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[정보 통신망] 2. 데이터 통신의 기초

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2023/03/21 13:02
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2023/06/14 01:19
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[정보 통신망] 13. 네트워크 보안
CS
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2023/06/11 15:01
[정보 통신망] 13. 네트워크 보안
CS
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2023/06/11 15:01

1. 데이터 통신의 개요

1.1. 통신의 예

친구와 이야기 하는것
편지를 보내는 것
음악을 듣는 것
CPU와 메모리 사이의 통신
컴퓨터와 컴퓨터 사이의 통신

1.2. 통신의 공통점 및 3대요소

통신의 공통점
한점에서 다른점으로 어떤 정보(data, message)의 전달
통신의 3대 요소
Sender (정보원)
Receiver (수신체)
전송매체

1.3. 통신 성능의 요인

메세지가 서로 이해되어야 함
coding
통신상의 간섭 현상이 있을 수 있음
noise

2. 변조 및 복조

2.1. 변조 및 복조 정의

변조 (modulation)
전송 신호(baseband signal)를 높은 주파수 대역의 반송파 신호(carrier signal)에 싣는 과정
전송 신호 - 01101 과 같은 2진수
반송파 신호 - 운반해서 보는 파
변조의 종류
아날로그 변조
디지털 변조
변조 방식
진폭 변조 (Amplitude Modulation, AM)
주파수 변조 (Frequency Modulation, FM)
위상 변조 (Phase Modulation, PM)

2.2. 변조 및 복조 과정

변조(modulation) 과정의 예
베이스 밴드 신호
아날로그 변조
디지털 변조
oscillator - 반송파를 만들어내는 전회로

2.3. 아날로그 변조

아날로그 변조 종류
진폭 변조 (Amplitude Modulation, AM)
주파수 변조 (Frequency Modulation, FM)
위상 변조 (Phase Modulation, PM)
진폭 변조 (Amplitude Modulation, AM)
베이스밴드 신호의 순간 진폭에 비례하여 반송파 신호의 순간 진폭을 변화시키는 방법
주파수 변조 (Frequency Modulation, FM)
반송파 신호의 진폭은 일정하게 한 채로 베이스밴드 신호를 주파수 변화로 변화시키는 방법
위상 변조 (Phase Modulation, PM)
반송파 신호의 진폭은 일정하게 한 채로 베이스밴드 신호를 주파수 위상각의 변화로 변환시키는 방법

2.4. 디지털 변조

진폭 편이 변조(Amplitude Shift Keying, ASK)
On-Off Keying (OOK)
0일때는 신호를 끊음 (off)
주파수 편이 변조(Frequency Shift Keying, FSK)
0일때는 느리게(100Hz), 1일때는 빠르게 (200Hz)
위상 편이 변조 (Phase Shift Keying, PSK)
ASK, FSK, PSK 비교

2.5. 정보의 디지털화

펄스 (Pulse)
매우 짧은 시간 동안 진행되는 네모꼴 전자기 파형
펄스의 3대 요소
진폭(amplitude), 위치(position), 폭(width)
펄스 코드 변조(Pulse Code Modulation)
아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 과정
표본화(sampling) 과정
양자화(quantization) 과정
부호화(encoding) 과정
Nyquist’s sampling theorem
신호는 그 신호에 포함된 가장 높은 주파수의 2배에 해당하는 빈도로 샘플링하면 원래의 신호로 복원할 수 있음
가청 주파수: 20~20kHz → Audo CD sampling rate: 44.1kHz
PCM 부호화 과정

3. 전송 코드

코드(code)
암호, 부호
코드 (프로그램 코드)
규칙, 관례
법규(사회적인 약속), 규정
A moral code
The dress code
The Morse code
The code of Hammurabi
코드란? 약속이다.

3.1. Baudot 코드

Murray code
CCITT Alphabet No.2
International Alphabet No.2
Telex code
5비트 ==> 32개 문자 표현
2^5 = 32개 표현

3.2. ASCII 코드

ASCII 코드
American Standard Code for International Interchange
CCITT Alphabet No.5
International Alphabet No.5
ISO Seven-Bit Coded Character Set
for Information Processing Interchange
7비트 ==> 128개 표현
2^7
ACII 코드 표
예) CR: 00001101
패리티 비트 (parity bit)
전송 오류 제어를 위한 비트
홀수 패리티, 짝수 패리티
1비트
패리티 검사
ASCII 코드 (7비트) + 패리티 비트(1비트)

3.3. BCD 코드

Binary Coded Decimal
이진(Binary) 코드로 된(Coded) 10진수(Decimal) 라는 뜻
컴퓨터 내부 코드
10진 숫자의 표현
5 → 0101
9 → 1001
159 → 0001 (1) 0101 (5) 1001 (9)

3.4. EBCDIC 코드

Extended BC Interchange Code
8 bit → 256개 문자 표현
IBM 컴퓨터 내부 데이터 전송용

3.5. 유니코드 (Unicode)

데이터, 프로그램, 시스템의 호환성과 확장성
ISO/IEC Universal Multi-Octet Coded Character Set
2바이트 (16bit) 계 만국 공통 국제 문자 코드 → 현재 4 바이트계 (32bit)
26개 언어의 문자 및 특수 기호 → 현재 159개 언어
IBM, Microsoft, Lotus, Sun Microsystem

3.6. 정리

비트 구성
특징
Baudot
5비트
초기 문자 인코딩
ASCII
7비트
대부분 현대 문자 인코딩 체계 기반 주로 개인용 PC, 통신용
BCD
4비트
영어 소문자 표현 불가능 (대문자 가능)
EBCDIC
8비트
영어 대소문자 표현 가능
유니코드
16비트(2바이트) - 현재 32비트(4바이트)
언어의 문자 및 특수문자, 이모지 등 표현 가능

4. 전송 방식

4.1. 전송 방향

단방향 정송 (simplex transmission)
정의
정보의 전달 방향이 한방향인 데이터 전송 방식
예시)
라디오와 텔레비전 방송
키보드와 모니터
일방통행 길에서 자동차의 통행
반이중 전송 (half-duplex transmission)
정의
정보의 전달 방향이 교대로 이루어지는 데이터 전송 방식
특징
각 방향별로 통신 채널이 필요하므로 2개의 통신 채널을 사용
정보흐름의 방향을 바꾸기 위해서 일정량의 시간이 필요
예시)
무전기
예의 바른 대화
전이중 전송 (full-duplex transmission)
정의
동시에 양방향 모두 전송이 가능한 데이터 전송 방식
예시)
전화기
chatting

4.2. 전송 모드

병렬 전송(parallel transmission)
부호화된 코드의 모든 비트가 동시에 전송
근거리 데이터 전송
직렬 전송(serial transmission)
원거리 데이터 전송
직렬 전송의 경우, 수신되는 비트를 문자 단위로 구분할 수 있어야 함

4.3. 전송 동기

동기 (synchronization)
비트 동기 (bit synchronization)
문자 동기 (character synchronization)
비트 동기 (bit synchronization)
송수신측에 동일한 클록 사용
비트 검출 위치는 각 비트의 중앙
문자 동기 (character synchronization)
비트 동기로 정확한 비트들을 검출한 다음 비트들을 그룹을 지어 원하는 문자를 구성하는 방법
문자의 비트 수와 전송 속도를 알면 정확하게 비트들을 세어서 각 문자를 구성함
어떤 비트가 문자의 첫번째인지 결정하는 문제
문자 동기를 위한 두가지 전송 방법
동기식 전송 (synchronous transmission)
데이터 블록을 한꺼번에 전송
예)
보낼 문자가 1000개면 한꺼번에 전송
ASCII 문자 전송
전송 제어 문자 SYN (1/06 : 0(홀수 패리티) 0010110) 사용
오동기
잘못 끊으면 (SYN) 문자를 잘못 읽을 수 있게 됨
오동기를 막기위해 진동기인 SYN을 2개 이상씀
비동기식 전송 (asynchronous transmission)
start/stop transmission
한 문자씩 전송하며, 문자 사이에는 특별한 시간적 제약이 없음
문자의 첫번째 비트 검출
시작 펄스(start pulse) 이용
문자의 끝
정지 펄스(stop pulse) 이용
예) 보낼 문자가 1000개면 1문자씩 전송

5. 전송 효율

5.1. 전송 효율

전송 효율

5.2. 동기식 전송의 전송 효율

1000개의 ASCII 문자 블록의 전송 효율
블록 앞에 SYN 3개 사용
총 전송 비트 수
(1000 + 3) 문자 x 8비트/문자 = 8024 비트 (1003 * 8)
정보 비트 수
1000 문자 x 8비트/문자 = 8000비트
전송 효율
8000 / 8024 * 100 = 99.70%

5.3. 비동기식 전송의 전송 효율

1000개의 ASCII 문자 블록의 전송 효율
각 글자마다 오버헤드 비트 2개 사용 (시작 펄스 1개, 정지 펄스 1개)
총 전송 비트 수
1000 문자 x 10비트/문자 = 10000비트
정보 비트 수
1000 문자 x 8비트/문자 = 8000비트
전송 효율
8000 / 10000 * 100 = 80%