컴퓨터의이해 10강 - 정보통신
정보통신망의 개념과 발전 과정, 데이터통신 시스템의 구성, 데이터 전송 및 교환 방식을 학습한다. 네트워크 연결장치와 통신망의 유형을 구분하고, 서로 다른 시스템이 정확하게 통신하기 위해 필요한 통신 프로토콜의 역할과 종류를 살펴본다.
제1장 정보통신의 개념과 발전
1. 통신과 정보통신
통신은 떨어진 장소 사이에서 의미 있는 내용을 주고받는 활동이다. 서신과 봉화처럼 오래된 수단부터 전보와 전화에 이르기까지 다양한 방식이 사용되었다. 정보통신은 이러한 통신의 대상을 디지털 데이터와 디지털 정보로 확장한 것이다.
정보통신망은 정보기술, 통신기술, 네트워크기술이 결합된 체계다. 컴퓨터가 데이터의 처리와 제어에서 중요한 역할을 한다는 점을 강조할 때는 컴퓨터통신망이라는 용어를 사용한다.
2. 정보통신의 역사
전기통신 이전의 넓은 의미의 통신에는 서신, 봉화, 여러 기호를 이용한 전달이 포함된다. 전기통신 시대에는 사무엘 모스가 1837년에 모스 부호를 고안했고 1844년에 전보가 실용화되었다. 1876년에는 알렉산더 벨의 전화기가 등장하여 음성을 전기 신호로 전달하는 통신이 발전했다.
1940년 9월 조지 스티비츠는 전화기를 이용해 원격지의 계산기로 데이터를 보내 계산을 수행하는 데 성공했다. 1958년 SAGE(Semi-Automatic Ground Environment)는 컴퓨터와 통신을 결합한 최초의 컴퓨터 통신 시스템으로 제시된다. 1964년 SABRE(Semi-Automatic Business Research Environment)는 아메리칸 항공사의 여객기 좌석 예약 업무를 처리했다.
1960년대의 ARPA Network는 인터넷의 전신으로, TCP/IP 개발과 연결되는 패킷 교환 네트워크였다. 1968년에 계획되어 1969년에 구축되었다. 1968년 하와이 대학의 ALOHA 시스템은 실험적인 무선 패킷 교환 네트워크였다. 1970년대에는 최초의 상용 패킷 교환 네트워크인 TELENET과 부가가치 통신망인 TYMNET이 등장하면서 정보통신망이 상용화되었다.
| 시기 | 주요 발전 |
|---|---|
| 1837·1844년 | 모스 부호 고안과 전보 실용화 |
| 1876년 | 알렉산더 벨의 전화기 |
| 1940년 | 조지 스티비츠의 원격 계산기 데이터통신 |
| 1958년 | SAGE, 최초의 컴퓨터 통신 시스템 |
| 1964년 | SABRE, 항공기 좌석 예약 처리 |
| 1968·1969년 | ARPA Network 계획·구축, ALOHA 무선 패킷 교환 실험 |
| 1970년대 | TELENET과 TYMNET 등 상용 통신망 등장 |
3. 정보통신망의 목적
정보통신망의 첫 번째 목적은 자원 공유다. 여러 사용자가 통신망을 통해 데이터, 프로그램, 저장장치, 프린터 같은 자원을 공동으로 활용할 수 있다. 두 번째는 신뢰도 향상이다. 특정 장치나 경로에 문제가 생겼을 때 다른 자원이나 경로를 활용할 수 있으면 서비스 중단 가능성을 줄일 수 있다. 세 번째는 처리기능의 분산이다. 한 컴퓨터에 모든 처리를 집중하지 않고 여러 시스템이 역할을 나누어 작업할 수 있다.
정보통신망의 세 가지 목적
자원의 공유, 신뢰도 향상, 처리기능의 분산을 함께 기억해야 한다. 네트워크는 단순한 데이터 전달 수단을 넘어 여러 컴퓨터의 자원과 처리 능력을 결합하는 기반이다.
제2장 정보통신망의 구성
1. 데이터통신 시스템의 구성요소
데이터통신 시스템은 데이터를 보내는 송신 측 단말장치, 데이터를 받는 수신 측 단말장치, 데이터를 실제 신호로 바꾸거나 다시 복원하는 신호변환장치, 신호가 이동하는 통신회선, 통신 과정을 제어하는 통신제어장치와 컴퓨터 등으로 구성된다. 송신 측의 데이터는 통신에 적합한 신호로 변환되어 회선을 지나고, 수신 측에서는 다시 사용할 수 있는 데이터로 복원된다.
2. 통신선로의 구성
점대점(point-to-point) 선로는 두 통신 지점을 전용 회선으로 직접 연결한다. 두 장치가 선로를 독점하므로 구성이 단순하지만, 연결해야 할 장치가 많아지면 선로 수도 증가한다. 멀티드롭(multi-drop) 선로는 하나의 통신선로에 여러 단말장치를 연결하여 공동으로 사용한다. 선로를 효율적으로 활용할 수 있지만 어느 단말이 통신할지를 제어해야 한다.
| 구분 | 점대점 선로 | 멀티드롭 선로 |
|---|---|---|
| 연결 형태 | 두 지점을 직접 연결 | 하나의 선로에 여러 단말 연결 |
| 선로 사용 | 연결된 두 장치가 전용으로 사용 | 여러 장치가 선로를 공유 |
| 특징 | 단순하지만 장치 증가 시 선로 증가 | 선로 효율이 높지만 접근 제어 필요 |
3. 네트워크 연결장치
네트워크 연결장치는 네트워크 세그먼트를 서로 연결하거나 네트워크를 인터넷에 연결하고, 약해진 신호를 복원하거나 서로 다른 통신 체계를 이어 주는 장치다. 강의록에는 모뎀, NIC, 허브, 리피터, 브리지, 라우터, 게이트웨이가 제시된다.
| 장치 | 주요 역할 |
|---|---|
| 모뎀 | 전송 매체에 맞게 신호를 변환하고 복원 |
| NIC | 컴퓨터를 네트워크에 접속시키는 네트워크 인터페이스 카드 |
| 허브 | 하나의 노드에서 수신한 신호를 정형해 다른 노드로 전송 |
| 리피터 | 감쇠된 신호를 원래 신호로 재생하거나 물리적으로 떨어진 구간을 연결 |
| 브리지 | 복수 개의 LAN을 연결 |
| 라우터 | IP 네트워크 사이를 연결하고 IP 네트워크 간 데이터 전달을 위한 경로를 선택 |
| 게이트웨이 | 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 네트워크를 연결 |
허브에는 데이터를 모든 연결 포트로 보내는 더미 허브, 목적지에 맞는 포트로 전달하는 스위칭 허브, 신호를 증폭·재생하는 기능을 갖춘 스태커블 허브 등이 있다. 장치의 역할을 구분할 때는 리피터가 신호의 재생, 브리지가 LAN 연결, 라우터가 IP 경로 선택, 게이트웨이가 서로 다른 프로토콜 사이의 연결을 담당한다는 점이 중요하다.
제3장 데이터 전송 방식
1. 전송방향에 따른 분류
단방향(simplex) 방식은 한쪽은 송신만 하고 다른 쪽은 수신만 하는 방식이다. 반이중(half duplex) 방식은 양쪽 모두 송신과 수신이 가능하지만 동시에 양방향으로 전송할 수는 없어 차례로 방향을 바꾼다. 전이중(full duplex) 방식은 양쪽이 동시에 송신과 수신을 할 수 있다.
| 방식 | 전송 관계 |
|---|---|
| 단방향 | 한 방향으로만 전송 |
| 반이중 | 양방향 가능, 단 동시에 전송하지 못함 |
| 전이중 | 양방향으로 동시에 전송 가능 |
2. 전송모드에 따른 분류
직렬전송(serial transmission)은 하나의 통신 경로로 비트를 한 개씩 차례대로 전송한다. 병렬전송(parallel transmission)은 여러 통신 경로를 이용해 여러 비트를 동시에 보낸다. 직렬전송은 필요한 회선 수가 적고, 병렬전송은 같은 시점에 여러 비트를 보낼 수 있지만 비트 수에 해당하는 여러 전송 경로가 필요하다.
두 분류 기준을 혼동하지 말 것
단방향·반이중·전이중은 정보가 어느 방향으로 동시에 흐를 수 있는지를 구분한다. 직렬·병렬은 한 시점에 비트를 몇 개의 경로로 보내는지를 구분한다.
제4장 데이터 교환 방식
1. 회선교환
회선교환(circuit switching)은 통신을 시작하기 전에 송신자와 수신자 사이에 전용 통신 경로를 설정한 뒤 그 경로를 통해 데이터를 전달하는 방식이다. 통신하는 동안 설정된 회선을 계속 사용하므로 연결지향형(connection-oriented) 전송에 해당한다. 연속적인 통신에는 적합하지만, 데이터를 보내지 않는 순간에도 경로가 점유될 수 있다.
2. 축적교환
축적교환(store-and-forward switching)은 전송되는 데이터를 중간 교환장치가 일단 저장한 뒤 다음 경로로 전달한다. 회선 전체를 통신 시작 전에 전용으로 확보하지 않고 여러 사용자가 통신 자원을 공유할 수 있다. 축적교환에는 메시지교환과 패킷교환이 있다.
3. 메시지교환
메시지교환(message switching)은 하나의 완전한 메시지를 교환 단위로 삼는다. 중간 교환장치는 메시지 전체를 받은 뒤 저장하고 적절한 다음 장치로 전달한다. 메시지의 길이가 길면 큰 저장공간이 필요하고, 전체 메시지를 수신한 뒤 전달하므로 지연이 커질 수 있다.
4. 패킷교환
패킷교환(packet switching)은 긴 데이터를 일정한 크기의 패킷으로 나누어 전송한다. 각 패킷에는 실제 정보와 함께 목적지, 순서 등 전달과 재조립에 필요한 제어정보가 포함될 수 있다. 여러 통신이 망의 회선과 교환장치를 공유하므로 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.
가상회선 방식
가상회선(virtual circuit) 방식은 전송 전에 논리적인 경로를 설정하고 모든 패킷이 그 경로를 따라 전달되는 연결지향형 방식이다. 패킷들이 같은 경로로 이동하므로 도착 순서를 관리하기 쉽다.
데이터그램 방식
데이터그램(datagram) 방식은 미리 경로를 설정하지 않는 비연결형(connectionless) 방식이다. 각 패킷이 독립적으로 경로를 선택하여 전달될 수 있으므로 서로 다른 경로를 거치거나 순서가 달라질 수 있다.
| 방식 | 교환 단위와 특징 | 연결 성격 |
|---|---|---|
| 회선교환 | 통신 전 전용 경로 설정 | 연결지향형 |
| 메시지교환 | 메시지 전체를 저장한 뒤 전달 | 축적교환 |
| 가상회선 패킷교환 | 논리 경로를 먼저 설정하고 패킷 전송 | 연결지향형 |
| 데이터그램 패킷교환 | 패킷이 독립적으로 경로 선택 | 비연결형 |
제5장 정보통신망의 유형
1. 위상에 따른 유형
네트워크 위상은 장치와 통신선로가 연결된 형태를 뜻한다. 성형(star)은 모든 노드가 중앙 장치에 연결되고, 환형(ring)은 노드가 고리 모양으로 연결된다. 버스형(bus)은 하나의 공통 통신선에 여러 노드가 연결된다. 그물형(mesh)은 노드 사이에 여러 경로를 구성하며, 모든 노드가 서로 직접 연결되면 완전연결형이 된다. 트리형(tree)은 계층적인 가지 구조로 노드를 연결한다.
| 위상 | 연결 형태 |
|---|---|
| 성형 | 중앙 장치를 중심으로 각 노드 연결 |
| 환형 | 노드를 고리 형태로 연결 |
| 버스형 | 공통 버스에 여러 노드 연결 |
| 그물형 | 노드 사이에 다수의 경로 구성 |
| 트리형 | 계층적인 나뭇가지 구조 |
2. 규모에 따른 유형
PAN(Personal Area Network)은 개인 주변의 가까운 범위를 연결한다. LAN(Local Area Network)은 건물이나 사무실 같은 근거리 영역, CAN(Campus Area Network)은 캠퍼스 규모의 여러 LAN, MAN(Metropolitan Area Network)은 도시 규모의 영역, WAN(Wide Area Network)은 국가나 대륙처럼 넓은 지역을 연결한다.
규모의 순서
일반적인 범위는 PAN에서 LAN, CAN, MAN, WAN 순으로 넓어진다. 약어의 첫 단어가 Personal, Local, Campus, Metropolitan, Wide라는 점을 연결해 기억하면 쉽다.
3. 활용 목적에 따른 유형
VAN(Value Added Network)은 통신망 사업자에게 전용선을 임차하여 구성하고 홈뱅킹, 홈쇼핑 같은 부가가치 서비스를 제공한다. ISDN(Integrated Services Digital Network)은 전화망과 컴퓨터망을 통합하여 하나의 망에서 음성과 영상 등 여러 서비스를 제공한다. B-ISDN(Broadband ISDN)은 광케이블을 이용하여 수백 Mbps 수준의 광대역 서비스를 제공할 수 있는 통신망이다.
| 유형 | 특징 |
|---|---|
| VAN | 전용선을 임차하여 홈뱅킹·홈쇼핑 등 부가가치 서비스 제공 |
| ISDN | 전화망과 컴퓨터망을 통합하여 음성·영상 등 여러 서비스 제공 |
| B-ISDN | 광케이블을 이용한 광대역 ISDN |
제6장 통신 프로토콜
1. 프로토콜의 개념과 필요성
통신 프로토콜은 통신하는 두 개체가 무엇을, 어떻게, 언제 전송할지를 정한 약속과 규칙의 집합이다. 사람 사이의 대화에도 사용하는 언어, 말하는 순서, 응답 방법이 필요하듯 컴퓨터 통신에서도 데이터 형식과 의미, 전송 순서와 시점이 일치해야 한다. 서로 다른 장치와 프로그램이 같은 규칙을 따를 때 데이터를 정확하게 해석하고 처리할 수 있다.
2. 주요 통신 프로토콜
| 프로토콜 | 이름과 역할 |
|---|---|
| TCP | Transmission Control Protocol, 신뢰성 있는 전송 제어 |
| IP | Internet Protocol, 인터넷에서 주소와 패킷 전달 담당 |
| UDP | User Datagram Protocol, 데이터그램 기반 전송 |
| SMTP | Simple Mail Transfer Protocol, 전자우편 전송 |
| POP3 | Post Office Protocol 3, 전자우편 수신 |
| HTTP | Hyper-Text Transfer Protocol, 웹 문서와 자원 전송 |
프로토콜은 하나만으로 모든 통신 기능을 처리하지 않는다. TCP, IP, UDP는 데이터 전달 과정에 관련되고, SMTP와 POP3는 전자우편 서비스, HTTP는 웹 서비스에 사용된다. 통신 목적과 단계에 따라 적절한 프로토콜이 협력한다.
통신의 성립 조건
장치가 물리적으로 연결되어 있는 것만으로는 올바른 통신이 완성되지 않는다. 송신자와 수신자가 데이터의 형식, 의미, 순서와 시점에 관한 동일한 프로토콜을 따라야 정보가 정확하게 전달된다.
핵심 개념 정리
① 정보통신망: 정보기술, 통신기술, 네트워크기술을 결합하며 자원 공유·신뢰도 향상·처리기능 분산을 목적으로 한다.
② 통신선로: 점대점은 두 지점을 직접 연결하고, 멀티드롭은 하나의 선로를 여러 단말이 공유한다.
③ 연결장치: 리피터는 신호 재생, 브리지는 LAN 연결, 라우터는 IP 경로 선택, 게이트웨이는 서로 다른 프로토콜의 망 연결을 담당한다.
④ 전송방식: 방향에 따라 단방향·반이중·전이중, 모드에 따라 직렬·병렬 전송으로 구분한다.
⑤ 교환방식: 회선교환과 축적교환이 있으며, 축적교환은 메시지교환과 패킷교환으로 나뉜다. 패킷교환은 가상회선과 데이터그램 방식으로 나뉜다.
⑥ 망 유형: 위상, 규모, 활용 목적을 기준으로 분류하며 규모는 PAN·LAN·CAN·MAN·WAN 순으로 확장된다.
⑦ 프로토콜: 통신 개체가 무엇을, 어떻게, 언제 전송할지 정한 규칙이며 TCP, IP, UDP, SMTP, POP3, HTTP 등이 있다.
최종 정리
정보통신은 데이터의 생성과 처리를 공간적으로 확장하는 기술이다. 통신선로와 연결장치가 물리적 경로를 만들고, 교환 방식이 데이터를 전달하며, 프로토콜이 모든 참여자가 같은 규칙으로 통신하도록 한다.
예상문제 20선
1. 정보통신망의 목적으로 옳지 않은 것은?
정답입니다.
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정답: ④
정보통신망은 자원 공유와 신뢰도 향상, 처리기능 분산을 목적으로 하며 모든 처리를 한곳에 집중하는 것과 반대다.
2. 컴퓨터와 통신을 결합한 최초의 컴퓨터 통신 시스템으로 제시된 것은?
정답입니다.
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정답 및 해설 보기
정답: ①
1958년의 SAGE는 컴퓨터와 통신을 결합한 최초의 컴퓨터 통신 시스템으로 소개된다.
3. 인터넷의 전신이며 패킷 교환 네트워크로 구축된 것은?
정답입니다.
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정답: ②
ARPA Network는 TCP/IP 개발과 연결되는 인터넷의 전신으로 1968년 계획되고 1969년 구축되었다.
4. 하나의 통신선로에 여러 단말을 연결하여 공동으로 사용하는 구성은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
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정답: ③
멀티드롭은 여러 단말이 하나의 선로를 공유하므로 선로 활용은 효율적이지만 접근 제어가 필요하다.
5. 감쇠된 신호를 원래 신호로 재생하고 물리적으로 떨어진 구간을 연결하는 장치는?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
리피터는 전송 중 약해지거나 왜곡된 신호를 재생하여 더 먼 구간으로 전달한다.
6. IP 네트워크 사이에서 데이터 전달 경로를 선택하는 장치는?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ①
라우터는 IP 네트워크를 연결하고 목적지까지 패킷을 전달할 적절한 경로를 선택한다.
7. 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 네트워크를 연결하는 장치는?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ②
게이트웨이는 통신 규칙이 서로 다른 네트워크 사이에서 연결과 변환의 역할을 한다.
8. 양쪽 모두 송수신할 수 있지만 동시에 양방향 전송은 할 수 없는 방식은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
반이중은 양방향 통신이 가능하지만 한 시점에는 한 방향으로만 전송한다.
9. 여러 통신 경로로 여러 비트를 동시에 보내는 전송모드는?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
병렬전송은 복수의 경로를 사용해 여러 비트를 같은 시점에 전송한다.
10. 통신 전에 송신자와 수신자 사이의 전용 경로를 설정하는 방식은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ①
회선교환은 전송 전에 경로를 만들고 통신 중 그 경로를 계속 사용하는 연결지향형 방식이다.
11. 메시지 전체를 중간 교환장치에 저장한 뒤 다음 장치로 전달하는 방식은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ②
메시지교환은 완전한 메시지 전체를 하나의 단위로 저장한 후 전달하는 축적교환 방식이다.
12. 패킷마다 독립적으로 경로를 선택하는 비연결형 방식은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
데이터그램은 미리 경로를 정하지 않고 패킷별로 독립적으로 전달하는 비연결형 패킷교환 방식이다.
13. 모든 노드가 중앙 장치에 연결되는 네트워크 위상은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
성형은 별 모양처럼 중앙 장치를 중심으로 각 노드가 개별 연결된다.
14. 네트워크 규모를 작은 범위에서 큰 범위 순으로 바르게 나열한 것은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
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정답: ①
개인 주변의 PAN에서 근거리 LAN, 캠퍼스 CAN, 도시 MAN, 광역 WAN 순으로 범위가 넓어진다.
15. 전용선을 임차하여 홈뱅킹·홈쇼핑 같은 부가가치 서비스를 제공하는 망은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
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정답: ②
VAN은 통신망 사업자의 전용선을 빌려 구성하고 기본 통신에 가치를 더한 서비스를 제공한다.
16. 광케이블을 이용해 광대역 서비스를 제공하는 ISDN은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
B-ISDN은 Broadband ISDN의 약자로 광케이블을 이용한 광대역 통신 서비스를 제공한다.
17. 통신 프로토콜이 정하는 사항을 가장 정확하게 나타낸 것은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
프로토콜은 데이터 형식과 의미, 전송 방법, 순서와 시점 등을 맞추기 위한 통신 규칙이다.
18. 인터넷에서 주소 지정과 패킷 전달을 담당하는 프로토콜은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ①
IP는 Internet Protocol로 인터넷에서 패킷의 주소 지정과 전달을 담당한다.
19. 전자우편을 전송하는 데 사용하는 프로토콜은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ②
SMTP는 Simple Mail Transfer Protocol로 전자우편을 보내는 데 사용한다.
20. 웹 문서와 웹 자원의 전송에 사용하는 프로토콜은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
HTTP는 Hyper-Text Transfer Protocol로 웹에서 문서와 각종 자원을 전달하는 데 사용한다.
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