로그)

#주파수 분할 다중화 FDM

• 각기 다른 반송파로 변조한다. (아날로그 다중화)
• 보호대역필요 , 채널 간섭 방지
• 링크 전송 용량이 전송량 보다 큰 경우
• 변조화 = 반송파에 데이터 담음
• AM, FM 라디오에 사용
• 구현이 쉬움, 각기 다른 반송파를 사용하여 변조하면 곧바로 다중화가 됨

#직교 주파수 분할 다중화 OFDM

• 다수 주파수에 직각으로 교차하는 신호를 이용하여 다중화 하는 방식
• 링크 부담 낮게하기 위해 겹쳐 보내기 (기술 발전으로 간섭 없이 잘 감)
• 각 채널들을 잘 오버랩 시켜서 주파수 절약
• 고속통신가능, 이동통신기술에서 간섭이 없음, 자원할당에 용이
• 무선랜 프로토콜 LTE, IEEE 802.11a, WiMAX 등

#파장 분할 다중화WDM

• 광섬유의 고속 전송을 위한 기술 ( 아날로그 다중화)
• 다중화기에서 여러 빛들을 하나의 빛으로 결합하고 다중복구기를 통해서 역의 동작 수행

 

3. 시분할 다중화TDM (디지털)

#시분할 다중화

높은 대역폭을 갖는 링크 하나를 여러 회선이 공유하는 방식

• 시간의 흐름에 따라서 표현
• 아날로그에서도 사용가능함. (아→디)
• ex) 음성( 아날로그) → 디지털
• PCM 표본화 양자화 복호화

#동기 시분할 다중화 (STDM)

• 기본 동기화 개념과 다름 ↔ 각 장치에 고정적인 타임 슬롯을 할당하는 방식
• 각각의 입력 슬롯마다 일정 타임 슬롯을 할당
• 데이터를 없으면 타임 슬롯이 낭비됨

#인터리빙 :

#프레임 구성 비트

• 프레임을 구분하기 위한 동기화 정보 , 프레임 앞에 1비트의 동기비트 (0,1)를 부여함

#비트 채우기

• 각 장치의 데이터 전송 속도가 정수배가 되지 않은 경우 정수배를 만들기 위해 추가 비트를 채움

#비동기 시분할 다중화

• 실제 보낼 데이터가 있는 장치에만 시간 슬롯을 배정함 (동적 할당)

#주소지정과 오버헤드

• 각각 타임슬롯 앞에 목적지 주소가 있음 (2^n 개의 입력장치 = 비트)
• 입력이 n개인 경우 N개의 비트를 주소로 사용 = 오버헤드 증가

#가변길이 시간 슬롯

• 같은 속도로 처리할 수 있도록 하는 것
• 빠른 속도로 데이터를 전송하는 장치에 더 긴 시간 슬롯을 부여함

#디지털 계층 구조 DS

• 0~4로 구성 (5단계)

#T디지털 계층

• 북미 방식

#E 디지털 계층

• 유럽 방식

4. 코드 분할 다중화CDM (아날로그+디지털 = 확산대역)

 

#코드 분할 다중화

• 각 사용자에게 다른 코드(디지털)를 부여하여 신호와 코드를 곱해서 전송하고 원래의 신호를 복구

#코드 신호 설정

• 상호 직교 관계에 있기때문에 서로 영향 받지 않음
• m(t) 전송하는 신호, c(t) 코드 (송수신 같으면 1, 다르면 상쇄 0)

#주파수 도약 대역 확산

• 디지털+아날로그 합친 확산대역 사용시 넓어짐
• 신호를 훨씬 넓은 주파수 대역으로 확산시켜 전송함 (주파수 넓으면 잡음 영향이 적음/모든 신호는 잡음에 영향을 받기때문에 잡음에 강하게 해줌)

#직접 순열 대역 확산

 

5.SONET/SDH

#SONET의 물리적 구성

#SONET의 계층 구조

#SONET의 프레임 구조

 

 

chapter 8 . 데이터 링크 제어

#데이터링크 제어 & 전송제어

• 데이터 전송에 필요한 제어 및 절차
• 회선제어 : 누가 신호를 보낼 것인가?
• 흐름제어 : 수신 쪽에서 데이터가 흘러 넘치지 않는가?
• 오류제어 : 데이터를 보낸 대로 잘 받았는가?

#전송 제어 필요성

#전송제어 절차

• 회선연결, 회선 해체는 물리계층에서 발생하므로 데이터 링크 계층과 별개
• 전용회선의 전송 제어 절차는 3단계로 구성됨 데이터링크→데이터전송→데이터링크 해제 (물리적 연결은 포함 X)

1.회선 제어

#경쟁방식 (다중점 회선방식)

• 회선 접속을 위해 여러 장치가 경쟁하는 방식
• 대등관계의 점대점 방식(논리적)에서 주로 사용
• ENQ 조회 / ACK 응답 / NAR 부정응답 /EOR 전송종료
• 보낸 것에 대한 응답을 받아야함
• 장점 : 간단 ,위성통신
• 단점 : 비효율적, 트래픽 높은 네트워크에서는 비효율적
• ex ) ALOHA

#폴-셀렉션 방식

• 다중점 회선 제어에서 사용됨
• 주장치, 종장치

#폴

• 주장치가 종장치에 보낼 데이터가 있는지 물어보는 동작

#셀렉션

• 주장치가 종장치에게 보낼 데이터가 있을 때 SEL 프레임을 전송함
• SEL 프레임 안의 주소로 구별해서 ......
• 오버헤드가 심함 (본데이터 제외한 모든게 오버헤드임)

2.흐름 제어

#흐름제어

• 버퍼(임시저장장치)가 흘러 넘치지 않도록 전송 속도 조절 (수신 속도 보다 송신 속도가 더 빠르기때문에 제어해야됨)
• 정지-대기 방식, 슬라이딩 윈도우 방식, Xon/Xoff , RTS/CTS

#Xon/Xoff

• 컴퓨터와 주변기기간 전송속도로 인한 문제 해결을 위한 프로토콜
• ex) 컴퓨터 - 프린터 (버퍼에 저장 → 꽉참 (Xoff 보냄, 대기) → 빔 (Xon 보냄 , 계속전송)

#RTS/CTS

• EIA-232에서 사용 (요즘은 사용안함)

#정지-대기 방식

• 한번에 한프레임 전송, ACK (응답) 받아야 다음 프레임 전송
• ACK 받지 못하면 현재 프레임 다시 전송
• 장점 : 간단함, 신뢰도 높음
• 단점 : 비효율적(속도느림), 링크낭비 (오버헤드)

#슬라이딩 윈도우 방식

• 여러프레임을 전송함 (윈도 사이즈(최대사이즈)에 따라서 프레임크기 결정됨)
• 장점 : 효율적
• 단점: 오버헤드 적음
• ex) TCP에서 사용

#윈도우 크기

• ACK를 받기 전에 보낼 수 있는 최대 프레임 수

#송신 장치의 윈도 (윈도 크기 7)

3.오류 제어

• 전송 도중의 오류검출, 오류정정

1. 전송 도중에 데이터가 유실됨

• 송신측은 유실 유뮤를 알 수 없어서 대응 할 수가 없음)
• (데이터 도착경우) 수신측이 긍정응답 ACK , 부정응답 NAK 로 인해서 잘 갔는지 확인 가능
• (데이터 유실 경우) 유실시엔 응답을 하지 않음
• 정해진 시간내에 응답이 없으면 = > 재전송.

2. 신호의 잡음, 감쇄, 왜곡에 대한 데이터 변형

• 송신측은 알 수 없으니까 송신측이 알려줘야됨 (오류검출)
• (데이터 유실 경우) ⇒ 재전송
• ⇒ 수신측에서 직접 정정

#오류 제어 평가

#오류 제어 방식

• 오류 검출 부호 사용한다.

#리던던시 (= 패리티 비트)

• 추가되는 특수한 부호

#오류 검출

• 패리티 검사, 블록합 검사, CRC, 검사합

 

1.페리티 검사

• 한 블록의 데이터 끝에 1비트의 리던던시 추가
• 1+8비트 보냄
• 오류 검출 능력이 매우 약하다 (오류 발생 비트수가 짝수개이면 검출불가)
• 오류가 발생한 위치를 알 수가 없음

#홀수 페리티 검사

• 1의 개수를 홀수로 만듬( 기본 데이터 1이 짝수면 페리티 비트에 1넣어서 홀수개로 만듬)
• 짝수개 1이 있으면 오류

#짝수 페리티 검사

• 1의 개수를 짝수개로 만듬
• 홀수개 1이 있으면 오류

 

2.블록합 검사

• 오류 검출 성공률을 높이기 위한 2차원 패리티 검사
• VRC (세로), LRC (가로) 두 번 검사
• 제한적이지만 오류 위치 알 수 있음
• 짝수개 오류 발생도 오류 검출은 가능 (위치는 알 수 없음)

 

3.순환 중복 검사 (CRC)

• 특수한 비트열을 다항식 표현으로 바꾸어 수학적(XOR )으로 리던던시를 계산함
• 버스트 오류를 검출 할 수 있음
• 2가지가 주어짐 :: 데이터, key(k+1)

#버스트 오류 ↔ 랜덤 오류

• 데이터 전송시 한 무리의 데이터가 집단적으로 오류가 발생

#비트열 다항식 표현 G(x)

#CRC 생성 다항식

순환검사 문제

 

4.검사합

#8비트 단위 (세그먼트단위, 4개)

• <송신자 측>
• 순서대로 AND 연산 → 캐리발생 시 캐리 합산 → 1의 보수 ⇒ 검사합
• 검사합 + 원본 데이터
• <수신자 측>
• 순서대로 AND 연산 → 캐리발생 시 캐리 합산 ⇒ 1의 보수 (에러 유무 검사)

 

#오류 정정

 

#후진 오류 정정

• 오류가 발생하면 역방향 채널을 통해 송신 축에 재전송을 요구함
• Parity, CRC 등을 이용해서 오류 검출
• 자동 반복 요청 (ARQ) 로 오류 정정(재전송)

#전진 오류 정정 (=순방향 오류정정)

• 오류 검출하여 스스로 수정하는 방식
• ASK 만 있으면 됨 (재전송 필요없음)

#자동 반복 요청 (ARQ)

• 재전송 요청

1. 정지 대기 Stop-and-wait ARQ (정지대기흐름제어)
2. Go-back-N ARQ = 연속적 (슬라이딩윈도흐름제어)
3. 선택적 ARQ
4. 적응적 ARQ

#해밍코드

• 해밍이 개발한 최초의 오류 정정 코드
• 단일 오류 정정 부호 (한 블록 내 1개의 오류가 발생했을 경우 정정 가능)

#블록 코드

• 데이터를 일정한 길이의 블록으로 나눔
• 블록 단위로 리던던시를 붙이는 방식
• 1개의 오류 정정 : 해밍 코드
• ex) CD, DVD 저장 장치에 많이 사용

#콘볼루션 코드

• 데이터를 연속으로 부호화하여 여러 비트 오류를 정정
• ex) 휴대전화

 

CHAPTER 9. 데이터링크 프로토콜

하나의 물리적 채널(데이터 링크) 위에서 양 단말기 간에 링크 접속, 데이터 전달 링크해제

1.데이터링크 프로토콜의 분류

• 전송 제어 프로토콜
• 회선제어, 흐름제어, 오류제어 등의 기능을 실현하기 위한 규칙을 포함

1. 비동기식 프로토콜
2. 동기식 프로토콜

2. BSC

• 점대점, 다중점
• 정지-대기 ARQ 흐름제어, 오류 제어를 사용하는 반이중 전송 지원 O
• 연속적 ARQ , 전이중 전송 지원 X
• SYN : 동기문자 / 2개이상의 SYN으로 시작
• SOH : 헤더의 시작
• Header : 제어정보, 송수신 장치의 주소 등등
• STX : 본문의 시작
• Data : 데이터 본문
• ETX: 본문 끝
• BCC : 오류 제어용 / 1바이트 LRC or 2바이트 CRC 구성
• 데이터 투명성
• DLE : 바이트 스터핑

3.HDLC

• 회선제어 모두 지원
• 흐름제어 슬라이딩윈도
• 오류제어 bobackN , 선택적 방식
• 주국 : 링크의 모든 제어권 갖는 (버스형,다중점과 비슷)
• 보조국 : 주국의 명령에 따라 주국에게 응답 보내는 스테이션
• 복합국:

 

• 불규칙 구성 : 주종 구성 (반이중)
• 대칭 구성 : 하나의 물리적 스테이션이 두개의 논리적 스테이션으로 구성 (반이중)
• 균형 구성 : 점대점 연결에서 두 스테이션이 모두 복합국 (전이중)

 

• NRM : 정규 응답모드
• ARM : 비동기 응답모드
• ABM : 비동기 균형모드

 

• 4. PPP