170404 네트워크 기초 (통신방식, 네트워크 형태)

1. 통신방식

 서버와 클라이언트

서버	데이터 전송 서비스를 제공하는 컴퓨터
클라이언트	서버에서 보내주는 데이터서비스를 수신하는 컴퓨터

서버와 클라이언트는 절대적인 개념이 아니고 상황에 따라 상대적으로 변하는 개념이다.

LAN에서 통신하는방식

유니캐스트

: 네트워크에서 가장 많이사용하는 방식, 서버와 클라이언트 간의 1:1 통신방식

자신의 MAC주소 = 수신지  MAC 주소 : 전송된 데이터 수신

자신의 MAC주소 != 수신지  MAC 주소 : 해당 프레임은 버린다.

브로드캐스트

: 로컬LAN(라우터로 구분된공간)에 있는 모든 네트워크 단말기에 데이터를 보내는 방식, 1:n 통신방식

다른 라우터를 찾거나, 라우터끼리 데이터교환

서버가 서비스를 제공하기 위해 모든 클라이언트에게 알릴 때

불특정 다수의 클라이언트에게도 데이터를 전송하기 때문에 네트워크의 성능저하 발생.

멀티캐스트

: 전송하려는 특정 그룹에만 한번에 전송 할 수 있기 때문에 유니캐스트의 반복의 단점과 브로드캐스트의 불특정다수에 대한 일괄전송의 단점을 보완한다. 

전송방향에 따른 통신방식

• 단방향 
• 양방향

 - 전이중

 - 반이중

단방향(Simplex) 통신 

 : 송신측과 수신측이 고정, 한쪽방향으로만 통신

단방향이라 하더라도 전기적 신호를 보내려면 송신측과 수신측을 연결하는 회로를 구성해야 하므로 전송로는 두개가 필요

ex ) TV, 라디오, 모니터, 키보드 등

양방향(Duplex) 통신

 : 연결된 단말기 끼리 송 수신을 모두 할 수 있다. 데이터의 송, 수신을 한 번씩 번갈아 가면서 할 수 있는 반이중 통신과 송수신을 동시에 할 수 있는 전이중 통신으로 구분된다.

- 반이중 통신

 : 송수신은 정해져 있지 않지만 통신시에는 어느 한쪽에 송신하면 반대쪽은 수신상태를 유지해야 하는 방법.

  ex) 무전기, 모뎀 등 ..

- 전이중 통신

 : 통신 채널에 접속된 단말기 두 대가 데이터를 송수신 할 수 있는 통신방식을 말한다.

 전이중 통신은 채널두개, 이를 이용하여 한번에 데이터 송수신 가능.

 ex) 전화 

동기화

- 동기식 전송

- 비동기식 전송

동기식 전송

: 서로 통신하려는 두대의 단말기가 시차가 있을 경우 데이터를 잘못 교환될 가능성이 있기 때문에 양방향 시차를 맞춰 수신자가 정확시 수신 할 수 있게 해주는 기술 .

 - 미리 정해진 수만큼 문자열을 한블록으로 만들어 일시에 전송.

 - 비트와 데이터간에 간격없이 차례대로 비트 전송 ( 데이터전체 모양을 보면 0과 1로 쭈욱 이루어진 문자열 )

 - 수신측은 차례대로 문자열 수신후 문자나 바이트로 분리 , 의미있는 데이터로 재 구성 한다.

 - 일정한 간격으로 정보를 전송하는 파일 업로드와 다운로드가 예

* 비트 지향 동기화 방법

데이터의 시작과 끝을 알리는 start flag와 stop flag 사용

플래그의 패턴을 구분하기 위해 0 을 사용

* 문자 지향 동기화 방법

모든 데이터의 단위를 문자단위로 처리. 동기화에 필요한 데이터까지 문자로 표현

SYN인 동기문자, 문장의 시작을 알리는 STX, 끝을 알리는 ETX로 구성되어있다.

비동기식 전송

 : 한번에 한문자씩 전송함으로써 수신기가 새로운 문자의 시작점에서 재 동기하도록 하는 것이다.

 문자단위로 재동기하려고 앞에는 시작비트(0비트)를 두고 맨 뒤에는 정지비트(1~2비트)를 둔다.

 전송문자는 5~8비트의 길이를 갖는다. 

 하나의 문자를 전송한 후 휴지상태에 들어가는데 이 시간이 바로 동기화되는 시간이다.

 문자를 전송하지 않을때 송 수신측은 휴지상태, 송신기는 다음 문자를 보낼 준비가 될때까지 정지비트를 계속 전송한다(11111111). 문자들을 연속적으로 보낸다면 문자 간의 시간간격은 일정하고, 길이는 정지비트와 같다. 비동기식 전송은 전송하려는 정보가 불규칙하게 발생할때 주로 사용하며, 사용자가 메신저에 키보드로 입력한 정보를 전송하는 경우를 예로 들 수 있다.

 

동기식 전송	비동기식 전송
블록단위 전송 정확한 비트 전송 고속통신에 사용	문자단위 전송 정확한비트를 보장하지 않음 저속통신에 사용

통신오류제어

전송오류의 유형 

 1. 수신호스트의 응답 프레임

- 긍정 응답 프레임 : 데이터 정상 전송시 수신→송신 ("잘 받았다!")라고 알려줌

- 부정 응답 프레임 : 데이터가 깨져서 전송됫을시 수신 → 송신 ("야 이거 깨졋다!")라고 알려줌, 재전송기능으로 오류복구

 2. 송신호스트의 타이머기능 

- 쉽게말해 위에서말한 긍정,부정의 응답 프레임이 와야 하는데 아무런 반응이 오지않을 경우 일정시간의 타이머가 지나면 다시한번 전송하는 기능을 말한다.

 3. 순서번호기능 

- 송신할때 수신측에서 전송된 데이터를 구분할 수 있도록 번호를 매겨준다. 

- 응답신호 자체가 분실 됫을경우 송신측에서는 타이머기능등을 통해 재전송이 이루어지게 되는데 이때 수신측은 정상적으로 이미 받은 데이터가 있기때문에 재전송된 데이터는 중복이 된다. 이런 혼란을 막기위해 데이터에 순서번호를 매긴다.

 

흐름제어

송수신 시에 한쪽이 너무 빠르면 데이터분실등의 우려가 있기 때문에 그 속도를 맞춰준다 .

송신측이 너무 빨리 전송하는경우 수신측에서 내부 버퍼에 보관을 다 하지 못하고 분실할 경우가 생긴다 .

원리 : 수신쪽에서 송신호스트의 전송시점을 제어 ((ex ) 슬라이딩 윈도우 프로토콜)

2. 네트워크 형태

근거리 네트워크 (LAN, Local Area Network)

: 가까운 거리에 위치한 컴퓨터의 네트워크. 

집, pc방, 사무실등의 작은 규모로 컴퓨터를 연결할때

LAN 의 특징  네트워크 기기에 상관없이 서로 통신가능   광역 전송매체의 사용으로 고속통신 가능   많은 사용자가 단일매체로 지연없이 데이터 교환 가능

캠퍼스 네트워크 (CAN, Campus Area Network) : 근거리 네트워크 보다 크고 다양한 규모 ,

서로 다른 캠퍼스 기관과 사무실을 연결한다.

건물끼리는 광섬유 , 건물내부에서는 LAN으로 네트워크를 구축

 

광역네트워크(WAN, wideArea netWork) : 두개 이상의 근거리 네트워크 연결

인트라넷 : 인터넷에서 사용하는 회선과 비슷한 기반기술을 이용하여 사설네트워크를 구축한것.

ex ) 대학의 본교와 캠퍼스의 네트워크 연결 

근거리 통신
LAN	MAN	WAN	WLAN

근거리통신

 LAN의 특징 

- 단일기관의 소유로 수 km 범위내의 지역으로 한정

- 네트워크 기기에 상관없이 서로 통신이 가능

- 컴퓨터 뿐아니라 프린터등 주변장치를 쉽게 연결하여 사용할 수 있고 확장이 쉽다.

- 서버를 이용하여 데이터를 쉽게 관리 할 수 있다.

- 저렴한 네트워크 단말기를 사용하기 때문에 경제적으로 유리

- 보안기능 사용자 통제 기능을 사용하여 외부침입을 체계적으로 관리 할 수 있다.

LAN의 전송방식

- 베이스밴드 방식

: 디지털 데이터 신호를 변조하지 않고 직접 전송하는 방식

케이블에 단일 통신 채널을 형성하여 데이터를 전송하고 채널하나에 신호하나만 전송하기 때문에 모뎀이 

- 브로드밴드 방식

: 부호화된 데이터를 아날로그로 변조, 필터를 사용하여 제한된 주파수만 동축케이블 등 전송매체에 전송하는 방식

하나의 케이블에 다수의 통신 채널을 형성하여 데이터를 동시에 전송( 케이블 TV 등... )

매체 접근방식

 : 데이터 충돌을 방지하려고 LAN에 연결된 모든 장치는 정의된 규칙에 따라 전송매체에 접근해야함 . 

경쟁방식 - CSMA/CD

토큰제어방식 - 토큰버스 방식

 - 토큰 링 방식

이더넷 (Ethernet)

- LAN 구간에 사용되는 네트워킹 방식중 하나

- 다른 방식으로는 token ring , FDDI 방식이 있다.

- IEEE802.3이라는 표준

- 프레임을 전송하는 방식이 전이중과 반이중 방식에 따라 다름

CSMA/CD(Carrier Sense Multifle Access / Collision Detection)

- 버스형 통신망으로 알려진 이더넷에 주로 사용.

- 동축 케이블에 연결된 컴퓨터의 단말을 서로 접속시키는 방식

- 송신하기 전에 반송파 여부 감지(반송파가 감지되면 다른곳에서 전송중임을 판단하여 기다림)

- Ethernet의 반이중 전송방식에서 frame을 전송하는 방식

- 충돌이 발생하면 전송한 장비들은 서로 랜덤한 시간을 대기 했다가 다시 전송(15회까지 시도)

토큰제어 방식 

 : 토큰이라는 패킷이 순차적으로 순환하는 동안 토큰을 얻어 전송하고, 전송이 완료되면 반납 

  충돌은 없지만 순번이 올때 까지 기다려야 되는 단점

 - 토큰링, 토큰버스 방식으로 구분 

토큰링 방식 

: 링을 따라 순환하는 토큰을 이용 

토큰이 자신에게 올때까지 휴지상태이며 각 노드마다 공평한 기회가 주어지는게 특징이다. 

과부하가 걸려도 권한을 얻는 대기시간이 정해져 있어 성능저하가 심하지않다.

실시간 처리분야에 적합하다.

토큰버스 방식 

 : 물리적으로는 버스형 접속형태를 띄고 있지만 논리적으로는 링형, 이더넷과 토큰링의 특징을 합친형태

충돌이 발생하지 않으므로 한 패킷을 전송하는 시간이 일정하다.

실시간으로 처리해야하는 작업에 적합하다. 

광역 통신

WAN (Wide Area Network) - 근거리 네트워크가 묶인모양 (=인터넷)

회선교환 : 통신하려는 서로간에 전용 경로가 있음을 의미 

  - 통신중에는 경로 독점

  - 경로를 설정할때가지는 지연 발생

  - 현재 사용하는 전화시스템 

메세지 교환 : 가변길이의 메세지 단위로 저장/전송 방식에 따라 데이터를 교환하는 방식

 저장/전송 방식 - 도착하는 메세지를 일단 저장한 후 다음 노드로 가는 링크가 비어있으면 전송하는 방식=축적전송

패킷교환 : 데이터를 패킷이라는 조각으로 나누어 전송하고 수신지에 전송되었을 때 원래의 데이터로 재결합 하는것.

* 기본적인 패킷의 구조

 - 헤더 : 패킷의 송,수신지,패킷 번호, 플래그 정보, 패킷길이 등의 정보가 들어있다.

 - 데이터 : 미리 정의된 체되의 데이터 크기를 가지며, 데이터가 최대 길이보다 크면 작은 조각들로 쪼개져 여러 개의 패킷으로 나뉘어 전송된다.

 - 순환 잉여도 검사 : 오류 검사를 위해 원래의 데이터에 별도로 데이터를 추가.

구분	패킷교환	메세지 교환
데이터 단위	패킷	메세지
데이터 길이	일정(1024비트)	일정하지않음
데이터 저장시간	일정 시간	장시간
수신 데이터 결합	재결합	없음