단편적으로 정리 - 데이터 통신

- 통신 회선

- 위성 마이크로파 : 지상에서 통신 위성으로 마이크로 주파수를 쏘면, 증폭해서 지상으로 송신한다.

1. FDMA = frequency division multiple access : 주파수 대역폭을 일정 간격으로 분할하는 방식

2. TDMA = time ~ : 사용시간을 분할하는 방식

3. CDMA = code ~ : 주파수나 시간을 모두 공유하는 대신 데이터에 특별한 코드를 부여함

- 교환 방식

1. 회선 교환 : 전화망, 데이터 전송전에 경로가 설정되어야 한다.

2. 축적 교환 방식

2-1) 메세지 교환 : 물리적 경로가 성립되지 않는다. 대신에 한 홉씩 뛰면서 전체 메세지가 이동한다.

2-2) 패킷 교환 : 메세지가 너무 크면 중간 홉들이 고생한다. 따라서 패킷으로 분할되어 이동한다.

2-2-1) 가상 회선 방식 = TCP : 미리 논리적인 통신 회선을 성립시킨뒤 운반함. 패킷의 송수신 순서가 같다.

2-2-2) 데이터그램 방식 = UDP : 패킷들이 알아서 날라감.

- 통신 방식

1. 단방향 통신 = simplex : 티비, 라디오

2. 반이중 통신 = half-duplex : 양방향으로 전송이 가능하지만, 동시에 양쪽에서는 전송할 수 없다. 무전기.

3. 전이중 통신 = full-duplex : 동시에 양방향 전송이 가능함. 전화기.

- 전송 방식

1. 비동기식 전송 : 문자들을 전송하는데, 한 문자를 나타내는 문자 코드 앞뒤에 start/stop bit를 붙여 구분하는 방식.

- 효율이 떨어진다. 저속 단거리. 휴지 상태가 존재.

2. 동기식 전송 : 문자열을 프레임으로 만들어 일시에 전송하는 방식.

- 휴지 시간이 없고, start/stop bit가 없어서 전송효율이 좋다. 원거리 통신. 단말기는 버퍼를 내장해야 한다.

2-1) 문자 위주 동기 방식 : SYN 등의 동기 문자로 동기를 맞추는 방식.

2-2) 비트 위주 동기 방식 : 데이터 블록 처음과 끝에 플래그 필드 사용 = HDLC

- 변조 = modulation : 신호를 전송 매체의 특성에 맞춰 적절한 파형으로 변화시키는 것.

1. 아날로그 변조

1-1) 연속파 변조 : AM, FM

1-2) 아날로그 펄스 변조 : PAM, PWM, PPM

2. 디지털 변조 : 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환 = keying

2-1) ASK = 진폭 편이 변조 : 0과 1을 다른 진폭의 신호로 변조. 잡음에 약함.

2-2) FSK = 주파수 편이 변조 : 0과 1을 다른 주파수로 변조

2-3) PSK = 위상 편이 변조 : 0과 1을 서로 다른 위상의 신호로 변조. 한 위상을 1비트/2비트/3비트로 대응시켜 전송할 수 있음.

2-4) QAM = 직교 진폭 변조 : 젤 빠르대. 진폭과 위상의 콤비네이션

- 펄스 코드 변조 : 동영상 같이 연속적인 시간과 진폭을 가진 아날로그 데이터를 디지털 신호로 바꾸는 방식. 코덱을 사용한다.

1. 송신측

1-1. 표본화 : 시간 단위로 끊기 -> PAM

1-2. 양자화 : 값으로 바꾸기 -> PCM

1-3 .부호화 : 2진수로 바꾸기

2. 수신측 : 복호화 -> 여파화

- 오류 제어 수정

1. 전진 오류 수정 = FEC = forward error correction

- 재전송 요구 없이 수신 측이 알아서 고치는 방식. 따라서 역채널이 필요없고, 연속적인 데이터 흐름이 가능하다.

- 하지만 오류 검출을 위한 추가 잉여 비트들이 필요해져서 효율은 떨어진다.

- 종류

1. 블록형

- 해밍코드

- 해밍 거리란 몇 개의 글자가 다른지를 말한다.

- 검출 보장 s + 1 = 해밍거리

- 정정 보장 t * 2 + 1 = 해밍거리

- CRC

2. 합성곱, convolution, 비블록형

2. 후진 오류 수정 = BEC = backward error correction

- 오류가 발생하면 송신 측에 재전송을 요구하는 방식

- 패리티 검사, CRC 등으로 오류가 있음을 알아내고, 오류 제어는 자동 반복 요청 = ARQ에 의해 이루어진다.

- 맨체스터 코딩 방식 : 물리 계층에서 신호를 디지털화 시키는 방법 중에 한 형태

- 데이터를 이진화하고 클록신호화 XOR하여 인코딩한다.

- 맨체스터 신호의 극성이 각 비트 중앙에서 반전되며, 방향이 논리상태를 결정한다.

- baud = 보 = Bd = 초당 펄스 수 = 초당 심볼 수 = 변조 속도

- 트리비트를 사용할 경우 : 전송속도 bps = 변조 속도 * 3

- ARQ = automatic repeat query = 자동 재전송 요구 : 전송계층의 프로토콜

1. 정지 대기 방식 = stop and wait : 한 번에 하나식 ACK을 받고 전송, 받고 전송... 단순하나 비효율적

2. go back and ARQ = continuous ARQ = 연속적 ARQ : 여러개를 보내고 하나의 ACK을 받음. 슬라이딩 윈도우 방식. 오류부터 싹다 재전송해야 함.

3. selective repeat ARQ = 선택적 ARQ = 선택적 재전송 : 연속적 ARQ와 비슷하지만, 오류있는 부분만 재전송하면 됨 ㅎㅎ.

- PAD = packet assembler + disassembler = 패킷 조립 분해 장치 : 비동기형 터미널 사용자가 패킷망에 접속할 때 패킷화/비패킷화를 도와주는 어댑터

- LAN : 한 건물이나 일정 지역 내에서 단말기들을 고속 전송회선으로 연결하여 공유시키는 네트워크 형태

- 망의 구성 형태에 따라 분류

- 케이블에 따른 분류

- ㅁ BASE T : 전송속도가 ㅁMbps, 디지털 신호 전송 방식의 T 케이블(트위스티드 페어 케이블)을 사용함

- ㅁ BASE 2 : 한 세그먼트의 최장 길이가 2*100 미터임을 나타냄.

- 계층 구조

- 물리 계층 = OSI 7계층에서 물리 계층과 동일

- 데이터 링크 계층

- 데이터 링크 : 인접한 두 통신기기 간에 개설되는 통신채널

1. 점재점 링크 : 주소가 필요 없음

2. 점대 다중점 링크 : 한 노드가 여러 노드와 링크되므로 주소가 필요함

- 잡음 가능성이 있는 인접 노드간의 물리적인 회선을 에러가 없는 데이터 링크로 바꿔서 상위 계층이 사용하게 해주는 계층

- 프레이밍, 흐름제어(속도차이 보상), 에러제어, 순서화, 등의 기능 = 전송 제어

1. LLC 계층(상위) = logical link control

- MAC과 네트워크 계층간의 접속을 담당한다. MAC의 다양한 토폴로지에 상관없는 통신을 보장

- HDLC와 매우 유사하고, 부분집합이래.

2. MAC 계층(하위) =  media access contorl

- 여러 단말들이 공유 채널에 접속할 때, 단말 간의 충돌/결합을 제어하는 계층

- 하위 물리계층에서 올라오는 비트열들을 의미있는 단위로 나눠주는 프레이밍 기능

2-1. CSMA = CS(carrirer sense) + MA(multiple access) 반송파 감지 다중 접속

-단말들이 접근하기 전에, 먼저 매체가 사용중인지 반송파 감지를 통해 확인하며 다중접속하는 방식

2-1-1) CSMA-CD = collision detection = 충돌 방지 

- 버스형 LAN에서 사용하는 방식, 구현이 Ethernet이고, IEEE 802.3 표준이다. 

2-1-2) CSMA-CA = collision avoidance = 충돌 회피

- 무선 LAN에선 충돌 방지가 불가능했다. 따라서 노력한답시고 난수화된 시간만큼 미사용상태를 대기한다. 점차 오래 기다린다.

2-2. 토큰 링 : 한 제어 토큰이 링을 순환하며 단말들의 접속을 제어한다.

-  제어 토큰을 갖고 있어야 전송 모드가 되고, 토큰을 보유한채 데이터를 링에 흘리면서 전송되는 방식.

-  이더넷에 밀려 사장되었다. ㅋ

2-3. 토큰 버스 : CSMA + 토큰링

- 물리적으로는 버스형이지만, 논리적으로 제어토큰이 토큰링마냥 돌아댕긴다.

- 충돌이 없어 충돌제어가 필요없고, 한 패킷 전송에 일정한 시간이 걸린다.

- HDLC : 컴퓨터간 데이터 통신에 적합한 프로토콜, 모든 데이터 링크 종류를 지원한다. 단방향, 반이중, 전이중.

- 비트 지향형

- 오류 제어기능 : CRC필드 사용, ARQ, Bit Stuffing(모든 비트에 연속적으로 1이 5개 있으면 0을 강제로 추가하여 오류 감지)

- 흐름 제어기능 : 수신측의 응답을 기다리지 않고, 버퍼로 흐름을 제어함

- 데이터 전송 모드의 종류

1. 표준 응답 모드 = NRM : 반이중 점재점 통신, 종국은 주국의 허가가 있을때만 송신할 수 있다.

2. 비동기 응답 모드 = ARM : 전이중 점대점 불균형 통신

3. 비동기 균형 모드 = ABM : 전이중 점대점 균형 통신

- 프레임 종류

1. HDLC 프레임

2. Information 프레임 : 제어필드가 0으로 시작, 데이터를 주로 담는데, 피기백킹시에도 사용된다.

- piggybacking : 수신측이 데이터 프레임에 ack를 실어서 전송하는 기법

3. Supervisor 프레임 : 제어필드가 10으로 시작, 오류제어, 흐름제어

4. Unnumbered 프레임 : 제어필드가 11로 시작, 오류회복, 어떤 전송 모드인지.

- 플래그필드 : 프레임의 시작과 끝을 알리는 패턴 = 01111110

- 주소부 : 송/수신국을 구분하기 위해 사용. broadcast 방식은 1111 1111

- 제어부 : 프레임 종류 식별용

- 정보부 : 실제 데이터가 들어있다.

- FCS = frame check sequence : 오류 검출용. 주로 crc를 쓴대.

- BSC = binary synchronous contorl : 문자 위주의 프로토콜. 반이중 방식만 가능.

- 전송을 제어하는 문자들

1. EOT = end of transmission : 전송 종료와 데이터링크 해제

2. ENQ = enquiry : 상대방에 데이터 링크 설정과 응답 요구

3. DLE = data link escape : 전송 제어 문자앞에 삽입해 전송 제어 문자임을 알리는 용도 = 투과성

4. ACK / NAK

- IEEE 802의 표준 규격

- 802.1 : 전체구성

- 802.11 : 무선 LAN

- 프로토콜의 삼요소, 삼대장

1. 구문 : 문법

2. 의미 : 비트들의 패턴을 어떻게 해석할지, 무슨 동작인지 정의. 전송 제어, 오류 제어에 관한 규정

3. 타이밍 : 통신속도와 순서제어에 관한 규정

- 라우팅 테이블 관리 프로토콜

- RIP : 벨만 포드 // OSPF : 다익스트라

- 다중화 기법 = 멀티플렉싱 : 저수준 채널들을 고수준의 채널로 통합하기

1. FDM = frequency division multiplexing = 주파수 분할 다중화 : 라디오에 채널 나눠진거랑 똑같음!

2. TDM = time division multiplexing = 시분할 다중화 : 여러 채널들이 한 전송로의 시간을 나눠가진다.

2-1 STDM = synchronous TDM = 동기식 시분할 다중화 : 슬롯에 빈 공간이 있기도 하다

2-2 ATDM = asynchronous TDM = 비동기식 시분할 다중화 = 통계적 시분할 다중화 : 빈슬롯이 없죠?

- 신호대 잡음비 :  S = 신호 전력량, N = 잡음 전력량

- 채널 용량 = 대역폭 * log2(1 + S/N)

- ex) 3000Hz의 대역폭을 가지며 신호대잡음비가 30데시벨인 시스템의 채널 용량은, 3000 * log2(1 + 10^(30 / 10)) = 3000 * log2(1001)

- X.25 : OSI 프로토콜과 비스무리한 프로토콜이래

- 데이터 링크 계층 = 프레임(링크) 계층

- 네트워크 계층 = 패킷 계층

- IPv4 -> IPv6

- 유니캐스트 멀티캐스트 브로드캐스트 -> 유니캐스트 멀티캐스트 애니캐스트

- 천이 기법

1. 터널링 : 캡슐화

2. header translation

3. dual stack

- hand off = hand over 

- 통화 중 기지국간 이동을 원할하게 유지시켜 주는 기술

- 접속을 끊는게 off, 이동하는게 over

- OSI 7 계층 당 데이터 전송 단위

1계층 물리계층(Physical Layer) - 데이터 전송 단위 : 비트(bit)

2계층 데이터링크 계층(Data Link Layer) - 데이터 전송 단위 : 프레임(frame)

3계층 네트워크 계층(Network Layer) - 데이터 전송 단위 : 패킷(packet)

4계층 전송 계층(Transport Layer) - 데이터 전송 단위 : TCP 일 때 Segment / UDP 일 때 Datagram

5계층 세션 계층(Session Layer) - 데이터 전송 단위 : 메시지(message)

6계층 표현 계층(Presentation Layer) - 데이터 전송 단위 : 메시지(message)

7계층 응용 계층(Application Layer) - 데이터 전송 단위 : 메시지(message)