Section 1: 통신 이해하기

01. 통신 이해하기

- 통신(Communication)

💡 사전적 정의: 의사, 감정, 사고를 한 쪽에서 다른 쪽으로 전달하는 것

책에서의 정의: 한 쪽의 데이터를 다른 쪽으로 전달하는 것

- 통신 시스템

1. 전기 발명 이전의 통신
   1. 대화(근거리): 가까운 거리에 있는 사람들의 통신 수단
   2. 우편(원거리): 원격지에 있는 사람에게 정보 전달
   3. 봉화(원거리): 연기를 피워 원격지의 정보를 빠른 속도로 전달
      1. 주로 전쟁, 큰 재앙 발생 등에 활용
2. 전기 발명 이후의 통신
   1. 모스부호(morse code): 최초로 전기를 이용한 문자 통신 시스템
      1. 연결된 전선을 통해 긴 음(-), 짧은 음(.)을 조합 및 전송하여 정보 전달
      2. 장점: 먼 거리에 정보를 실시간으로 전달 가능
      3. 단점: 문자를 신호로 바꾼 원리로 단위 시간당 전송할 수 있는 정보량이 많지 않음
   2. 전화(telephone): 모스부호의 단점을 보완하여 전선으로 사람의 목소리를 전달할 수 있다.
      1. Tele: 먼 거리 / phone: 음성

02. 유선 통신과 무선 통신

- 유선 통신

💡 모스부호, (전기 발명 이전의)전화와 같이 전선으로 연결한 통신 시스템

• 통신이 필요한 곳을 전선으로 연결해야 한다는 단점.

- 무선 통신

1. 무전기: 최초의 무선통신 시스템. 걸으며 통신이 가능한 워키토키(walkie-talkie).
   1. 양방향 통신 가능. 하지만 동시에(한 시점에) 양 측에서 모두 통신하는 것은 불가능.
2. 방송(broadcasting) 시스템: 가장 친숙한 통신기기(라디오, TV 등)
   1. 발신자가 신호를 보내면 불특정 다수가 원하는 주파수를 맞춰 방송을 수신.
   2. 방송 → 흑백 TV 순으로 개발

- 무선 통신의 한계와 극복

• 무선 신호를 먼 거리에 보내기 위해서는 큰 안테나가 필요하다. → 거리가 멀면 멀 수록 안테나가 커야 한다. (기술이 좋지 않았기 때문) → 안테나는 곧 기지국. 기지국이 있어야 통신을 할 수 있다. → 산 깊숙히 외진 곳에서 신호가 안 잡히는 이유 ⇒ 기지국이 없기 때문
  
• 과거 TV를 보기 위해 각 집에서 안테나를 조정하던 것이 무선 통신을 원활히 받기 위함.
• 요즈음 스마트폰과 같이 모바일 디바이스의 경우 내부에 압축된 안테나가 들어가 있는 것 → 기술의 발전으로 물리적으로 크지 않아도 신호를 잘 잡는다.
  
• 기술(인터넷)의 발달로 시간적인 제약 극복
  • 그동안 보고 싶은 컨텐츠가 있다면 사람이 시간과 장소에 맞추어야 했으나, VOD(Video On Demand), OTT(Over The Top) 시스템으로 그 규칙이 무너짐 (인터넷의 힘!)

🌟 인터넷을 대표하는 프로토콜은 IP(Internet Protocol)

→ IPTV: 인터넷을 이용해 TV 콘텐츠를 송출하는 시스템

Section 2: 데이터통신과 프로토콜

01. 데이터 통신이란 무엇인가?

- 데이터 통신(data communication)

💡 데이터 통신 = 컴퓨터 통신

: 데이터를 주고 받기 위한 통신

• 최초의 데이터 통신: 컴퓨터를 전선으로 연결해 데이터를 보냄
• 정보(Information): 컴퓨터가 데이터를 처리(process)하여 의미 있는 자료로 만드는 것
• IT(Information Technology): 데이터를 가공하여 가치 있는 정보로 만드는 모든 기술
• ICT(Information & Communication Technology): 이때 IT 기술에는 통신 기술이 빠질 수 없어 정보통신기술이라 한다.
• 데이터 통신 이전, 인터넷이 없을 당시에는 자료를 플로피 디스크라는 저장장치에 담아 전달

- 컴퓨터 네트워크(Computer Network)

💡 여러 대의 컴퓨터끼리 데이터를 주고받는 통신 시스템

• Net: 그물 / work: 작업
• 그물처럼 연결된 컴퓨터들이 데이터를 주고받는 통신망
• 두 곳만 연결하는 경우는 네트워크가 아니다. (인터폰 x, 전화기 o)

02. 통신규약 - 프로토콜

- 프로토콜(Protocol)

💡 통신을 위한 약속, 통신규약

• 연결하는 것만으로는 통신이 이루어지지 않는다.
• 예를 들어, 두 사람 사이를 종이컵과 선으로 연결했다면, 한쪽이 말을 할 때 다른 한 쪽이 컵을 귀에 대고 있어야 통신이 된다.
• 또한, 궁금한 내용을 구글에 검색하고, 결과가 보여지는 것은 프로토콜을 만족하기 때문에 원활히 결과가 나온 것이다.
  • 웹에서 클라이언트와 서버 사이의 request ↔ response

- 네트워크의 구성 요소

1. 통신연결(물리적인 연결)

2. 프로토콜(통신을 위한 약속)

   • FTP(File Transfer Protocol): 컴퓨터 사이를 선으로 연결하여 파일을 전송하는 프로토콜
   • HTTP(HyperText Transfer Protocol): 웹 사이트 접속 시 사용
   • TCP(Transmission Control Protocol), IP(Internet Protocol): 인터넷 이용 시 사용

   → 네트워크를 배운다는 것은 통신기기들이 어떻게 연결되는가와 여러 종류의 프로토콜을 배우는 것

03. 근거리 네트워크 LAN

- LAN (Local Area Network)

💡 가까운 거리(수 미터에서 약 1km 내)에 연결되는 근거리 네트워크

• 초기의 컴퓨터 통신처럼 가까운 거리를 연결

- 네트워크 공유기

: 외부로부터 들어온 WAN(원거리)을 집 안에 있는 LAN 기기들에게 나누어 주는 기기

• 공유기가 무선 지원 → 무선 공유기(WiFi)
• 공유기 뒷면에 LAN 선을 꽂는 포트를 통해 가까운 거리를 연결
• 공유기 뒷면에 WAN 선을 꽂는 포트는 외부에서 들어오는 선을 연결

- 거리에 따른 네트워크의 분류

• 원거리(Wide Area Network; WAN): 100Km 이상
  • 국가 전체, 국가 사이
• 중거리(Metropolitan Area Network; MAN): 1Km ~ 100Km
  • 도시 사이
• 근거리(Local Area Network; LAN): 10m ~ 1Km
• 개인(Personal Area Network; PAN): 1m ~ 10m
  • 블루투스 헤드폰, 이어폰
• 초근거리(Near Field Communication; NFC): 1m 이내
  • NFC 교통카드

Section 3: 인터넷과 컴퓨팅 환경

01. 인터넷의 탄생

- 인터넷(Internet)

💡 네트워크를 연결하여 하나의 더 큰 개념, 망으로 엮는 것

• 서로 호환이 안되는 LAN들을 하나로 묶은 것 → 인터넷을 이용하기 위해 TCP/IP가 필요
  

• 컴퓨터 간 데이터 전송을 편리하게 해주는 LAN은 다양한 회사에서 개발되어 급속히 보급된다 → 모양과 규격이 제각각
• 서로 다른 각 집단(네트워크 망) 사이에서 통신을 잘하게 하기 위해 인터넷 프로토콜 등장

- 여러 종류의 LAN의 구조, 토폴로지(topology)

토폴로지(topology, 형태): LAN의 구조

LAN의 표준이 없어 여러 회사에서 각자의 규격을 가진 LAN 출시 → 호환 X

별 형태

: 중앙에 네트워크를 처리하는 시스템을 두고 방사형으로 연결

링 형태

: 모든 기기를 하나의 원으로 연결

버스 형태

: 중앙에 데이터가 흐르는 버스를 두고 기기를 붙여 구성

- 알파넷(ARPAnet)

• 미국 국방성에서 서로 호환되지 않는 LAN을 묶어 하나의 네트워크로 만들기 위한 연구(ARPA)의 결과 (1969)
• 중계기를 두어 하나로 연결 가능 → 프로토콜 필요
• 이때 Inter + networking protocol ⇒ IP 탄생
  • IP가 다른 종류의 LAN을 넘나들어 목적지까지 데이터 전송

02. TCP/IP의 역할

- TCP(Transmission Control Protocol)

💡 전송 제어 프로토콜. 데이터 전송에서 발생하는 오류를 바로 잡고, 데이터가 최종 목적지 프로그램에 전달될 수 있도록 하는 창구 역할

• IP의 오류(데이터가 사라지거나, 순서가 바뀌거나, 일부 훼손)를 보정

- TCP/IP를 이용하여 데이터를 전송하는 과정

TCP는 택배 접수처, IP는 배송트럭

03. 클라이언트/서버 구조

- 문자 기반 인터페이스와 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)

당시 주로 사용하던 서비스는 주로 문자(텍스트) 위주

→ 초기 인터넷은 대학과 연구소들이 연구나 개발 정보를 주고 받는 데 사용했기 때문

⇒ 문자 기반 인터페이스, 키보드만을 사용해 컴퓨터에 명령을 내렸다.

⇒ 이후, 마우스와 그래픽 사용자 인터페이스(Graphical User Interface; GUI) 개발

- 모자이크

: 한 화면에 문자와 그림을 한꺼번에 표현할 수 있는 프로그램

→ 자료 표현의 확대(문자 + 그림, 사진)

문장 중간에 있는 단어 클릭 → 그 단어와 연관된 페이지로 이동

→ 하이퍼텍스트(hyper text)

⇒ 웹 브라우저(Web Browser)의 시초

- 웹(WWW; World Wide Web) 시스템

→ 모든 웹 시스템은 클라이언트/서버(Client/Server) 구조

⇒ 클라이언트가 서비스를 요청(request)하면 서버가 응답(reply)하는 구조

• HTTP(Hyper Text Transfer Protocol): 웹페이지를 보고 싶을 때 사용하는 프로토콜 → 웹페이지를 방문 ⇒ HTTP를 사용하여 HTML(홈페이지)을 얻는 것
  

04. Peer-to-Peer(P2P)

- 클라이언트/서버 구조의 단점, 서버 과부화

웹 사이트의 주소를 종류별, 나라별, 취향별로 모아 보여주는 사이트

1. 야후(Yahoo): 수동(사람이 직접 사이트 분류)이었기 때문에 데이터 수의 양이 많지 않았다
2. 구글(Google): 웹봇이 가져온 데이터를 분류하여 검색 서비스를 제공
   1. 웹봇(web-bot): 웹 로봇이 24시간 내내 사이트를 돌아다니며 웹 페이지의 내용을 가져오는 검색 방식

모든 웹 사이트는 클라이언트/서버 구조로 이루어져 있고, 이때 클라이언트의 모든 서버 요청을 서버가 해결

→ 서버로 데이터가 몰리고, 네트워크와 컴퓨터 처리 능력(용량 등)이 충분치 않으면 서버가 중단되거나 서비스가 느려진다.

⇒ 서버 과부화

서버 과부화 문제를 피하기 위해 천문학적인 비용(비싼 네트워크, 고성능의 서버)이 사용된다.

- 서버 과부화의 해결책, P2P(Peer-to-Peer)

기존의 시스템은 서버가 요청하는 데이터를 받아와 제공.

→ P2P는 요청하는 데이터의 위치정보만 전달하고, 실제 데이터는 서버를 거치지 않고 보유자로부터 직접 다운로드

⇒ 서버는 중재자 역할, 파일을 가진 사용자(peer)로부터 직접 다운로드

• P2P는 전쟁과 같이 통신 과정에 있어 보안(신뢰)이 중요할 때 사용하기 좋다.

05. 클라우드 컴퓨팅

: 돈(대가)를 지불하고 서비스를 사용하는 것.

• ex) SaaS: 윈도우 서비스를 클라우드에서 다운받아 설치
  • 과거에는 돈을 주고 윈도우를 구매하면 설치용 cd와 설치 설명서 제공
  • 현재에는 정품 라이선스 키를 돈을 주고 구매하고 인터넷으로 바로 설치 가능
• 현대에 들어 초고속 통신망의 발달, 5G와 같은 무선 통신망의 발달로 대용량의 데이터를 유선/무선으로 손쉽게 전송 가능
• 언제 어디서나 컴퓨팅 파워나 소프트웨어에 접근할 수 있는 유연한 컴퓨터 환경

06. 사물인터넷

: 사물(thing)들이 연결된 세상, 사물 인터넷(Internet of Thing; IoT)

• 자동차, 냉장고, 세탁기와 같은 사물들도 인터넷에 연결되어 새로운 서비스 창출

  → 지하철, 버스 전광판

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참고문헌

• 데이터통신과 네트워킹, 조성호 저