2024년 2학기/클라우드 기초

2024.09.04 2학기 1주차 수업

윤지선 2024. 9. 4. 16:17

정보통신과 네트워크

정보통신의 정의

● 다수의 통신 수단을 활용하여 정보를 필요로 하는 대상과 주고받는 행위

● 데이터(data) : 분석이나 참조를 목적으로 수집한 자료

● 정보(information) : 특정한 목적을 달성하기 위해 가공 및 의미부여한 데이터

데이터와 정보

정보통신의 목표

●  정확 : 통신 도중 신호의 세기가 약해지거나 외부의 영향을 받아 변형되거나 손실되면 안됨

●  효율 : 통신에 사용된 장비나 대용 대비 얻는 정보의 가치가 커야함

●  보안 : 통신을 통해 주고받는 정보가 타인에게 유출되지 않아야 함

 

정보통신의 주요 요소

●  송신자(Sender) : 정보를 생산하여 보내는 사람, 장치, 컴퓨터, 노드(단말)

●  수신자(Receiver) : 정보를 받아서 처리하는 사람, 장치, 컴퓨터, 노드(단말)

●  전송매체(Medium) : 송신자가 수신자에게 정보를 보낼 때 사용하는 물리적 경로 및 수단

●  프로토콜(Protocol) : 다수의 송신자와 수신자 사이에서 정보통신을 원활하게 하기 위한 상호간의 규칙 혹은 약속

 

네트워크의 정의

● Net(그물, 망) + Work(일하다), 그물의 형태로 얽혀 임의의 일을 하는 행위

● 송신자의 메시지를 수신자에게 전달하는 과정

● 한 지점에서 원하는 다른 지점까지 의미 있는 정보를 정확하고 빠르게 상대방이 이해할 수 있도록 전송하는 것

● 종류는 유선, 무선 네트워크가 있음.

 

네트워크의 장점

● 데이터 통신 수단 : 멀리 떨어져 있어도 데이터 교환 가능

● 자원의 공동 소유화 : 데이터 공유 및 분산보관 가능

● 업무 환경의 효율화 : 근무 환경 유연화(재택근무 등)

● 위험의 분산 : 한 컴퓨터 고장 시 다른 컴퓨터로 기능을 대신 수행

 

네트워크 토폴로지 

= 컴퓨터 네트워크의 요소들을 물리적으로 연결해 놓은 것 혹은 방식 -> 데이터 통신을 위해 연결된 정보 단말장치들(컴퓨터)의 연결상태

 

종류: 망형(메시형), 성형(스타형), 트리형, 버스형, 링형, 하이브리드형

 

망형(Mesh Topology) = 메시형

모든 디바이스들이 점대점으로 연결

● 하나의 통신 회선이 고장나더라도 전체 네트워크에는 영향 없음

● 모든 디바이스들을 연결해야 하므로 작업공간이 많이 필요하고 설치 비용이 높음

 

성형(Star Topology) = 스타형

● 각각의 디바이스가 중앙의 시스템(허브)에 점대점 방식으로 연결

● LAN에서 많이 사용하는 구조

● 새로운 디바이스 추가 용이

● 중앙 제어 노드가 통신상의 모든 제어를 관리하므로 중앙 제어 노드 장애 시 전체 네트워크 정지

 

트리형

● 나무가 가지를 뻗어 나가듯 방사형으로 펼쳐지는 형태

● 관리가 쉽고 확장이 편리

특정 디바이스가 고장나면 해당 계층 이하 디바이스는 동작하지 않음

병목현상(특정 노드에 트래픽 집중)이 발생하면 네트워크 속도 저하

 

버스형

● 네트워크 상의 모든 디바이스들이 하나의 케이블에 연결

● 구조 간단, 설치비용 낮음, 디바이스 추가/삭제 용이

● 끝 단에 신호 반사를 막기 위해 터미네이터(Terminator)를 사용

● 한 회선 안에 너무 많은 디바이스가 연결되면 통신 성능 저하(병목현상)

장애 발생 시 위치 추적이 어렵고, 전체 네트워크에 영향

 

링형

● 버스 토폴로지와 구조 및 장단점이 유사

양 끝단이 서로 연결되어 있어 링 형태를 이룸

● 네트워크 구성의 변경이 어려움

● 회선에 장애 발생 시 전체 네트워크 사용 불가

 

하이브리드형

● 두 가지 이상의 토폴로지가 혼합된 네트워크 형태

각 토폴로지의 단점을 보완하여 필요에 따라 구성

 

네트워크 분류

데이터 전송 방식에 따른 분류

데이터 전송 방식에 따른 분류

 

 

통신 방식에 따른 분류

통신 방식에 따른 분류

 

 

규모와 범위에 따른 분류

규모와 범위에 따른 분류

 

# 사람 반경 안에 있는 네트워크 : PAN (LAN보다 작은 단위)

 

 

전송 매체에 따른 분류 - 유선전송매체

전송매체에 따른 분류

<시험에 이중나선이나 동축 케이블 자주 출제>

 

 

전송매체에 따른 분류 - 무선 전송매체

: 공기 중으로 전파되는 전자파를 매개로 하여 데이터를 전송하는 방식

- 전자파의 파장 종류 및 주파수 대역에 따라 특징이 달라지므로, 목적에 따른 주파수 범위 선

각 파장별 정리

 

헤르츠(Hz) : 단위시간(1초) 동안 생성되는 사인파의 수를 나타내는 단위

-> 1초에 1번 진동 = 1Hz / 1초에 4번 진동 = 4Hz / 1초에 1000번 진동 = 1kHz

저주파 : 초당 생성되는 사인파 수가 적음(주파수가 낮음, 멀리감)

고주파 : 초당 생성되는 사인파 수가 많음(주파수가 높음, 짧게감)

 

통신회선 접속방식

점대점 회선방식

● 컴퓨터 시스템과 단말기를 전용회선으로 직접 연결

● 두 장치간 전용 링크 활용

● 채널의 전체 용량은 두 기기간의 전송을 위한 용도로만 사용

● 주로 고속 통/처리에 이용

● 장점 : 빠른 응답 / 단점 : 회선 구축에 많은 비용이 듦

 

다지점 회선방식

● 컴퓨터 시스템에 연결된 전송회선 1개에 여러 단말기에 공유

● 단말을 위한 채널의 할당은 시간적으로 분리됨

ex) USB 허브를 통한 주변 장치 연결

- 폴링 (polling)

: 단말기에서 컴퓨터로 데이터를 전송할 때 사용

- 경쟁(Contention)

: 단말 장치가 서로 경쟁하면서 회선에 접근하는 방법

- 선택(Selection)

: 컴퓨터에서 단말에 데이터를 전송할 때 주로 사용

 

다중화 전송(Multiplexing)

- 하나의 통신 선로를 여러 가입자가 동시에 이용
- 전송로 하나에 여러 개의 데이터를 같이 보냄

- 다중화 장치와 컴퓨터 사이는 고속의 대용량 회선으로 연결

- 통신선로의 설치 공사비 절감 유지보수 용이

 

종류 : 주파수 분할 다중화(FDM), 시분할 다중화(TDM), 역다중화(DMUX),

          파장 분할 다중화(WDM), 코드 분할 다중화(CDMA)

 

주파수 분할 다중화(FDM / FDMA)

● 하나의 전송로를 여러 개의 주파수를 이용하여 다수의 단말이 사용 = 브로드밴드

● 채널 간에 상호 간섭을 막으려면 보호 대역이 필요(guard)

용어 설명

 

 

시분할 다중화(TDM / TDMA)

● 하나의 전송로를 여러 개의 시간으로 나누어 다수의 단말이 사용

● 전송로 대역폭 하나를 시간 슬롯으로 나눠서(시간 분할) 사용

● 상호 간섭을 방지하기 위하여 사용되는 가드(guard) 시간 간격을 추가

● 내부에 버퍼 기억 장치가 필요

 

● 동기식 시분할 다중화(Synchronous TDM)

   - 모두 동일한 시간 간격으로 분할

   - 대역폭 낭비를 초래

 

● 비동기식 시분할 다중화(Asynchronous TDM)

   - 전송 요구가 있는 채널에만 시간 슬롯을 할당하여 전송 효율 높임

   - 똑같은 시간에 많은 양의 데이터 전송 가능

   - 동기식 대비 슬롯 할당을 위한 별도의 슬롯 필요

   - 동기식 대비 상대적으로 가격 비쌈.

 

코드 분할 다중화(CDMA)

● 스펙트럼 확산 다중화

● 동일 주파수 대역에서 가장 용량이 큼

역다중화

하나의 신호를 여러 개로 나눠서 다수의 전송로로 전송

 

파장 분할 다중화

광케이블에서 하나의 광섬유를 여러 개의 빛의 파장으로 나누어 단말이 사용