프로그램 개발 일기

패킷(Packet) 교환 이란? 패킷(Packet) 이란? 패킷은 메시지가 일정한 크기로 분활된 데이터와 제어 정보를 포함하는 데이터 블록이다.  패킷은 헤더에 전송하려는 목적지 주소를 포함하며 제어 정보에는 패킷이 통신 경로를 찾아 목적지에 도달하기 위한 정보가 포함 된다. 패킷 교환 개념 패킷 교환은 사용자가 데이터를 일정한 크기의 패킷 단위로 전송하면 교환기에서 패킷 단위로 넘겨주는 방식이다. 교환 노드가 패킷을 받으면 저장을 한 후 라우팅 정보를 검사 후 링크를 통해 전송한다. 이 저장했다가 보내는 방식을 Store-and-Forward 라고 한다. 패킷 교환의 장점 1. 회선이나 노드의 문제가 발생해도 우회 경로를 사용해서 전송이 가능하여 통신이 중단되지 않는다. 2. 메시지를 패킷 단위로 나눠 하나의 링크를 다수의 사람이 공유 하므로 효율이 높다. 3. 전송량 제어와 전송속도 변환이 가능하다. 패킷 교환의 단점 1. 다량의 데이터 전송에는 부적합 하다. 2. 패킷 마다 헤더를 추가 하기 때문에 오버헤드가 발생한다. 패킷 교환의 몰락 현재 패킷 교환은 사용하지 않는다. 패킷 교환이 처음 나왔을 때 혁신 이였다. 하지만 십 수년이 지나고 웹의 등장으로 인터넷을 사용하게 되었고 자연스럽게 패킷은 사라져갔다. 하지만 패킷 교환은 상식이므로 알아둬야 한다.

블루투스(Bluetooth) 란 무엇일까? 블루투스(Bluetooth) 무선 마우스, 무선 헤드폰, 프린터 등에서 사용하는 단거리 무선 통신 규격이다. 블루투스 역사 1998년 IBM, INtel, Toshiba, Nokia가 주축으로 설립한 블루투스 SIG(Special Interest Group)에서 블루투스에 관한 표준을 만들었다. 1999년 07월 26일 - 버전 1.0 발표 2003년 11월 - 버전 1.2 발표 2004년 11월 - 버전 2.0 발표 2007년 03월 28일 - 버전 2.1 발표 2009년 04월 21일 - 버전 3.0 발표 2009년 12월 17일 - 버전 4.0 발표 2013년 12월 04일 - 버전 4.1 발표 2014년 12월 03일 - 버전 4.2 발표 2016년 12월 08일 - 버전 5 발표 블루투스 통신 구조 블루투스는 대부분 1 대 1 연결을 하지만 소규모의 무선 네트워크를 만들 수도 있다. 우선 하나의 마스터(master)를 지정한다. 이 마스터를 피코넷(Piconet)이라고 부르며 최대 7개의 슬레이브(slave)와 연결 할 수 있다.

무선 LAN 이란?  무선 LAN (WiFi) 무선 LAN(Wireless LAN)은 전선이나 케이블 없이 무선으로 컴퓨터 네트워크를 구성하는 기술. 흔히 WiFi라는 이름으로 알려져 있다. 유선 LAN vs 무선 LAN 유선 LAN 은 고정되어 있고 속도가 빠르지만 케이블 설치 비용이 많이 든다. 무선 LAN 은 이동할 수 있고 속도가 느리지만 케이블 설치 비용이 적게 든다. 그래서 노트북 사용 할 때도 WiFi보다 유선 LAN(이더넷)을 꽂으면 인터넷이 더 빠르다. WiFi 혁신 옛날에는 전화 한번 하려고 하면 전화망에 가입을 하고 비용을 내야 했다. 심지어 전화를 할때 초 단위로 돈을 받던 시절이었다. 하지만 WiFi가 나오면서 전화망이 아닌 인터넷 망으로 음성 통화를 할 수 있었다. 070 전화, 스카이프, 보이스톡은 대표적인 인터넷 전화 서비스이며 당시 엄청난 혁신 이였다. IEEE 802.11 WiFi는 IEEE  802.11의 표준을 사용한다. 주파수는 2.4GHz와 5GHz가 있다. 알다시피 2.4GHz가 5GHz보다 파장이 길기 때문에 장애물을 피해가서 수신 거리가 더 좋다.

이더넷(Ehternet)이란? 이더넷 역사  1978년 DEC, Xerox, Intel 3개의 회사가 공동 개발한 LAN 프로토콜이다. 이더넷과 IEEE 802.3 이더넷이 사용하는 CSMA/CD MAC 프로토콜은 IEEE 802.3 표준의 기초가 되어 둘은 매우 비슷하다. 이더넷 이란? LAN이나 WAN 같은 네트워크에서 컴퓨터와 다른 장치들이 데이터를 주고받을 수 있도록 한다. 이더넷 장점 1. 이더넷에 연결 과 탈퇴가 간단하다. 즉 관리가 쉽다. 2. 중앙 교환 장치가 필요 없고 각 스테이션에 대해 정보를 관리하는 서버가 필요없다. 이더넷 단점 1. 트래픽이 낮을 때는 잘 동작하지만 트래픽이 증가하면 충돌이 많아진다. 충돌이 많아지면 재전송이 많아지고 트래픽이 더욱 증가한다.

유선 LAN 이란? 유선 LAN 수 km 정도 가까운 거리에 있는 장비들 사이에 고속 링크를 제공하며 근거리 통신망이 널리 사용되고 있다. LAN vs WAN 광역 네트워크(WAN - Wide Area Network)는 인터넷, 전화망 같이 넓은 범위 제공한다. LAN은 WAN의 상대적인 개념으로 근거리 내에서 저렴하게 고속 링크를 제공한다. 즉 LAN은 WAN보다 상대적으로 커버 할 거리가 짧아 빠를 수 있지만 사용자와 망의 크기가 제한이 있다. 가장 많이 사용되는 LAN은 이더넷(Ethernet)이다. LAN의 종류 LAN은 전송 매체, 망 구성, MAC 프로토콜 3가지로 분류 할 수 있다. 3가지 분류의 종류는 다음과 같다. 전송 매체 : 나선(UTP), 동축선, 무선 LAN, 광섬유 토폴로지(Topology) : 링형, 성형, 버스형, 트리형 MAC 프로토콜 : 토큰 패싱, 슬롯 예약 방식, 랜덤 엑세스 토폴로지(Topology)로 구분하는 LAN 종류 위에 그림은 토폴로지의 종류다. 토폴로지를 LAN 구성으로 많이 다루므로 아래에 토폴로지 종류를 아래 적겠다. 1. 버스형(bus) 하나의 통신 회선에서 여러 대의 장비가 통신하는 구조.  버스형에 가장 큰 특징은 한 장비가 송신 할 때는 나머지 다른 장비들은 송신 을 하지 못하고 수신 해야 못한다. 또한 엄청난 단점이 있는데 회선이 어느 곳이라도 끊어지면 모든 장비가 통신이 중단 된다. 2. 성형(star) 중앙에 스위칭 장비(스위칭 장비 = hub)와 여러 대의 장비가 1 대 1로 통신하는 구조. 버스형은 하나의 장비라고 회선이 끊어지면 안됐지만 성형은 문제가 생긴 장비만 끊으면 되니 편리하다. 3. 링(ring) 한 바퀴 돌면서 통신하는 구조인데 링은 버스보다 더 심각한게 원형으로 되어있어서 아무데나 끊어지면 바로 통...

지연(delay) - 전송지연, 전파지연, 처리지연, 대기지연 지연(delay) 지연은 네트워크 통신에서 일어나는 현상으로, 전송 속도와 응답 시간에 영향을 미친다. 지연을 최소화하기 위해 네트워크 설계와 장비의 성능을 고려해야한다. 지연은 전송지연, 전파지연, 처리지연, 큐잉지연 4가지로 구성된다. 전송지연(transmission delay) 데이터가 송신자에서 수신자로 전송되는 동안 걸리는 시간. 전송 지연은 데이터의 크기와 전송 속도에 따라 달라진다. 더 큰 데이터를 전송하거나 전송 속도가 낮으면 전송 지연이 증가할 수 있다. 전파지연(propagation delay) 신호가 발생한 지점에서 수신 지점까지 전파되는 동안 걸리는 시간. 전자기파가 공간을 통해 이동하는 속도에 의해 결정. 신호가 이동하는 거리가 길거나 전파 속도가 느리면 전파 지연이 발생한다. 처리지연(processing delay) 데이터가 라우터, 스위치, 컴퓨터 등의 네트워크 장비를 통과하는 동안 발생하는 지연이다. 네트워크 장비는 데이터를 분석, 판독, 전달하는 등의 작업을 수행해야 하므로 처리 지연이 발생한다. 장비의 성능과 현재 부하 상태에 따라 처리 지연이 달라질 수 있다. 큐잉지연(queueing delay) 네트워크 장비에서 데이터를 처리하기 위해 대기하는 시간이다. 네트워크 장비에 동시에 도착한 데이터 중에서 처리해야 할 순서를 결정하고, 처리할 때까지 대기해야 하는 경우 발생한다. 네트워크 장비의 처리 능력과 데이터의 도착 속도에 따라 큐잉 지연이 발생 할 수 있다.

전송 효율 이란? 전송 효율에 대해 알아보자. 전송 효율 데이터를 정확히 효율적으로 보내는 것. 전송 효율과 프레임의 관계 한번에 전송하는 데이터 블록을 프레임이라고 부름. 여러 사용자들이 링크를 사용 할 때  프레임이 클 수록 하나의 스테이션이 회선을 점유하는 시간이 길어져 다른 스테이션은 대기시간도 길어지므로 전송 효율이 떨어짐.  프레임이 작으면 같은 양의 데이터를 전송할 때  더 많은 프레임을 처리해야 하므로 전송 효율이 떨어짐. 아래는 프레임 길이와 효율의 관계를 나타낸 수식. 효율(e) = 유료부하(p)/프레임 크기(L) 유료 부하 : 프레임에서 헤더, 트레일러를 뺀 부분. 전송 효율을 높이는 방법 전송 효율을 높이기 위해서는 오버헤드(PDU에 헤더, 트레일러)크기를 최대한 줄여야 하지만 최소한의 오버헤드는 필요하므로 임의로 줄일 수 없다. 따라서 너무 작지도 않은 너무 크지도 않은 적절한 크기의 프레임을 가져야 한다. 적절한 프레임의 크기는? 프레임의 전송 효율은 채널 속도, 전송 지연율, 전송 오류율 등 환경에 영향을 받는다. 즉 전송 지연율이 낮으면 프레임의 크기를 키울 수 가 있다. 이런 식으로 전송 환경에 따라 프레임의 크기를 조절 해야 한다.

오류 제어 방식 이란?(FEC, BEC, ARQ) 오류 제어 방식에 대해 알아보자.  통신에서 오류란? 송신한 데이터가 제대로 수신 측까지 가지 않았을 때 오류라고 한다. 오류의 원인에는 잡음(noise), 전송 기술, 채널 상태, 장비의 차이가 있다. 오류 제어 방식의 의미 데이터를 전송하는 과정에서 발생할 수 있는 오류를 감지하고 수정 또는 복구하는 방법. 오류 제어 방식의 종류 1. 오류 무시 2. 전진 오류 수정(FEC)     - 해밍 부호 검사 3. 후진 오류 수정(BEC)      - 패리티 검사     - 블록 합 검사     - 순환 중복 검사(CRC) 4. 검출 후 재전송(ARQ)      - 정지 대기(stop and wait) 방식      - go-back-N 방식      - selective-request 방식 5. 반항 검사 - 링크 계층에서 가장 많이 사용하는 오류제어 방식은 검출 후 재전송(ARQ) 다. - 반항 검사는 잘 사용하지 않으므로 다루지 않는다. 1. 오류 무시 - 오류 무시 정의 오류 무시란 오류가 발생한 프레임을 수신 측에서 버리거나 상위 계층에게 떠넘겨서 상위 계층에서 알아서 처리하게 하는 것. - 사용 예시 1. 100만큼 데이터를 보냈다고 했을 때, 20만큼 오류가 나더라도 상관 없을 때 사용. 2. 오류가 발생했던 데이터를 재전송 했을 때 시간이 지나 더 이상  수신 측에서 필요 없는 데이터일 때. 3. 음성 통신 같은 경우 내용 파악의 문제가 없으면 사용. 2. 전진 오류 수정(forward error correction) - 전진 오류 수정(FEC) 정의...

흐름 제어(flow control) 란? 흐름 제어(flow control) 흐름 제어는 수신 능력(속도)를 제어하고 통신 링크의 처리율을 높이기 위해 사용된다. 링크 계층의 대표적인 기능이 흐름 제어다. 흐름 제어의 목적 1. 수신 측의 데이터 처리 속도나 버퍼 용량을 초과 하지 않도록 송신 측의 전송 속도를 제어. 2. 통신 채널의 처리율(throughput)을 높여준다. 즉 데이터가 최대한 빠르게 보내 질 수 있도록 한다. 위 두개는 비슷해 보이지만 1번은 수신 측을 고려하는 것이고 2번은 전체적인 데이터 처리 속도를 고려한다. 흐름 제어 방식 1. 정지 대기 방식 (stop-and-wait protocol) 프레임마다 수신 측에 ACK을 받은 후 프레임을 전송하는 방식이다. 한 프레임 마다 제어를 하므로 오류가 발생하면 즉시 중단 할 수 있지만 정지 대기 방식은 그만큼 처리율(속도)가 낮다. 2. 슬라이딩 윈도우 흐름제어(SWFC) 정지 대기 방식의 전송을 개선한 방식. 수신 측에게 ACK을 받지 않더라도 여러개의 프레임을 연속적으로 전송 할 수 있다.  아래는 데이터 송신 시 오류가 발생하면 어떻게 처리 하는 지 보여준다. 송신 측에서 10개의 프레임을 한번에 보냈다고 치자. 하지만 수신 측에서 데이터를 확인 했는데 6번 째 프레임까지만 제대로 받았고 나머지는 오류가 발생했다. 수신 측은 프레임을 받았다는 ACK을 보낼 때 N(r)값을 함께 보낸다. N(7)을 보내면 6번째 프레임 까지는 잘 받았고 7번째 부터 다시 보내줘야 한다고 알려준다.

링크와 노드란? 1. 링크와 노드의 개념을 알아본다. 2. 링크를 구성하는 여러 방식에 대해 알아본다. 글이 이어져 있으니 차례 대로 읽어보면 이해가 잘 될 거다. 프레임(frame) 링크 계층에서 사용되는 프로토콜 데이터 단위(PDU)를 프레임이라고 부름. 프레임의 길이는 수천 바이트의 크기를 가지며 프레임의 크기는 다 일정하거나 가변일 수 있다. 노드(Node) 와 링크(Link) 컴퓨터 같은 통신 장비를 노드 라고 말하며 노드를 연결하는 장치를 링크 라고 부른다. 링크는 광섬유나 구리선을 매체로 사용하여 노드(통신 장비) 사이에 프레임(frame)를 전달 한다. 링크 계층 프로토콜 노드(통신 장비) 사이에 프레임(frame)을 송수신 할 수 있는 프로토콜. 노드(통신 장비) 사이에 링크 계층 프로토콜이 정상적으로 수행되고 있으면 링크(Link)가 개설되었다고 말한다. 링크의 구성 방법 링크의 구성 방법은 장비 구성의 따라 두 가지가 있다. 1. 점대점 링크(point-to-point link) 2. 다중연결 링크(multipoint link) 1. 점대점 링크 점대점 링크란 두 개의 노드가 하나의 링크로 연결된 기본적인 형태를 말한다.(2개의 노드가 1개의 링크를 사용하기 때문에)  대표적으로 인터넷이 점대점 링크로 구성되어 있다.   2. 다중연결 링크 다중연결 링크란 하나의 링크에 3개 이상의 스테이션(or 노드) 가 연결되어 있는 형태를 말한다. (스테이션은 복사기, 모니터와 같은 통신 단말기를 뜻하므로 노드와는 다른 뜻이다.)  하나의 링크에서 충돌 없이 스테이션을 통신 하기 위해서는 3가지 방법이 있다. 1. 한번에 하나의 스테이션을 순서대로 보낸다. 2. 만약 동시에 스테이션들을 보내려고 한다면...