[NET] 개념 기본

liho·2023년 8월 5일
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채널 용량(Channel Capacity)- 4강

  • 전송 매체에서 가질 수 있는 최대의 정보 전송 능력
  • 신호대 잡음비(Signal to Noise ratio = S/N) 는 클수록 좋다.

나이키스트(Nyquist)의 채널 용량

  • C = 2Wlog2B
    C : 채널 용량(비트 전송률) w : 대역폭 B : 전압 레벨 혹은 다른 신호 성분의 수

샤논(Shannon) 의 채널 용량 [중요]

  • C = WLOG2(1+S/N)
    C: 채널 용량(bps) W: 대역폭(Hz) S/N : 신호대 잡음비 => ⭐️S % N⭐️

채녈 용량(Channel Capacity)에 대한 설명(){기출문제}

  • 정해진 오류 발생률 내에서 채널을 통해 최대로 전송할 수 있는 정보의 양을 의미
  • 측정 단위는 초당 전송되는 비트수(bps)로 나타냄
  • 채널을 통해서 보내지는 데이터의 양은 그 채널의 대역폭(Bandwidth)과 비례

아날로그 & 디지털 - 5강

  • 차이?
    아날로그 눈금 / 디지털은 숫자??

    아날로그 = 연속된 신호!란 특성 (끊김이 없는게 특징) = 정확성이 높다!

    디지털 = 눈으로 확인이 가능하다(간단하다)는 특성 = 아날로그보다 정확도가 높을순 없다.

    아날로그(Analog) 신호 ⭐️

  • 연속적인 신호

  • 진폭(Amplitude), 주파수(Frequency), 위상 (Phase) ⭐️

    == AFP

    진폭 : 파장이 높은곳에서 낮은곳으로 (Peak Amplitude)

    주파수 : 단위 시간(1초)당 반복되는 주기의 횟수 = Hz : 헤르츠 ⭐️ ⭐️

    위상 : 시작 시점의 위치, 각도

    주파수(T) && 주기(F) ==> 반비례 관계 (주기가 짧아지면 주파수는 커짐) =

    T = 1/F ⭐️

디지털(Digital) 신호

  • ⭐️다른말로 범용 컴퓨터라고 함

  • 이산적인(셀수 있는) 값을 갖음

  • 0과 1로 표현

    컴퓨터에서 사용하는 데이터의 유형과 관련하여 아날로그와 디지털 데이터에 대한 설명{기출 문제}

  • 아날로그 데이터는 시간에 따라 크기가 연속적으로 변하는 정보

  • 하이브리드 컴퓨터는 디지털 데이터와 아날로그 데이터를 모두 처리 가능

  • 디지털 데이터는 복호화(Decode) 과정을 통해 아날로그 데이터로 변환 가능

    복호화(Decode) : 복원한다.
    아날로그 > 디지털 > 디지털 > 아날로그로 전환되는 과정을 통해 복화화 가능
    encode
    decode

    아날로그 신호의 특징{기출문제}

  • 신호의 형태가 연속적

  • 신호의 표현은 진폭,주파수,위상을 사용 = AFP

  • 신호의 단위는 Hz

브로드 밴드 & 베이스 밴드 - 6강

브로드 밴드베이스 밴드
광대역협대역(Narrow Band), 기저대역
아날로그 신호 사용디지털 신호 사용
원거리에 적합근거리에 적합
대량 데이터 전송에 적합소량 데이터 전송에 적합
단방향 통신 가능양방향 통신 가능
변조를 해야 전송 가능변조를 하지 않고 전송 가능
FDM 전송 방식TDN 전송 방식
Frequenct Division MultiplexingTime Division Multiplexing
아날로그 방식 = FDM디지털 방식 = TDN

아날로그 신호 감쇄현상을 방지하기 위해 Amplefier 즉 증폭기를 사용⭐️

디지털 신호는 Repeator라는 장치를 통해 재생성 함!

단방향(simplex)과 양방향(duplex) 전송 - 7강

전송 방향에 따른 정보전송

  • 단방향(Simplex)
    : tv, 라디오, 사내방송

  • 양방향(Duplex) = 이중

    • 반이중(Haflf-Duplex) : 무전기
    • 전이중(Full-Duplex) : 전화 (동시 통화 가능)
      LAN카드 : NIC(Network INterface Card)

    반이중(Half-Duflex) 통신 방식에 대한 설명{기출문제}

  • 전송 방향을 바꾸는데 소요되는 반전 시간이 필요

  • 양쪽 모두 통신이 가능하다, 한 시점에는 한 방향으로만 전송 가능

    직렬통신 & 병렬통신 - 8강

A = 65 = 0100,0001

직렬통신 (Serial)

  • 한줄로 전송

  • 대표적으론 usb가 존재

  • 원거리에 적합 ⭐️

    병렬통신 (Parallel)

  • 여러 회선에 동시 통신

  • 도착 순서가 랜덤 / 가격이 비싸다!

  • 근거리에 적합 (S-ATA) ⭐️ => error에 적합하기 위해

    직렬병렬
    SerialParallel
    속도 ⬇️속도⬆️
    가격⬇️가격⬆️
    거리⬆️거리⬇️
    단순도⬆️복잡도⬆️

병렬 통신의 특징{기출}

-동시에 여러 비트의 데이터를 전송

  • 전송 속도가 빠르다

  • 원거리 통신에 부적합

  • 회로의 구성이 복잡

    동기식 & 비동기식 전송 - 9강

동기식(Synchronous) 전송

  • 송수신 장치가 데이터 전송이 언제 시작할지 미리 약속
  • 송수신 장치가 같은 주파수(Clock)으로 동작
  • 한 문자 단위가 아니라 여러 문자열을 한꺼번에 전송

비동기식(Asynchronous) 전송

  • 송수신 장치가 데이터 전송이 언제 시작할지 미리 약속 x
  • 송수신 장치가 주파수(Clock)와 일치할 필요 x
  • 한번에 한 문자씩 전송하고 시작비트(Start bit)와 정지비트(Stop bit)가 존재⭐️
    동기식비동기식
    기차, 전철택시
    동기화(약속)⭕️❌
    전송 단위블록(Block), frame, 문자열Byte,문자
    전송 방식전이중 방식반이중 방식
    휴지기간, 데이터 간격❌⭕️
    전송 구분동기문자(전송 제어 문자)Start bit(시작 비트) & Stop bit(종료 비트)

    BSC(Binary Synchronous Control) : 문자 방식의 프로토콜 (동기식/비동기식 둘다 사용 가능)

    {기출문제}

    동기식 전송!

통신회선 예비상태 = SYN => 동기식 전송

동기부호 사용/ 수신시간 => 시간대역을 맞춘다! = 동기식 전송

시작비트와 정지비트는 비동기식!

전송 속도의 단위 - 10강

데이터 전송 속도의 단위

  • bps (bit per second)
    1초 동안에 전송할 수 있는 비트(bit)의 수 (1bps < 1Kbps < 1Mbps < 1Gbps)

    1kpbs = 1000bps , 1Mbps = 1000kbps, 1Gpbs = 1000Mbps

  • 보오(Baud)
    1초 동안 발생한 신호 이벤트의 수

baud 와 bps의 관계

  • bps = baud * 단위 신호당 bit 수

    속도가 2400baud이고 2bit 사용 시 속도(bps)는?
    = 2400 * 2 = 4800bps

bit와 위상의 관계

  • bit가 x이고 위상이 P일 경우 ▶️ P = 2^x

    8 위상 변조이고 속도가 2400baud인 경우 속도(bps)는?
    = 8위상(3bit) 2400 * 3 = 720bps

최소한 2위상이여야만 전송이 가능하다!‼️ = 위상이 많으면 많은 비트를 담아서 보낸다!

  • 위상과 bit
2위상4위상8위상16위상
1bit2bit3bit4bit

신호 변환 - 11강

신호변환

  • 신호 변환의 종류
데이터(Data)▶️신호(Signal)⭐️부호화(Encoding) 방식
아날로그아날로그AM,FN, PM
아날로그디지털⭐️PCM,DPCM,⭐️DM,ADM,ADPCM
디지털아날로그ASK,FSK,PSK,APSK(진폭과 위상을 같이 사용)
디지털디지털NRZ,RZ,맨체스터

M

Modulation : 변조

sk

Shift keying : 전이 변조

  • AM : 진폭을 통해 다른 진폭으로 변환
  • FN : 폭을 통해 다른 주파수로 변환,
  • PM : 폭을 통해 다른 위상으로 변환!

⭐️표존화(Sampling)> 압축(생략 가능)> 양자화 >부호화⭐️

PCM(Pulse Code Modulation)

  • 표본화(Sampling)
    : 최대 주파수 대역의 2배 이상을 샘플링한다.
  • 가능 문제
  1. 주파수가 4KHz다 표본추출 몇번 해야하는거가? 4000Hz * 2 =8000 번 해야 원신호로 복구
  2. 최소 주파수가 2KHz 최대 8KHz일떄 샘플링 횟수는? 8-2 = 6
    6000Hz *2 = 12000번 샘플링
  • 양자화(양자값, 이상값)
    : 셀 수 있는 값으로 변환 (반올림 하는 것!)
  • 부호화 (0,1로 바꿔주는 것!)
    : 2진수로 변환하여 부호를 기록

디지털 데이터 > 아날로그 신호

  • ASK(Amplitude Shift Keying) : 진폭 편이 변조

  • FSK(Frequency shift Keying) : 주파수 편이 변조 (주파수로 비트 구분)

  • PSK(Phase Shift Keying, 2-PSK) : 위상 편이 변조

    위상 : 시작 시점의 각도

4진 -PSK

8진 -PSK

위상이 많아지면 > 신호가 많아지고 > 비트가 늘어나고 > 진폭이 감소하고(감쇄현상) > 구분하기가 어려워저 장비가 많아지고 > 진폭과 위상을 같이 구분해야한다!!!

  • APSK가 등장한 이유!!!
    위상이 많아지게 되었을떄 생기는 오류나 단점을 극복하고 위상을 달리해 복잡도를 줄이고 더 많은 데이터를 조그만 위상에 보내기 위해 탄생

RZ : Return to Zero :
NRz : Non Return to Zero : 0으로 돌아오지 않는다!

https://youtu.be/8F1Ud5WBP6s

OSI 참조모델

  • ISO(국제 표준 기구) 에서는 두 기종 시스템 간의 통신을 허용하기 위해 호환성 있는 네트워크 프로토콜 개발 지침서인 OSI(Open System Interconnection = 개방형 시스템) 모델 정의
  • 프로토콜(Protocol)은 컴퓨터나 원거리 통신 장비 사이에서 메시지를 주고받는 양식과 규칙 체계
  • 프로토콜의 3가지 기본 요소는 구문(Syntax), 의미(Semantics), 시간(Time)
기본요소설명
구문전송하고자 하는 데이터의 형식(Format), 부호화(Coding), 신호 레벨(Signal Level) 등을 규정
의미두 기기 간의 효율적이고 정확한 정보 전송을 위한 협조 사항과 오류 관리를 위한 제어 정보를 규정
시간두 기기 간의 통신 속도, 메시지의 순서 제어 등을 규정
  • OSI 참조 모델은 엔트포인트(Entpoint : 더이상 연결 되는 것이 없는 끝단의 시스템을 의미, PC, SERVER 포함) 간에 데이터를 전송하기 위해 필요로 하는 통신 기능 7개를 계층별로 정의하고 해당 기능을 수행하기 위한 프로토콜들을 정의
  • OSI에서 7개 계층 (최상위 계층 : 응용계층(Application) | 최하위 계층 : 물리(Physical) 계층)

OSI 계층별 기능

  • 상위 3계층 : 통신에 필요한 소프트웨어 기능, 프로토콜
계층기능
7) 응용계층인터넷의 관련 특정 서비스(웹, 메일, 파일 전송 서비스 등)에 대한 사용자 인터페이즈 제공 (HTTP, FTP, SMTP, Telnet)
6) 표현계층데이터의 부호화(Encoding) ,암호화/복호화 압축 (JPED,GIF, ASCII, EBCDIC)
5) 세션계층송수신지 간의 응용 프로그램 사이의 연결 설정, 유지 및 해제 담당 (NetBios, NetBEUI)
  • 미들웨어 계층 (시스템 소프트웨어) : 상위 계층과 하위 계층을 연결하는 중계 계층 기능,프로토콜
계층기능
4) 전송계층양종단간(end-to-end) 호스트 사이의 연결 설정, 유지 및 해제 담당, 신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 연결 및 흐름 제어 기능을 가짐 (TCP,UDP,SPX)
  • 하위 3계층 : 통신에 필요한 하드웨어 기능,프로토콜 정의
계층기능
3) 네트워크 계층호스트 들의 주소체계를 설정, 경로 선택 및 라우팅 기능 수행 (IP,IPX)
2) 데이터링크 계층전송, 형식 및 운영에서의 오류 제어 검색, 흐름 제어를 통하여 링크 관리 및 트래픽 제어, 데이터 충돌을 막기 위한 매체 접근 제어 기능 (IEEE 802.2, IEEE 802.3(802.3 = LAN), HDLC, PPP, X.25)
1) 물리계층

데이터링크 계층

  • LLC 와 MAC으로 구분

LLC

: 상위 계층과 통신하는 소프트웨어로 오류 검출과 제어 기능을 갖음

MAC

: 하위 계층과 통신하는 하드웨어로 호스트 간에 전송 기회를 공형하게 부여하여 충돌현상을 제어

OSI 계층별 주요 기능

기능설명
단편화(Fragmentation)송신 데이터를 망 특성에 따라 일정 크기의 블록으로 나누는 것
재조립(Reassembly)단편와에 의해 분할된 데이터를 원래의 데이터로 복원하는 것(수신자 측에서)
캡슐화(Encapsulation)데이터 전송에 필요한 제어 정보를 추가⭐️하는 것(송신자 측에서)
역캡슐화(De-encapsulation)데이터에 부탁된 제어 정보를 제거⭐️하는 것(수신자 측에서)
연결제어(Connection Control)송수신 노드 사이에 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 노드 사이에 연결에 대한 설정, 유지 해제 등을 제어
흐름제어(Flow Control)송수신지 사이에 전송되는 데이터 양과 통신 속도를 제어하여 통신 라인의 혼잡 방지
순서제어(Ordered Delivery)비연속적으로 수신지에 도착한 데이터들의 순서를 조정하는 것, 송신측에서 미리 정한 데이터의 순서대로 수신 측에 전달
에러제어(Error Control)데이터의 전송시 오류 발생 여부를 검출하고 정정, 전송되는 데이터의 신뢰성⭐️ 부여
동기화(Synchronization)송수신 간에 전송 작동 주기 등 여러가지 상태를 일치화⭐️ 시키는 작업
주소부여(Addressing)송신측과 수신측을 식별시키기 위한 주소를 할당하에 데이터 전송
다중화(Multiplexing)하나의 회선을 기반으로 다수 개의 통신 업무를 가능하도록 하는 것

계층별 상호 관계

  • 각각 계층은 고유한 기능을 가지며 계층 간에는 상호 의존적

  • 계층 구조에서는 통신 기능을 수직적 계층으로 분할하여 각 계층마다 다른 시스템과 통신하는데 필요한 기능들을 수행

  • 데이터를 전달하기 위해 송수신지의 각 계층은 수신지와 동등한 계층과 통신(송신지의 4계층은 수신지의 동일 계층인 4계층과 통신)

  • 각 계층은 다른 계층의 변화가 있더라도 전혀 영향 x
    (각 계층은 하위 계층의 서비스를 사용!)

PDU(Protocol Data Unit)

  • pdu는 계층별 데이터 전송 단위, OSI 모델의 정보처리 단위
  • PDU의 세부 단위 정보
    1) 서비스 데이터 단위(SDU, Service Data Unit) : 상위 계층에서 전송을 원하는 데이터 = 페이로드 되었다!
    2) 프로토콜 제어 정보(PCI, Protocol Control Unit) : 프로토콜 제러에 필요한 정보
    3) 프로토콜 데이터 단위(PDu, Protocol Data Unit) : PCI + SDU

  • PDU를 생성하기 위해서는 캡슐화(Encapsulation) 작업이 수행
    캡슐화 : 데이터 전송에 필요한 제어 정보를 데이터 앞 또는 뒷 부분에 추가하는 것
    전송 데이터를 중심으로 데이터 앞에 붙는 제어정보 = Header
    전송 데이터 뒤에 붙는 제어 정보 = Trailer

IP

Classful Address

  • Subnet Mask / Prefix 방식
class namesubnet maskPrefix 방식
A255.0.0.0/8
B255.255.0.0/16
C255.255.255.0/24

Subnet Mask

  • 상대방 컴퓨터가 로컬인지 원격지인지를 구별

Default GateWay

  • 호스트가 TCP/IP 통신을 할떄 가장 먼저 목적지 호스트가 자신과 같은 롴컬에 있는지 원격지에 있는지를 판단할때 원격지에 있는 결과가 나오면 컴퓨터는 Default Gateway를 이용해서 통신!
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