[데이터통신] 데이터통신과 네트워크에 대하여

# 1. 데이터통신이란 ?

 

우리는 서로 통신할 때 정보를 공유하는데 얼굴을 마주 보고 정보를 공유할 수도 있고 원격적으로 정보를 공유할 수도 있다.

여기서 말하는 통신은 원격 통신을 의미하며, 휴대전화나 텔레비전, 컴퓨터 등을 포함할 수 있다.

즉, 데이터통신은 전송매체(휴대전화, 텔레비전, 컴퓨터 등)를 통해 여러 기기 간 데이터를 원격적으로 교환, 공유하는 것이다.

 

 

 

# 2. 효율적인 통신을 위해서는 ..

 

1. 전달 (Delivery): 시스템은 데이터를 올바른 목적지로 전달해야 한다.

 

2. 정확성 (Accuracy): 시스템은 데이터를 정확하게 전달해야 한다.

 

3. 시의성 (Timeliness): 시스템은 데이터를 적시에 전달해야 한다. 데이터 전달의 지연은 비효율적인 통신을 유발하며, 비디오와 오디오의 경우, 적시성은 데이터를 생성되는 대로 동일한 순서로 전달하고 전달 지연 없이 진행되는 것을 의미한다.

 

4. 지터 (Jitter): 지터는 패킷 도착 시간의 변동을 나타낸다. 이는 오디오나 비디오 패킷의 불균일한 전달 지연을 의미하는데 예를 들어, 비디오 패킷이 30ms마다 전송된다고 가정해 보자. 일부 패킷이 30ms 지연으로 도착하고 다른 패킷이 40ms 지연으로 도착하면 비디오의 품질이 불균일해진다. 흔히, 유튜브 동영상을 볼 때 동영상 로딩 시 영상의 아래 부분에 회색 바로 어떤 표시가 되는 걸 볼 수 있는데 이러한 경우에 해당한다.

시간 진행 방향과 Jitter 패킷

네트워크 상황에 따른 통신 지연 예시

 

 

 

# 3. 네트워크란 ?

 

통신이 가능한 일련의 장치 간 연결이다. 여기서 일련의 장치는 컴퓨터, 휴대전화 등이 해당할 수 있다. 또는 데이터 형식을 변경하는 라우터, 스위치, 모뎀과 같은 장치가 될 수도 있다.

 

 

 

# 4. 네트워크 기준

 

중요한 네트워크 평가 요소는 다음과 같다.

- 성능 (Performance): 전송 시간, 응답 시간, 처리량 및 지연 시간 등

- 신뢰성 (Reliability): 고장 빈도, 링크 고장 복구 시간, 재난 상황 시 네트워크에 대한 견고성

- 보안 (Security): 비 인가 접근으로부터의 데이터 보호, 데이터 손상 및 유출로부터의 보호, 데이터 손실 복구 절차

 

 

 

# 5. 물리적 구조

 

fully-connected mesh topology 구조

장점:

1. 전용 링크가 존재하여 다른 트래픽의 간섭 없이 통신할 수 있다.

2. 전용 링크는 외부 사용자와 공유하지 않으므로 정보 보호와 보안 측면에서 우수하다.

 

단점:

1. 전용 링크를 설치하고 재연결 하는 것은 복잡하고 시간이 많이 소요될 수 있다.

2. 전용 링크는 특수 하드웨어와 서비스를 필요로 하기 때문에 비용이 많이 들 수 있다.

 

 

 

star topology 구조

장점:

1. 전용 Hub를 통해 구조를 설계하고 별도의 각 단말기 간 연결장치를 필요로 하지 않기 때문에 비용을 절감할 수 있다.

 

단점:

1. Hub에 문제가 생길 경우 모든 연결이 망가지는 신뢰성 저하 문제가 발생할 수 있다.

 

 

 

Bus topology 구조

장점:

1. 비용적 측면에서 매우 유리하다.

 

단점:

1. 중간 연결이 끊길 경우 신뢰성이 크게 저하된다.

 

 

 

Ring topology

Bus topology의 단점을 어느 정도 보완한 구조

장점:

1. 중간 한 쪽의 연결이 끊어져도 반대쪽에서 연결에 접근할 수 있다.

 

단점:

1. ...

 

 

 

# 6. 네트워크 타입

 

LAN vs WAN

 

 

 

LAN(Local Area Network)이란 ?

- LAN은 일반적으로 개인의 소유이며 사무실, 건물 또는 캠퍼스 내에서 여러 호스트를 연결한다.

- LAN의 각 호스트는 고유 식별자인 주소(Address)를 가지며, 이 주소는 LAN 내에서 호스트를 고유하게 정의한다.

**호스트가 다른 호스트로 패킷을 보낼 때는 송신 호스트와 수신 호스트의 주소가 함께 전달된다.

 

오늘날의 LAN은 스위치를 통해 연결된다.

 

 

 

WAN(Wide Area Network)란 ?

- WAN은 통신이 가능한 장치(라우터, 스위치, 모뎀 등) 간 연결이다. 즉, 호스트 간 연결이 주 목적이 아니다.

- LAN은 국지적이지만 WAN은 광역적이다.

- LAN은 개인에 의해 소유되지만 WAN은 통신 회사 등에 의해 생성되고 운영된다.

 

각 호스트가 스위치를 통해 통신하고(LAN) 이후 라우터나 모뎀 등을 통해 상호 연결(WAN)되는 방식의 예시이다.

 

 

 

# 7. 스위치 기술

 

인터넷은 스위치가 적어도 두 개 링크를 연결하는 스위칭 네트워크이다. 데이터를 또 다른 네트워크로 전송할 때 필요한 것이 바로 스위칭이다.

스위칭에는 circuit-switched network와 packet-switched network 등이 있다.

 

**circuit-switched network

전화망에서 주로 사용되는 방식이다.

circuit-switched network의 경우 유선 전화를 생각하면 쉽다.

다른 사용자와 통화를 연결하면 전용 회선을 설정하여 음성 데이터를 전송하는 것이다.

이 경우 전용 회선이 한 번 할당되면 외부 방해 없이 자원을 사용할 수 있기에 서비스 측면에서 매우 유리하나 자원을 선점한다는 측면에서 보면 경제적으로 그리 좋지는 않다.

 

 

 

**packet-switched network

packet-switched network는 데이터를 작은 패킷으로 나누고 이것을 네트워크를 전송하는 방식이다. 인터넷 연결에서 주로 사용된다.

이 경우 자원이 단독으로 선점되는 것이 아니며 전용 회선의 자원을 할당받기 위해 경쟁해야 한다. 데이터 전송 회선 할당을 위한 Queue가 존재하며 해당 Queue에 대한 서비스 이용량에 따라 처리 속도 등에서 차이가 발생한다. 즉, 낮과 같은 서비스 이용량이 많을 때에는 속도가 비교적 느려질 수 있으며 새벽과 같은 서비스 이용량이 적은 시간대에서는 속도가 비교적 빨라질 수 있다는 것이다.

 

 

 

# 8. 인터넷(Internet)이란 ?

 

두 개 이상의 네트워크가 서로 통신할 수 있는 연결된 시스템을 의미한다. 다양한 네트워크들이 상호 작용하여 데이터를 주고 받을 수 있는 구조를 말한다.

참고로 흔히 우리가 말하는 인터넷은 'Internet'이고 'internet'이 아니다. 그 이유는 ...

 

오늘날의 인터넷 구조

위의 구조를 조금 다르게 표현한다면

이와 같이 표현할 수 있을 것이다.

 

오늘날의 인터넷(Internet)은 사용자가 어떠한 형태로든 참여할 수 있는 인터네트워크(Internetwork)이다.

참여를 위한다면 ISP(Internet Service Provider)에 연결되어 있으면 된다.

이러한 물리적 연결은 일반적으로 WAN(Point-to-Point Wide Network)을 통해 이루어진다.

 

과거와 달리 여러 다양한 패킷 크기, 인터페이스, 가변적인 데이터 전송 속도를 처리하기 위해서 '게이트웨이(Gateway)'라는 장치를 고안하였다.

 

 

 

# 9. 인터넷 표준(Internet Standards)이란 ?

 

인터넷 표준은 공식적인 규정이다. 인터넷 운영에 필수적이며 철저히 테스트된 사양이다. 

인터넷 초안: 사양은 인터넷 초안으로 시작한다. 인터넷 초안은 공식적인 지위가 없고 6개월의 수명을 가진 작업 문서이다.

 

인터넷 표준 시스템