데이터통신 개요

데이터통신과 네트워킹은 우리가 비지니스를 하고, 삶을 살아가는 방식을 바꾸어가고 있습니다. 비지니스 의사결정은 어느 때보다도 신속하게 내려야 되며, 의사 결정을 하는 사람들은 정확한 정보에 즉시 접근하는 것이 요구됩니다. 전자우편으로 유럽에서 온 보고서를 컴퓨터 네트워크를 통해 거의 즉시 볼 수 있는데, 우편으로 일주일씩이나 기다릴 필요가 있을까요? 오늘날의 비지니스는 컴퓨터 네트워크와 네트워크간 네트워크에 의존하고 있습니다.

 

데이터통신과 네트워킹을 통하여 비지니스와 개인 통신뿐만 아니라 정치적이고 사회적인 주제에 대한 대화를 나눌 수 있는 많은 응용을 찾을 수 있습니다. 사람들은 사회적이고 정치적인 의견과 문제점들을 표현하기 위하여 전 세계적으로 다른 사람들과 통신하는 방법을 알아야 합니다. 전 세계적으로 공동체들은 더 이상 고립되어 운영되고 있지 않습니다.

 

그러나 우리가 전체적인 것을 가능한 빠른 시간에 이해할 수 있는 방법을 알아보기 전에 네트워크가 어떻게 동작하는지, 어떤 유형의 기술들을 이용할 수 있는지, 필요한 요구사항을 만족시키기 위하여 어떤 것이 최선의 설계인지를 알아야 합니다. 그럼 먼저 데이터통신의 개념을 알아보겠습니다.

 

통신을 한다는 것은 정보를 공유하는 것입니다. 이와 같은 공유는 근거리일 수도, 원거리일 수도 있습니다. 개인 간에 일어나는 근거리통신은 대개 얼굴을 마주보고 하게 되지만, 원격통신은 멀리 떨어져서 하게 됩니다. 전화, 전보, TV를 포함하는 전기통신이라는 용어는 먼 거리에서 행해지는 통신을 의미합니다. 데이터는 데이터를 만들어 사용하는 사용자 간에 합의된 표현된 정보를 말합니다.

 

데이터통신은 전선과 같은 특정 형태의 전송매체를 통해 두 장치 간에 데이터를 교환하는 것입니다. 데이터 통신을 하기 위해서 통신장치는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 이루어진 통신 시스템의 일부가 되어야 합니다. 효과적인 데이터 통신 시스템은 전달, 정확성, 적시성, 파형 난조라는 네 가지 기본 특성을 갖습니다.

 

전달이란 시스템이 정확히 목적지에 데이터를 전달하는 것을 말합니다. 데이터는 반드시 원하는 장치나 사용자에게 전달되어야 합니다.

 

정확성이란 시스템이 데이터를 정확하게 전달하는 것을 말합니다. 전송 도중에 변형되어 수정된 데이터는 사용할 수 없습니다.

 

적시성이란 시스템이 적시에 데이터를 전송하는 것을 말합니다. 적정시간보다 늦게 전송된 데이터는 쓸모가 없습니다. 화상이나 오디오 및 음성의 경우 적정시간에 이루어진 전송이란 데이터가 만들어진 그대로, 만든 순서대로, 그리고 과도한 지연 없이 전송된다는 것을 뜻합니다. 이와 같은 전송을 실시간 전송이라고 합니다.

 

파형난조란 패킷 도착 시간이 조금씩 다른 것을 말합니다. 음성이나 동영상 패킷이 전달될 때 고르지 않게 전달되는 것입니다. 이를테면, 동여앙 패킷이 매 30ms 마다 전송된다고 합시다. 어떤 패킷은 30ms 지연되어 전달되고 어떤 패킷은 40ms 뒤에 전달된다면 동영상 품질이 일정치 못하게 되는 것입니다.

 

다음은 데이터통신의 구성요소에 대해 알아보겠습니다. 데이터통신 시스템은 크게 다섯 가지 구성요소를 가집니다.

 

첫번째로 메시지입니다. 메시지는 통신의 대상이 되는 정보, 즉 데이터입니다. 텍스트, 숫자, 그림, 소리, 화상, 또는 이들의 조합으로 만들어집니다.

 

두번째는 송신자입니다. 송신자는 데이터 메시지를 보내는 장치로써 컴퓨터, 전화기, 비디오 카메라 등이 될 수 있습니다.

 

세번째는 수신자입니다. 수신자는 메시지를 수신하는 장치로써 컴퓨터, 전화기, TV 등이 될 수 있습니다.

 

네번째는 전송매체입니다. 전송메체는 메시지가 송시자에서 수신자까지 이동하는 물리적인 경로입니다. 전송매체에는 꼬임쌍선, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 레이저, 무선파 등이 있습니다.

 

다섯번째는 프로토콜입니다. 프로토콜은 데이터 통신을 통제하는 규칙의 집합입니다. 프로토콜은 통신하고 있는 장치들 사이의 상호합의를 나타냅니다. 프로토콜이 없다면 마치 일본어로 얘기하는 것을 프랑스인이 이해하지 못하는 것처럼, 통신장비가 연결되어 있어도 서로 통신할 수 없게 됩니다.

 

다음은 데이터 표현에 대해서 알아보겠습니다. 오늘날 정보는 문자, 숫자, 화상, 음성 및 동영상과 같은 다양한 형태로 전달이 됩니다.

 

데이터통신에 있어서 문자는 비트 패턴, 즉 0과 1로 된 비트들의 순서인 비트 패턴으로 표현됩니다. 서로 다른 비트 패턴을 사용하여 문자 기호들을 표시하도록 설계되었습니다. 이와 같은 각 비트 패턴의 집합을 코드라고 부르며 기호를 표현하는 과정을 부호화라고 합니다. 오늘날 널리 사용되고 있는 코드는 유니코드라고 불리는데, 32개의 비트를 사용하여 전 세계의 모든 언어에서 사용되는 부호나 문자를 나타냅니다. 미국에서 오래 전에 개발된 ASCII는 현재 유니코드의 처음 127개의 문자에 해당하며, 기본 라틴이라고도 합니다.

 

숫자 또한 비트 패턴을 사용하여 나타냅니다. 그러나 ASCII와 같은 코드는 숫자를 나타내는 데 사용하지 않습니다. 숫자는 곧바로 2진수로 전환될 수 있기 때문입니다. 그렇게 하는 이유는 수학적인 연산을 간단히 하게 하기 위해서입니다.

 

화상 역시 비트 패턴에 의해 표현됩니다. 가장 간단한 형태의 화상은 각 픽셀이 작은 점인 픽셀들의 행렬로 구성됩니다. 픽셀의 크기는 해상도에 따라 다릅니다. 예를 들면, 화상을 1,000개의 픽셀로 나누거나 10,000개의 픽셀로 나눌 수 있습니다. 두 번째 경우가 더 좋은 화상을 표현하게 되지만, 화상을 저장하기 위해 더 많은 메모리가 필요합니다. 화상을 픽셀로 나눈 뒤에, 각 픽셀에 비트 패턴을 지정합니다. 패턴의 크기와 값은 화상에 따라 다릅니다. 흑백 점들로만 구성된 화상이라면 픽셀 하나를 나타내는 데에는 1비트 패턴이면 충분합니다. 만일 단순 흑백 픽셀이 아니라면, 회색을 나타내기 위해 비트 패턴의 크기를 증가시킬 수 있습니다. 예를 들면, 4단계의 회색을 나타내기 위해서는 2비트 패턴을 사용할 수 있습니다. 흑색 픽셀은 00, 짙은 회색은 01, 밝은 회색은 10, 흰 색은 11로 나타낼 수 있습니다.

 

컬러 화상을 나타내기 위한 방법에는 몇 가지가 있습니다. 한 가지 방법은 RGB(Red, Green, Blue)라고 불리는데, 그 이유는 각 컬러가 빨간색(red), 푸른색(Green) 및 파란색(blue)의 세 가지 기본 색상의 조합으로 만들어지기 때문입니다. 각 기본 색의 강도를 측정하여 보통 8비트를 사용하여 각 색조별 비트 패턴을 지정합니다. 다른 방법으로는 YCM이라는 것이 있는데, 이 경우에는 위와는 다른 세 가지 색깔, 즉 노랑(yellow), 청록(cyan), 심홍(magenta)을 기본 색으로 사용합니다.

 

오디오는 소리나 음악을 기록하거나 방송하는 것을 말합니다. 음성은 기본적으로 문자, 숫자 또는 화상과 다릅니다. 오디오는 연속적이지 이산적이지 않습니다. 목소리나 음악을 마이크로폰을 사용하여 전기 신호로 바꿀 때에는 연속 신호를 사용합니다.

 

동영상은 그림이나 영화 같은 것을 기록하거나 방송하는 것을 말합니다. 동영상은 연속적인 것에 의해 만들어질 수도 있고 각각은 이산적인 개체이지만 여러 화상을 합해서 움직이는 느낌을 갖도록 만들 수도 있습니다.

 

다음은 데이터 흐름의 방향에 따라 데이터통신을 구분해보겠습니다. 두 장치 사이의 데이터통신은 단방향, 반이중 방향, 전이중 방향이 될 수 있습니다.

 

단방향 방식에서 통신은 일방통행로처럼 한쪽 방향으로만 일어납니다. 하나의 링크에 연결되어 있는 두 장치 간에 한 쪽은 전송만 할 수 있고, 다른 쪽은 수신만 할 수 있습니다. 우리가 흔히 접하는 자판과 모니터는 단방향 장치의 예입니다. 즉 자판은 입력만, 모니터는 출력만 할 수 있습니다. 단방향 방식은 데이터를 한 방향으로 전송하는데 채널의 전체 용량을 사용할 수 있습니다.

 

반이중 방식에서 각 지국은 송신과 수신이 가능하지만, 동시에는 할 수 없습니다. 한 장치가 송신하면 다른 장치는 수신만 할 수 있게 되고, 그 역도 마찬가지입니다. 반이중 방식은 양방향으로 통행이 가능한 외길과 같습니다. 차들이 한쪽 방향으로 이동하면 다른 방향의 차들은 기다려야 합니다. 반이중 전송방식에서 채널의 전체 용량은 전송하는 장치가 전부 사용합니다. 워키토키와 민간 방송용 라디오는 반이중 시스템의 예입니다. 반이중 방식은 동시에 양방향으로 통신이 필요하지 않은 경우에 사용됩니다. 채널의 전체 용량은 각 방향에 대해 전부 사용될 수 있습니다.

 

전이중 방식에서는 양쪽 지국이 동시에 송신과 수신을 할 수 있습니다. 전이중 방식은 동시에 양방향으로 통행이 가능한 2차선 도로와 같습니다. 전이중 방식에서 신호는 링크의 용량을 공유해서 양방향으로 전달됩니다. 이러한 공유는 각 링크가 물리적으로 분리된 서로 다른 2개의 전송통로를 갖게 하거나, 채널의 전송용량을 반으로 나누어 서로 반대 방향으로 흐르게 하는 두 가지 방법으로 이루어질 수 있습니다. 전이중 통신의 일례 중 하나는 전화망이 있습니다. 두 사람이 전화선으로 통화를 하고 있을 때, 동시에 말하며 들을 수 있습니다. 전이중 방식은 항상 양방향으로 이루어져야 하는 경우에 사용됩니다. 그러나 채널의 용량은 양방향 사이에서 나누어서 사용해야 합니다.