데이터 통신 (1주차) (데이터 통신, 데이터 네트워크, 인터넷)

데이터 통신, 데이터 네트워크, 인터넷

"통신의 근본적인 문제는 한 지점에서 선택된 메시지를 다른 지점에서 정확히 또는 대략적으로 재현하는 것이다."

[통신 세대별 발전]

1세대 : 아날로그 기술을 사용한 음성 통신
2세대 : 0과 1의 디지털 통신 (컴퓨터 간 통신) ex) 이메일, 텔넷, FTP
3세대 : 음성 통신보다 데이터 통신이 더 대중화됨 - 음성과 데이터의 융합 ex) IMT 2000
4세대 : 데이터 통신 서비스의 향상으로 더 빠른 데이터 전송 속도 ex) LTE
5세대 : 더욱 빠른 데이터 통신 속도 / 중요 응용분야 ex) 드론, 자율 주행 등

{ 기술 발전을 이끄는 원동력 }

1. 트래픽의 고속 및 안정적 증가 : 데이터 통신이 점점 더 많이 사용됨에 따라 안정적이고 빠른 네트워크 트래픽 필요성이 기술 발전을 촉진함

2. 새로운 서비스의 개발 : 더 빠르고 나은 기술이 가능해지면서 새로운 서비스와 애플리케이션이 개발되어 기술의 진보를 이끎

3. 기술 발전 : 기본적인 기술 혁신 자체가 새로운 기술과 시스템 도입을 가능케 함

{ 네트워크 기술의 변화 }

1. 고속 LAN의 등장 : 더 빠른 로컬 네트워크 기술이 도입되어 데이터 전송 속도가 크게 향상

• 개인용 컴퓨터 및 마이크로컴퓨터 작업환경이 필수 도구로 자리 매김
• LAN의 변화를 가져온 2가지 트렌드 : 개인용 컴퓨터 속도와 계산능력의 성장 ex) 중앙 집중식 서버 팜, 파워 워크그룹, 고속 로컬 백본

2. 기업 WAN의 필요성 : 기업들이 넓은 지역에 걸쳐 네트워크를 필요로 하게 되면서 WAN 기술이 중요

• 재택근무의 증가, 데이터 집약적인 애플리케이션 증가, 대다수 조직에서 인터넷 접속 필요, 평균 트래픽 부하 증가

3. 디지털 전자 기술 : 네트워크 기술에서 디지털 전자 기술의 발전이 주요 역할

• 소비자 전자기기가 디지털 기술로 전환되며 인터넷 및 기업 인트라넷 모두에게 영향, 네트워크를 통해 전송되는 이미지와 비디오 트래픽이 증가하고 있음 ex) DVD, 디지털 켐코더

{ Convergence(융합 = 음성 통신(telephony) & 정보 기술(information technologies)) }

: 서로 다른 전화 기술과 정보 기술, 시장의 통합, 패킷 기반 전송(IP)을 기초로 하며 인프라와 애플리케이션의 범위를 확장

 

[Layers(계층)]

1. Applications (응용 프로그램) : 최종 사용자가 사용하는 계층

2. Enterprise services (기업 서비스) : 정보 네트워크가 응용 프로그램을 지원하기 위해 제공하는 서비스

3. Infrastructure (인프라) :  기업이 사용가능한 통신 연결 ex) KT, LG U+ 등

Convergence Layer

- Applications (어플리케이션 계층)

• 음성 통화, 이메일, 인스턴트 메시징 등 통신 애플리케이션이 비즈니스 애플리케이션과 통합됩니다.
• 사용자는 하나의 인터페이스로 여러 소스에서 메시지를 받는 등 음성, 데이터, 비디오 기능이 통합됩니다.

- Enterprise Services (기업 서비스 계층)

• 네트워크 관리자는 인증, 용량 관리, QoS 제공 등 네트워크 기능과 서비스를 관리합니다.
• 융합 기반의 네트워크 설계, 유지보수, 지원 서비스가 필요합니다.

- Infrastructure (인프라 계층)

• LAN, WAN, 인터넷 연결 및 클라우드 데이터 센터 연결이 인프라에 포함됩니다.
• 음성, 이미지, 비디오가 원래 데이터 트래픽을 위해 설계된 네트워크에서 전달될 수 있습니다.

 

• Source: 데이터를 생성하는 출발점.
• Transmitter: 데이터를 전송 가능한 신호로 변환하는 장치.
• Transmission System: 데이터를 송신자로부터 수신자에게 전달하는 통신 경로.
• Receiver: 송신된 신호를 다시 데이터로 복원하는 장치.
• Destination: 데이터를 최종적으로 받는 목적지.

 

=> Convergence(융합 기술)의 이점

- Efficiency (효율성) : 기존 자원의 더 나은 활용과 중앙 집중식 용량 계획, 자산 및 정책 관리의 구현

- Effectiveness (효과성) : 사용자에게 유연성(flexibility)을 제공하며, 빠르고 표준화된 서비스 배포와 향상된 원격 연결성 및 이동성을 가능케 함

- Transformation (변환) : 전사적 글로벌 표준 채택

송신 시스템(Source System)에서 수신 시스템(Destination System)으로 이루어지는 과정을 단계별로 설명

[ 통신 작업 ]  - (기술 - 예시)

1. Transmission system utilization (전송 시스템 활용) : Addressing (주소 지정)
2. Interfacing (인터페이스 설정) : Routing (라우팅)
3. Signal generation (신호 생성) : Recovery (복구)
4. Synchronization (동기화) : Message formatting (메시지 형식화)
5. Exchange management (교환 관리) : Security(보안)
6. Error detection and correction (오류 탐지 및 수정) : Network management(네트워크 관리)
7. Flow control (흐름 제어)

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전송 라인 (Transmission Lines)

"모든 통신 시설의 기본 구성 요소는 전송 라인이다." 따라서, 비즈니스 관리자는 필요한 용량을 제공하고, 허용 가능한 신뢰성을 유지 및 최소 비용으로 시설 제공하는 것에 초점을 두고 있다.

주요 요소들 (in 전송 라인)

- Capacity (용량)

- Reliability (신뢰성)

- Cost (비용)

전송 매체 (Transmission Mediums)

- 아래 2가지 기술이 데이터 통신 기술 발전의 핵심적 요소

1. Fiber optic transmissions (광섬유 전송) : 매우 빠른 속도와 대용량 데이터 전송이 가능하며, 신호 손실이 적어 장거리 통신에 적합

2. Wireless transmissions (무선 전송) : 물리적인 연결이 필요 없고, 이동성과 유연성을 제공

광성유 통신과 무선 통신

전송 서비스 (Transmission Services)

1. 다중화(Multiplexing) : 여러 장치가 하나의 전송 시설을 공유할 수 있는 능력을 의미

2. 압축(Compression) : 데이터를 압축하여 더 낮은 용량의 저렴한 전송 시설을 사용할 수 있도록 함

네트워크

"기술의 발전은 용량의 큰 증가와 통합적 개념으로 이어져 장비와 네트워크가 동시에 작동할 수 있도록 하였다."

종류 : 음성, 데이터, 이미지, 비디오

네트워크 4가지 기술

네트워크의 2가지 큰 범주

1. LAN : 로컬 영역 네트워크, 즉 한정된 지역 내에서 사용하는 네트워크 ex) 집 or 사무실 내부 네트워크

2. WAN : 광역 네트워크, 넓은 지역을 연결하는 네트워크 ex) 국가 or 지역을 연결하는 네트워크

 

> LAN은 좁은 범위에서, WAN은 넓은 범위에서 사용된다는 것을 보여줌

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WAN (Wide Area Networks)

• 광범위한 지리적 영역을 아우릅니다.

• 공공 도로를 가로지르는 전송이 필요합니다.
• 일부 공용 통신 회선을 사용합니다.
• 일반적으로 다수의 상호 연결된 스위칭 노드로 구성됩니다.

{ WAN의 대체 기술(alternative technologies) 4가지 }

1. Circuit switching (회선 교환) : 두 지점 간 전용 회선을 설정하여 연결된 동안 전용 회선이 유지 되는 방식

2. Packet switching (패킷 교환) : 데이터를 작은 패킷으로 나누어 전송하고, 각 패킷이 독립적으로 최적의 경로를 따라 목적지로 전달되는 방식

3. Frame relay (프레임 릴레이) : 데이터를 고속으로 전송하기 위한 방식, 패킷 교환 보다 더 간단하고 저렴한 방식으로 대규모 네트워크 연결에 사용

4. Asynchronous Transfter Mode (ATM, 비동기 전송 모드) : 고속 데이터 전송을 위한 고정 크기의 셀로 데이터를 전송하는 방식

 

Circuit Switching (회선 교환)

- 전용 통신 경로를 사용하며 노드 간의 물리적 연결 순서가 연결됩니다.
- 각 링크에서 전용 논리 채널이 설정됩니다.
- 전용 경로를 통해 빠르게 데이터를 전송할 수 있습니다. ex) 전화 네트워크 (회선 교환의 대표적인 예시)

Packet Switching (패킷 교환)

- 데이터는 "패킷"이라고 불리는 작은 덩어리로 순차적으로 전송되며, 패킷은 노드에서 노드로 전달되고 출발지에서 목적지로 가는 경로를 따라 이동합니다.
- 패킷 교환 네트워크는 주로 터미널 간 컴퓨터 통신 및 컴퓨터 간 통신에 사용됩니다.

Frame Relay (프레임 릴레이)

- 높은 데이터 전송률과 낮은 오류율을 활용하기 위해 개발 됨, 최대 2Mbps의 데이터 전송률로 동작
- 오류율이 크게 감소하여 패킷 교환의 오버헤드를 줄임

Asynchronous Transfter Mode (비동기 전송 모드, ATM)

- 셀 릴레이라고 불리며 회선 교환과 패킷 교환의 결합체
- 고정 길이 패킷인 "셀"을 사용, 10Mbps ~ 100Mbps 와 Gbps 범위에서 작동
- 각 채널의 데이터 속도는 요구에 따라 동적으로 설정됨

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LAN(로컬 영역 네트워크)

- 작은 범위를 가지며, 일반적으로 하나의 건물내에서 사용, 연결된 장치를 소유한 동일한 조직에 의해 소유됨
- 내부 데이터 전송속도는 WAN보다 빠르고, 가장 일반적인 구성은 스위치된 LAN과 무선 LAN

MAN(도시권 네트워크)

- 도시, 마을 또는 교외의 지리적 지역을 포함, LAN과 WAN의 중간 단계
- 데이터와 음성을 지원하고 사설 또는 공용 네트워크로 운영이 가능함

Internet (인터넷)

- ARPANET에서 발전하였고 임의의 다수 패킷 교환 네트워크에서 통신하는 문제를 해결하기 위해 개발됨
- TCP/IP가 기반을 제공함

인터넷 주요 요소 및 아키텍처

인터넷 관련 용어

- 중앙 사무소(Central Office, CO) : 전화 회사가 고객의 전화선을 연결하고 다른 네트워크와 연결하는 장소

- 고객 구내 장비 (Customer Premises Equipment, CPE) : 고객의 집이나 사무실에 설치된 통신 장비

(예: 전화기, 모뎀, 셋톱박스)

- 인터넷 서비스 제공자 (Internet Service Provider, ISP) : 인터넷 연결을 제공하는 회사

- 네트워크 액세스 포인트 (Network Access Point, NAP) : 여러 인터넷 제공자들이 연결되어 인터넷 트래픽을 처리하는 중심지

- 네트워크 서비스 제공자 (Network Service Provider, NSP) : ISP에게 인터넷 연결 서비스를 제공하는 큰 회사

- 접속 지점 (Point of Presence, POP) : ISP가 고객에게 인터넷을 연결해주는 장소

 

CPE (고객 구내 장비) → CO (중앙 사무소) → POP (접속 지점) → ISP (인터넷 서비스 제공자) → NAP (네트워크 액세스 포인트) → NSP (네트워크 서비스 제공자)

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{ 요약 }

데이터 통신에 도전(challenge)이 되는 트렌드:

• 트래픽 증가
• 새로운 서비스 개발
• 기술 발전

전송 매체

• 광섬유
• 무선

네트워크 유형

• 광역 네트워크 (WAN)
• 근거리 네트워크 (LAN)

인터넷

• ARPANET에서 발전
• TCP/IP 기반