[Network] 데이터 전송 방식

컴퓨터 네트워크 효과

컴퓨터 네트워크는 독립적으로 실행되는 호스트들을 연결해 하나의 통신망을 구성한 것

네트워크를 통한 자원 공유, 병렬처리에 의한 성능 향상, 중복 저장으로 신뢰성 향상 등의 효과를 얻을 수 있음.

 

자원 공유

- 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어 등 모든 종류의 물리적, 논리적 자원을 공유

- 자원 활용의 극대화

 

병렬 처리에 의한 성능 향상

- 하나의 공유 시스템 버스에 다수의 메인 프로세서를 장착

- I/O장치의 처리 속도를 향상시키기 위해 I/O 전용 프로세서를 설치

 

중복 저장으로 신뢰성 향상

- 중복 저장되므로 데이터 복구가 용이함

- 신뢰성의 향상 정도만큼 시스템 성능은 저하됨

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전송과 교환

교환 (Switching) : 라우터에서 데이터를 어느 방향으로 전달할지를 선택하는 기능

전송 (Transmission) :  일대일(1:1)로 직접 연결된 두 시스템간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장

 

Ex) 호스트 a에서 호스트 d로 데이터를 전달

1. 호스트 a와 호스트 c간의 직접 연결에 의한 전송

2. 호스트 c에서의 올바른 경로 선택을 의미하는 교환

3. 호스트 c와 호스트 d간의 직접 연결에 의한 전송

전송과 교환

 

전송 방식의 종류

지리적 분포에 따른 분류 방식

1. LAN(근거리 통신망)

2. MAN(도시규모의 통신망)

3. WAN(원거리 통신망)등

 

데이터 전송, 교환 기술의 분류 방식

1. 점대점(Point-to-Point) 방식

- 호스트가 중개 호스트와 일대일로 연결

- 원거리에 있는 시스템 사이의 통신 방식, WAN 환경에서 주로 사용

 

2. 브로드캐스팅(Broadcasting) 방식

- 하나의 호스트에서 네트워크에 연결된 모든호스트에 데이터를 전송하는 방식

- 별도의 교환 기능이 불필요함

- LAN처럼 지리적으로 가까운 호스트 사이의 통신에서 주로 사용

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점대점 방식(Point-to-Point)

- 교환 호스트가 송수신 호스트의 중간에 위치.

- 점대점 방식은 스타형, 링형, 완전형, 불규칙형과 같은 망 형상을 가짐

- 연결 개수가 많아지면 성능은 유리하지만 비용이 많이 소요. 연결 개수가 적어지면 전송 매체를 많이 공유해 네트워크

  혼잡도 증가

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1. 스타형 (Star) 형

- 하나의 중개 호스트 주위로 여러 호스트를 일대일로 연결하는 형태

- 중앙 호스트의 신뢰성이 성능이 네트워크에 영향을 줌

스타형

 

Tree형

- 중앙에 있는 스타 구조 주변에 위치한 호스트들을 중심으로 새로운 스타 구조가 확장되는 형태

트리형

 

스타형, 트리형 구조의 장단점

- 중개 과정이 간단하다는 장점이있지만  중앙 호스트에 문제 발생시 전체 네트워크의 동작에 영향을 주는 단점이 있음.

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2. 링 (Ring) 형

- 호스트의 연결이 순환 고리 구조

- 모든 호스트가 데이터 전송과 교환 기능을 동시에 수행

 

토큰(Token)

- 호스트 사이의 데이터 송신 시점을 제어하는 기능

- 데이터의 전송 권한을 의미하는 토큰을 확보. (토큰을 갖고있어야 데이터를 전달할 수 있다)

- 데이터 전송이 완료되면 토큰을 다시 링 네트워크에 돌려줌

  (우선순위 호스트가 토큰을 확보하고 데이터를 전송했으면, 다음 호스트에게 토큰 제어권을 넘김)

 

링형 구조의 단점

- 한 호스트가 고장나면 전체 네트워크가 동작하지 않을 수 있음.

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3. 완전형

- 모든 호스트가 다른 모든 호스트와 일대일로 직접 연결하는 방식

- 호스트끼리 서로 공유하지 않는 전용 전송 매체로 직접 연결하기 때문에 교환 기능이 필요 없음.

- 전송 매체가 증가하면 비용 측면이 비효율적인 단점. 호스트가 N개면 필요한 전송매체 수는 N(N -1)/2

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4. 불규칙형

- 연결 구조를 특정 패턴으로 분류할 수 없는 방식 (일반 네트워크)

 

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브로드캐스팅 방식

- 특정 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전달

- 목적지 호스트만 데이터를 수신하고 나머지 호스트는 수신 데이터를 버림

- LAN환경에서 사용(교환 호스트가 불필요함)

- 네트워크의 모든 호스트가 하나의 전송매체를 공유하고 있음

- 종류: 버스형, 링형

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1. 버스(Bus) 형

- 전송 데이터를 모든 호스트에서 수신할 수 있음

- 충돌(Collision) : 둘 이상의 호스트에서 데이터를 동시에 전송할때 충돌 발생

 

버스형

충돌해결 방법

1. 호스트의 전송 권한을 제한함

- 사전에 전송 권한을 확보하는 방법 : 시간대를 다르게 지정하는 방법, 토큰으로 전송 권한을 순환적으로 이용하는 방법.

 

2. 충돌 허용 

- 둘이상의 호스트가 데이터를 동시에 전송할 수 있도록 허용, 충돌 발생시에 해결과정 필요. (이더넷:Ethernet)

- CSMA/CD사용. (Carrier Sensing Multiple Access / Collison Detection)==(전송 감시 다중 접속/충돌 감지) 

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2. 링(Ring) 형

- 호스트의 연결이 순환 고리 구조

- 송신호스트가 전송한 데이터는 링을 한 바퀴 순환 후 송신 호스트에 되돌아옴

- 중간의 호스트 중에서 수신 호스트로 지정된 호스트만 데이터를 내부에 저장

- 데이터를 전송하기 위해서는 토큰 확보가 필수 

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멀티포인트 통신

유니캐스팅 방식

- 두 호스트 사이의 데이터 전송(텔넷, FTP, 웹 검색)

 

 

멀티포인트(Multipoint)

- 일대다(1:n), 다대다(n:m) 형식 (화상 회의, 원격 교육, 인터넷 채팅)

 

하나의 송신 호스트를 기준으로 하나의 수신 호스트와  연결은 유니포인트

하나의 송신 호스트를 기준으로 다수의 수신 호스트와 연결은 멀티포인트

 

송신 호스트가 한 번의 전송으로 수신 호스트 하나에만 데이터 전송은 유니캐스팅

송신 호스트가 한 번의 전송으로 다수의 수신 호스트에 데이터 전송은 멀티캐스팅

 

 

멀티포인트 유니캐스팅

- 일대다 통신을 위해 멀티포인트 유니캐스팅 방식을 사용.

 

송신 호스트 a가 수신 호스트 d,e,f 3개의 수신 호스트에게 데이터를 전송하려면 3개의 연결 설정이 필요함. 데이터 전송 과정에서도 연결 설정처럼 개별 수신 호스트에 별도로 세 번 데이터를 전송해야 함.

 

단점 : 수신 호스트 수가 많아지면 성능에서 문제 발생

장점 : 송수신 호스트 사이의 흐름 제어와 수신 호스트의 응답 기능 및 재전송 기능 등을 구현하기 좋음

 

 

브로드캐스팅

- 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식

- 네트워크 장비에서는 전달된패킷을 복사하여 네트워크 전체로 전송

- 단점 : 호스트 수가 많을수록 네트워크 트래픽이 급격히 증가 

 

 

멀티캐스팅

- 일대다(1:n) 전송 기능을 구현 : 통신 환경을 연결 설정 요구 한 번으로 지원 가능.

- 수신 호스트의 수만큼 데이터를 반복 전송하는 멀티포인트 유니캐스팅방식과는 다르게 멀티캐스닝방식은 송신호스트

  의 전송 요구 한 번으로 모든 수신 호스트에 데이터를 전달