데이터 통신

데이터 통신이란..

두 대 이상의 컴퓨터가 전송매체를 통해서 데이터를 송/수신 하는 기술이다.

 

프로토콜이란..

데이터 통신을 할 때 데이터를 정확히 주고 받기 위하여 계층화시키고 peer 계층간ㄴ에 정의된 전송규약이다.

프로토콜은 상호운용성이라는 특성이 존재한다

상호 운용성이란..

송신기와 수신기는 반드시 프로토콜을 지켜야 데이터를 정확히 송수신 할 수 있다는 특성이다.

 

프로토콜의 구조를 살펴보자

프로토콜의 구조는 "계층적 모듈 구조" 이다.

프로토콜은 수직적 형태로 계층화 되어 있고, 각 기능별로 모듈화 되어 구조가 단순화된 형태이다.

따라서 각 계층이 변경되어도 다른 계층은 영향받지 않는다.

상위계층에서 필요한 기능을 하위계층이 "함수" 또는 인터페이스 등의 서비스로 제공받을 수 있다.

 

프로토콜에는 3대 요소가 있는데

1. Syntax

2. Semantic

3. Timing

위에서부터 형식, 의미 , 타이밍이다.

 

형식은 전송 데이터의 "포맷"을 정의한다.

의미는: 상호 협력을 위한 "제어정보"를 정의한다.

타이밍은 속도와 전송절차를 정의한다.

 

이런 프로토콜은 설계할 때 고려해야할 고려사항이 존재한다,

1. 주소설정

2. 오류제어

3. 흐름제어

4. 연결제어

5. 순서제어

6. 전송 메시지의 단편화/재조합

7. 갭슐화

8. 동기화

이렇게 8가지이다.

 

주소설정은 : 송신, 수신호스트를 구별하기 위한 식별자이다

오류제어는 오류가 발생하면 이를 검출하고 복구하는 기능이다

흐름제어는 : 수신호스트의 버퍼처리속도가 늦는 경우 -송신호스트의 속도를 제어하는 것이다.

연결제어는 전송전 상호 송수신이 가능한 상태로 제어하는 것이다,

순서제어는 전송데이터에 순서를 매겨서 분실여부, 재전송에 사용한다

전송메시지의 단편화/재조합은 데이터를 작은 크기로 변경 후 전송하고 수신할 때 원래의 크기로 재조합 하는것이다.

캡슐화는 : 데이터에 제어 정보를 덧붙이는 것이다.

동기화는 여러 시스템이 동시에 통신할 수 있는 기법이다.

 

데이터를 송수신 하는 모드에는 총 세 가지

1, 단방향 모드

2. 반이중 모드

3..전이중 모드

가 있는데

 

단방향모드란

오직 한방향으로만 전송하는 것이다.

 

반이중 모드란

동시에 한방향으로만 전송할 수 있다. 양쪽으로 모두 전송가능하지만 한번에 한 방향으로만 전송할 수 있다.

 

전이중 모드란

동시에 양방향으로 전송한다. 가장 효율이 좋다.

 

 

프로토콜의 참조모델에는 OSI 7계층, TCP/IP 계층이 있다.

 

OSI 7계층 참조 모델은 7개의 계층으로 나눈것이다.

가장밑에는 물리계층이 존재한다.

 

물리계층이란

데이터를 전송하기 위한 전송매체의 기ㅖ적 규격을 정의한 것으로, 전기적 신호의 전송 규격을 정의한다.

전송매체는 전송할 때 전류나 전압을 변화시켜 전송한다.

 

총 2가지 종류의 전송매체를 사용하는데. 유선, 무선으로 나뉜다.

 

유선전송매체에는 동축케이블, 꼬임선, 광섬유 케이블이 존재한다.

 

동축케이블은..

잡음에 강하며 좋은 대역폭을 가져 많은데이터를 송신할 수 있고 높은 주파수 범위의 반송파 지원하는 장점이 있다.

따라서 케이플 TV용으로 주로 사용한다.

 

꼬임선은...

구리선을 꼬아서 엮은 전송매체로 외부 잡음을 줄여주는 효과가 있다.

STP와 UTP로 나뉘는데

STP는 더 많은 차단이 이루어진다. 즉 더 안전한 전송이 가능하다.

UTP는 더 저렴한 가격을 가졌고 현재는 기슬의 발전으로 더 좋은 대역폭을 가진다.

하지만 짫은 거리를 가졌다.

 

광섬유 케이블은,,,

광셤유를 이용한 케이블로 광섬유란 보내고자 하는 데이터를 빛으로 실어서 전송할 수 있도록 하는 전송매체이다.

하지만 비싸고 설치와 관리가 어려운 문제가 있다.

그럼에도 잡음에 대한 저항력이 있고 낮은 신호감쇄로 인해 에러 발생이 낮고 높은 대역폭으로 많은 데이터를 한번에 전송이 가능하다는 점에서 장점이 있다.

 

광섬유 케이블의 전파방식에는 

single mode: 빠른 전송이 가능하지만 한번에 하나의 데이터를 전송한다.

Multi mode : step index, granded index로 구성된다,

step index:  직선과 사선으로 전송한다, 각도를 조절하여 여러 데이터를 동시에 전송할 수 있다.

Granded index: 직각으로 전송하지 않는다.

 

무선 전송매체란..

무선 전송매체는 공기중에 전자기파에 데이터를 실어서 전송하는 방식이다.

전파 유형에는

지면전파

공중전파

가시선전파

가 있는데

 

지면전파 : 대기권의 낮은 부분으로 전자기파를 전파한다.

공중전파는 안테나로 전파한다, 전리층에서 반사하는 방식을 기용한다.

가시선전파는 안테나간 높은 주파수로 전파한다. 건물간 다이렉트로 연결하는 방식이 가능하다.

 

종류에는 라디오파, 마이크로웨이브, 적외선을 이용한다,

 

라디오파는..

마이크로파에 비해 낮은 대역폭을 가지며 고체 진공 대기를 모두 통과하면 전방향으로 전파가 가능하다.

 

마이크로파는..

지향성으로 안테나의 방향에 따라 수신의 질이 달라진다.

가시선 전파를 통해 이루어 지기 때문에 벽과 같은 장애물이 많아지면 신호가 약ㅎ진다

접시형 안테나로 집중시켜 전송할 수 있다.

 

적외선은..

적외선 전파방식은 단거리 전파에 적합하다. 또한 지향성이다.

고체물체를 통과하지 못하기 때문에 보안성을 가진다.

 

신호와 신호변환에 대해서 알아보자..

 

전기적 신호와 데이터의 표연이 있다.

샘플링 시점에 기준보다 높으면 1, 낮으면 0이다. 더 머리 보내려면 디지털 신호를 주파수와 높은 신호와 결합한다.

이 방식은 멀리 가면서도 특성을 지킬 수 잇다.

 

신호변환기술에는..

신호를 데이터로 변환한다.

모뎀은 디지털 신호를 아날로그로 변환한다,

고덱은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

디지털 변환기는 디지털 신호를 디지털 신호로 변환한다,

 

신호는...

신호는 주기성, 비주기성 신호로 나누어진다,

시간관점에서 신호를 분석해보면

디지털 신호는 비연속성이다,

아날로그 신호는 연속성이다.

 

 

신호의 요소를 알아본다,

주기란: 반복되는 신호의 한 패턴을 의미한다,

진폭은 신호의 높이이다.

주파수는 1초당 주기의 반복횟수를 의미한다.(단위는 HZ)

즉 1초에 5번 주기 반복하면 5Hz이다.

위상은 시간0을 기준으로 파형의 상대적인 위치를 말한다

예시) 10HZ의 주기는 0.1초이다.

 

주파수수 관점에서 신호를 분석해보면...

저주파 신호란 데이터를 멀리, 많이 보낼수 없는 한계가 잇다

고주파 신호는 데이터를 많이 보낼 수 잇다.

반송파 신호는 : 고주파 + 저주파이다.

송신기는 입력신호를 반송파로 만들어 전송하는 기술이 필요하다,(저주파를 고주파에 혼합)

수신기는 수신된 반송파에서 원래 신호를 분리해내는 기술이 필요하다.(고주파 성분을 제거함)

 

신호 변환에 대해서 알아보자..

신호변환기법에는

디지털 변환기법, 아날로그 변환 기법, PCM 기법이 있다.

디지털 변환 기법은 디지털 신호를 디지털 신호로 변환하는 기법이다

아날로그 변환 기법은 디지털 데이터를 디지털 신호로 변환한후 이것을 다시 아날로그 신호로 변환하는 기법이다.

PCM 기법은 아날로그 신호를 디지털 데이터로 바꾸는 것이다.

변환과정은 샘플링, 양자화, 인코딩의 과정을 거친다.

이 과정 중 샘플링을 촘총하게 해야 정확도가 올라간다.