[데이터 통신] 데이터 통신 구성요소, Simplex, Half-duplex, Full-duplex, 네트워크 구축의 물리적 구조

데이터 통신

어떤 형태의 전송 매체를 두 장치 간, 데이터를 교환하는 것. (목적)

 

 

 

 

데이터 통신의 효율성

• Delivery (배달) : 시스템은 데이터를 올바른 목적지로 배달해야 한다.
• Accuracy (정확도) : 시스템은 정확한 데이터를 전달해야 한다.
• Timeliness (적시성) : 시스템은 적시에 데이터를 제공해야 한다. -> 시간 안에 가야 한다. 
  • 비디오, 오디오의 경우 데이터가 생성된 그 즉시, (지연 없이) 데이터를 전달하는 것을 의미하며 이를 "real-time transmission (실시간 전송)"이라고 부른다.
• Jitter (지터) : 패킷 지연(Delay)이 일정하지 않고, 수시로 변하며 패킷 사이의 간격이 일정하지 않은 현상이다. 즉 패킷의 불규칙한 도착 시간을 일컫는 말이다.
  • 패킷 : 네트워크를 통해 전송하기 쉽도록 자른 데이터의 전송 단위. 
  • 예시 : 비디오 패킷이 30ms 마다 전송된다고 가정할 때, 패킷의 일부는 30ms 지연으로 도착하고 다른 패킷은 40ms 지연으로 도착하여 고르지 못한 비디오 품질을 만들어 내는 것.

 

 

 

 

데이터 통신의 구성요소

네트워크 통신의 다섯 가지 구성요소

네트워크 통신은 다섯 가지 구성요소가 필요하다.

1. sender( 보내는 애)
2. receiver(받는 애)
3. transmission medium ( 전송 매체 )
4. message ( 메시지 )
5. protocol ( 통신할 때 지키는 약속 프로토콜이 많다 == 통신에 규약이 많다. ) TCP, IP 등등의 "P"는 프로토콜을 지칭함

 

 

 

 

데이터 통신 방법

Simplex (단방향 통신)

두 디바이스 간의 통신선이 한 개이며 송신단과 수신단이 정해져 있다. 때문에 오직 한 방향으로만 데이터 전송이 가능하다. 

 

 

 

Half-duplex ( 반이중 통신 )

역시 두 디바이스 간에 통신선이 단 한 개 존재한다. 그러나한쪽 디바이스에서 송신과 수신이 가능하다. 동시에 서로 데이터를 전송할 순 없어,  어느 한 순에는 한 방향으로만 data가 전송되지만, (ex. 무전기) 송신과 수신을 번갈아가며 빠르게 통신하면 (즉, 데이터 전송 간격이 짧고 속도가 빠르면) 마치 Fulll Duplex처럼 느껴진다.

 

Half duplex의 대표적 예시로 무전기가 있다. 두 사람이 동시에 이야기할 수 없기에 언제 누가 말하고, 누가 받아야 하는지 약속이 꼭 필요하다.(오버!) 그래서 protocol이 중요하다.  

 

 

 

Full-duplex (전이중 통신)

사진에선 잘 안 느껴지지만 두 디바이스 간에 통신선이 두 개 이다.(송신선, 수신선) 덕분에 동시에 데이터 송신과 수신이 가능하다. 

 

 

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네트워크

통신이 가능한(송신, 수신) 디바이스의 세트 상호 작용이다.(디바이스 개수가 두 개 이상)

구성으로 컴퓨터, 노트북과 같은 host가 디바이스가 될 수 있으며, 라우터나 스위치처럼 디바이스를 연결할 수 있는 연결장치가 될 수 있다.

즉, 둘 다 보내는 형태로 네트워크를 구성할 수도 있지만, 중간에 이런 네트워크를 서로 연결하는 디바이스도 있다는 말이다.

 

 

 

네트워크 평가 요소

아래 관점으로 바라보기

• Performance( 성능 ) :  전송 시간, 응답 시간, 처리량과 지연 등 다양한 방식으로 측정된다.
• Reliability ( 신뢰성 ) : 장애 빈도가 없거나 낮아야 하며  장애 발생 시 복구하는 데 걸리는 시간이 적어야 한다.
• <제일 중요 >Security ( 보안 ) :   무분별한 접근과 손상으로부터 데이터를 보호하고  위반  및  데이터  손실  복구를  위한  정책  및  절차  구현이 잘 되어 있어야 한다. 
• 추가적인 Security  : 인증받지 못한 사람은 내 정보를 보게 해선 안됨. 내가 보낸 데이터가 데미지를 줘선 안 됨, 내가 사용하고 싶을 때 사용할 수 있어야 함.

 

 

 

네트워크 구축의 물리적 구조

Point-to-Point (점대점)

물리적으로 중개 장치를 통과하지 않고 한 지점에서 다른 지점으로 직접 가는 채널.

한 개의 터미널이 하나의 회선만으로 컴퓨터에 연결되기 때문에 비경제적(고비용)이다. 그러나 회선 구성이 간단하고 대용량 전송에 유리하다.

 

 

 

Multipoint(다중점)

하나의 공유된 전송 회선에 여러 스테이션을 접속하는 방식. 서로 통신하고자 하는 스테이션들을 어떻게 연결하느냐 하는 것은 회선 구성의 문제로서 토폴로지(topology)라고 한다.라고한다.

 

성능은 b보다 a가 더 좋다고 함

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topology 

 

 

A fully - connected mesh topology (완전 메쉬형)

 

 

A fully - connected mesh(그물) topology - 완전 메쉬형

각각의 디바이스끼리 Point-to-Point 방식으로 연결된 형태. 각각의 디바이스들 모두 연결(1:1)되어 한 디바이스에 오류가 발생하더라도 다른 디바이스에 큰 영향은 없다.(다른 디바이스를 통해 가면 되니까) 보안에 있어서도 괜찮은 편이다.

그러나  통신 라인의 수가 많아져 설계 비용이 높다. ( 총 연결 링크의 개수 : ( D(D-1) ) / 2 개 )  뿐만 아니라 초기 설치와 재설치가 어려운 편이며 하드웨어가 비싸다.

 

 

A star topology ( 성형 )

중앙의 Hub(중앙 제어 장치)에서 각각의 디바이스들을 Point to Point 방식으로 연결한 형태로 디바이스끼리 직접적으로 연결되어 있지 않으며 디바이스 간 직접적인 통신을 허용하지 않는다. (Hub를 거쳐 통신, 중앙 집중형)

 

앞선 메쉬형보다 구성 비용이 저렴하며 설치와 변경이 용이하여 네트워크 내구성이 좋고 수리 및 보수에 용이하다. 

그러나 Hub가 고장 나면 동작하지 않으므로 큰일 난다.  ( single of failure ) 그래서 잘 사용하지 않으려고 한다.

 

 

A bus topology ( 버스형 )

디바이스끼리 Multipoint 방식으로 연결된 형태. 하나의 긴 케이블이 Backbone(중추)이 되어 모든 디바이스와 연결된다. 재연결이 어렵고,  Bus 케이블이 고장 나면 모든 전송이 중지된다.  때문에 Performence 측면에서 좋지 않으며 고장 또한 잘 날 수 있다.

가장 명확한 장점은 설치 과정이 간단하며 저렴하다는 것이다.  ( Bus 케이블이 하나 설치되면 하나씩 붙이기만 하면 됨)

 

 

 

A ring topology ( 링형 )

자신의 양쪽에 있는 디바이스와 Point to Point 방식으로 연결된 형태이다.(circular linked list와 유사) 신호는 Ring의 한 방향으로 흐른다. 가다가 힘을 잃으니 어디선가는 증폭을 해줘야 한다. 

상대적으로 설치와 변경이 용이한 형태이다.

 

그러나 이 역시 Ring이 끊어지면 전체적으로 문제가 생긴다. 이 문제를 해결하기 위해 두 개의 선을 도는 Dual ring 방식을 적용할 수 있다.