.
1. 통신선로
1.1. 점대점 선로
점대점 선로 (Point-to-Point Line)
두 단말기를 직접 연결하는 전용 통신선로
•
통신 네트워크의 기본 구조
•
전용선 형태
점대점 선로의 확장
•
성형(Star) 네트워크 형태로 확장 가능
1.2. 멀티드롭 선로
멀티드롭 선로 (Multidrop / Multipoint Line)
하나의 통신선로에 여러 단말기를 연결하는 방식
•
여러 단말이 하나의 선로 공유해 점대점 선로보다 비용 절감 가능
•
전용선보다 효율성 높음
•
데이터 충돌 가능성 존재
•
선로 제어 프로토콜 필요
◦
연속적 데이터 전송에는 비효율적일 수 있음
단말기 수 제한 요인
1.
하드웨어 및 소프트웨어 처리 능력
2.
단말기 트래픽 양
3.
선로 통신 속도
4.
통신사업자의 제약
1.3. 집선 선로
집선 (Line Concentration)
다수 회선의 호출을 집약하여 더 적은 수의 중계선으로 전달하는 방식(예: 전화 교환망)
집선 선로
•
중심에 집선장치(Line Concentrator) 배치
•
여러 단말 연결 가능
•
출력 채널 수 < 입력 채널 수
2. 전송매체
2.1. 전송매체
전송매체
송신기와 수신기 사이에서 물리적 데이터 전달 역할 수행
종류
•
하드와이어 매체(Hardwired Medium)
◦
꼬임선 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블
•
소프트와이어 매체(Softwired Medium)
◦
공기, 해수, 진공
◦
마이크로파, 라디오파
2.2. 꼬임선 케이블(Twisted Pair Cable)
•
두 가닥의 절연된 구리선을 꼬아서 사용하는 케이블
특징
•
두 가닥의 절연된 구리선이 쌍으로 균일하게 꼬여있음
◦
간섭 현상 감소
◦
한 선은 정보 전송, 다른 선은 접지 역할
•
하나의 쌍(pair)이 하나의 통신선 역할 수행
•
여러 쌍을 묶어 하나의 케이블 구성
종류
•
UTP (Unshielded Twisted Pair) 비차폐 꼬임선
•
STP (Shielded Twisted Pair) 차폐 꼬임선
2.3. 동축 케이블(Coaxial Cable)
•
중심 도체와 외부 도체가 동일 축을 이루는 케이블
형태
•
중심 도체(심선)와 외부 원형 도체가 서로 절연된 상태로 동일한 축을 형성
용도
•
장거리 전화망, Cable TV, LAN 등
리피터 사용 거리
•
아날로그 전송: 수 km
•
디지털 전송: 약 1km
종류
기저 대역 동축 케이블 | 광대역 동축 케이블 | |
저항값 | 50Ω | 70Ω |
전송 거리 | 수백m ~1Km | 수십 Km |
전송 속도 | 수십 Mbps ~ 500Mbps | 수십 Mbps ~ 수백 Mbps |
신호 종류 | 디지털 | 아날로그 |
활용 분야 | 근거리 통신망 등 | CATV등 |
2.4. 광섬유(Optical Fiber)
빛을 이용하여 데이터를 전송하는 매체
구조
•
광 코어(Optical Core)
•
광 클래딩(Optical Cladding)
•
외부 피복
전송 과정
1.
정보 → 광 신호 변환
2.
광 전송
3.
광 신호 → 정보 복원
전송 모드
다중 모드(Multimode) | 단일 모드(Singlemode) |
코아의 지름이 커 빛을 잘모음 | 코아의 지름이 작아 빛을 잘 모으지 못함 |
빛의 산란이 심함 | 빛의 산란이 적음 |
가격이 싸고 저속 전송에 용이 | 가격이 비싸고 고속 전송에 용이 |
단거리 전송에 적합 | 장거리 전송에 적합 |
광섬유끼리 접속이 상대적으로 쉬움 | 광섬유끼리 접속이 상대적으로 어려움 |
장점
•
넓은 대역폭(수십Km 거리에서 2Gbps)
•
작은 크기와 적은 무게
•
낮은 감쇠율
•
전자기 간섭 영향 적음
•
리피터 설치 간격 확대 가능(50Km까지 리피터 불필요)
단점
•
접속 전문성 요구
•
단방향 전송 구조
•
설치 비용 높음
2.5. 무선통신 매체
•
공기, 진공 등을 통해 전자기파 기반으로 데이터를 전송하는 방식
무선 주파수
•
반송파(Carrier) 신호에 사용되는 전자파 주파수
종류
•
지상 마이크로파
•
위성 마이크로파
•
라디오파
•
적외선
2.6. 지상 마이크로파
•
접시형 안테나 사용
•
장거리 통신 용도
•
주파수: 2 ~ 40GHz
•
정보 손실 요인
◦
거리 증가에 따른 감쇠
◦
주파수 간 간섭
2.7. 위성 마이크로파
•
통신 위성
◦
중계국 역할 수행
◦
정지위성, 저궤도 위성 등 사용
•
장거리 전화, 위성 TV 용도
•
최적 주파수: 1 ~ 10GHz
장점
•
대용량 통신 가능
◦
주파수 다중화 방식으로 많은 대역폭 구성
•
오류율 감소
•
통신 비용 감소 (거리 무관한 가격)
단점
•
전송 지연 발생: 장거리 통신으로 수백 ms의 지연
•
점대점 통신만 가능: 지상국과 지상국 사이의 통신
•
장애 복구 어려움: 통신 위성의 고장은 모든 통신 선로의 단점
•
지상의 무선통신과의 혼선, 보안 문제 존재
2.8. 라디오파
•
다방향성 전파 → 접시형 안테나 불필요
•
방송 통신에 사용
•
주파수: 20MHz ~ 1GHz
•
다중 경로 간섭 문제
◦
물체 반사 영향 받음
2.9. 적외선
•
300 ~ 500GHz 대역 전자기파
•
단거리 통신 용도
•
주파수가 높아 벽 통과 불가능
•
건물 내부 통신에 사용(배양빛에도 적외선 있음)
3. 네트워크 형태
3.1. 네트워크 형태
•
성형(Star) 네트워크
◦
중앙 장치를 기준으로 각 노드가 연결되는 구조
◦
관리 용이하지만 중앙 장치 장애 시 전체 영향 발생
•
환형(Ring) 네트워크
◦
순차적 데이터 전달
◦
토큰 기반 통신 사용 가능
•
버스형(Bus) 네트워크
◦
하나의 공통 버스를 여러 장치가 공유
◦
설치 비용 저렴
◦
충돌 발생 가능
•
그물형(Mesh) 네트워크
◦
노드 간 다수 경로를 구성하는 구조
◦
높은 신뢰성
◦
구축 비용 증가
•
계층형(Hierarchical) 네트워크
◦
트리(Tree) 구조 기반 네트워크
◦
확장성 우수
◦
상위 장치 장애 영향 존재
4. 네트워크 장치
4.1. 리피터(Repeater)
약해진 신호를 재생하여 다음 구간으로 전달하는 장치
•
신호 증폭이 아닌 원래 신호 재생 수행
•
단순 신호 증폭이 아니라 신호를 구분하여 재생
•
여러대 리피터 사용으로 장거리 데이터 전송 가능
•
물리 계층 장치
4.2. 허브(Hub)
단순히 하나의 노드에서 수신한 신호를 정확히 재생해 다른 노드로 보내는 장치
•
더미 허브(Dumb Hub)
◦
모든 노드에 데이터 전송
•
스위칭 허브(Switching Hub)
◦
목적지 노드에만 데이터 전송
•
스태커블 허브(Stackable Hub)
◦
여러 허브를 하나처럼 연결 가능
◦
캐스케이드 케이블로 허브와 허브 연결
◦
대부분 스위칭 허브에 스태커블 허브 기능 내장
4.3. 브리지(Bridge)
복수의 LAN을 연결하는 장치
•
데이터링크 계층 동작
•
MAC 주소 기반 전송
•
자신이 수신한 데이터의 전송 주소를 검사해서 목적지-송신지가 다른 LAN인 경우 다른 LAN으로 전송해줌
4.4. 라우터(Router)
IP 네트워크를 연결하는 장치
•
네트워크 계층 동작
•
IP 주소 기반 전송
•
최적 경로 선택해 데이터 패킷 전송(Routing)
•
오류 패킷 검출 및 폐기
라우팅 방식
•
Static Routing: 수동적인 방법으로 라우팅 테이블 관리
•
Dynamic Routing: 라우터 간의 라우팅 정보교환을 통해 라우팅 테이블을 자동적으로 관리
라우터와 브리지 비교
브리지 | 라우터 |
물리주소(MAC 주소) 사용 | 네트워크 주소(IP 주소) 사용 |
패킷 전송속도 빠름 | 패킷 전송속도 느림 |
가격 저렴 | 가격 비쌈 |
라우팅 기능 없음 | 라우팅 기능 있음 |
4.5. 게이트웨이(Gateway)
서로 다른 프로토콜을 사용하는 2개의 완전히 다른 네트워크 사이에서 상호연결을 제공해주는 장치
•
통신 프로토콜 변환
•
데이터 형식 변환
•
응용 계층에서 사용
•
라우터에 비해 전송속도가 느리며 가격이 비싸고 설치가 어려운 단점
4.6. 네트워크 장치 비교
장치 | OSI 계층 | 특징 |
리피터 | 물리 계층 | 전기 신호 재생 |
브리지 | 데이터링크 계층 | MAC 주소 사용 |
라우터 | 네트워크 계층 | IP 주소 사용 |
게이트웨이 | 응용 계층 | 프로토콜 변환 |
5. 네트워크 소프트웨어
5.1. 네트워크 소프트웨어 정의
네트워크 환경에서 단말 간 데이터 교환을 가능하게 하는 통신 소프트웨어
•
프로토콜 기반 동작
•
유무선 네트워크 환경 지원
5.2. 네트워크 소프트웨어 분류
네트워크 애플리케이션
•
네트워크를 통해 데이터를 송수신하는 프로그램
•
예) 웹 브라우저, FTP, 텔넷(Telnet)
네트워크 운영체제 (NOS, Network Operating System)
•
네트워크 자원과 트래픽을 관리하는 운영체제
•
NOS 기능
◦
프로세서 및 프로토콜 관리, 멀티프로세싱 지원
◦
로그온 제한, 접근제어 등 보안 기능
◦
이름과 디렉터리 서비스
◦
파일 및 인쇄 서비스
◦
백업 및 복원 기능