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★실제 업무시 해당 개념이 어떻게 활용되는지가 중요하다.
[1]통신 프로토콜 및 네트워크 아키텍쳐
(1) 프로토콜의 정의 및 구성요소
1. 프로토콜의 정의
- 통신을 원하는 시스템 간의 통신 약속
| 프로토콜 제정기관 | 내용 |
| ISO | OSI 참조모델, OSI 프로토콜 관련 업무 |
| ANSI | FDDI 표준을 정하는 업무 |
| EIA | 전기 전송 표준을 정하는 업무 |
| IEEE | LAN 접속 규격과 처리에 대한 표준 제정 |
| CCITT | 통신 접속 인터페이스 표준을 정하는 기관 |
2. 프로토콜의 기본 구성요소
- 구문 Syntax : 데이터 형식, 부호화, 신호크기 규정
- 의미 Semantic : 제어와 오류 복원을 위한 제어 정보 규정
- 순서 Timing : 속도 정합 통신 속도, 순서 규정
3. 프로토콜의 표현
- 포맷 Format : 전송 제어 내용이나 제어 처리 내용
- 파라미터 Parameter : 타이머, 카운터 등의 정보
- 상태 State : 시스템의 동작중인 상태
- 프로시저 Procedure : 어떤 상태에서 어떤 입력을 받았을때 하는 일의 내용
4. 프로토콜의 이용목적
- 호출의 확립 및 연결
- 메시지의 블로킹과 포맷 구조
- 회선 반전 절차
- 의미변경, 인터럽트와 절단
- 터미널의 회선 접속
- 오류 메시지의 재전송
- 터미널 간의 문자 동기
(2) 프로토콜의 기능
1. 단편화 Fragmentation ↔ 재결합 Reassembly
- 메세지 전송 : 상위 계층의 메세지 블록을 하위계층에 전달받아 단편화 작업을 하여 전송한다
- 메세지 수신 : 수신측에서 단편화 작업된 데이터 블록을 원래 메세지로 변환한다
- 프로토콜 데이터 유닛 PDU : 전송 데이터 형식
2. 캡슐화
① 정의 : 상위계층에서 전달받은 PDU에 각종 제어정보 PCI 를 덧붙이는 기능
② 캡슐화의 포함되는 정보
- 사용되는 프로토콜 제어정보
- 발송지, 목적지 등의 주소 정보
- 전송 오류 검출을 위한 부호
- 프로토콜의 기능을 구현하기 위한 각종 제어 정보
3. 프레임의 경계 표시 framing 및 투명도 transparency
- 정의 : 실제 네트워크 링크 상으로 개개의 정보 블록을 전송할수 있는 기능
- HDLC의 flag(01111110)
4. 정보의 다중화가 가능한 이유
- 1개의 통신로를 다수의 가입자가 동시에 사용할수 있다
- 상위계층의 여러개의 PDU를 1개의 하위접속을 통해 전달한다
- 다수 네트워크가 네트워크 링크를 통해 전달되는 논리적인 데이터 개체
- X.25 가상회선
5. 오류제어
- 전송중에 오류들을 검출하고 복원한다
- 데이터 전달 계층의 필수 기능
6. 순서제어
- 발신 노드가 보내는 순서대로 수신노드에 PDU가 도착한다
7. 흐름제어
- 데이터 송신속도와 수신측 처리 능력이 초과되지 않도록 조정한다
8. 연결제어
- PDU를 제어할수 있는 논리적인 연결을 설정한다
- PDU 전달중에 연결을 유지한다
- PDU 전송 후에 연결을 해제한다
(3) 네트워크 아키텍처
1. 네트워크 아키텍처 정의
- 컴퓨터 네트워크를 구성하는 물리적 구성을 논리적 구조에 따라 여러 기능 계층으로 분할하여 인터페이스화 한다
- 인터페이스화한 계층간의 상호연결되는 프로토콜 규정
- 논리구조의 구성 : 노드 , 링크 , 프로세서
2. 네트워크 아키텍처의 주된 목적
- 자원 공용에 따른 경제성 제고
- 자원 분산으로 인한 신뢰성 향상
- 분산 처리에 따른 가격 성능 향상
- 공동 처리로 인한 처리 기능 향상
- 표준 사용을 통해 개발,도입,운용,이행의 용이화 목적
3. 네트워크 아키텍처의 개발목적
- 체계화와 표준화를 통해 네트워크 호환성을 부여한다
[2] OSI 참조 모델과 OSI 7 계층
(1) OSI 참조모델을 통한 네트워크의 구성요소
1. 개방형 시스템
- 응용 프로세서 간에 통신 기능을 제공하는 장치
2. 물리매체
- 개방형 시스템 간에 정보 데이터를 전달하는 전기적 통신매체
3. 응용 프로세서
- 개방형 시스템 상호 간에 정보를 교환 처리하는 통신 실체
(2) OSI 참조 모델의 구성요소
1. 실체 =개체
- 개방형 시스템 상호간에 통신할수 있게 만드는 요소
2. 접속
- 계층의 실체가 프로토콜로 처리된 PDU를 교환하기 위해 미리 만들어진 통신로
3. 프로토콜
- 실체와 실체 사이에 약속된 통신 규약
4. 물리매체
- 개방형 시스템을 연결하여 데이터 정보를 전달하는 전기적 매체
(3) OSI 참조 모델의 계층 구조
1계층 - 물리계층
① 물리계층의 기능
- 물리적 회선을 연결 , 유지, 절단 기능을 수행한다
② 물리계층의 통신규약
- EIA의 RS-232C
③ 물리계층의 기능 특성
| 기계적특성 | 규정내용 | DTE와 DCE 사이의 물리적인 접속을 위한 커넥터의 모양, 내부핀 수, 핀의 위치 , 간격 등을 규정한다 |
| 통신규약 | ISO 2110 ISO 4902 ISO 4903 |
|
| 전기적특성 | 규정내용 | DTE와 DCE사이를 연결하는 커넥터에 흐르는 신호의 전압레벨, 상승시간, 하강시간, 잡음이득을 규정한다 |
| 통신규약 | ITU-T V.10 ITU-T V.11 ITU-T V.28 |
|
| 기능적특성 = 논리적특성 | 규정내용 | DTE-DCE 상호 접속 회로의 명칭과 기능을 규정한다 데이터 전송, 제어신호의 전송, 타이밍, 접지 규정한다 |
| 통신규약 | ITU-T V.24 | |
| 절차적특성 | 규정내용 | 데이터 전송을 위한 각 핀의 순서를 규정한다 |
| 통신규약 | ITU-T X.20 ITU-T X.21 ITU-T X.20bis ITU-T X.21bis |
※ ITU-V 시리즈는 아날로그 데이터 전송을 위한 인터페이스
※ITU-X시리즈는 디지털 데이터 전송을 위한 인터페이스
④ 물리계층의 설비
④-1 허브 Hub
- 더미허브
- 메세지를 전송하면 허브로 메세지가 전송되고, 허브는 허브에 연결된 모든 호스트에게 메세지를 전달한다
- 호스트가 메세지를 수신받아 자신한테 보낸 메세지 패킷이 아니라면 패킷을 버리고 , 자신한테 보낸것이 맞다면 응용계층까지 전달한다
- LAN을 하나의 세그먼트로 묶는다
- 근거리 네트워크에서 사용
④-2 리피터 Repeater
- LAN을 다른 영역의 LAN과 연결하기 위해 사용한다
- 네트워크 망이 확장되어 전기적 신호가 감소되거나 잡음이 생길수 있는데 이를 해소하기 위한 장치이다
- 근거리 네트워크에서 사용
④-3 케이블
2계층- 데이터링크 계층
① 데이터링크 계층의 기능
- 개방형 시스템과 개방형시스템의 데이터 전송 기능을 제공한다
- 물리적 링크를 통해 정보를 전송한다
- 정보의 프레임화
- 프레임의 순서제어
- 프레임 전송확인과 흐름제어
- 전송 오류 검출 및 복구
- 데이터 링크의 접속과 단절
- 전송 상대국의 식별을 위한 어드레싱 기능
② 데이터링크의 프로토콜의 종류
| 문자 지향적 프로토콜 | IBM사 BSC ISO의 BASIC Mode |
| 바이트 지향형 프로토콜 | DEC사 DDCAMP |
| Bit 지향형 프로토콜 | IBM사 SDLC ISO의 HDLC SDLC의 HDLC |
③ 데이터링크 > 문자 지향적 프로토콜
③-1 기본 모드 특징
- ISO 7단위 부호 사용
- 10개의 전송 제어 문자 사용
- 반이중 , 전이중 통신 가능
- 오류제어방식 : Stop and Wait ARQ
③-2 확장 모드 특징
- 코드 독립 모드 가능
- 회화 통신 가능
- 상호감시에 의한 양방향 전송 가능
- 복수 종국 선택 가능
③-3 전송제어 문자 종류
| SOH | 메세지 헤딩의 시작을 표시한다 |
| STX | 텍스트의 시작 및 헤딩의 종료를 표시한다 |
| ETX | 텍스트 종료를 표시한다 |
| ETB | 전송 블록의 종료를 표시한다 |
| EOT | 전송의 종료 및 데이터 링크의 초기화 해제한다 |
| ENQ | 상대국에 데이터링크의 설정 및 응답을 요구한다 |
| DLE | 다른 전송 제어 문자와 조합하여 의미를 다양화한다 |
| SYN | 문자 동기의 유지와 타임 필러의 유지 |
| ACK | 수신된 메세지에 긍정을 응답한다 |
| NAK | 수신된 메세지에 부정을 응답한다 |
③-4 전송 제어 단계
| Phase1 | 회선의 접속 | 두지점의 전기적 전송로를 확보한다 |
| Phase2 | 데이터 링크의 확립 | 데이터를 송수신하는 경로 링크를 확보한다 PTP 시스템 : 경쟁 선택방식 사용 MP 시스템 : 폴링과 셀렉션 방식 사용 |
| Phase3 | 정보의 전송 | 오류제어 및 회선 제어가 수행되며 전송된다 |
| Phase4 | 데이터링크의 해제 | 데이터링크의 해제 |
| Phase5 | 회선의 절단 | 회선의 절단 |
③-5 국의 종류
| 주국 | 전송의 책임을 지는 국 |
| 종국 | 주국에서 송신된 데이터를 수신하는 상태에 있는 국 |
| 제어국 | 모든 국의 데이터 송수신 상태를 제어,감시,복구를 수행하는 국 |
| 종속국 | 제어국 이외의 국 |
③-6 데이터링크 확립방식
| 컨텐션 방식 | 주국 : 메세지의 송신요구가 발생한 국 종국 : 다른국 어느 국도 주국이 될수 있는 방식 PTP 방식에서 유리하다 |
| 폴링 방식 | 주국 : 제어국이 지정하는 종속국 종국 : 자기자신 Roll Call Polling 방식 Hub Go Ahead Polling 방식 |
| 셀렉팅 방식 | 주국 : 자기자신 종국: 제어국이 지정하는 종속국 |
③-7 링크 설정방법
- Selection Hold : 제어국이 종속국을 지정하여 셀렉션 메세지를 보내고 ACK로 응답하면 메세지를 전달하는 방식
- Fast Selection : SDLC 프로토콜에서 사용하는 방식 , 제어국이 종속국에 셀렉션 메세지와 데이터 메세지를 동시에 보내는 방식
③-8 정보 전달과 메세지 블록 구성
| Header | Text | Trailer | |||||
| SYN | SYN | SOH | Heading | STX | TEXT | ETX or ETB | BCC |
- ETX : 회선 반전 , 링크 반전
- ETB : 메세지 블록의 구분
- BCC : 오류 검출
③-9 BSC프로토콜
- 프로토콜 블록 구성
| 기본모드 | |||||||
| SYN | SYN | SOH | Heading | STX | TEXT | ETX or ETB | BCC |
| SYN | SYN | STX | TEXT | ETX or ETB | BCC | ||
| SYN | SYN | SOH | Heading | ETB | BCC | ||
| 투명모드 : 송신국이 송출하는 데이터를 송신국 이외의 국들이 수신가능한 형태의 방송모드 | |||||||
| SYN | SYN | DLE | STX | TEXT | DLE | ETX or ETB | BCC |
- 문자 방식의 프로토콜
- 전이중 불가
- 루프 형태의 데이터 링크에서 사용불가
- 연속적 ARQ 방식 사용불가
- 사용코드 제한 있음
- 투명모드 전송은 비효율적
- 사용할수 있는 코드 : 6Bit trans code , ASCII code , EBCDIC code
④ 데이터링크 > SDLC 프로토콜
- BSC 제한 조건을 해결하기 위한 Bit 방식 프로토콜
- PTP, MP, loop 방식 가능
- 단방향, 반이중,전이중 통신 모두 가능
- 연속적 ARQ방식 오류 제어 가능
- 정보 전달용 프레임, 감시용 프레임, 비번호제 프레임 등 형식에 따라 연속 송출할수 있는 효율좋은 프로토콜
- 제로 삽입,삭제 기법을 사용
⑤ 데이터링크 > HDLC 프로토콜
- 단방향,반이중,전이중 통신 가능
- 수신응답이 없어도 메세지를 연속으로 전송가능
- 모든 명령과 응답에 오류검출을 수행한다
- 전송제어의 제한을 받지 않고 전송한다
- PTP, MP , loop 방식 가능
- 국의 구성 : 1차국 , 2차국, 복합국
- 데이터 링크의 형태 : 불평형형 클래스 , 평형형 클래스
- 프레임 구성 : 플래그 시퀀스 , 주소부 , 제어부,정보부 , 프레임 검사 시퀀스
- 데이터 전송모드 : 정규응답모드, 비동기응답모드 , 비동기 평형모드 , 절단모드, 초기모드
⑥ 데이터링크 계층의 설비
⑥-1 스위치 Switch
- 스위칭 허브
- 계층2의 장비이다
- LAN을 여러개의 세그먼트로 분할한다
- 메세지를 전송하면 허브로 메세지가 전송되고, 허브는 호스트B에게만 메세지 패킷을 전달한다
- MAC 주소를 이용해서 MAC Table에 어느 세그먼트로 패킷을 보내야할지 저장, 결정 한 후 수행한다
⑥-2 브리지 Bridge
- 네트워크 세그먼트를 2개 이상으로 나누어서 관리한다
- 근거리 네트워크에서 사용
3계층- 네트워크 계층
① 네트워크 계층(IP)의 기능
- 상위계층에서 연결하는데 필요한 데이터 전송과 교환 기능을 제공한다
- 네트워크 접속의 설정,유지,해제를 수행한다
- 네트워크를 통해 데이터 패킷을 전송한다
- 개방형 시스템이 1개 이상의 통신망을 통해 데이터를 전달하는 중계 및 경로 설정 기능을 담당한다
② 네트워크 계층의 프로토콜
- ITU-T의 X.25 프로토콜
③ 네트워크 계층의 설비
③-1 멀티 레이어 스위치
- TCP, UDP 등의 프로토콜에 대한 제어 역할을 수행하고 트래픽 제어 기능이 있다
- 계층3의 스위치는 허브와 라우터의 역할을 한다 = 계층2의 스위칭 허브 기능 + 라우팅 기능
- 계층4의 스위치는 서버와 네트워크의 트래픽을 로드 밸런싱하는 기능이 포함된다
③-2 라우터 Router
- 원거리 네트워크에서 사용
- 인터넷 상에서 원하는 데이터를 보내거나 가져올수 있다
4계층- 전송계층 = 트랜스포트 계층
① 트랜스포트 계층의 기능
- 송수신 양 끝 종점 간에 균일한 전송서비스를 제공한다
- 전송 데이터의 다중화 , 중복 데이터 검출, 누락데이터 재전송 등을 동작한다
- TCP
② 프로토콜의 종류
| 등급 0 | 단순등급 | A형 네트워크 서비스 적용 흐름제어, 연결제어 제공 |
| 등급1 | 기본 오류 회복 등급 | B형 네트워크 서비스 적용 고속 데이터 전송 기능 제공 |
| 등급2 | 다중화 등급 | A형 네트워크 서비스 적용 다중 전송 연결을 단일 네트워크 연결로 다중화하는 능력 제공 |
| 등급3 | 오류 회복과 다중화등급 | B형 네트워크 서비스 적용 |
| 등급4 | 오류검출과 회복등급 | 오류검출과 회복등급 |
③ 네트워크 계층의 설비 : 멀티 레이어 스위치
- TCP, UDP 등의 프로토콜에 대한 제어 역할을 수행하고 트래픽 제어 기능이 있다
- 계층4의 스위치는 서버와 네트워크의 트래픽을 로드 밸런싱하는 기능이 포함된다
5계층- 세션 계층
① 세션 계층의 기능
- 응용 프로세서 간의 통신 제어 기능을 제공한다
- 동기를 맞추거나 송신권을 제어한다
- 데이터제어를 수행하여 통신을 지원한다
- 세션관리, 동기화, 대화 제어 , 원활한 종료 보장
6계층- 표현계층
① 표현계층의 기능
- 여러 응용 프로세서의 표현 구문을 하나의 공통 전송 구문으로 변환 / 역변환하는 기능을 제공한다
- 데이터 압축, 암호화 기능을 제공한다
- 통신장치의 데이터 표현방식, 상이한 부호 체계 간 변화에 관하여 규정한다
- 데이터 표현과 포맷에서의 차이 해결
- 전송 구문의 협상
- 세션 계층의 기능을 응용 계층에 제공
7계층- 응용계층
① 응용계층의 기능
- 사용자가 OSI 환경을 이용할수 있는 서비스를 제공한다
- 사용자가 다양한 응용 프로그램을 사용할수 있게 되는 계층
② 응용계층의 종류
- FTP
- 가상터미널
③ 응용계층의 설비 : 게이트웨이
[3] TCP/IP 프로토콜
(1) TCP/IP 프로토콜의 개론
1. TCP/IP 정의
- 인터넷을 구성하는 중요한 프로토콜
- TCP, IP, UDP의 다수의 프로토콜을 대표한다
- TCP 프로토콜과 IP 프로토콜의 복합어
2. TCP/IP 개요
- 인터넷은 TCP/IP라는 공통의 프로토콜을 사용해서 정보를 교환하거나 독자적으로 관리하는 네트워크 집합
3. TCP/IP 특징
- 네트워크 비연결 프로토콜
- 공용의 응용 프로그램을 제공
- 노드는 패킷 교환컴퓨터를 이용한다
- 다이나믹 라우팅 프로토콜에 대해 비활성화 된다
4. TCP/IP와 OSI 비교
TCP 는 전송계층 , IP는 네트워크 계층
OSI 의 세션계층과 표현계층에 대응관계가 없음
TCP/IP는 이더넷 , X.25 운영가능
ICMP는 IP에 대한 오류 정보 전송
응용계층에는 TELENET, FTP이외의 많은 프로토콜을 가진다
(2) IP 프로토콜
1. IP 의 이해
- 송수신 간에 전송되는 메세지 패킷을 목적지에 전달하는것
- 네트워크들을 연결하는 기능을 제공한다
2. IP 주소의 결정
- 8비트 필드 x 8비트 필드 x 8비트 필드 x 8비트 필드 = 32비트 크기
(3) TCP 프로토콜
1. TCP의 개요
- 연결 지향성 서비스 프로토콜
- 순서번호와 응답을 사용하여 대화한다
- 바이트 중심의 프로토콜
2. TCP의 기능
- 프로세스간의 연결을 설정하고 유지하며 종료시킨다
- 응답 프로세스를 통하여 패킷 순서화 전달
- 오류 제어를 위한 메커니즘
- 포트번호를 사용하여 다중연결허용
(4) UDP 프로토콜
- 비연결형 프로토콜
- 데이터 전송을 블록 단위로 수행한다
- 포트번호를 제공하고 체크섬을 계산하는 기능을 담당한다
- 정기적으로 반복된 데이터를 전송한다
- 다수의 상대자에게 메세지를 전송하는 경우에 적합하다
[5] 오류제어
(1) 오류 평가 항목
1. Bit 오류율 BER = 오류 발생 bit 수 / 전송된 총 bit 수
2. 블록 오류율 = 오류 발생 블록의 수 / 전송된 총 블록의 수
(2) 오류 제어 방식
1. 오류 제어용 부호를 부가하는 방식
- 정마크 정스페이스 방식
- 군계수 체크 방식
- 해밍부호방식
- 컨벌루션 부호방식
2. 전송 방법에 용장성을 부가하는 방식
- 반송전송방식
- 연속전송방식
(3) 오류 정정 방식
1. ARQ
- 정지대기 ARQ : 전송을 ACK, NAK 으로 확인하고 수신받을 동안 다른 프레임을 전송하지 못하고 대기한다
- 연속적 ARQ
2. FEC
- 오류 정정을 위해 여분의 bit를 추가하여 전송하고 수신측에서 이를 수신하여 오류를 검출하여 정정하는 방식
- 블록코드, 컨볼루션 코드
3. 자동반송 및 연송 방식
- 자동반송방식, 자동 연송방식
4. CRC
- 블록 단위로 데이터가 전송될때 오류를 검출하고 정정할수 있는 방식
- 송신하는 데이터를 다항식과 CRC부호로 변환하여 전송하고 수신측에서는 CRC부호로 오류 검출하고 재전송을 요구하는 방식
- BSC와 HDLC의 FCS로 이용
5. Hamming 부호 코드
- 수신측에서 오류를 검출하고 정정할수 있는 방식
- 오류정정을 위해 많은 패리티 bit를 필요로 하는 특징을 가진다
- 해밍부호화방법 : 2⌒p >=n+1 = m+p+1 (p : 패리티 비트수, m: 정보비트수)
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