1      데이터링크층

1.1  서비스항목 (프레임 짜기, 흐름 제어, 오류 제어, 혼잡 제어 => frame + control)

프레임 짜기 : 각 노드에서 데이터링크층은 다음 노드에게 데이터그램을 전송하기 전에 네트워크층에서 전달받은 패킷인 다이어그램을 프레임에서 캡슐화 해야한다.

흐름제어 : 송/수신자의 전송능력 차이를 극복

     오류제어

호납제어 : layer2에서 혼잡제어는 포함되지 않는다.

1.2  세 종류의 주소 (windows – ipconfig/all, unix - %ifconfig -a) ->유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트 3종류

유니캐스트 주소 : LAN과 ETHERNET에서의 유니캐스트 링크계층주소(48bit) ex) A3:34:45:11:92:F1 A3이 1byte 1byte가 6개니까 48bit

1.2.1       주소변환 프로토콜(ARP, Address Resolutuon Protocol) -> 32bit(3계층 IP주소)를 48bit(2계층MAC주소) 변경

반대는 RARP(MAC주소 -> IP주소)

1      Switching(교환)

1.1  개요 : 네트워크는 서로 연결된 장치들의 모임이다.교환망 : 교환기라 불리는 상호 연결된 노드의 열들로 구성, 교환기 : 교환기 간의 연결이 아니라 교환기에 연결된 둘 이상의 장치 사이의 임시적인 연결을 하는 장치

1.1.1       교환방법(3가지)

1.1.1.1    회선교환(circuit switching) – 전화망, 패킷교환(packet switching) – 데이터망, 네트워크, 메시지교환(message switching) – 잘 사용하지 않음

1.1.2       교환과 TCP/IP 계층

1.1.2.1    물리층에서는 회선 교환만 있을 수 있다.

1.1.2.2    데이터 링크층에서 교환은 패킷교환을 가질 수 있으며, 패킷은 프레임 또는 cell(cell swtiching의 기본단위)을 의미(

1.1.2.3    네트워크층에서 교환 : 패킷교환

1.1.2.4    응용층에서 교환 : 메시지 교환

1.2  회선-교환망(circuit switching) : 물리 링크로 연결된 일단의 교환기로 구성
특징으로는 설정단계(연결설정단계), 데이터 전송단계, 해제 단계가 있다는 점(특징알아두기)
설정단계에서 자원 할당이 필요하며, 해제단계까지 계속하여 할당이 되있어야한다.

1.2.1       3단계 알기
설정단계 : 통신하기 전 전용회선이 마련되어야 한다.
데이터전송단계 : 전용회선으로 구성된 연결을 설정한 이후에 두 당사자가 데이터를 주고받음
해제 단계 : 자원을 해제하기 위해 교환기로 신호를 보냄

1.3  패킷 교환 : 전송의 기본단위를 패킷으로 설정하는 것
패킷 교환망을 통해 전달된다면 패킷을 고정 또는 가변 길이로 나누는 것이 필요하다. 패킷의 길이는 네트워크와 해당 프로토콜에 의해 결정된다.
패킷 교환에서는 회선교환과는 다르게 자원할당이 없다, 자원은 요청에 따라 할당되며 할당은 먼저오는 것을 먼저 서비스한다.

1.3.1       데이터그램망 (datagram network) : 각 패킷을 독립적으로 취급한다.
비연결형 망이라고도 불리며, 이 뜻은 교환기가 연결 상태에 대한 정보를 유지하지 않는다는 것(중요)
이것은 connection-oriented, connectionless의 차이점이 된다.각 패킷이 독립적으로 취급되어서 경로와 도착순서가 다를 수 있다.(Circuit switching은 연결설정을 미리 하기 때문에 순서가 일치)
각 교환기는 목적지 주소에 기반을 두는 경로표(교환기 간 packet을 전송하기 위함)을 갖는다.

1.3.2       가상회선망(virtual-circuit network) : 회선교환망과 데이터그램망을 융합(패킷교환망을 만드는 방법)
per connection management(연결 당 관리)가 가능하게함
회선 교환 망처럼 설정 및 해제 단계가 있고, 자원이 미리 할당될수도, 필요에따라 할당될수도 있다.
데이터그램 망처럼 데이터는 패킷에 담겨져 전송되며 각 패킷은 헤더에 주소(지역주소)를 담는다.
datagram과의 차이점으로 모든 packet은 같은 경로를 따라 전송(circuit과의 공통점)

1.4  교환기구조 : circuit, packet에서는 교환기를 사용한다.

1.4.1       Circuit switcing swirch structrue(회선 교환기 구조)

1.4.1.1    공간분할 교환기

1.4.1.2    크로스바 교환기 : 각 교차점에는 전기적인 마이크로스위치(transitor)가 존재 -> 전자 switch(on/off)
단점 : n개의 입력과 m개의 출력을 연결하기 위해서는 n*m개의 cross point가 필요
많은 수의 크로스바가 비효율적이기 때문에 다단계 교환기가 탄생

1.4.1.3    다단계 교환기 : 크로스바 교환기를 여러 개 결합개의 교차점
단점 : 차단(가능한 중간 교환기가 모두 사용 중이여서 이용할 수 있는 경로가 없어 하나의 입력이 어느 출력에도 연결되지 못할 때)발생할 수 있다.

1.4.2       패킷 교환기 구성요소 (4가지) : 입력포트, 출력포트, 라우팅처리기, 교환회로패킷 교환기 요소
입력포트 : 패킷교환의 물리, 데이터 링크 기능, 수신된 신호로부터 비트를 형성하여 패킷은 오류가 검출되어 정정, 그 후 네트워크 층에 의해 경로를 찾아갈 준비 -> QUEUING이 필요한 이유
교환 회로로 보내지기 전에 패킷을 잠시 붙잡아 두는 버퍼를 가지고 있다.
출력포트 : 입력포트와 순서만 반대
경로 처리기(Routing processor)
네트워크 층의 기능을 수행(routing 기능을 수행 -> 라우팅 테이블이 있어야하고 경로 처리기는 경로표를 찾기 때문에 표보기(table lookup)기능을 함)
교환회로(Switching fabric)
패킷교환의 가장 중요한 과제는 입력 큐에 있는 패킷을 출력 큐에 옮기는 작업이다. 이 때 필요한 swtiching circuit이 교환회로다. 이 작업이 완료되는 데 걸리는 시간이 전반적인 패킷 전송 지연에 영향을 미친다. 종류(coomon bus, shared memory, cross bar, banyan, batcher-banyan) 5가지

1  전송 매체(transmission medium)은 발신지로부터 목적지로 정보를 전달할 수 있는 것

1.2  유도매체(guided media, wired media) : 한 장치에서 다른 장치로 가는 통로를 제공

(꼬임쌍선twisted-pair cable, 동축 케이블(coaxial cable), 광섬유케이블(optical cabel)로 구성)

1.2.1       꼬임쌍선 케이블 : 전선을 꼬음으로써 균형이 유지 -> 잡음을 줄임

1.2.1.1    비차폐(UTP, unshielded twisted pair) 대 차폐 꼬임쌍선(STP, shielded twisted pair)

STP는 IBM외에는 잘 사용하지 않음(금속 덮개가 필요하여 비쌈)

연결구 : 가장 흔한 UTP연결구는 RJ45전화선(DSL)에 사용

1.2.2       동축 케이블 : bandwidth가 넓어서 많은 data전송 가능

동축 케이블 표준 : 무선국(RG, radio government)에 의해 분류

동축 케이블 연결구

이더넷 LAN에 사용

1.2.3       광섬유 케이블 : 유리나 플라스틱으로 만드는 광섬유는 빛의 형태로 신호를 전송

채널을 통해 빛을 유도하기 위해 반사를 사용 중심부(core)은 더 낮은 밀도의 유리나 플라스틱 피복

으로 둘러싸여 있다.
전파방식 : 다중모드와 단일모드가 있으며 다른 물리적 특성을 가진 섬유를 필요로 함

다중모드 : LED를 사용하여 LAN에 적용     단일모드 : LASER를 사용하여 백본에 적용

광섬유 케이블 연결구 : 가입자채널연결구(SC), 직립단자연결구(ST)

광섬유는 흔히 백본 망에 사용되는데 광섬유의 넓은 대역폭이 비용에 있어 효과적이여서

100Base-Fx 네트워크, 1000BASE-X같은 LAN에서 사용

1.3 비유도 매체 : 무선 : 물리적 도선을 사용하지 않고서 전자기 신호를 전송(무선통신)

3kHz ~ 900THz에 걸친 스펙트럼을 보임

비유도 신호는 발신지에서 목적지까지 몇 가지 방식으로 전파될 수 있음

지표면 전파, 공중 전파, 가시선 전파

1.3.1       라디오파(radio wave + micro wave) : 3kHz ~ 300GHz – 전방향 안테나 사용

1.3.2       마이크로파 : 단방향안테나로 이동되며 가시선 전파이다

1.3.3       적외선 : 300GHz ~ 400TGHz 주파수로 단거리 통신(리모콘)

1      대역폭 활용 : 다중화와 스펙트럼 확장

1.1  다중화 : 단일 링크를 통하여 여러 개의 신호를 동시에 전송 할 수 있도록 해주는 기술

다중화기(MUX, multiplexer), 복구기(DEMUX, demultiplexer), 링크:물리적경로, 채널:논리적 경로

Multiplexing = 주파수 분할 다중화(FDM), 시분할 다중화(TDM), 파장 분할 다중화(WDM) 기법

1.1.1       주파수 분할 다중화 : 주파수별로 나눠서 전송 ex) FM

아날로그 반송파 구조

디지털 신호 서비스

1      아날로그 전송

1.1  디지털-대-아날로그 전송 : ASK(진폭 변이 변조), FSK(주파수 변이 변조), QAM(구상 진폭 변조)

비트 전송률은 초당 비트수, 보율(baud)은 초당 신호 단위의 수이며 디지털 데이터의 아날로그 전송의 경우 보율은 비트 전송률과 같거나 적다

S=n*1/r baud (S=신호요소의 수, 보율(n보), N=데이터 전송률(bps), r=한 개의 신호요소에 전달되는 데이터 요소의 개수)

1.2  아날로그-대-아날로그 변환 : 진폭변조(AM), 주파수변조(FM), 위상변조(PM) 3개의 방법

1.2.1       진폭변조(AM)라디오의 대역: 오디오 신호의 대역폭은 4kHz -> 최소 10kHz대역폭 필요

1.2.2       주파수변조(FM)라디오의 대역 : 15kHz(스테레오), 방송국은 (88MHz~108MHz)

1.2.3       위상변조(PM) : 최대 진폭과 주파수는 유지, 입력 신호의 진폭이 바뀜에 따라 위상 변경

1      물리층 개요

1.1  데이터와 신호

1.1.1       아날로그와 디지털 데이터

아날로그 데이터 : 연속인 정보

디지털 데이터 : 이산 값을 갖는 정보

1.1.2       아날로그와 디지털 신호

아날로그 신호 : 연속적인 파형

디지털 신호 : 이산적(1, 0)인 제한된 수의 정의된 값만을 가질 수 있다.

1.2  위상 : 시각 0시에 대한 파형의 상대적인 위치를 기술

1.3  디지털 신호

1.3.1       비트율 : 시간당 비트 간격의 개수(bps(bits per second)로 표현)

1.3.2       비트 길이(bit length) : 비트 길이는 한 비트가 전송 매체를 통해 차지하는 길

1.3.3       디지털 신호의 전송

1.3.3.1    기저대역 전송 : 기저대역(baseband)전송이란 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸지 않고 있는 그

대로 채널을 통해 전송하는 것

1.3.3.2    광대역 전송 : 광대역(broadband)전송이란 디지털 신호를 전송하기 위해 아놀로그 신호로 전환

Broadband : 다양한 종류의 signal을 보냄

Baseband : 한 종류의 signal을 전송하는데 쓰임

1.4  전송장애

1.4.1       감쇠 : 에너지 손실을 의미하며 데시벨이라는 감쇠의 단위가 있다

1.4.2       일그러짐 : 신호의 모양이나 형태가 변하는 것을 의미

1.4.3       잡음 : 여러 형태의 잡음으로 신호를 변형시킴

SNR(신호-대-잡음 비) = signal power/noise power 으로 클수록 좋다

1.5  데이터 전송률의 한계

1.5.1       무잡음 채널 : 나이퀴스트 비트율 : 나이퀴스트가 무잡음채널에서 전송률의 한계 계산

1.5.2       잡음 채널 : 섀넌 용량 Capacity = bandwidth * log_2 (1+SNR)

1.6  성능

1.6.1       대역폭(Bandwidth) : 헤르츠 단위와 비트율 단위가 있다

헤르츠 단위 : 복합 신호의 주파수 영역이나 채널이 통과시킬 수 있는 주파수 영역(Hz)

비트율 단위 : 채널 또는 링크의 비트 전송 속도(bps)

1.6.2       처리율(throughput) : 어떤 지점은 데이터가 얼마나 빠르게 지나가는가를 측정

1.6.3       지연(latency, delay) : 전체 메시지가 모두 목적기에 도착할 때까지 소요된 시간

지연 : 전파시간 + 전송시간 + 큐시간 + 처리시간

전파시간 : 비트가 발신지로부터 목적지까지 이동하는데 소요되는 시간(거리/전파속도)

전송시간 : 첫 번째 비트가 먼저 떠나 먼저 도착하고 마지막 비트는 뒤에 떠나 뒤에 도착

마지막 비트가 도착하기까지 걸리는 시간 (메시지크기/대역폭)

큐시간 : Packet 교환망의 특징(Store and forward)적인 delay로 장치들이 메시지를 처리하기 전까지 메시지를 가지고 있는 시간

1.6.4       대역폭-지연 곱(bandwidth*delay) : 대역폭과 지연은 링크의 두 가지 성능 지표

링크를 채울 수 있는 비트 개수를 의미

1.6.5       파형 난조(jitter) : 지연과 연관된 또 다른 성능으로 volume = bandwidth*delay

디지털 전송

1.7  디지털-대-디지털 변환 : 회선 부호화, 블록 부호화, 스크램블링

1.7.1       회선 부호화(line coding) : digital data -> digital signal로 전송층에서는 부호화, 수신측에서는 복호화

데이터 전송률 : 1초당 전송된 데이터 요소의 개수

신호 전송률 : 1초당 전송된 신호 요소의 개수

1.8  아날로그-대-디지털 변환 : 펄스 코드 변조, 델타 변조

1.8.1       펄스 코드 변조 : 아날로그 신호를 디지털 데이터로 바꾸는 가장 많이 쓰는 방법

1.8.2       델타 변조 : 간단한 방법

1.9  전송 방식 : 병렬 방식(여러 개의 비트들이 매 클록 펄스에 따라 함께 보내진다.

, 직렬 방식 : 매 클록 펄스마다 하나의 비트를 보내며 동기식, 비동기식, 등시식 3개의 방법이 있으며 하나의 채널만이 필요하다. 등시식 전송은 정해진 시간에 데이터가 도착하는 것을 보장

(Host = node = end = hop)

발신지 호스트는 응용층에서 메시지를 생성하고 그것을 아래 계층들에게 Encapsulation하여 아래 층으로 보내서 Dest.로 송신, Dest는 1계층부터 상위 계층으로 decapsulation하여 도착(각 계층의 프로토콜에 맞는 포맷으로 보냄.

1.1  네트워크

정의 : 통신이 가능한 서로 연결된 장치의 모임. (장치들을 노드라 칭함)

1.2.2 물리적 구조

연결유형

점 대 점 연결(point to point) : tv와 remote controller 사이의 연결, 통신만 담당

다중점 연결 : 3개 이상의 특정 기기가 하나의 링크를 공유

물리적 접속형태

그물형 접속형태(mesh topology) : 통신만 담당하는 전용의 점대점 링크를 갖는다.
      링크의 개수는 n(n-1)2개 (전화 지역국들 사이의 연결)

스타형 접속 형태(star topology) : 허브라 불리는 중앙 제어장치와 전용 점대점링크 (근거리 통신망 LAN에서 사용)

버스형 접속 형태(bus topology) : 다중점링크로 하나의 긴 케이블이 네트워크상의 모든 장치를 연결하는 중추(backbone)네트워크 역할을 한다. (hub가 없다) 각 노드는 탭과 유도선으로 연결되어 있다.

링형 접속형태(ring topology) : 각 장치는 단지 자신의 양쪽에 있는 장치와 전용으로 점대점 연결, 각 노드는 중계기(repeater)를 포함한다. Repeater는 다른 기기의 신호를 재생하여 전달하는 역할을 한다. 링을 통하여 단방향 전송만 가능하기에 이중 링을 사용하기도 함

데이터 흐름 방향

1. 단방향 방식(simplex mode, unidirectional) : 키보드, 마우스, 모니터 등으로 입력과 출력 둘 중 하나만 할 수 있는 것

2. 반이중 방식(half-duplex mode) : 워키토키 등으로 송신과 수신 모두 가능하지만 동시에는 불가능 하다.

3. 전이중 방식(full-duplex mode) : 전화네트워크, 인터넷 등으로 송수신을 동시에 할 수 있다.

1. 메시지 : 통신의 대상으로 데이터를 뜻함(텍스트, 숫자, 그림, 소리 등)

2. 송신자 : 메시지를 보내는 장치 (컴퓨터, 전화기, 비디오 등)

3. 수신자 : 메시지를 수신하는 장치 (전화기, tv, 컴퓨터)

4. 전송매체 : medium으로 메시지가 송신자로부터 수신자까지 이동하는 물리적 경로

5. 프로토콜 : 데이터 통신을 통제하는 규칙의 집합, 통신하고 있는 장치들 사이의 상호합의

      통신절차 : syntax(구문), semantics(의미), timing

      통신규약 : event, action, format(양식)