정보 통신망 기술

회선 교환 방식(Circuit Switching)

• 회선 교환망(Circuit Switched Network)은 통신을 원하는 두 지점을 교환기를 통해 물리적으로 접속하여 데이터 전송을 수행하는 방식.
• 기존 음성 전화망(PSTN)이 대표적인 예입니다.

특징

사전 연결 필요:

• 데이터 전송 전에 통신 경로(회선)를 설정.
• 두 지점 간 전용 경로가 확보됩니다.

고정 대역 전송:

• 회선이 설정되면, 통신이 완료될 때까지 경로가 고정됩니다.
• 설정된 대역폭은 통신 중에 전용으로 사용됩니다.

 

• 빠른 데이터 전송:
  • 연결 후에는 전송 지연이 거의 없어 실시간 전송에 적합.
  • 전화, 음성 통신에 특히 유리.\

오류 및 흐름 제어:

• 데이터의 오류 제어나 흐름 제어는 사용자 측에서 수행.

 

통신 과정:

• 1단계: 호(링크) 설정 – 통신망을 통해 연결을 설정.
• 2단계: 데이터 전송 – 설정된 경로를 통해 데이터 전송.
• 3단계: 호(링크) 해제 – 데이터 전송 완료 후 경로를 해제.

장점

• 실시간 전송에 적합 (예: 음성 통화, 화상 회의).
• 데이터 지연이 거의 없음.
• 전용 경로로 인해 전송 품질이 일정.

 

단점

• 초기 접속 시간 지연.
• 통신 중 경로가 고정되어 대역폭 낭비 가능 (사용하지 않는 시간에도 회선 점유).
• 설정된 경로에 장애가 발생하면 통신 불가.

 

대표적인 예

• 음성 전화망(PSTN).
• 일부 전용 데이터 전송 회선.

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패킷 교환 방식(Packet Switching)

 

• 메시지를 일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식입니다.
• 데이터는 패킷 단위로 네트워크를 통해 개별적으로 전송됩니다.

특징

 

응답 속도:

• 빠른 응답 시간으로 대화형 응용에 적합합니다.

적합성:

• 데이터(디지털) 전송에 최적화.
• 음성(아날로그) 전송보다 데이터 전송에 더 유리.

코드 및 속도 변환:

• 서로 다른 장비 간 코드와 속도 변환 가능.

효율성:

• 하나의 회선을 여러 사용자가 공유하므로 회선 이용률이 높음.

안정성:

• 장애 발생 시 다른 경로를 통해 데이터를 우회 전송.
• 망의 트래픽 제어를 통해 안정성을 강화.

적용성:

• 트래픽이 큰 경우 유리.
• 대량 데이터 전송 시 지연 발생 가능.

유동적 대역폭:

• 필요에 따라 대역폭이 유동적으로 설정됩니다.

 

패킷 교환망의 주요기능

 

패킷 다중화:

• 여러 패킷을 하나의 회선에서 전송하여 효율성 극대화.

경로 제어:

• 최적의 경로를 선택하여 데이터 전송.

논리 채널:

• 하나의 물리적 회선에 다수의 논리 채널 제공.

순서 제어:

• 패킷 전송 순서를 유지.

트래픽 제어:

• 망 과부하를 방지하여 안정성 제공.

오류 제어:

• 전송 과정에서 발생하는 오류를 검출 및 수정.

 

패킷교환방식의 종류

 

가상 회선 방식 (Virtual Circuit)

특징:

• 통신 시작 시 경로를 설정하고 패킷 전송.
• 모든 패킷이 동일한 경로로 전송되므로 순서 유지.
• 신뢰성 및 안정성이 높음.
• 통신 과정 : 호 설정 →데이터 전송→호 해제

예시:

• X.25, 프레임 릴레이.

데이터그램 방식 (Datagram)

특징:

• 패킷마다 경로가 독립적으로 설정됨.
• 도착 순서가 전송 순서와 다를 수 있음.
• 유연성과 확장성이 뛰어남.

예시:

• IP(Internet Protocol).

패킷 교환 방식의 프로토콜

• X.75:
  • 패킷망 간의 상호 접속을 위한 프로토콜.

 

장점

• 회선 이용률이 높아 효율적.
• 장애 발생 시 우회 가능으로 높은 신뢰성.
• 네트워크 안정성 및 트래픽 제어 가능.

단점

• 대량 데이터 전송 시 지연 가능성.
• 복잡한 제어 메커니즘 필요.

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근거리 통신망(LAN : Local Area Network)

학교, 회사, 연구소 등 제한된 지역 내에서 컴퓨터나 단말 장치들을 고속 전송 회선으로 연결하여 프로그램, 파일, 주변 장치를 공유할 수 있도록 한 네트워크 형태입니다.

 

특징

지역성

• 단일 기관 소유, 제한된 지역 내 통신.

고속성

• 광대역 전송 매체를 사용하여 고속 통신 가능.

신뢰성

• 경로 선택 불필요, 오류 발생률 낮음.

전송 매체

• 꼬임선(Twisted Pair), 동축 케이블(Coaxial Cable), 광섬유(Optical Fiber) 등.

전송 방식

• 베이스밴드(Baseband): 하나의 신호를 전송.
• 브로드밴드(Broadband): 여러 신호를 동시에 전송.

구성 형태

• 스타형(Star), 버스형(Bus), 링형(Ring), 트리형(Tree), 망형(Mesh).

계층 구조

• 물리 계층: OSI 7계층의 물리 계층과 동일한 기능 제공.
• 데이터 링크 계층:
  • 매체 접근 제어(MAC) 계층.
  • 논리 링크 제어(LLC) 계층.

매체 접근 제어(MAC)방식의 종류

 

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

• 매체 사용 여부를 확인한 후 전송.

CSMA/CD (Collision Detection)

• 충돌 발생 시 데이터 재전송.

토큰 버스 (Token Bus)

• 토큰을 소유한 장치만 전송 가능.

토큰 링 (Token Ring)

• 링형 구조에서 토큰을 소유한 장치가 전송.

IEEE 802 주요 표준 규격

802.1	전체 LAN 시스템 구성 및 관리.
802.2	논리 링크 제어(LLC).
802.3	CSMA/CD 방식 이더넷.
802.4	토큰 버스 방식.
802.5	토큰 링 방식.
802.6	도시형 통신망(MAN), DQDB.
802.11	무선 LAN (Wi-Fi).
802.15	WPAN (Bluetooth 등).

 

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CANA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)방식

통신 회선 사용 여부를 확인하고 충돌(Collision)을 감지하며, 충돌 발생 시 데이터를 재송신하는 방식을 의미합니다.

 

특징

사용 여부 점검

• CS(Carrier Sense): 통신 회선이 사용 중인지 점검.
• MA(Multiple Access): 통신 회선이 비어 있으면 누구든지 사용 가능.

충돌 검출 및 대처

• CD(Collision Detection): 데이터 전송 중 충돌 발생 여부를 조사.
• 충돌이 감지되면 송신을 중지하고 충돌 정보를 알린 뒤 일정 시간이 지나 재송신.

효율성 및 신뢰성

• 통신량이 적을 때 매우 효율적이며, 신뢰성이 높음.

사용 환경

• 주로 성형(Star Topology) 또는 버스형(Bus Topology) LAN에서 사용.
• 이더넷 기반의 네트워크에 널리 사용.

 

이더넷(Ethernet)

CSMA/CD 방식을 사용하는 LAN 기술로, 제록스(Xerox), DCE, 인텔(Intel) 등에 의해 개발되었으며 IEEE 802.3에 표준화되었습니다

 

이더넷 시스템의 주요 규격

 

10BASE-T

• 전송 속도: 10Mbps.
• 전송 매체: 꼬임선(Twisted Pair).
• 네트워크 구성: 성형(Star Topology).

10BASE-2

• 전송 속도: 10Mbps.
• 전송 매체: 얇은 동축 케이블(Thin Coaxial Cable).
• 최대 거리: 185m.
• 네트워크 구성: 버스형(Bus Topology).

10BASE-5

• 전송 속도: 10Mbps.
• 전송 매체: 굵은 동축 케이블(Thick Coaxial Cable).
• 최대 거리: 500m.
• 네트워크 구성: 버스형(Bus Topology).

10BASE-F

• 전송 속도: 10Mbps.
• 전송 매체: 광섬유 케이블(Optical Fiber).
• 장거리 전송이 가능하며, 높은 신뢰성을 제공

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네트워크 관련 장비

네트워크 관련 장비

허브 (Hub)	- 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 연결하는 장치.  - 각 회선을 통합적으로 관리.  - 신호 증폭 기능을 수행하며 리피터의 역할도 함.	물리 계층 (Physical Layer)
리피터 (Repeater)	- 전송 거리를 연장하기 위해 전송 중인 신호를 재생하여 증폭.  - 감쇠된 신호를 복원하여 전송 거리 제한을 극복.	물리 계층 (Physical Layer)
브리지 (Bridge)	- 동종의 LAN과 LAN을 연결하여 데이터 전송. - LAN 내에서 컴퓨터 그룹을 연결하고, 데이터 충돌을 줄이는 데 기여. - MAC 주소를 사용하여 트래픽 제어.	데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
라우터 (Router)	- 동종 LAN 간, LAN과 WAN 간의 연결. - 최적의 경로를 선택하여 데이터 전달. - IP 주소를 사용하여 네트워크 간 데이터 라우팅 수행.	네트워크 계층 (Network Layer)
게이트웨이 (Gateway)	- 서로 다른 프로토콜 구조를 가진 네트워크(망) 간 연결. - 데이터 형식 변환, 주소 변환, 프로토콜 변환 등을 수행. - 세션, 표현, 응용 계층 간 연결 수행.	세션 계층, 표현 계층, 응용 계층

허브(Hub): 기본적인 네트워크 연결 장치로, 데이터를 모든 연결된 장치에 전송하여 트래픽이 많아질 수 있음.

리피터(Repeater): 신호가 약해지는 것을 방지하며, 물리적 연결 거리를 늘리기 위한 장치.

브리지(Bridge): 동일한 프로토콜을 사용하는 네트워크 간 데이터 전송 및 트래픽 분산에 기여.

라우터(Router): 경로 선택 알고리즘을 사용하여 데이터를 최적 경로로 전송.

게이트웨이(Gateway): 프로토콜과 데이터 형식을 변환하여 완전히 다른 네트워크 간 통신을 가능하게 함.

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인터넷 주소 체계

IP주소(Internet Protocol Address)

인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소입니다.

 

특징

• 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성.
• 각 부분은 0~255 사이의 숫자.
•  IPv4로 불리며, 네트워크와 호스트를 구분.

IP 주소의 클래스별 서브넷 마스크

클래스	서브넷 마스크	주소 범위	특징
A 클래스	255.0.0.0	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255	대형 네트워크, 많은 호스트 제공
B 클래스	255.255.0.0	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255	중형 네트워크
C 클래스	255.255.255.0	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255	소형 네트워크

 

IPv6주소(Internet Protocol version 6)

IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발된 차세대 인터넷 주소 체계입니다.

 

특징

• 16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성.
• 각 부분을 16진수로 표현하고 콜론(:)으로 구분.
• 주소의 확장성, 융통성, 연동성이 뛰어나며, 인증성, 기밀성, 데이터 무결성을 지원.
• Traffic Class와 Flow Label을 이용해 등급별/서비스별 패킷 구분이 가능하여 품질 보장이 용이.
• 기본 헤더에 확장 헤더를 더해 다양한 정보 저장 가능.
• 실시간 흐름 제어를 통해 멀티미디어 기능 향상.

IPv6의 주요 주소 체계

주소	체계 설명
유니캐스트	단일 수신자에게 전송.
멀티캐스트	특정 그룹의 수신자들에게 데이터 전송.
애니캐스트	여러 수신자 중 가장 가까운 한 명에게 데이터 전송.

 

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출저 및 참고

정보처리 산업기사 기본서(시나공)