[정보통신공학] 1. Data Communications, Data Networks, and the Internet

• Data Communications: transmission of signals. reliable, efficient manner. (telecommunication도 요즘 같은 의미로 사용)
  "directly connected"
  컴퓨터 통신: Communication networks(node-link의 집합)에 의해 연결
• Networking: interconnect communicatinig devices
  LANs and WANs
• Protocols: peer layer communication을 위한 규약

Data communications

• Convergence
  : the merger of previously distinct telecommunication and information technologies and markets

• Data communication layers
  - Applications: seen by the users. 상위 계층. 사용자에게 access point 제공.
  - Enterprise services: services that information network supplies to support applications. 인증(authentication)
  - Infrastructure: communication links available to the enterprise. 하위계층. LAN, WAN, Internet
  

Communications model

• Source: generates the data to be transmitted
• Transmitter: converts data into transmittable signals
• Transmission system: carries data from source to destination
• Receiver: converts received signal into data
• Destination: takes incoming data

Communications Tasks

• transmission system utilization: 많은 통신 장비 사이에 공유되는 transmission facility의 효율적 사용
• interfacing: device와 transmission system 연결
• signal generation: 인터페이스 설정 후, electromagnetic signal이 전송매체에서 전송
• synchronization: receiver/transmitter 사이에서 동기화. transmistter가 보낸 signal의 시작과 끝, duration 파악 (receiver) => 동기화
• exchange management: 양방항 전송 외에 corporation 필요. connection 설정. data transer. termination
• error detection and correction: 에러 탐지, 수정.
  - error detection: 오류 발생 탐지. transmitter 측에 재전송 요구.
  (-) 오류 위치 파악이 불가능 -> 재전송 (낭비)
  - error correction: 오류 위치 탐지. receiver 측에서 직접 수정.
  (+) 빠른 처리.
  transmitter - receiver 데이터 전송 소모 시간이 크기 때문에 옛날에는 correction 사용
  (-) 오류 위치 탐지 위한 data overhead bit수 많음. processing 시간 오래 걸림. 오류 위치 탐지 시간 동안 데이터 저장 buffer 소모 큼
  => 요즘은 correction << detection. network 사용 빨라져서 재전송 시간이 크게 문제되지 않음
• addressing: ip, mac, port 주소
• routing: 경로 배정/설정
• recovery: error control. 시스템 문제로 인해 정보 교환 중지 시, 처음부터 다시 보낼 것인지 결정
• message formatting: 양방향 통신 간에 데이터 format 통일
• security: confidentiality, integrity, authentication, availability, non-repedition
• network management: performace, fault, security, configuration, accounting => NMS client server base
• flow control: 흐름 제어. 통신할 때 receiver는 유한한 buffer space. transmitter가 버퍼 성능보다 빠르게 데이터 전송 시, 오버헤드 발생. receiver가 받을 수 있는 만큼만 transmitter가 데이터 보내는 것을 보장하는 기술. ex) stop-and-wait / sliding window control

Communication Networks

Wide Area Network (WAN)

: cover large geographical area 광역통신망
rely in part on common carrier circuits

• Circuit switching: dedicated(독점적) communications path
  path: connected sequence of physical links between nodes
  logical channel: dedicated on each link
  각 노드마다 incoming data는 routed or switched to the appropriate outgoing channel w/o delay
  ex) telephone network 전화망

• Packet switching (packet relay)
  data are sent out in a sequence of small chunks (packets)
  packets: node -> node between source and destination
  data rate: 64 kbps
  각 노드마다 entire packet is received(store and forward), stored briefly, then transmitted to the next node
  ex) terminal-to-computer, computer-to-computer

Circuit Switching: Data 전송 시, 길이 설정 => 전체 Data 한꺼번에 쭉 설정
Packet Switching: Data 하나하나가 길을 찾아가고, packet은 각 노드에 멈추고 저장

• Frame relay: high data rates, low error rates
  packet switching이 error compensation에 overhead 큼
  data rate: 2 Mbps
  packet switching의 오버헤드를 많이 줄였기 떄문에 rate of errors 매우 낮아짐
  BUT 오늘날 사용 X

• Asynchronous Transfer Mode (ATM)
  : Cell relay
  Culmination(절정) of circuit switching and packet switching
  evolution from frame relay
  fixed-length packets: cells (5+48=53Byte)
  error control overhead 작음
  data rate 10Mbps to Gbps
  속도에 대한 요구사항 cell이 더 packet보다 효율적으로 처리
  allow multiple channels with the data rate on each channel dramatically set on demand
  ex) 90s부터 고속 데이터 전송 필요. multimedia traffic) voice: speed⬆ loss⬇ // image: speed⬇ loss⬆

Local Area Network (LAN)

: smaller scope (building or small campus)
usually owned by same organization as attached devices
internal data rates: much higher than WAN

• Switched
  : switched ethernet LAN (may be single or multiple switches)
  ATM LAN, Fibre Channel
• Wireless (무선이라고 전부 이동성이 있는 건 아님)
  mobility. easy of installaltion and configuration

Metropolitan Area Networks (MAN)

: geographic area (town, city, suburb)
middle ground between LAN and WAN
private or public networks that provide high capacity at low costs over a large area
ex) 케이블 TV

Internet

• ARPANET: 인터넷의 기원. 1969.
  - first packet switching network
  - applied to tactical radio & satellite communication
  - needed to solve the dilemma of communicating accross arbitrary, multiple packet-switched networks
  - had a need for interoperability(상호운용성)/internetworking
  - led to standardized TCP/IP protocols(Internet)

router 장비 없이 ethernet switch를 직접 망에다 연결할 수 없음. ethernet은 2계층, router는 3계층. 연결 위해서는 3계층 장비 필요
core router: 서로 node들끼리 packet을 받아서 다른 node로 forward해주는 node들.
edge router: core router 중 제일 가장자리 router

Standard-Making Organizations

• ISO (International Standards Organization)
  IEC(International Electrotechnical Commission)
  JTC(Join Technical Committee)
  정보통신 쪽은 ISO와 IEC가 공동으로 표준화 진행. 다양한 전자 정보 표준화
• ITU (International Telecommunications Union)
  옛날에는 CCITT. -T: 유선 / -R: 무선. 전자통신연구
• ANSI (American National Standards Institute)
  미국의 표준. FDDI
• IEEE (Institue of Electrical and Electronics Engineers)
  전기전자공학도 학회. LAN 표준 정의
• IETF (Internet Engineering Task Force)
  인터넷 모든 표준 문서 정의
• Forums
  산업체에서 기술이 필요해서 실제 사람들이 기술 개발하면서 만든 표준.
  ex) ATM-forum: ATM 관련 제품 제작 회사들이 만듦. 선 기술개발 -> 후 표준화