[정보처리기사] 동기/비동기 전송, 흐름제어, 오류 제어, OSI 참조 모델, 프로토콜 등

 

▶ 정보 전송 방식

 - 단방향 : 한쪽 방향으로만 전송 가능 (TV, 라디오) 

 - 반이중 : 한쪽에서 송신하면 다른 쪽에서는 수신만 가능 (무전기)
 - 전이중 : 동시에 송/수신 가능 (전화기) 

 

 

▶  네트워크 토폴로지

: 노드와 링크의 구성 방식

 

■ 스타형/성형 = 중앙집중형

- 중앙노드와  1:1 (P2P) 연결 

- 고장 발견, 유지 보수, 확장이 쉬움

- 중앙 노드의 제어 장치가 통신망의 처리 능력, 신뢰성 결정

 

■ 버스형

- 한 개의 회선에 여러 단말 장치 연결, 회선 양 끝 종단장치 필요

- 단말 하나가 고장나도 전체 영향 없기에 신뢰성 높음

- 설치/제거 용이, 기밀성 낮고 통신 회선의 제한이 있음

 

■ 링/루프 = 원/환형

- 인접한 단말기를 서로 연결 / 양방향 전송 가능

- 통신망 하나가 고장 시 전체 통신망 마비

- 단말장치 추가 / 제거, 기밀 보호 어려움

 

■ 트리/계층 분산형

- 나뭇가지 모양으로 계층적 연결 / 분산처리 시스템 구성 방식

- 확장이 많으면 트래픽 (통신량) 과중됨

 

■ 망/매쉬 = 그물/완전형

- 모든 지점의 단말기를 서로 연결 / 빠른 응답시간, 높은 연결성

- 통신량이 많은 경우 유리함 (공중 데이터 통신망)

- 회선 장애 발생 시 다른 경로로 전송 /높은 보안성 및 안정성

- 단말 장치 추가/제거 어려움 (낮은 확장성)

 

 

▶ 동기/비동기 전송

구분	동기	비동기
전송 단위	데이터 블록 단위	문자 단위
동기 제어 방식	클럭 동기	Start bit, Stop bit
통신 속도	고속	저속
회로 복잡도	복잡	단순
휴지 기간	블록 간 휴지 기간 없음 → 높은 전송 효율	문자 간 휴지 기간 존재 가능 → 낮은 전송 효율
예시	데이터 통신망, 전화 교환망	편지, 이메일
전송 방식	문자 동기 방식 (SYN, STX, ETX) 비트 동기 방식	-

 

 

 

▶ 비동기 전송 모드 (ATM, Asynchronous Transfer Mode)

- 자료를 일정한 크기(Cell)로 정한 후 순서대로 전송 / 멀티미디어 서비스 적합

- Cell: 고정 길이 패킷 크기 53 Byte (페이로드 48Byte + 헤더 5 Byte)

- 단순한 처리 방식 / 고속망 적합 / 실시간 및 비실시간 서비스 제공 기능

- 고정 비트레이트(CBR) 및 가변 비트레이트(VBR) 모두 처리 가능

 

 

▶ IPv4 / IPv6 특징

IPv4	IPv6
10.97.135.183 (0~255 = 256개 = 8Bit)	2544::D6::4B::13F:2C4F 0000~FFFF (각 자리를 :콜론으로 구분)
10진수 (0~9)	16진수 ( 0~9 + A~F )
8 Bit * 4개 = 32 Bit	16 Bit * 8개  = 128 Bit
유니, 멀티, 브로드 캐스트	유니, 멀티, 애니 캐스트

* IPv6는 주소의 확장성/융통성/연동성이 높으며, IPv4 대비 전송 속도가 빠름, 인증성/기밀성, 데이터 무결성으로 보안 문제 해결 가능, 패킷 크기 제한 없으며 등급/서비스별 패킷 구분 가능 → 품질 보장 용이

 

 

▶ 캐스팅 전송 방식

유니캐스트	일 대 일 통신 (단일통신 / 단일수신)
멀티캐스트	일 대 다 통신 (단일송신 / 다중수신)
브로드캐스트	호스트가 속해 있는 네트워크 전체를 대상으로 패킷 전송
애니캐스트	일 대 일 통신 (수신 가능한 노드 중 가장 가까운 한 노드와 통신)

 

 

 

▶ 프로토콜 (Protocol) 

정보 교환을 위해 무엇을, 어떻게, 언제 통신할 것인지 (구문, 의미, 순서)를 정한 통신 규약

 

[기능]

- 흐름제어 : 패킷 흐름(전송량/속도)를 조정하여 송수신 안정성 유지

- 동기화 : 송/수신이 같은 상태를 유지

- 오류 제어 : 전송 중 발생한 오류를 검출, 복원/정정

 

 

▶ 흐름 제어 방식

Stop and Wait	- 수신 측 확인 후 다음 패킷 전송 - 한 번에 하나의 패킷만 전송
Sliding Window	- 수신 측 확인 없이 사전에 정해진 패킷 수 만큼 연속적으로 전송 - 한 번에 여러 패킷을 동시에 전송 가능 - 긍정 수신 시 윈도우 크기 증가 / 부정 신호 시 윈도우 크기 감소
Slow start	- 정상 패킷 전송 시 혼잡 윈도우 크기를 패킷마다 1씩 증가시키나 혼잡 현상 발생 시 혼잡 윈도우 크기를 1로 줄임
Congestion Avoidance	- 네트워크 내 패킷의 지연이 너무 높아 트래픽이 붕괴되지 않도록 패킷의 흐름을 제어하는 트래픽 제 어

 

 

 

▶ 전송 오류 제어 방식

 

- 전진 오류 수정 (FEC, Foward Error Correction)

: 수신 측에서 스스로 오류 검출 후 수정한느 방식 (송신 측에 별도 통보 X)

 ex. 해밍코드 / 상승코드

 

- 후진 오류 수정 (BEC, Barkward Error Correction)

: 오류 발생 시 송신측에 재전송 요구

 ex. 패리티 검사 / CRC (Cyclic Redundancy Check) / 블록 합

 

 

▶ 오류 검출 방식

해밍 코드	- 수신측에서 오류 검출 후 자동 수정 / 1비트 오류 수정 가능 - 검출 가능 최대 오류 수  = 해밍 거리 - 1
상승 코드	- 순차적/한계값 디코딩 사용 / 여러 비트의 오류 수정 가능
패리티 검사	- 7~8개 비트로 구성된 데이터 블록 끝에 특정 패리티 비트(짝수/홀수)를 추가하여 오류 검출
순환 중복 검사 (CRC)	- 다항식을 통해 산출된 값으로 오류 검사 (집단 오류 해결) - 데이터 뒤 오류 검출코드 FCS (Frame Check Sequence) 추가
블록 합	- 짝수개 비트 오류 검출 불가한 패리티 검사를 개선한 방법 - 데이터 블록의 수평/수직 패리티 비트 추가

 

 

■ Oauth 

- 다양한 플랫폼의 특정 사용자 데이터에 접근하기 위해 비밀번호를 제공하지 않고 제 3자 클라이언트가 사용자의 접근 권한을 위임 받을 수 있는 표준 프로토콜 (사용자 인증에 사용되는 표준 인장 방법 /공개  API로 구현)

 

■ IPC (Inter-Process Communication)

- 실행 프로세스 간 통신을 가능하게 하는 기술

- 종류 : 파이프, 메세제 큐, 공유 메모리, 세마포어, 소켓

 

■ Ad-hoc Network

- 기지국/액세스 포인트와 같은 네트워크 장치가 필요하지 않고, 멀티 홉 라우팅 기능에 의해 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리상의 제약 극복

- 긴급 구조, 긴급 회의 전쟁터에서긔 군사 네트워크에 활용

 

 

▶ IEEE 802 LAN 표준안

802.2	논리 링크 제어 (LCC)	802.6	도시형 통신망 (MAN)
802.3	CSMA/CD	802.8	Fiber Optic LANS
802.4	Token Bus	802.9	종합 음성/데이터 네트워크
802.5	Token Ring	802.11	무선 LAN

 

 

 

▶ OSI 참조 모델 (7계층)

		TCP/IP 4계층
응용 계층 (Application)	응용 프로그램이 OSI 환경에 접속 가능한 서비스	<응용 계층> Telnet / FTP HTTP / POP SMTP DHYCP / SNMP DNS
표현 계층 (Presentation)	응용 세션 간 코드/데이터 변환, 데이터 암호화/압축
세션 계층 (Session)	컴퓨터 간 세션/연결을 생성ㅇ/유지/종료하여 적절한 통신 상태 유지
전송 계층 (Transport)	종단(END-to-END) 간 투명한 데이터 전송/전달 주소 설정 / 다중화 / 오류 제어 / 흐름 제어 수행	<전송 계층> TCL / UDP
네트워크 계층 (Network)	개방 시스템 간 네트워크 연결을 관리 / 데이트 교환 경로 설정(Routing), 트래픽 제어, 패킷 정보 전송	<인터넷 계층>   IP / ICMP ARP / RARP
데이터 링크 계층 (Data link)	송/수신 간 속도 차이 해결 위한 흐르 제어 기능 프레임 동기화 / 오류 제어 기능 / 노드 간 프레임 전송 → 물리적 주소 (MAC) 설정	<네트워크 액세스> HDLC / PPP LLC
물리 계층 (Physical)	전송에 필요한 기계적, 전기적, 기능적 특성을 정의 데이터를 0과 1의 전기적 신호로 변환

 

 

▶ HDLC 프로토콜 : High Level Data Link Control

- 대표적 데이터링크 프로토콜 / 비트 동기 방식

 - BSC (프레임 전송 제어 문자 삽입) / LAP-B (패킷 교환망) / LAP-D (ISDN 에서 사용)

 - PPP (전화 회선을 이용간 PC간 연결) / LLC (LAN 프로토콜)

 

■ [HDLC 링크 구성] 

- 불균형 (1 대 다 구성) / 균형 (1 대 1 구성)

* 주국 : 데이터 전송 명령 수행 / *종국 : 명령에 응ㄷ답 / *혼합국 : 명령과 응답 모두 처리

 

■ [HDLC 전송 모드]

정규 응답 모드 : NRM (Normal Response Mode)	주국과 종국의 관계 (불균형) → 종국에서 데이터 전송 시 주국 허락 필요
비동기 균형 모드 : ABM (Asynchronous Balanced Mode)	대등한 혼합국 간의 관계 (균형) →  양쪽에서 명령과 응답 모두 전송 가능
비동기 응답 모드 : ARM (Asynchronous Response Mode)	불균형 모드 / 종국이 주국의 허락 없이 데이터 전송 및 송신 가능하나 제어 기능은 주국만 허용

 

 

 

▶ 네트워크 계층 프로토콜

IP	- Internet Protocol / 전송할 데이터에 주소 지정하고 경로를 설정 - 비연결형 데이터그램 방식 / 신뢰성 보장 X / 패킷을 분할 및 병합 - 헤더 체크섬(header checksum) 제공 / 데이터 체크섬은 제공 X
ICMP	- Internet Control Message Protocol / 헤더 8Byte - IP와 함께 통신 간 오류 처리와 전송 경로 변경 등 제어 메시지 관리
ARP	- Address Resolution Protocol - 호스트 IP 주소를 네트워크 접속 장비의 물리적 주소(MCA)으로바꿈
RARP	- Reverse Address Resolution Protocol - ARP 반대로 물리적 주소(Mac Address)를 IP즈소로 변환하는 기능
IGMP	- Internet Group Management Protocol - 멀티 캐스트 지원한느 호스트/라우터 간 멀티캐스트 그룹 유지
RIP	- Routing Informanion Protocol - 최소 Hop count (최단거리) 경로로 라우팅하는 프로토콜
NAT	- Network Address Translation (네트워크 주소 변환) - 사설 네트워크에 속한 IP를 공인 IP 주소로 변환한느 기술 → 1개의 정식 IP 주소에서 다량의 가상 사설 IP주소를 할당 / 연결

 

 

 

▶ 전송 계층 프로토콜

TCP	- Transmission Control Protocol / 양방향 서비스 제공 - 순서 제어 / 오류 제어 / 흐름 제어 기능 → 높은 신뢰성 - 프로토콜 헤더는 기본적으로 20~60 Byte - 패킷 단위의 스트림 위주 전달
UDP	- User Datagram Protocol / 비연결형 서비스 제공 - TCP 대비 단순한 헤더 구조로 오버헤드 적고, 전송 속도 빠름 (제어 X) - 실시간 전송 유리 / 신뢰성 보다는 속도가 중요한 네트워크에 활용
RTCP	- Real-time Control Protocol / RTP 패킷의 전송 품질 제어 - 세션에 참여한 각 참여자들에게 주기적으로 제어 정보 전송

 

 

▶ 응용 계층 프로토콜

Telnet (23)	다른 컴퓨터 접속 후 원격 서비스 제공 / 가상의 터미널 기능 수행
FTP (21)	File Transfer Protocol / 원격 파일 전송 프로토콜 (컴퓨터-인터넷)
HTTP( 80)	Hyper Text Tran sfer Protocol / WWW 내  HTML 문서 송수신 위한 프로토콜 / GET과 POST 메서드를 통해 메시지 주고 받음
SMTP (25)	Simple Mail Transfer Protocol / 전자 우편 교환 서비스
DNS	Domain Name System / 도메인 네임을 IP 주소로 매핑하는 시스템
SNMP	Simple Network Management Protocl TCP / IP 네트워크 관리 프로토콜 (네트워크 기기 정보 전송 규약)
DHCP	IP주소 및 TCP/IP 프로토콜의 기본 설정을 클라이언트에게 자동 제공

 

 

 

▶ IP 헤더 구조

버전 (Version)	사용 중인 프로토콜 버전 (ex. IPv4 / IPv6)
헤더 길이 (Hedaer Length)	IP 헤더의 길이를 바이트 단위로 표현 (20~ 60 Byte)
서비스 유형 (Service Type)	요구 서비스 품질 지정 (패킷의 전송 우선순위 제공)
전체 패킷 길이 (Packet Length)	IP 헤더 + 데이터 포함된 전체 IP 패킷 길이
식별자 (Identificatioin)	전송 패킷을 식별하기 위한 부여된 일련번호 (16 Bit)
플래그 (Flags, DF/MF)	단편화(분할) 상태를 표현
단편 오프셋 (Fragmentation Offset)	단편화(분할)된 패킷들의 순서를 지정
수명 (Time to live, TTL)	패킷이 네트워크를 통과할 수 있는 마은 라우터의 최대 개수
프로토콜 타입 (Protocol Type)	데이터에 포함되는 상위 프로토콜 종류 표현 - Ex. 1 = ICMP / 2 = IGMP / 6 = TCP / 17 = UDP
헤더 체크섬 (Header Checksum)	헤더 필드의 오류 발생 유무 검사
발신지/목적지 주소 (Souce / Destination IP Address)	패킷을 보낸/받는 IP 주소

 

 

■ IPv4 헤더 구조

 

 

 

▶ TCP 헤더 구조

송신지 포트 (Souce Port)	출발지 포트 번호
수신지 포트 (Destination Port)	목적지 포트 번호
일련 번호 (Sequence Number)	송신자가 지정한 순서 번호로 몇 번째 데이터인지 전달 송신자 → 수신자 / 원활한 흐름 제어 목적
확인 응답 번호 (Acknowledgement Number)	수신자 → 송신자에게 다음 번 데이터가 몇 번째인지 전달
헤더 길이 (Data Offset)	TCP 헤더 길이 (실제 데이터 상에서의 TCP 세그먼트의 시작 위치의 오프셋)
예약된 필드 (Reserved)	현재 사용하지 않는 필드
윈도우 크기 (Windows)	한 번에 전송할 수 있는 데이터 양
체크섬 (Checksum)	패킷의 오류 검출 코드
긴급 포인터 (Urgent Pointer)	긴급 데이터 처리 목적 (URG 플래그 비트가 지정된 경우에만 유효)
TCP 플래그	URG : 긴급 데이터 존재 / ACK : 승인 비트 PSH : 밀어 넣기, 즉각 전송 요구 / RST : 연결 초기화 비트 SYN :  연결 동기화 비트 / FIN : 연결 종료 비트

 

 

■ TCP 헤더 구조

 

 

▶ 패킷 교환 방식

 

■ 가상 회선 방식 (VC, Virtual Circuit)

- 별도의 가상 회선으로 송/수신 간 데이터 전달

- 전송 완료 후 가상회선도 종료 → 패킷 전송 전 논리적 통신 경로를 미리 설정

 

■ 데이터 그램 방식 (Datagram)

- 정보 전송 단위 : 패킷 (규격화 및 고정된 길이)

→ 연결 경로 사전 설정 없이 각 패킷을 순서에 무관하게 독립적으로 전송

 

 

▶ 라우팅 (Rounting) 

 송수신 호스트 간 패킷 전달 경로를 선택

 

- IGP (Interior Gateway Protocol) : 하나의  AS (Autonomous System, 동일 그룹) 내 라우팅 정보 교환

- EGP (Exterior Gateway Protocol) : 서로 다른 AS 간 라우팅 정보를 교환하는 프로토콜

IGP	RIP  (Routing Informantion Protocol)	- 거리 벡트 라우팅 프로토콜 - 최대 15홉 지원 - 최단 경로 탐색으로 Bellman-Ford 알고리즘 사용 - EGP 보다는 IGP에 해당  - 소규모 네트워크 환경 적합
	OSPF (Open Shortest Path First Protocol)	- RIP 단점 개선 목적 - 대규모 네트워크네 널리 사용 - 실시간 노드 간 거리, 링크 상태 반영 - 다익스트라 (dijkstra) 알고리즘 사용
EGP	BGP (Border Gateway Protocol)	- 대규모 네트워크 적합 - Path Vector 기반 라우팅 - 다양한 경로 속성 고려한 최적 경로 설정

 

 

 

▶ VPC 관련 프로토콜

L2FP	- Layer 2 Forwarding Protocol - Cisco 사에서 개발 / UDP 사용
PPTP	- Point-to-Point Tunneling Protocol - MS사 개발 /일 대 일 통신 지원
L2TP	- Layer 2 Tunneling Protocol - L2FP와 PPTP의 기능 결합 - 인터넷 내 두 지점 간 가상의 터널을 만들어 통신을 안전하게 전송