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데이터 통신

SBP 2025. 4. 20. 18:33

데이터 통신의 기본 개념
데이터 통신은 컴퓨터나 장치 간에 데이터를 정확하고 효율적으로 전달하기 위한 기술과 원리를 의미합니다.

정보를 전기적 또는 광학적 신호 형태로 변환하여 전송 매체를 통해 보내고, 다시 원래 데이터 형태로 복원하는 전 과정입니다.

  1. 데이터 통신의 기본 모델
    데이터 통신 시스템은 일반적으로 다음과 같은 요소로 구성됩니다.
  • 원본 (Source): 전송할 데이터를 생성하는 장치 (예: 컴퓨터, 스마트폰). 데이터를 전송 가능한 신호로 변환하기 위한 DTE(데이터 터미널 장치) 역할을 합니다.
  • 송신자/변환기 (Transmitter): 원본에서 받은 데이터를 전송 매체를 통해 보낼 수 있는 신호 형태로 변환하는 장치 (예: 모뎀, 네트워크 카드). DCE(데이터 회선 종단 장치) 역할을 합니다.
  • 전송 시스템 (Transmission System): 신호가 실제로 통과하는 물리적인 경로 및 중간 장치들 (예: 케이블, 허브, 스위치, 라우터).
  • 수신자/변환기 (Receiver): 전송 시스템으로부터 받은 신호를 원본의 데이터 형태로 다시 변환하는 장치 (예: 모뎀, 네트워크 카드). DCE 역할을 합니다.
  • 목적지 (Destination): 수신자로부터 변환된 데이터를 받는 장치 (예: 컴퓨터, 프린터). DTE 역할을 합니다.
  1. 데이터와 신호 (Data and Signals)
  • 데이터 (Data): 컴퓨터나 사람이 이해하는 정보의 형태입니다.
    • 디지털 데이터: 0과 1처럼 이산적인 값을 가집니다 (예: 컴퓨터 파일).
    • 아날로그 데이터: 소리, 영상처럼 연속적인 값을 가집니다 (예: 음성 통화).
  • 신호 (Signal): 데이터를 전송 매체를 통해 전달하기 위한 물리적 또는 전기적인 형태입니다.
    • 디지털 신호: 펄스처럼 불연속적인 전압 레벨 변화로 정보를 표현합니다.
    • 아날로그 신호: 파동처럼 연속적으로 변화하는 형태로 정보를 표현합니다.
      데이터와 신호 변환 과정:
  • 디지털 데이터 → 아날로그 신호: 변조(Modulation). 예) 모뎀(Modulator-Demodulator)은 컴퓨터의 디지털 데이터를 전화선에 보낼 수 있는 아날로그 신호로 변환합니다.
  • 아날로그 신호 → 디지털 데이터: 복조(Demodulation). 예) 모뎀은 전화선에서 받은 아날로그 신호를 컴퓨터가 이해하는 디지털 데이터로 변환합니다.
  • 디지털 데이터 → 디지털 신호: 부호화(Encoding) 또는 라인 코딩(Line Coding). 예) 컴퓨터 내부 또는 LAN 카드에서 디지털 데이터를 전기적 펄스 신호로 변환합니다.
  • 아날로그 데이터 → 디지털 신호: 디지털화 (Digitization). 예) 음성(아날로그 데이터)을 디지털 신호로 변환하는 과정 (PCM 방식 등).
  1. 전송 매체 (Transmission Media)
    신호가 이동하는 물리적인 경로입니다.
  • 유도 매체 (Guided Media): 물리적인 경로가 존재하는 매체.
    • 트위스트 페어 케이블 (Twisted-Pair Cable): 가장 흔한 유선 LAN 케이블 (UTP, STP).
    • 동축 케이블 (Coaxial Cable): 과거 케이블 TV, 일부 네트워크에 사용.
    • 광섬유 케이블 (Fiber Optic Cable): 빛 신호를 이용하여 고속 장거리 전송에 사용.
  • 비유도 매체 (Unguided Media): 물리적인 경로 없이 전파 등을 이용하는 매체.
    • 무선 통신: 라디오파, 마이크로파, 적외선 등. Wi-Fi, 블루투스 등이 대표적입니다.
  1. 전송 장애 (Transmission Impairments)
    신호가 전송 매체를 지나면서 원래 형태가 왜곡되거나 약해지는 현상입니다. 통신 품질을 저하시킵니다.
  • 감쇠 (Attenuation): 거리가 멀어짐에 따라 신호의 세기가 약해지는 현상.
  • 왜곡 (Distortion): 신호의 형태나 타이밍이 변형되는 현상.
  • 잡음 (Noise): 원치 않는 신호가 혼입되어 원래 신호를 방해하는 현상. (예: 열 잡음, 충격 잡음)
  1. 데이터 흐름 방향 (Data Flow Direction)
  • 단방향(Simplex), 반이중(Half-Duplex), 전이중(Full-Duplex): 이전에 정리해 드린 내용과 동일합니다. 통신 방향에 따른 분류입니다.
  1. 비트 전송 방식 (Bit Transmission Method)
  • 직렬 전송(Serial), 병렬 전송(Parallel): 이전에 정리해 드린 내용과 동일합니다. 비트를 하나씩 보내는지 여러 개씩 동시에 보내는지에 따른 분류입니다.
  1. 다중화 (Multiplexing)
    하나의 고속 통신 회선을 여러 개의 저속 채널(사용자)이 공유하여 효율적으로 사용하는 기술입니다.
  • 주파수 분할 다중화 (FDM - Frequency Division Multiplexing): 전체 대역폭을 여러 개의 작은 주파수 대역으로 나누어 각 채널에 할당 (아날로그 신호).
  • 시분할 다중화 (TDM - Time Division Multiplexing): 시간을 작은 슬롯으로 나누어 각 채널에게 순서대로 할당 (디지털 신호).
    • 동기식 TDM: 각 채널에 고정된 시간 슬롯 할당.
    • 비동기식 TDM (통계적 TDM): 실제 전송할 데이터가 있는 채널에만 동적으로 시간 슬롯 할당. 효율성이 더 높습니다.
  • 부호 분할 다중화 (CDM - Code Division Multiplexing): 각 채널에 고유한 부호(코드)를 부여하여 같은 주파수 대역과 시간 슬롯을 동시에 사용.
  1. 교환 방식 (Switching Methods)
  • 회선 교환, 패킷 교환 (데이터그램/가상 회선), 메시지 교환: 이전에 상세히 정리해 드린 내용과 동일합니다. 데이터를 중간 노드를 통해 어떻게 전달할 것인지에 대한 방식입니다. 패킷 교환 방식(특히 데이터그램)이 인터넷의 핵심 기술이며 네트워크 관리사 시험에서 중요하게 다루어집니다.
  1. 오류 제어 (Error Control) 및 흐름 제어 (Flow Control)
  • 오류 제어: 전송 중 발생한 데이터 오류(비트 손상 등)를 탐지하고 수정하여 신뢰성 있는 통신을 보장하는 기술입니다.
    • 오류 탐지 (Error Detection): 오류 발생 여부만 확인 (예: 패리티 비트, CRC - Cyclic Redundancy Check). 오류 발견 시 재전송을 요구합니다.
    • 오류 수정 (Error Correction): 발생한 오류를 수신 측에서 스스로 수정 (예: FEC - Forward Error Correction).
  • 흐름 제어: 송신자와 수신자 간의 데이터 처리 속도 차이로 인해 수신 버퍼가 넘치는 것을 방지하는 기술입니다. 수신자가 처리할 수 있는 만큼만 송신하도록 제어합니다. (예: 정지-대기 방식, 슬라이딩 윈도우 방식)
  • 프레이밍 (Framing): 비트 스트림 형태의 데이터를 데이터 링크 계층에서 의미 있는 블록 단위인 프레임(Frame)으로 묶는 과정입니다. 프레임 시작/끝 표시, 주소 정보 등을 추가하여 데이터 단위를 구분합니다.

요약:
데이터 통신은 데이터를 신호로 변환하여 전송 매체를 통해 보내고 받는 기본적인 과정이며, 이 과정에서 발생할 수 있는 다양한 문제(오류, 혼잡)를 해결하고 효율을 높이기 위한 여러 기술(다중화, 교환, 오류/흐름 제어)을 포함합니다. 특히 아날로그/디지털 변환, 전송 매체, 전송 장애, 다중화, 그리고 교환 방식(회선 vs 패킷, 데이터그램 vs 가상회선)은 네트워크 관리사 시험에서 자주 출제되는 핵심 개념이므로 잘 이해해 두시는 것이 중요합니다.