W/ 이기적 교재

Point 1. 네트워크 (Network)

1 ) 네트워크 개요

네트워크는 송신자의 메시지를 수신자에게 전달하는 과정으로 한 지점에서 원하는 다른 지점까지 의미 있는 정보를 보다 정확하고 빠르게 상대방이 이해할 수 있도록 전송하는 것을 의미

2 ) 거리 기반 네트워크의 종류

네트워크를 분류할 때 신호 (Signal)가 전송되는 거리에 따라서 네트워크를 분류하는데 IEEE 802 위원회라는 표준화 기관에서 약 3m ~ 5m 거리까지 전송할 수 있는 네트워크를 PAN(Personal Area Network)이라고 정의했고 약 50 m 정도 전송할 수 있는 네트워크를 LAN(Local Area Network)으로 분류했다.

• Bluetooth
  스마트폰에 장착되어 있는 Bluetooth는 최대 10m 정도까지 신호 전송이 가능. 그래서 Bluetooth는 PAN 네트워크 중에서 무선을 사용하므로 WPAN(Wireless Personal Area Network)이다.

<거리에 따른 네트워크 유형>

PAN (Personal Area Network) : 약 5m 이내의 인접지역 간의 통신방법

• 초 인접지역 간의 통신 방법으로 거리가 짧은 특성을 가지고 있음
• 짧은 거리로 인하여 보통은 유선보다 무선의 WPAN이 많이 활용됨

LAN(Local Area Network) : 근거리 영역의 네트워크로서 동일한 지역(공장, 사무실 등) 내의 고속의 전용회선을 연결하여 구성하는 통신망

• 단일 기관 소유의 네트워크로 50m 범위 이내 한정된 지역
• Client/Server 와 Peer to Peer 모델
• WAN보다 빠른 통신 속도

WAN(Wide Area Network) : 광대역 네트워크망으로 서로 관련이 있는 LAN 사이를 연결하는 상호 연결망

• LAN에 비해 선로 에러율이 높고 전송 지연이 큼
• WAN의 설계 시 전송 효율과 특성 고려
• 두 목적지 간을 최단 경로로 연결시켜주는 라우팅 알고리즘이 중요
• 제한된 트래픽 조건 하에 흐름 제어와 과도한 지연을 제거

MAN(Metropolitan Area Network) : LAN과 WAN의 중간 형태의 네트워크로 데이터, 음성, 영상 등을 지원하기 위해 개발

• 전송 매체 : 동축 케이블, 광케이블
• DQDB(Distributed Queue Dual Bus) : 1980년대 IEEE 802.6 표준으로 MAN 네트워크로 개발된 프로토콜
  데이터를 전송하기 위해서 2개의 버스(Bus)를 가지고 있는 이중버스 구조로 되어 있고 53바이트 고정 길이 패킷을 슬롯이라는 단위로 전송함

3 ) 데이터 전송(Data Transfer)방식

단방향 통신(Simplex)
: 데이터를 전송만 할 수 있고 받을 수는 없다.

반이중 통신(Half Duplex)
: 데이터를 송신하고 수신할 수 있지만 동시에 할 수는 없다.

전이중 통신(Full Duplex)
: 전이중 방식의 가장 대표적인 방식이 바로 전화기
동시에 데이터를 송신 및 수신 할 수 있는 통신 방식

Point 2. 네트워크 토폴로지(Network Topology)

1 ) 네트워크 토폴로지(통신망의 구조)

컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드 등) 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식을 의미한다.
정보 통신망의 구성이라는 것은 데이터 통신을 위해서 각각의 정보 단말장치(컴퓨터)를 어떤 형태로 연결할 것인가에 대한 것이다.

2 ) 계층형(Tree) 토폴로지

트리 구조 형태로 정보 통신망을 구성하는 것으로 정보 단말 장치를 추가하기 용이한 구성

• 장점 : 네트워크 관리가 쉽고 확장이 편리
  네트워크 신뢰도가 높음
• 단점 : 특정 노드에 트래픽이 집중화 되면 네트워크 속도가 떨어짐
  병목 현상 이 발생할 수 있음
  

3 ) 버스형(Bus) 토폴로지

중앙의 통신 회선 하나에 여러 개의 정보 단말 장치가 연결된 구조로 근거리 통신망(LAN)에서 사용하는 통신망 구성 방식

• 장점 : 설치비용이 적고 신뢰성이 우수
  구조가 간단
  버스에 노드 추가가 쉬움
• 단점 : 전송되는 데이터가 많으면 네트워크 병목 현상 이 발생함
  장애 발생 시에 전체 네트워크에 영향을 받음

4 ) 성형(Star) 토폴로지

중앙에 있는 정보 단말 장치에 연결된 구조로 항상 중앙의 정보 단말 장치를 통해서만 연결이 가능한 구조. 성형은 중앙의 정보 단말 장치에 에러가 발생하면 모든 통신이 불가능

• 장점 : 고속의 네트워크에 적합
  노드 추가가 쉽고 에러 탐지가 용이
  노드에 장애가 발생하고 네트워크는 사용 가능
• 단점 : 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없음
  설치 비용이 고가이고 노드가 증가하면 네트워크 복잡도가 올라감

5 ) 링형(Ring) 토폴로지

인접해 있는 정보 단말 장치가 연결된 구조, 링형은 토큰링(Token Ring)에서 사용

• 장점 : 노드의 수가 증가 되어도 데이터 손실이 없음
  충돌이 발생하지 않음
  경제적인 네트워크 구성이 가능
• 단점 : 네트워크 구성의 변경이 어려움
  회선에 장애 발생 시 전체 네트워크를 사용할 수 없음

6 ) 망형(Mesh) 토폴로지

모든 정보 단말 장치가 통신회선을 통해서 연결된 구조로 한쪽 통신회선에 에러가 발생해도 통신을 수행할 수 있는 구조이다. 망형은 국방 네트워크처럼 한 네트워크에 장애가 발생해도 네트워크를 사용할 수 있는 안전한 네트워크에서 사용되지만 구축 시에 비용이 많이 발생하는 문제가 있다.

• 장점 : 완벽하게 이중화가 되어 있으므로 장애 발생 시에 다른 경로를 통해서 네트워크를 사용할 수 있음
  많은 양의 데이터를 송수신 가능
• 단점 : 네트워크 구축 비용이 고가
  운영 비용이 고가

Point 3. 회선 교환 및 패킷 교환

1 ) 회선 교환 (Circuit Switching)

< 개념 >
예로서 전화기와 인터넷을 생각하면 분명히 이해할 수 있다.
전화기는 발신자와 송신자 간에 회선을 독점하는 것으로 수신자가 전화를 받으면 그 때부터 둘사이의 독점적인 통화가 안정적으로 이루어진다. 이러한 통신 방식을 회선 교환이라고 한다.

• QoS(Quality of Service)
  QoS란, 네트워크 품질을 평가하는 지표를 의미하며 이것이 가장 우수한 네트워크가 바로 회선 교환이다. 회선 교환은 한 번 연결이 이루어지면 안정적으로 통신을 할 수 있다. 하지만 연결이 이루어진다는 것은 선로를 독점해서 사용한다는 의미라서 자원을 많이 사용하고 다중 통신이 어려운 문제점이 있다.

회선 교환은 포인트 투 포인트(Point to Point)방식으로 연결을 확립하고 안정적으로 통신할 수 있는 방법이다.

< 특징 >
교환기를 통해 통신 회선을 설정하여 직접 데이터를 교환하는 방식
직접 교환 방식으로 음성 전화 시스템에 활용됨
송신자의 메세지는 같은 경로로 전송됨
실시간으로 처리할 수 있고 안정적인 통신이 가능
포인트 투 포인트(Point to Point)방식으로 사용됨

• 대역폭(Bandwidth)
  데이터 통신에서 최고 주파수와 최저 주파수의 차이
  주파수의 상한과 하한의 차이로 헤르츠(Hz)라 표현
  대역폭이 크면 클수록 많은 데이터를 전송 가능

< 회선 교환의 장단점 >
장점 : 대용량의 데이터를 고속으로 전송할 때 좋음
고정적인 대역폭을 사용
접속에는 긴 시간이 소요되나 접속 이후에는 접속이 항상 유지되어 전송 지연이 없으며, 데이터 전송률이 일정함
아날로그나 디지털 데이터로 직접 전달
연속적인 전송에 적합

단점 : 회선 이용률 측면에서 비효율적
연결된 두 장치는 반드시 같은 전송률과 같은 기종 사이에 송수신이 요구됨(다양한 속도를 지닌 개체간 통신 제약)
속도나 코드의 변환이 불가능(교환망 내의 에러 제어 기능 어려움)
실시간 전송보다 에러 없는 데이터 전송이 요구되는 구조에서는 부적합
통신 비용이 고가

2 ) 패킷 교환(Packet Switching)

< 개념 >
패킷 교환은 송신 측에서 모든 메시지를 일정한 크기의 패킷으로 분해해서 전송하고 수신 측에서 이를 원래의 메시지로 조립하는 것
인터넷을 사용하여 통신을 하려면 전화기에 전화번호와 같은 식별자가 필요한데 그것이 IP(Internet Protocol) 주소이다. 인터넷은 전화망과 다르게 경로를 독점적, 고정적으로 사용하지 않고 네트워크의 상태(속도, 대역폭)에 따라 다른 경로롤 발송하게 된다.
이처럼 인터넷은 전송하고자 하는 데이터에 IP 주소를 붙이는데 이렇게 붙은 IP 주소가 붙은 패킷을 데이터그램(Datagram)이라고 한다.

• 패킷(Packet) : 네트워크를 사용해서 전송하기 위해 일정한 단위로 나눈 데이터 전송 단위
  데이터 송신자와 수신자가 하나의 단위로 처리하는 데이터 처리 단위 임

컴퓨터의 데이터를 최적의 경로로 전송하기 위해서는 경로를 결정하는 장비가 필요한데 그것이 바로 라우터(Router)이다.
패킷 교환망(Packet Switching Network)은 송신자가 전송할 데이터를 일정한 크기의 패킷이라는 길이로 분류하여 데이터를 전송하면, 수신 측은 전송된 패킷을 다시 조립하여 원래의 메시지를 만듦
패킷 교환은 전송할 패킷에 대해서 우선 순위가 같은 것을 표시해서 중요한 패킷을 식별할 수도 있게 함. 패킷 교환 네트워크는 공중 교환 데이터망(Public Switching Data Network)에서 사용됨

< 특징 >
다중화 : 패킷을 여러 경로로 공유
채널 : 가상 회선 혹은 데이터그램 교환 채널을 사용
경로 선택 : 패킷마다 최적의 경로를 설정
순서 제어 : 페킷마다 최적의 경로로 보내지기 때문에 도착 순서가 다를 수 있음 즉, 패킷의 순서를 통제함
트래픽 제어 : 전송 속도 및 흐름을 제어
에러 제어 : 에러를 탐지하고 재전송

< 장단점 >
장점 : 최선 이용률이 높고 속도 변환, 프로토콜 변환이 가능 하며 음성 통신도 가능
고 신뢰성 - (경로 선택, 전송 여부 판별 및 장애 유무 등) 상황에 따라 교환기 및 회선 등의 장애가 발생하더라도 패킷의 우회 전송이 가능하므로 전송의 신뢰성이 보장됨
고품질 - 디지털 전송이므로 인접 교환기 간 또는 단말기와 교환기 간에 전송 오류검사를 실시하여 오류 발생 시 재전송이 가능함
고효율 - 다중화를 사용하므로 사용 효율이 좋음
이 기종 단말장치 간 통신 - 전송 속도, 전송 제어 절차가 다르더라도 교환망이 변환 처리를 제공하므로 통신이 가능함

단점 : 경로에서의 각 교환기에서 다소의 지연이 발생
이러한 지연은 가변적 즉, 전송량이 증가함에 따라 지연이 더욱 심할 수 있음
패킷별 헤더 추가로 인한 오버헤드 발생 가능성이 존재

• 오버헤드(Overhead) : 컴퓨터가 유저 프로그램을 실행할 때 직접 프로그램을 처리하지 않는 부분을 오버헤드라고 함 구체적으로는 OS(Operating System)가 시스템을 관리하는데 필요로 하는 CPU 타임이나 메모리 용량 (- 네이버 정보 통신 용어 사전)
  특정한 목표를 달성하기 위해 간접적 혹은 추가적으로 요구되는 시간, 메모리, 대역폭 혹은 다른 컴퓨터 자원 (- 두산백과)

(뭐가 정확한 의미인가요..? 밑에거 같긴 한데...)

3 ) 데이터 그램과 가상회선

< 데이터그램과 가성회선 동작 원리 >
데이터그램(Datagram) 네트워크는 패킷 교환 방식으로 동작 하면서 IP주소를 사용하는 인터넷을 의미
가상회선은 앞에서 설명한 회선 교환 방식과 데이터그램 방식의 장점을 결합한 통신 기술 로 가상회선은 처음 패킷으로 최적의 경로를 고정 하고 경로가 고정되면 그 다음은 패킷을 나누어 고속으로 전송하는 기술

가상회선은 데이터그램보다 빠르고 안정적으로 통신할 수 있지만, 데이터그램 네트워크처럼 많은 사용자가 동시에 사용하기에는 한계가 존재.
이러한 가상회선 방식의 대표적인 통신 기술이 ATM
ATM은 학교 내에서 고속의 네트워크를 서비스하기 위해 사용됨 즉, 특정 영역에서 사용하며 대중적으로 사용하는 데이터그램 네트워크(인터넷)보다는 공유(Share)에 한계가 있음

< 가상회선과 데이터그램 차이점 >
가상회선(Virtual Circuit) : 패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행함 (제어패킷에 의한 연결형 서비스를 제공)
송신자는 호출을 하고 호출 수신 패킷을 주고받아서 연결하는 방식
회선 교환처럼 사용하지만 교환기에 패킷이 일시적으로 저장하여 일정한 전송률은 보장 못함
비교적 긴 메시지의 전송 시 더 효과적
이미 확립된 접속을 끝내기 위해서 Clear Request 패킷일 이용

데이터그램(Datagram) : 각 전송패킷을 미리 정해진 경로 없이 독립적으로 처리하여 교환하는 방식
같은 목적지의 패킷도 같은 경로를 거치지 않고 서로 다른 경로를 통해서 목적지에 도달하며 호 설정 단계의 회피가 가능함
망의 한 부분이 혼잡할 때 전송 패킷에 다른 경로를 배정 가능, 융통성 있는 경로를 설정
특정 교환기의 고장 시 모든 패킷을 잃어버리는 가상회선 방식과는 달리, 그 경로를 피해서 전송할 수 있으므로 더욱 신뢰 가능
짧은 메시지의 패킷 들을 전송할 때 효과적/재정렬 기능 필요함

4 ) 메시지 교환(Message Switching)

< 개념 >
메시지 교환망(Message Switching Network)은 송신된 메시지를 중앙에서 축적하여 처리하는 방법으로 흔히 축적 교환 방식 이라고 함
메시지를 메모리에 저장하고 여러 수신자에게 데이터를 전송 할 수 있음
전자우편에서 사용됨

• 축적 교환 방식 : 축적 교환이라는 것은 송신자가 메시지를 전송하면 전송한 메시지를 일정한 단위로 나누어서 버퍼(Buffer)라는 것에 저장한 후 저장이 완료되면 다시 그것을 읽어들여서 전송 경로를 결정하는 전송을 의미
  우리가 사용하는 인터넷도 축적 교환 방식으로 메시지를 전송

< 메시지 교환 방식 >
메시지를 공유하여 데이터를 보낼 수 있음
메시지 별로 우선순위 를 부여
에러 제어를 제공
응답 속도가 느림
대화형 시스템으로 사용하기 어려움

+) 이론을 확인하는 문제 오답

4. 원격지에서 정해진 네트워크 메시지를 보냄으로써 컴퓨터의 전원을 켜거나 절전모드에서 깨어나게 하는 기능은?
   -> WOL(Wake - on LAN)