네트워크

네트워크(network)란 컴퓨터들이 통신망을 통해 서로 그물처럼 연결된 체계를 말한다. 간략히 N/W라고도 쓴다. 통신망 또는 줄여서 망(網)이라고도 한다. '네트웍'이 아니라 '네트워크'가 올바른 표기법이다. 근거리 통신망인 랜(LAN)과 광역 통신망인 왠(WAN) 등이 있다.

[아사달] 스마트 호스팅

개요

링크를 통해 전달되는 단위시간 당 데이터의 양, 많은 양의 트래픽을 통과시킬 수 있는 처리량이 많은 네트워크가 좋은 네트워크이다. 또한 한 장치에서 다른 장치로 데이터가 전달되는 데 걸리는 시간인 경유 시간과 요청과 이에 대한 응답에 든 시간인 응답시간, 출발지에서 목적지까지 갔다가 돌아오는 데 걸리는 시간인 왕복 시간이 빠르게 처리될수록 좋은 네트워크이다. 네트워크는 빠른 것만 중요한 것이 아니라 장애 빈도와 장애 발생 후 회복 시간, 재난에 대한 견고성 등을 나타내는 신뢰성도 중요하다.

특징

파일 공유를 통해서 다른 네트워크에 있는 컴퓨터의 파일에 접근할 수 있게 되었고, 미디어 스트리밍으로 사진과 음악, 비디오 등의 디지털 미디어를 네트워크를 통해 재생할 수 있게 되었다. 광대역 인터넷 연결을 공유할 수 있게 되어 컴퓨터마다 별도의 인터넷 계정을 살 필요가 없어졌다. 또한, 프린터 공유로 컴퓨터마다 프린터를 공유하는 대신 한 대의 프린터를 사 네트워크에 있는 모든 사람이 사용할 수 있게 되었고, 인터넷에서 다른 사람과 만나 컴퓨터, 게임 콘솔 등을 통해 네트워크 게임을 즐길 수 있다. 유선으로 책상에서만 작업해야 한다는 제약조건이 무선전파를 이용한 무선 네트워크로 인해 책상에서 벗어나 웹 작업을 할 수 있게 됐다. 하지만 바이러스나 악성코드, 원치 않는 정보를 받게 되고, 해킹으로 인해 개인 정보 유출 등 보안상의 문제점이 생기게 되었다. 또 데이터 변조가 가능해졌다.

역사

유선 통신의 시작

1800년경 알레산드로 주세페 안토니오 아나스타시오 볼타(Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta)가 최초로 전지를 발명했고, 전지를 사용하게 된 사람들이 전선을 이용하여 신호를 보내는 방법을 연구했다. 이 연구에 처음으로 성과를 낸 사람은 사무엘 모스(Samuel Finley Breese Morse)였다. 단선 회로의 전자기 전신기 개념을 생각했고, 알파벳 문자에 대해 점과 대시를 사용하였다. 이것이 1837년에 만들어진 모스부호이다. 1876년에 알렉산더 그레이엄 벨(Alexander Graham Bell)이 전화기를 개발했다.

무선 통신의 시작

1864년 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)은 전자기파가 대기 중에서 전파된다고 예측했고, 패러데이(Michael Faraday)의 고찰에서 출발하여 유체역학적 모델을 써 수학적 이론을 완성하고, 유명한 전자기장의 기초 방정식인 맥스웰방정식(전자기방정식)을 도출하여 전자기파의 존재를 증명했다. 1888년 하인리히 루돌프 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz)가 실험을 통해 라디오파를 주고받아 실제 존재를 입증하였다. 1895년 굴리엘모 조반니 마리아 마르코니(Guglielmo Giovanni Maria Marconi)는 헤르츠의 전자기파 이론에 기초하여 실험했다. 짧은 거리에서 예비실험을 한 후 코히러를 개량하고, 안테나를 사용하여 신호 전달의 범위를 증가 시켜 무선 전신 장치를 발명했다. 1899년에는 마르코니의 무선 통신기를 이용해 영국에서 등대선 조난 구제에 처음으로 성공하였다.

컴퓨터 통신의 시작

전화 교환 회로를 ‘산술 기기’로 발전시켰다. 그 후 CNC(Complex Number Calculator)로 발전하여 더 정교한 산술 계산이 가능해졌다. 이것은 입력기와 본체가 따로 떨어져 전화선으로 데이터를 주고받을 수 있게 되었다. 원격 데이터 통신 방식이 모뎀, 시분할 시스템, 컴퓨터 네트워크 기술로 발전하였다. 1958년 벨 연구소에서 최초의 상업용 모뎀 데이터폰을 개발했다. 1965년 최초의 장거리 컴퓨터 통신이 이루어졌다. 이때 처음 시도한 장거리 컴퓨터 통신망은 왠(WAN)이다. 기존의 방대한 전화망을 이용하여 컴퓨터 네트워크를 구축하려 했다. 심리학자 톰 마릴(Tom Marill)은 컴퓨터와 컴퓨터 사이 메시지를 전달하는 과정을 ‘프로토콜’이라고 불렀다. 메시지가 제대로 도착했는지 확인하며 도착하지 않았을 경우 재전송하는 일련의 방법을 ‘기술적 언어’라는 뜻으로 프로토콜이라 부른다. 1972년 빈트 서프(Vinton Gray Cerf)와 로버트 칸(Robert Kahn)은 네트워크를 통해 패킷을 전송하는 중계 하드웨어 역할을 하는 게이트웨이를 개발했다. 그다음 해 TCP/IP 프로토콜과 인터넷 구조를 설계했다. 1983년 존 포스텔(Jonathan B. Postel, Jon Postel)이 도메인 이름 시스템을 개발했고, 그 후 1984년 도메인 네임 시스템(DNS)이 구성되어 네트워크가 폭발적으로 확장됐다. 1989년 버너스-리(Berners-Lee)가 웹(Web) 개념을 제안하였고, 1990년 동료 로버트 카이유(Robert Cailli며)와 함께 개정된 개념을 소개했다. 기본 개념은 서로 다른 컴퓨터끼리 정보를 공유하고 서로 링크되어 찾기 쉽도록 하이퍼텍스트(Hypertext) 형태의 서비스를 도입하는 것이었다.

종류

가장 작은 규모의 네트워크인 개인 통신망(Personal Area Network, PAN), 근거리 영역의 네트워크인 근거리 통신망(LAN, Local Area Network), 대도시 영역의 네트워크인 도시권 통신망(Metropolitan Area Network, MAN), 광대역 네트워크인 원거리 통신망(Wide Area Network, WAN), 정보의 축적과 제공, 통신 속도와 형식의 변화, 통신 경로의 선택 등 여러 종류의 정보 서비스가 부가된 통신망인 부가 가치 통신망(Value Added Network, VAN)과 광대역 종합정보통신망(BISDN) 전화, 팩스, 데이터 통신, 비디오텍스 등 통신 관련 서비스를 종합하여 다루는 통합 서비스 디지털 통신망인 종합정보통신망(Integrated Service Digital Network, ISDN)이 있다.

개인 통신망

개인의 작업 공간을 중심으로 장치들을 서로 연결하기 위한 컴퓨터 네트워크로, 한 사람이 소유하고 있는 기기가 제각기 그 사람의 편리를 목적으로 한 네트워크를 만든다는 것이다. 10m 안팎의 개인 영역 내에 위치한 장치 간의 상호 통신을 한다. 일반적으로 인터넷이나 다른 네트워크에도 회선 없이 연결을 할 수 있다. 개인 통신망은 개인의 주위를 커버하는 컴퓨터 통신망을 의미하므로, 데스크톱환경에서의 주변기기 연결까지도 개인 통신망으로 포함이 가능하지만, 보통 모바일 컴퓨팅(Mobile Computing)이나 웨어러블 컴퓨팅(Wearable Computing)적인 성격이 강하고, 유선을 통한 연결은 보통 유에스비나 파이어 와이어 등의 인터페이스를 통하여 연결되고, 무선 연결은 IrDA나 블루투스, 초광대역(UWB), 직비(ZigBee) 등의 무선 네트워크 기술을 이용하여 연결된다.

근거리 통신망

학교나 회사 등 한 건물 또는 일정 지역 내에서 컴퓨터나 단말기들을 고속 전송 회선으로 연결하여 프로그램 파일이나 주변 장치를 공유할 수 있도록 한 네트워크 형태이다. 설치 프로그램에 따라 다르지만, 최대 1km까지 도달할 수 있다. 근거리 통신망은 공유 매체를 사용하기 때문에 경로의 선택 없이 매체에 연결된 모든 장치로 데이터를 전송한다. 네트워크의 확장이나 재배치가 쉽고, 오류 발생률이 낮다. 전송 매체로는 꼬임선, 동축 케이블, 광섬유 케이블들을 사용한다. 근거리 통신망을 사용하면 자원의 효율적인 백업이 가능하고, 다른 기종 간의 통신에서 사무 처리의 능률화가 극대화된다. 또한, 기기 자원의 공유에 따른 이용 효율의 향상과 경비 절감 효과를 누릴 수 있다. 근거리 통신망에 연결되는 장치에는 서버, 개인용 컴퓨터(PC) 등 각종 컴퓨터는 물론, 프린터나 대형 하드 디스크 등의 공유 자원도 포함된다.

도시권 통신망

사용하는 하드웨어나 소프트웨어는 근거리 통신망과 비슷하지만, 근거리 통신망보다는 큰 규모를 가진다. 최대 75km 정도의 규모를 가진다. 원거리 통신망보다는 지리적으로 작은 규모에서 컴퓨터 자원들과 호스트들을 연결하는 통신망이다. 한 도시 내의 네트워크들을 하나의 거대한 네트워크로 연결하는 데 사용되며, 몇몇 근거리 통신망을 연결하여 백본라인에 연결하는 것을 의미한다. 도시권 통신망은 캠퍼스나 학교, 건물, 쇼핑센터 등 잘 알려진 큰 위치에서 찾을 수 있다.

원거리 통신망

근거리 통신망과 연결하는 즉, 서로 멀리 떨어진 지역의 네트워크를 연결해준다. 학교와 학교, 회사와 회사, 나라와 나라를 연결하는 네트워크이다. 가장 광범위하고, 최대 1,000km 또는 그 이상을 관통할 수 있다. 물리적으로 넓은 범위를 가지기 때문에, 고속 전송이 어렵고, 인터넷 제공업체에서 관리하며, 허가 없이 네트워크를 구축할 수 없다. 하지만 전문 업체가 관리하기 때문에 관리가 용이하다. 원거리 통신망은 전용선과 교환 회선 방식으로 분류할 수 있는데, 전용선은 연결되는 상대를 미리 결정하여 신뢰성이 높고, 향상된 품질로 데이터를 전송할 수 있으며, 고속 전송이 가능하다. 교환 회선 방식은 전화망이나 종합정보통신망(ISDN)이 있으며, 상대와의 사이에 회선은 연결, 대역폭을 통해 어떤 정보라도 전달이 가능하다. 흔히 말하는 인터넷도 원거리 통신망으로 볼 수 있고, 유무선 통신 이외에도 인공위성 같은 무선 통신 또한 원거리 통신망으로 연결된 네트워크이다.

부가가치 통신망

공중 전기 통신 사업자로부터 통신 회선을 임대하여 하나의 사설망을 구축하고, 이를 통해 정보의 축적, 가공, 변환처리 등 부가가치를 첨가한 서비스를 제공하는 통신망이다. 부가가치 통신망은 불특정 다수인에게 전화, 컴퓨터, 팩시밀리, 비디오텍스 등 각종 단말기를 통하여 서비스를 제공한다. 부가가치 통신망은 정보통신 기술의 발달과 정보에 대한 수요 증대, 사무 및 공장의 자동화 기술 발달로 등장하게 되었고, 패킷 교환망을 이용한 교환 서비스이며, 기업 간 전산망(EDI) 등과 공통적인 특성을 갖는다. 부가가치 통신망은 크게 카드 부가가치 통신망과 금융 부가가치 통신망으로 나뉜다. 카드 부가가치 통신망은 개인사업자들이 손님들의 신용카드사용에 대한 승인 처리를 위한 중계기관 역할을 한다. 금융 부가가치 통신망은 고객에게 끊임없이 증가하는 고객 요구를 만족시키는 다양한 부가가치가 높은 금융 서비스를 제공한다.

종합정보 통신망

1980년대 모든 정보통신 서비스를 단일 통신망으로 통합 제공하려는 목적으로 추진되었다. 종합정보 통신망은 음성, 문자, 화상 등의 다양한 통신 서비스를 하나의 디지털 통신망을 근간으로 종합적으로 제공할 수 있도록 통합한 것이다. 종합정보 통신망은 통신 방식과 전송로가 모두 디지털 방식이고, 단일 통신망으로 음성, 문자 등 다양한 서비스를 종합적으로 제공한다. 고속 통신이 가능하고, 확장성과 재배치성이 좋다. 두 개 이상의 단말 장치를 제어할 수 있어 동시에 복수 통신이 가능하고, 통신망의 중복 투자를 피할 수 있어 경제적이다. 통신망의 교환 접속 기능에는 회선 교환방식과 패킷 교환 방식이 있습니다. 하지만, 의도적으로 설계되었듯이, 특정 서비스만을 전달하도록 설계되었고, 전용화된 망을 변화하는 새로운 요구사항에 적응하기가 어려우며, 망 내의 가용자원이 비효율적으로 사용된다. 가용자원이 다른 망에서는 공유가 될 수 없다.

회선 구성 방식

중앙 컴퓨터와 단말기를 일대일로 연결하여 언제든지 데이터 전송이 가능하게 하는 방식인 포인트 투 포인트(Point-to-Point) 방식이 있고, 다수의 단말기를 한 개의 통신 회선에 연결하여 사용하는 방식으로, 멀티 포인트 방식이라고도 하는 멀티 드롭 방식이 있다. 또한, 여러 대의 단말기를 다중화 장치를 활용하여 중앙 컴퓨터와 연결하여 사용하는 방식으로, 다중화 방식이라고도 하는 회선 다중 방식이 있다.

포인트 투 포인트

가장 단순한 형태의 망 구성 방식으로, 한 지점에서 다른 지점으로 직접 가는 채널이다. 양 노드 또는 네트워크가 일대일로 상호 연결된 구조로, 통신 양단간에 일대일 데이터 링크로 연결된 형상이다. 한 개의 터미널이 하나의 회선만으로 연결되기 때문에 비경제적이고, 한 개의 터미널은 통신 제어 장치 내에 있는 하나의 접속 포트와 두 개의 모뎀이 필요하다. 포인트 투 포인트는 컴퓨터와 터미널 간에 계속 대화를 나누며 빠른 응답을 해야 하는 경우와 컴퓨터 시스템이 다른 대형 컴퓨터에 연결되어 터미널처럼 사용되는 경우에 이용된다. 이 방식은 전용회선이나 공중전화 회선을 이용하고, 회선 구성이 간단하며 대용량 전송에 유리하지만, 별도의 회선과 포트에 따른 높은 설치비용이 든다.

멀티 포인트

여러 대의 단말기를 한 개의 통신 회선에 연결하는 방식이다. 통신 회선은 전용 회선을 사용한다. 서로 통신하고자 하는 장소들을 어떻게 연결하느냐에 따라 회선 구성의 문제로써 토폴로지라고 부르기도 한다. 중앙 컴퓨터와 단말기의 효과적인 연결에 사용되고, 멀티 드롭 방식이라고도 한다. 이 방식에서 사용하는 단말기는 주소 판단 기능과 데이터 블록을 일시 저장할 수 있는 버퍼 기억장치가 있어야 한다. 송수신하는 데이터양이 적을 때 효율적이고, 구성 비용도 줄일 수 있지만, 논리가 복잡하다. 통신 회선 고장 시 고장 지점 이후의 단말기들은 모두 운영할 수 없다. 데이터 전송은 폴링(Polling)과 셀렉션(Selection)에 의해 수행된다. 폴링(Polling)은 단말기에서 컴퓨터로 데이터를 전송할 때 사용하고, 송신할 데이터의 유무를 주기적으로 검사한다. 셀렉션(Selection)은 컴퓨터에서 특정 단말기를 지정하여 데이터를 전송할 때 사용하고, 수신할 준비가 되어 있는지 수신국에 질문한 후 데이터를 전송한다.

회선 다중 방식

여러 대의 단말기를 다중화 장치를 사용하여 중앙 컴퓨터와 연결하는 방식이다. 즉, 일정한 지역에 있는 단말기 여러 대를 그 지역의 중심 부분에 설치된 다중화 장치에 연결하는 것이다. 중앙 컴퓨터와 다중화 장치 사이는 대용량 회선으로 연결되고, 대용량 통신 회선을 저속 단말기들이 공유함으로써, 전송 속도와 효율을 높일 수 있다. 회선 사용률이 높은 단말기에서 데이터를 송수신할 때도 적용이 가능하다. 다중화에는 한 회선의 가용 대역폭을 여러 대역으로 나누어 사용하는 방식인 주파수 분할 다중화(FDM), 한 회선에서 전송 시간을 일정 시간 폭으로 나누어 사용하는 시분할 다중화(TDM), 고유의 코드를 이용한 다중화 방식인 코드 분할 다중화(CMA)와 주파수 분할 다중화 방식의 일종으로, 직교성을 이용해 상호 간섭을 줄인 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)가 있다.

데이터 교환 방식

회선 교환

통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방법으로, 송신자의 모든 데이터는 동일한 경로로 전송된다. 대표적인 예로는 음성 전화망이 있다. 포인트 투 포인트(Point-to-Point) 방식으로 연결된다. 데이터 전송 전에 물리적 통신 회선을 통한 연결이 필요하고, 접속되면 통신 회선은 전용 회선에 의한 통신처럼 데이터가 고정 대역으로 전송되지만, 회선 이용 효율이 떨어져 대역폭이 낭비 된다. 접속에는 긴 시간이 소요되지만, 접속하면 전송 지연이 거의 없이 실시간 전송이 가능하다. 하지만 회선이 접속되더라도 수신 측에서 준비가 되지 않으면 데이터 전송이 불가능하다. 또한, 데이터가 전송되지 않는 동안에도 접속이 유지되기 때문에 통신 회선이 낭비되고, 접속된 두 지점이 회선을 독점하므로 접속된 이외의 다른 단말기는 전달 지연이 생긴다.

패킷 교환

회선 교환과 다르게 전용선의 개념이 없다. 데이터를 일괄적으로 한 번에 보내지 않고, 여러 개로 분할해서 송신하는 것을 말한다. 분할한 데이터를 패킷(Packet)이라고 한다. 이 패킷에는 해당 데이터가 어떤 데이터의 몇 번째 데이터인지 정보와 최종 목적지에 대한 정보가 들어있다. 정보를 라우터가 보고 패킷을 최적 경로를 향해 전달한다. 데이터를 분할해서 송신하기에 회선이 점유되지 않아서 다수의 기기가 동시에 사용이 가능하다. 패킷마다 따로따로 송신하기에 송신한 순서대로 수신처에 도달한다고 할 수 없고, 도착하는 시간이 불규칙할 수 있다. 또한, 에러 탐지가 가능하고, 전송 속도와 흐름 제어가 가능하다. 인터넷뿐만 아니라 다양한 통신망에서 사용이 가능하다. 하지만 경로 탐색 과정에서 지연이 발생하고, 전송량이 증가하면 지연율이 급격하게 상승한다. 패킷헤더 추가로 인한 오버헤드가 발생할 수 있다.

공간 분할 교환

기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용하여 교환을 수행한다. 대표적인 예로는 음성 전화용 교환기가 있다. 기존의 음성용 전화 회선망을 이용할 수 있어 간단한 저속 데이터 전송에 매우 효과적이다. 하지만 원래 음성용이기 때문에 데이터 통신에 있어서는 융통성이 적고, 오류율이 높다. 또한, 속도나 코드의 변환이 어렵다. 1단 공간 분할 교환 방식은 장치 대 장치 사이클 크로스 바 행렬 형태의 공간으로 분할하는 방식이다. 입력 회선이 m개, 출력 회선이 n개 일 때, 교차점의 개수는 m*n개가 된다. 연결되면 전송 지연은 없고, 데이터 전송이 완료될 때까지 연결 상태가 지속한다. m*n개의 교차점 중에서 실제 이용되는 교차점은 n개이기 때문에 비효율적이다. 교차점의 수가 연결된 장치의 수에 비례하여 늘어나기 때문에, 대규모 시스템은 구현하기 어렵다. 또한, 하나의 교차점이 고장 나게 될 경우 그곳에 의존하는 두 장치는 연결할 수 없다. 다단 공간 분할 교환 방식은 1단 공간 분할 교환 방식의 단점을 보완한 방식으로, 교차점의 수를 줄일 수 있고, 크로스 바의 이용도가 높아진다. 장치 대 장치를 연결하는 경로가 하나 이상 존재하기 때문에, 신뢰도를 향상할 수 있다. 상대방이 통화 중이 아니더라도 연결할 중간 회선이 없으면, 연결되지 않을 수 있다. 하지만 제어 체계가 복잡하다.

시분할 교환

전자 부품이 갖는 고속성과 디지털 교환 기술을 이용하여 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작 시켜 다중화하는 방식이다. 이 방식은 데이터 전용 회선 교환 방식에 이용되고, 시분할 다중화(Time Division Multiplexing, TDM) 버스 교환 방식, 타임 슬롯 교환 방식, 시간 다중화 방식이 있다. 시분할 다중화 버스 교환(TDM Bus Switch)은 한 전송 회선을 시간으로 분할해 다중 신호가 이 회선을 공유하는 방식이다. 타임 슬롯 교환(Time Slot Interchange, TSI)은 대부분 시간 분할 교환 방식이 채택하는 기술이고, 전이중 동작을 위해 한 쌍의 슬롯을 교환하여 시간 슬롯 또는 채널의 동기화된 시분할 다중화(TDM) 열을 이룬다. 시간 다중화(Time Multiplex Switch, TMS)는 시간 슬롯 상호 교환(TSI) 장치가 제한된 수의 접속을 제공하고, 특히 액세스 속도가 고정되었을 경우, 시간 슬롯 상호 교환(TSI) 장치의 크기가 커지면 지연은 더욱 커지게 되는 문제점을 해결하고, 많은 양의 채널을 확보하기 위해 사용되는 방식이다.

제어 신호의 종류

서비스, 응답, 경보 및 휴지 상태 복귀 신호 등의 기능을 수행하는 감시 제어 신호(Supervisory Control Signal)가 있다. 상대편과 통화를 하기 위해 필요한 자원의 이용 가능성이 있는지 알려준다. 즉, 전화할 때 상대편과 통신을 할 수 있는지 등 전체적인 부분을 제어한다. 상대방을 식별하고 경로를 배정하는 주소 제어 신호(Address Control Signal)도 있다. 상대편의 전화번호를 식별하여 상대편과 통신을 할 수 있는 경로를 확보하는 작업을 한다. 통신망의 전체적인 운영, 유지, 오류 제어, 고장 수리 등을 위해 사용되는 통신망 관리 제어 신호(Communication Management Control Signal)와 호의 상태에 대한 정보를 송신자에게 제공하는 호 정보 제어 신호(Call Information Control Signal)가 있다. 호 정보 제어 신호는 현재 링크 설정의 상태 정보를 발신자 사람에게 제공한다.

토폴로지

토폴로지는 컴퓨터 네트워크의 요소들을 물리적으로 연결해 놓은 것 또는 연결 방식을 뜻한다. 로컬 영역 네트워크인 랜(LAN)은 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지를 둘 다 보여줄 수 있는 네트워크의 한 예이다. 각 노드가 중앙에 있는 노드를 통해 다른 노드들과 통신할 수 있는 별모양의 성형(Star)과 공통 배선에 각 노드가 연결된 버스형(Bus), 각 노드의 좌우의 인접한 노드와 연결되어 원형을 이루고 있는 링형(Ring), 모든 노드가 일대일로 연결된 그물망 형태인 망형(Mesh), 트리 구조의 형태인 계층형(Tree)이 있다.

성형

성형(Star) 토폴로지는 장애를 발견하기 쉽고, 관리가 용이하다. 네트워크의 확장과 유지보수가 쉽다. 또한, 호스트들이 중앙에 집중되어 관리하기 편리하다. 하지만 주 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크 사용이 불가능해지고, 사용자가 많아지면, 트래픽이 증가하여 속도가 저하된다.

버스형

버스형(Bus) 토폴로지는 통신 부하가 대부분 단말장치 측으로 분산되기 때문에 통신 시스템 전체의 효율성과 각 단말과의 사이가 비례관계가 성립한다. 구축이 쉽고, 하나의 케이블에 연결되므로, 설치 비용이 저렴하다. 노드의 추가와 삭제가 편리하다. 특정 노드의 장애가 다른 노드에 영향을 주지 않지만, 공통 배선의 대역폭을 공유하기 때문에 노드 수가 증가하면 배선의 트래픽이 증가하여 네트워크 성능이 저하된다. 또한 동시에 컴퓨터 간의 통신이 불가능하고, 문제 처리가 어려워 시간이 오래 걸린다.

링형

링형(Ring) 토폴로지에서 각 노드는 데이터의 송수신을 제어하는 액세스 제어 논리(토큰)를 보유한다. 링형은 단방향 통신으로 신호 증폭이 가능하여 거리 제약이 적고, 하나의 케이블에 연결되기 때문에 설치 비용이 저렴하다. 똑같은 접속 기회를 제공하여 데이터 간의 충돌이 발생하지 않는다. 토큰(Token) 패싱을 통해 패킷의 충돌을 방지할 수 있고, 넓은 지역에 구축이 가능하다. 하지만 통신의 효율성이 낮고, 한 노드가 문제가 생기면 해결하기 어렵다. 또한, 노드의 추가와 삭제가 편리하지 않고, 넓은 지역에 구축이 가능하기에 비용이 많이 든다.

망형

망형(Mesh) 토폴로지는 통신선로의 총 길이가 가장 긴 네트워크 구조로, 초기 데이터 통신 네트워크의 전형적인 형태이다. 공중 통신망에 많이 사용된다. 특정 노드의 장애가 다른 노드에 영향을 주지 않고, 회선 장애에 유연한 대처가 가능하다. 하지만 네트워크 관리와 설치, 재구성이 어렵고, 많은 링크를 사용하기 때문에 회선 구축 비용이 많이 들며, 새로운 노드를 추가할 경우 비용 부담이 생긴다.

계층형

계층형(Tree) 토폴로지는 지연과 거리에 따라서 연결하기 때문에 통신선로의 총 경로가 가장 짧다. 접속되는 단말기의 숫자에 맞는 통신장비 이용이 가능하고, 멀티 포인트 데이터 통신망을 사용한다. 계층형은 네트워크 관리가 쉽고 확장이 편리하며, 네트워크의 신뢰도가 높다. 또한, 통신선로가 짧고, 통신회선 수도 절약된다. 하지만 상위 회선에 문제가 생기면, 하위 회선 모두 문제가 생기고, 특정 노드에 트래픽이 집중화되면, 네트워크의 속도가 떨어지고, 병목현상이 발생할 수 있다.

프로토콜

데이터의 형식이나 신호로, 부호화 방법 등을 정의하는 구문(Syntax), 오류 제어, 동기 제어, 흐름 제어 같은 각종 제어 절차에 관한 제어 정보를 정의하는 의미(Semantics), 송, 수신자 간 또는 양단(end-to-end)의 통신 시스템과 망 사이의 통신 속도나 순서 등을 정의하는 순서(timing)가 프로토콜의 세 가지 요소이다.

기능

각 전송 계층에 맞는 송신자와 수신자의 주소를 지정하는 주소설정(Addressing), 데이터 단위가 전송될 때 보내지는 순서를 명시하는 순서 제어(Sequence Control), 전송 효율이 높은 작은 단위로 단편화 및 응용 프로그램에서 사용하기 위해 재조합하는 데이터 대열의 단편화 및 재조합(Fragmentation & Reassembly), 데이터에 제어 정보를 덧붙이는 캡슐화(Encapsulation), 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제에 대한 통제를 수행하는 연결 제어(Connection Control), 송신 측 개체로부터 오는 데이터의 양이나 속도를 조절하는 흐름 제어(Flow Control), 데이터를 교환할 때 서비스 데이터 단위(Service Data Unit, SDU)나 프로토콜 제어 정보(Protocol Control Information)에 대한 오류를 검사하는 오류 제어(Error Control), 두 개체 간에 데이터가 전송될 때 각 개체는 특정 타이머값이나 윈도 크기 등을 서로의 상태에 일치시키는 동기화(Synchronization), 여러 시스템이 동시에 통신할 수 있는 기법인 다중화(Multiplexing)와 우선순위를 결정하고, 서비스 등급과 보안 요구 등을 제어하는 전송 서비스의 기능이 있다.

OSI 7계층

네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것이다.

물리 계층

OSI 7계층에서 최하위 계층으로, 단말기기와 전송 매체 사이의 인터페이스를 정의하고, 데이터링크 계층 개체 간의 비트 전송을 위한 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 통신 케이블로 데이터를 전송한다. 사용되는 통신 단위는 비트이다. 단지 데이터를 전달만 할 뿐, 전송하려는 또는 받으려는 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등 전혀 신경 쓰지 않는다. 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있다.

데이터 링크 계층

물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전하게 정보를 전달하도록 도와주는 역할을 한다. 통신에서의 오류를 찾아주고, 재전송하는 기능을 가지고 있다. 또 맥(MAC) 주소를 가지고 통신한다. 이 계층에서 전송되는 단위는 프레임이고, 대표적인 장비로 브리지, 스위치 등이 있으며, 대표적인 프로토콜은 이더넷(Ethernet)이다. 포인트 투 포인트(Point-to-Point) 간 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 순환 중복 검사(Cyclic Redundancy Check, CRC) 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다. 물리계층에서 일어날 수 있는 오류를 찾아내고, 수정하는 데 필요한 절차적, 기능적 수단을 제공한다. 이더넷(Ethernet)은 전 세계의 사무실이나 가정에서 일반적으로 사용되는 랜(LAN)에서 가장 많이 활용되는 기술 규격이다.

네트워크 계층

데이터를 목적지까지 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅) 이다. 경로를 선택하고 주소를 정하고, 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 역할이다. 대표적인 장비는 라우터이고, 프로토콜은 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP) 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 데이터 단위는 패킷(Packet)이다. 이 계층에서 동작하는 프로토콜에는 통신 대상 시스템에 도달하기 위한 다음 네트워크 인터페이스의 맥(Media Access Control Address, MAC)주소를 알아내야 할 때 사용하는 주소 결정 프로토콜(Address Resolution Protocol, ARP)과 데이터 링크 계층의 주소인 맥(MAC) 주소를 가진 네트워크 계층의 주소, 즉 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP)을 확인하는 프로토콜인 역순 주소 결정 프로토콜(Reverse Address Resolution Protocol)이 있다. 또한, 랜(LAN)의 영역을 넘어서는 회선이 서로 다른 두 노드 사이의 데이터를 전송하는 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP)이 있다. 인터넷 프로토콜(IP) 주소는 A, B, C, D, E 클래스로 구분하고, 각 클래스는 네트워크와 호스트 부분으로 구성한다. 호스트와 서버와 인터넷 게이트웨이 사이에서 메시지를 제어하고 오류를 알려주는 프로토콜인 인터넷 제어 메시지 프로토콜(Internet Control Message Protocol, ICMP), 멀티캐스트에 관여하는 프로토콜인 인터넷 그룹 관리 프로토콜(Internet Group Management Protocol, IGMP)이 있다. 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP)은 멀티캐스트 그룹을 관리하는 역할을 수행한다. IP 프로토콜은 인터넷망을 통하여 데이터 그램의 전달을 담당한다. IP 계층에서 IP 패킷의 라우팅 대상이 되고, IP 주소를 지정해준다. 신뢰성(에러제어)과 흐름 제어 기능이 전혀 없고, 비연결성 데이터 그램 방식으로 전달되는 프로토콜이다. 패킷의 완전한 전달을 보장하지 않고, IP 패킷 헤더 내 수신 및 발신 주소를 포함한다. 때에 따라, 단편화가 필요하고, 전송 제어 프로토콜(TCP), 사용자 데이터 그램 프로토콜(UDP) 등이 IP 데이터 그램에 실려서 전송된다.

전송 계층

통신을 활성화하기 위한 계층으로, 보통 전송 제어 프로토콜(TCP)을 이용하며, 포트를 열어서 응용 프로그램들이 전송할 수 있게 한다. 양 끝단의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고받을 수 있도록 해주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 한다. 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용하고, 특정 연결의 유효성을 제어하며, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고, 연결 기반이다. 이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고, 전송에 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것이다. 이 계층에서 사용하는 데이터 단위는 세그먼트(Segment)이고, 가장 잘 알려진 전송 계층의 프로토콜은 전송 제어 프로토콜(TCP), 사용자 데이터 그램 프로토콜(UDP)이다. 전송 제어 프로토콜(TCP)은 인터넷 프로토콜(IP)의 비신뢰적인 최선형 서비스에 신뢰적인 연결 지향성 서비스를 제공한다. 신뢰적인 전송을 보장하여 애플리케이션 구현이 한층 쉬워지고, 패킷 손실과 중복, 순서 바뀜 등이 없도록 보장해주며, 전송 제어 프로토콜(TCP) 하위계층인 IP 계층의 신뢰성 없는 서비스에 대해 다방면으로 신뢰성을 제공한다. 같은 전송계층의 사용자 데이터 그램 프로토콜(UDP)이 비연결성인 것과는 달리, 전송 제어 프로토콜(TCP)은 연결 지향적이고, 이 경우, 느슨한 연결을 갖게 되어 연결 지향적이다. 연결관리를 위한 연결 설정 및 연결 해제가 필요하다. 사용자 데이터 그램 프로토콜(UDP)은 신뢰성이 낮은 프로토콜로 완전성을 보증하지 않는다. 가상회선을 굳이 확립할 필요가 없고, 유연하고, 효율적 응용의 데이터 전송에 사용한다. 확인 응답과 순서제어, 흐름 제어가 없고, 논리적인 가상회선 연결이 필요 없다. 따라서 비연결성이고, 신뢰성이 없으며, 순서화되지 않은 데이터 그램 서비스를 제공한다. 또한, 빠른 요청과 응답이 필요한 실시간 응용에 적합하다. 사용자 데이터 그램 프로토콜(UDP)은 전송 제어 프로토콜(TCP)처럼 16비트의 포트 번호를 사용하지만, 헤더는 고정크기의 8바이트만 사용한다. 즉, 헤더 처리에 많은 시간과 노력을 들이지 않는다.

세션 계층

응용 프로그램 간의 연결을 성립하게 하고, 연결이 안정되게 유지, 관리하며 작업 완료 후 연결을 끊는 역할을 담당한다. 즉, 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리하는 계층이다. 세션 설정, 유지, 종료와 전송 중단 시 복구 등의 기능이 있고, 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하려는 방법을 제공한다. 대표적인 프로토콜에는 시큐어 셸(SSH), 전송 계층 보안(TLS)가 있다. 시큐어 셸(SSH)는 네트워크상의 다른 컴퓨터에 로그인하거나 원격 시스템에서 명령을 실행하고 다른 시스템으로 파일을 복사할 수 있도록 해주는 프로토콜이다. 전송 계층 보안(TLS)은 컴퓨터 네트워크에 통신 보안 제공을 위해 설계된 암호 규약이다.

표현 계층

네트워크상의 여러 다른 기종 시스템들이 다른 데이터 표현 방식을 사용하는데, 이를 하나로 통일된 구문 형식으로 변환시키는 기능을 수행한다. 데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화한다. 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어준다. 라인과 스크린의 길이, 라인의 종료 약속, 페이지 모드, 커서의 특성 등이 상호간에 다르므로 가상적인 터미널을 만든다.

응용 계층

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다. 데이터의 형식을 정하고, 부호화하고, 암호화하고, 압축한다. 대표적인 프로토콜에는 HTTP, FTP, SMPT, POP3, IMAP, Telnet 등이 있다. HTTP 프로토콜은 웹상에서 웹 서버 및 웹 브라우저 상호 간의 데이터 전송을 위한 프로토콜로, 처음에는 www 상의 하이퍼텍스트 형태의 문서를 전달하는 데 주로 사용했다. 현재는 이미지, 비디오, 음성 등 거의 모든 형식의 데이터가 전송할 수 있다. 동작 형태는 클라이언트와 서버 모델로 동작하고, 클라이언트와 서버 간에 ‘HTTP 메시지’를 주고받으며 통신한다. 종단 간 연결이 없고, 이전의 상태를 유지하지 않는다.

활용

차세대 네트워크

와이파이 6은 기존 802.11ac 방식의 와이파이에 비해 4배 빠른 속도를 지원한다. 직교다분할전송(OFDMA) 및 다중안테나(MIMO) 기술을 통해 주파수 간섭을 최소화함으로써 대용량 데이터를 고속으로 전송할 수 있다. 체계적이고 효율적으로 무선 주파수를 할당하는 무선랜 무선 주파수(RF) 플랜을 통해 무선랜 음영지역을 해소할 수 있도록 하였다. 앱과 웹 사용을 고려하여 트래픽을 효율적으로 조절할 수 있는 대역폭 관리(QoS)를 제어함으로써 능률적이고, 효과적인 네트워크 서비스를 제공할 수 있게 된다. 소프트웨어 정의 네트워크(SDN)는 네트워크를 구성하고 있는 장비의 기능 중 소프트웨어(SW) 기반 오픈 네트워크 기술인 컨트롤 플레인이 중앙의 컨트롤러에 집중하고, 하드웨어(HW)는 데이터 플레인 기능만 수행하도록 하는 기술이다. 시스템 구조가 바뀌게 되면, 중앙 컨트롤러에서 제공하는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)를 통해 서비스별 가상 네트워크를 쉽게 정의할 수 있고, 하드웨어와 별개로 신규 기능 등을 추가할 수 있게 되었다.. 이것은 수요자가 원하는 맞춤형 네트워크를 제공할 수 있음을 의미한다.

장애인 사례 관리 네트워크

부산은 16개 구와 군으로 이루어져 있고, 각 구와 군 중 기장군, 서구, 해운대구를 제외한 지역에 장애인복지관이 1개소 이상이 운영되고 있다. 각 기관에서는 장애인과 그 가족을 대상으로 사례관리 서비스를 하고 있고, 사례관리 서비스 실천을 위해 지역사회의 여러 자원과의 네트워크 체계와 함께 개인 실무자의 사례관리 서비스 제공의 기능적인 측면에서의 높은 역할을 부여받고 있다. 이에 각 기관의 사례관리 실무자의 역량 강화를 위해 장애인 복지관에서 사례관리 업무를 진행하는 실무자들의 역량 강화 및 다양한 정보가 필요하게 되었고, 이를 위해 교육뿐만 아니라 정보를 자유롭게 공유할 수 있는 네트워크 모임이 필요하게 되었다. 함께하는 장애인복지 네트워크에는 장애인 가족지원 네트워크, 장애인 자립 전환지원센터, 보조기구 사례관리 네트워크, 장애인 사례관리 네트워크, 직업 재활 네트워크 발달지원 네트워크가 있다.

스마트 터치

밀양시 장애인복지관에서 스마트기기를 활용하여 비대면 네트워크 프로그램인 '스마트 터치' 사업이 진행될 예정이다. 스마트 터치는 '스스로 마음의 문제들을 터놓고 치유하다'라는 의미로, 일상생활에서 소통과 활동의 제한으로 정신건강 악화가 우려되거나 성인 뇌병변장애인을 대상으로 자신의 마음을 살피고, 주변인들과의 관계 형성을 도모하기 위한 프로그램이다. 스마트터치는 스마트기기 활용 능력 향상을 기본으로 온라인을 활용한 비대면 웃음 치료, 미술 심리치료, 일상생활 상담, 주제별 집단 프로그램 등으로 구성되어 있다.

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같이 보기

• 컴퓨터
• 근거리 통신망
• 원거리 통신망
• 트래픽
• 웹
• 프로토콜
• 토폴로지
• 인터페이스
• 맥
• 이더넷
• 인터넷 프로토콜
• 전송 제어 프로토콜
• 시큐어 셸
• 전송 계층 보안

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