데이터통신

2장 네트워크 모델

프로토콜 계층화는 통신 프로세스를 특정 기능을 수행하는 개별 계층으로 분할하는 것을 말합니다. 프로토콜 계층화의 원칙에는 양방향 통신, 각 계층 아래 동일한 객체, 계층 간 논리적 연결 등이 포함됩니다.

TCP/IP 계층

응용
- 앱 프로토콜
전송
- 전송 프로토콜
네트워크
- 인터넷 프로토콜
- Packet을 처리
데이터 링크
- LAN,WAN과 연관, HW가 처리
- Frame를 처리
물리
- LAN,WAN과 연관
- Bit를 처리

TCP/IP Protocol Suite는 인터넷에 연결된 장치 간 통신에 사용되는 프로토콜의 모음입니다. 응용, 전송, 인터넷 및 네트워크 액세스 계층을 포함하는 계층화 아키텍처를 갖습니다.

캡슐화는 각 계층에서 패킷에 헤더(앞) 및 트레일러(뒤)를 추가하는 과정입니다
디캡슐화는 이러한 헤더 및 트레일러를 수신 측에서 제거하는 과정입니다.

주소 지정(Addressing)은 네트워크 계층에서 패킷의 출발지와 목적지를 식별하는 데 사용됩니다. IP 주소가 이러한 목적으로 사용됩니다. 다중화 및 역다중화(Multiplexing and Demultiplexing)는 여러 신호를 하나의 신호로 결합하는 과정입니다. 역다중화는 그 반대의 과정입니다.

OSI Model과 TCP/IP Protocol Suite는 비슷한 기능을 가지고 있지만, 프로토콜 레이어링 접근 방식과 레이어 수에서 차이가 있습니다.

3장 물리 계층 소개

이 장에서는 데이터와 신호, 아날로그와 디지털 데이터, 아날로그와 디지털 신호, 주기적과 비주기적 신호, 그리고 대역폭에 대해 논의합니다.

디지털과 아날로그, 신호와 데이터

종류	데이터	신호
아날로그	연속적인 정보(사람 목소리 등)	연속적인 파형
디지털	이산 값을 가짐	이산적, 0과 1과 같이 제한된 수의 정의된 값만 가짐, 합성 아날로그 신호

주기 아날로그 신호

Sine wave
- 주기적 아날로그 신호의 기본 유형
- 표현
  - 진폭, 주파수, 위상

디지털 신호 전송 방법

베이스 밴드(Baseband) 전송
- 아날로그 신호로 변환 없이 디지털 신호를 채널을 통해 전송
- Low-pass 채널 필요
- 좁은 대역폭으로 대용량 데이터 전송에 부적합
- 저렴한 비용
- 양방향 통신
- 근거리 전송에 주로 사용
브로드 밴드(Broadband) 전송
- 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전송
- 한 링크에 다수의 채널로 신호를 전송
- 변조(Modulation)를 사용
- 넓은 대역폭
- 장거리 전송에 주로 사용

대역폭

복합 신호에 포함된 주파수 영역

Hz 단위의 대역폭
- 복합 신호의 주파수 영역 or 채널이 통과 시킬 수 있는 주파수 영역
Bit rate 단위의 대역폭
- 채널 or 링크의 Bit rate

전송 장애의 원인

감쇠(Attenuation), 왜곡(Distortion), 잡음(Noise)은 전송에 장애가 됩니다.

감쇠
- 에너지 손실
- 대응
  - 신호 증폭기(Amplifier)
왜곡
- 신호 형태의 변화
- 대응
  - 반대되는 신호나 다른 주파수로 만든다.
잡음
- 불필요한 신호가 섞임
- 대응
  - 차폐

SNR(Signal-to-Noise Ratio, 신호 대 잡음 비율)

SNR이 높을수록 신호가 더 강하고 잡음이 더 약하다는 것을 의미합니다.
decibel로 표시한다.

Data Rate와 Bit Rate의 차이

Bit Rate(비트 속도)
- 1초 당 전송되는 비트 수를 의미
- 전송되는 데이터의 양을 나타내는 것
- 비트/초(bps)로 표시
- 1 Mbps Bit rate는 1초당 100만 개의 비트를 전송할 수 있다는 것을 의미
Bit Length(비트 길이)
- 매체를 통해 한 비트를 보내는 데 걸리는 시간
Data Rate(데이터 속도)
- 1초 당 전송되는 실제 데이터의 양
- 1 Mbps Data rate는 1초 당 1MB의 데이터를 전송할 수 있다는 것을 의미

데이터 속도(Data Rate)의 한계

Data Rate는 세 가지 요소에 의존(영향을 받음)

가능한 대역폭
사용하는 신호 레벨
채널의 품질(노이즈)

이론적 최대 Bit Rate

Nyquist Bit Rate
- 노이즈가 없는 채널의 이론적 최대 Bit Rate
Shannon capacity
- 노이즈가 있는 채널의 이론적 최대 Bit Rate

Nyquist Bit Rate

Bit Rate = 2 * bandwidth * log₂L (L은 신호의 레벨)

ex) 노이즈가 없는 3000Hz의 채널로 신호를 2 신호 레벨로 전송할때, 최대 Bit Rate는?
Bit Rate = 2 * 3000 * log₂2 = 6000bps

Shannon capacity

Capacity = bandwidth * log₂(1+SNR)

ex) 전화기는 일반적으로 대역폭 3000Hz, SNR 3162 이다.
C = 3000 * log₂3163 = 3000 * 11.62 = 34,860bps

요약

Shannon capacity 는 최대 속도의 상한 값을 알려줌
Nyquist formula 는 얼마 만큼의 신호 레벨이 필요한지를 알려줌

성능

대역폭
- Hz와 비트/초 단위의 대역폭
처리량
- 데이터를 얼마나 빨리 네트워크를 통해 전송할 수 있는지를 측정하는 지표
지연 (지연 시간)
- 전파 시간, 전송 시간, 대기 시간, 처리 지연 시간
전송 시간
- 매체를 통해 메시지를 보내는 데 걸리는 시간
대기 시간
- 메시지가 처리되기 전에 보류되는 시간
대역폭-지연 곱
- 한 번에 네트워크를 통해 전송할 수 있는 데이터 양

4장 디지털 전송

컴퓨터 네트워크는 정보를 한 지점에서 다른 지점으로 보내도록 설계되었고, 이 정보는 전송을 위해 디지털 신호 또는 아날로그 신호로 변환해야 합니다.

디지털-디지털 변환

디지털 데이터 → 디지털 신호로 변환

Signal Element vs Data Element

신호 요소(Signal Element)
- 디지털 신호(Digital Signal)의 시간 상 가장 짧은 단위
데이터 요소(Data Element)
- 보내야 하는 것
r
- 각 신호 요소 가 전달하는 데이터 요소(Data Element) 의 개수

Data Rate vs Signal Rate

Data Rate
- 1초 당 전송되는 데이터 요소(Bits)의 개수
- Bit Rate
Signal Rate
- 1초 당 전송되는 신호(Signal) 요소의 개수
- Pulse Rate, Modulation Rate, Baud Rate(디지털 신호에 필요한 대역폭을 결정한다)
Data Rate(N) 와 Signal Rate(S) 의 관계
- Signal Rate = Data Rate / r

전송 방법 개발 시 고려하는 부분

Baseline Wandering
- 수신자는 수신된 신호 세기의 평균을 계산합니다. 이 평균을 Baseline이라고 합니다.
DC Components(Direct-Current, 직류)
- 디지털 신호의 전압 레벨이 일정하게 유지되면 스펙트럼은 매우 낮은 주파수를 만드는데, 이 주파수는 0에 가깝습니다.
- 주파수가 낮은 성분을 통과하지 못하는 시스템이 존재하므로, 직류가 생기지 않도록 해야합니다.
Self-synchronization
- 송신자가 보낸 신호를 인식하기 위해 수신자의 Bit 간격과 송신자의 Bit 간격이 일치해야 합니다.
- 동기화가 필요합니다.

Line Coding(회선 부호화)

디지털 데이터를 디지털 신호로 변환하는 과정(0과 1을 어떻게 할 것인가를 처리)

방식
- Unipolar(단극형)
  - NRZ
- Polar(극형)
  - NRZ-I, NRZ-Z, RZ, Biphase(Manchester, Diff-Manchester)
- Bipolar(양극형)
  - AMI, Pseudoternary
- Multilevel
  - 2B/1Q, 8B/6T, 4D-PAM5
- Multitransition
  - MLT-3

Unipolar(단극형) 방식

모든 신호 레벨이 축 아래 또는 위에 있습니다.

NRZ(Non-Return-to-Zero)

가장 기본적인 방법, 양전압 : 1비트, 음전압 : 0비트로 정의됩니다.

0이 기준점입니다.

문제점
- DC, Clock synchronization

Polar(극형) 방식

양과 음, 두 가지 전압 준위를 사용한다.

NRZ-L, NRZ-I

두 가지 레벨의 전압을 사용, 양전압 : 0비트, 음전압 : 1비트로 정의됩니다.

NRZ-L(Level)
- 전압 레벨에 따라 Bit 값 결정
- sync문제가 발생한다.
NRZ-I(Inversion)
- 다음 Bit가 0 → 반전X, 1 → 반전O
- Bit 1을 만날때 마다 반전하므로, sync를 제공한다.
문제점
- DC

평균 신호 속도 = N/2

RZ(Return-to-Zero)

NRZ의 문제점인 Sync를 제공

문제점
- NRZ보다 더 많은 대역폭을 차지

Biphase(Manchester)

두 가지 전압을 사용, Bipolar(AMI, Pseudoternary)와 달리 0이 아닌 모든 비트에 대해 신호가 전송됨, 동기화와 bit를 표현하기 위해 각 bit 간격 중간에서 신호를 반전
Bit 0 → 양극에서 음극으로 반전, Bit 1 → 음극에서 양극으로 반전 DC 해결
비트 중간에서 반전되므로 Sync문제가 없다.
NRZ 대비 2배의 대역폭을 가진다.

Differential Manchester
- RZ와 NRZ-I의 개념을 결합
- 비트 중간에서 무조건 반전
- 다음 Bit가 0 → 반전O, 1 → 반전X

Bipolar(양극형)

세 가지 레벨(+,0,-) 사용, 장거리 통신에 주로 사용

AMI
- 다음 bit 0 → 0, 1 → 전환
- 0이 연속되면 Sync문제가 발생한다.
  - 해결방안
    - Scrambling(B8ZS, HDB3)
Pseudoternary
- 다음 bit 0 → 전환, 1 → 0

Multilevel(다준위)

m개 데이터 요소의 패턴을 n개 신호 요소의 패턴으로 인코딩하여 전송당 비트 수를 늘림 >한번에 더 많은 정보 전송이 가능해 대역폭 효율성 증가
mBnL 방식에서 m 데이터 요소의 패턴을 2^m<=L^n인 n 신호 요소의 패턴으로 인코딩한다.

2B1Q

2진수 1개, 4진수 1개, DSL(Digital subscriber line)기술에 사용됩니다.
4개의 전압 준위를 사용
각 펄스는 2비트를 표현

8B6T

2진수 8개, 3진수 6개, 100BASE-4T 케이블에 사용
3개의 전압 준위를 사용

729(6^3) - 256(268) = 473개의 중복 신호 요소가 있음, 동기화와 에러 검출에 사용

4D-PAM5(4차원 5레벨 펄스 진폭 변조)

4D는 데이터가 동시에 4가닥 선으로 전송되는 것을 의미, 5개의 전압 레벨(-2,-1,0,1,2)사용, 0레벨은 에러 검출에 사용
기가비트 랜에 사용

Mutitransition(다중 회선 전송)

MLT-3

3개의 전압 준위(-1,0,+1)사용

Line Coding 요약

DC 있음
- NRZ, AMI
DC 없음
- Biphase, 8B6T, 4D-PAM5
Sync 문제 있음
- NRZ, NRZ-L, AMI, 2B1Q, MLT-3
Sync 문제 없음
- NRZ-L, RZ, Biphase, 8B6T, 4D-PAM5

Biphase, 8B6T, 4D-PAM5는 DC, Sync문제가 없다!

Block Coding(블록 부호화)

디지털 데이터 → 디지털 데이터로 변환, mB/nB 부호화
m bit를 n bit 블록으로 바꾼다. Sync와 오류 탐지를 위해 비트를 추가하는 것이다.
조건 : m<n

4B/5B

4비트 → 5비트, 동기화 문제 해결, 데이터 크기 증가

4비트를 바꿀때 없는 5비트는 따로 매핑

8B/10B

에러 확인(내장 오류 검사 가능)과 동기화 개선에서 더 나음

Scrambling

동기화를 제공하기 위해 긴 0레벨 펄스를 다른 레벨의 조합으로 대체합니다.

종류
- 8-0 substitution Bipolar(B8ZS)
- High Density Bipolar 3-0(HDB3)
Scrambling이 필요한 이유
- LAN의 스테이션 간 전용 링크에 적합한 Biphase 체계는 넓은 대역폭 요구로 인해 장거리 통신에 부적합
- Block coding과 NRZ의 조합은 DC 때문에 장거리 인코딩에 부적합
- AMI 인코딩은 대역폭이 좁고 DC를 만들지 않으나, 긴 0 시퀀스는 동기화를 방해한다

B8ZS(8-0 substitution Bipolar)

노이즈를 고려해 V,B를 여러개 둬서 DC 문제를 해결함

V : Violation

HDB3(High Density Bipolar 3-0)

B8ZS와 유사, 4개의 0에 대해 변환, 총 펄스의 수를 짝수로 만듭니다.

마지막 대체 후 0이 아닌 펄스의 수가 홀수이면 대체 패턴은 000V가 됩니다.
- 이는 0이 아닌 펄스의 총 수를 짝수로 만듭니다.
마지막 치환 후 0이 아닌 펄스의 개수가 짝수이면 치환 패턴은 B00V가 됩니다.
- 이는 0이 아닌 펄스의 총 수를 짝수로 만듭니다.

아날로그 - 디지털 변환

아날로그 신호 → 디지털 데이터로 변환

종류
- PCM
- DM

PCM(Pulse Code Modulation, 펄스 코드 변조)

가장 일반적인 기술

아날로그 신호를 샘플링(신호를 시간 별로 자름, 중간값이 버려짐)
샘플링된 신호를 양자화
양자화된 값을 비트 스트림으로 인코딩

샘플링(Sampling)

아날로그 신호로 표본을 채집하고 그 결과에 근거하여 펄스를 제작
Nyquist 정리에 따르면 샘플링 속도는 신호에 포함된 최고 주파수의 2배 이상이어야 함, 적절한 샘플링 횟수를 정하는 것이 중요

문제점
- 몇 Bit로 나눠야 하는가

인코딩

각 샘플은 n_b-bit code word로 바뀔 수 있다 Bit Rate = Sampling Rate * Number of bits per sample = f_sn_b

ex) 사람 목소리의 샘플링 속도와 비트 속도는 ?
샘플링 속도 = 4000 * 2 = 8000samples/s
비트 속도 = 8000 * 8 = 64,000bps = 64kbps

DM(Delta Modulation)

PCM의 복잡성을 줄여 간단함, 아날로그를 바로 디지털로 바꿈

Data Transmission(데이터 전송)

데이터 전송모드
- 병렬
  - 한번에 n 개의 그룹의 비트를 전송하는 것
  - n 비트를 전송하기 위해 n 개의 전선을 사용
  - 장점
    - 직렬 전송에 비해 n 배만큼 전송속도가 증가
  - 단점
    - 비싼 가격
- 직렬
  - 통신하는 두 장치 간에 하나의 채널만 있으면 된다.
  - 비 동기식
  - 동기식

Async Transmission
- 신호 타이밍은 중요하지 않음
- start bit : 0, stop bit : 1
Sync Transmission
- Bit stream이 Frame에 조합됨
- 양쪽 간에 시간 동기화 불필요
- 수신자는 수신된 byte를 8bit 단위의 그룹으로 분리한다.
- 데이터 링크 계층에서 주로 사용
  - 장점
    - 비동기식 보다 빠른 속도

5장 아날로그 전송

아날로그 전송은 진폭, 주파수 또는 위상의 변화로 정보를 전송하는 방식
이 장에서는 디지털-아날로그 및 아날로그-아날로그 변환에 사용되는 다양한 기술에 대해 논의한다.

디지털 - 아날로그 변환

디지털 데이터를 기반으로 아날로그 신호의 특성 중 하나를 변경하는 과정입니다.

디지털 데이터 - 아날로그 신호 변환의 네 가지 유형
- 진폭 편이 변조(ASK)
- 주파수 편이 변조(FSK)
- 위상 편이 변조(PSK)
- 사분면 진폭 변조(QAM)

ASK, FSK, PSK는 아날로그 전송법입니다. QAM은 주파수를 통일하고, 진폭과 위상이 다릅니다.

디지털 - 아날로그 변환 시 중요한 것들

데이터 요소 대 신호 요소
데이터 속도 대 신호 속도
대역폭
Carrier(반송파) 신호
- 아날로그 전송 시, 송신 장치는 정보 전송 기반이 되는 고주파 신호를 생성하는데, 이 신호를 의미합니다.

ASK(Amplitude Shift Keying)

진폭이 다른 신호 요소를 사용, 일반적으로 두 레벨만 사용하여 구현됩니다.
BASK(Binary amplitude shift keying), OOK(On-Off keying)

ASK의 대역폭
- B = (1 + d) x S
- 0 <= d <= 1
- B는 1에 가까울 수록 좋음
다중 레벨 ASK
- QAM으로 구현

FSK(Frequency Shift Keying)

Carrier signal의 주파수를 변조하여 데이터를 나타냄
BFSK(Binary FSK) : 두개의 Carrier 주파수를 고려, 0과 1에 따라 주파수가 다름

BFSK의 대역폭
- B = (1 + d) x S + 2∆∅
- ASK 대역폭의 절반 수준

PSK(Phase Shift Keying)

Carrier의 위상을 변조하여 2개 이상의 다른 신호 요소를 나타냄
BPSK(Binary PSK) : 2개의 신호 요소만 사용, 0° 위상과 180° 위상을 가진 요소

PSK의 대역폭
- B = 1 + d x S로 계산됩니다
- Quadrature PSK (QPSK)는 각 신호 요소에서 두 개의 비트를 한 번에 보내어 구현됩니다.

Constellation Diagram

두 개의 반송파를 사용할 때 신호 요소의 진폭과 위상을 정의하는 데 도움이 됩니다.

보통 주파수를 통일시킵니다.
크기, 위상으로 구별합니다.

모든 위상이 0, 크기 동일/위상 다름, 크기/위상 다름

QAM(Quadrature Amplitude Modulation)

서로 다른 진폭 레벨을 가진 두 개의 반송파를 사용

아날로그 - 아날로그

아날로그를 아날로그로 변환한다.

종류
- AM(진폭 변조)
- FM(주파수 변조)
- PM(위상 변조)

AM(Amplitude Modulation)

신호의 진폭에 따라 반송파의 진폭이 바뀐다.
Modulating signal * Carrier frequency = Modulated signal
대역폭 : B_AM 2B, 변조 신호 대역폭의 2배

FM(Frequency Modulation)

변조신호의 전압 준위 변화에 따라 반송파의 주파수가 바뀐다.
대역폭 : 변조신호 대역폭의 10배

라디오가 AM, FM으로 구분되는 이유

A, B간에 위치 차이(주파수 영역이 다름)를 둬서 radio에 AM, FM이 있음

PM(Phase Modulation)

주파수가 위상에 따라 변화

6장 대역폭 활용 : 멀티 플렉싱, 스펙트럼 확산

Multiplexing(다중화)의 정의 및 범주

단일 데이터 링크를 통해 여러 신호를 동시에 전송이 가능한 기술
두 장치를 연결하는 매체의 대역폭 > 장치에 필요한 대역폭

Link
- 물리적 경로
Channel
- 회선 쌍 사이에서 전송을 위한 경로
- 링크는 여러 개의 채널을 가질 수 있음

범주
- FDM(주파수 분할 다중화)
- WDM(파장 분할 다중화)
- TDM(시분할 다중화)

Frequency-Division Multiplexing(주파수 분할 다중화, FDM)

전송될 신호들의 대역폭 조합보다 링크의 대역폭이 더 클때 사용된다.
신호가 겹치지 않도록 보호 대역 만큼 떨어져야 한다.

3600개의 채널을 1개의 선으로 처리

Wavelength-Division Multiplexing(파장 분할 다중화, WDM)

기본 개념은 FDM과 같다.
광케이블의 고속 데이터 전송에 적합, SONET network에 사용

3개의 빛을 전송함

Time-Division Multiplexing(시분할 다중화)

여러 연결이 링크의 높은 대역폭을 공유하는 디지털 처리
여러 저속 채널을 하나의 고속 채널로 결합
Time slot, Frame을 사용한다.

종류
- 동기식 TDM
- 통계적 TDM

동기식 TDM

각 입력 연결은 데이터를 전송하지 않더라도 출력에 할당됨
링크의 데이터 속도는 n배 더 빠르며, 단위 지속 시간은 n배 더 짧음

A, B, C가 시간을 나눔

TDM의 문제점

Empty Slots, Data Rate Management

Empty Slots
- 동기식 TDM은 전송할 데이터가 없다면 빈 슬롯이 생기므로 비효율적 입니다.
Data Rate Management
- 입력 데이터 속도의 불일치 문제를 가집니다.

Empty Slots

Data Rate Management

Frame Synchronizing

TDM 구현은 FDM만큼 간단하지 않습니다.
Multiplexer와 DeMultiplexer간의 동기화는 중요한 문제입니다.
Frame앞에 Framing bits를 추가하여 동기화 문제를 개선합니다.

Digital Signal Service(DSS)

전화 통신사는 Digital Signals 계층으로 TDM을 구현

DS-0 : 단일 디지털 채널, 64kbps
DS-1 : 1,544mbps, 24개의 DS-0 채널을 다중화
DS-2 : 6,312mbps, 4개의 DS-1 채널(96개의 DS-0 채널)을 다중화
DS-3 : 44,376mbps, DS-2 채널을 다중화
DS-4 : 274,176mbps, DS-3 채널을 다중화

T-Lines

DS-0, DS-1 등은 서비스 명입니다. 이를 구현하기 위해 통신사는 T-Lines를 사용합니다

E-Lines

유럽 연합의 T-Lines

Statistical Time-Division Multiplexing(통계적 시분할 다중화, STDM)

대역폭 효율성 향상을 위해 슬롯이 동적으로 할당됩니다.
동기식 TDM에서, 각 입력에는 출력 프레임에 예약된 슬롯이 있습니다. → 일부 입력 라인에 전송할 데이터가 없으면 비효율적 입니다.

Addressing
- Frame에 추가 정보 삽입
Slot size
No synchronization bits
Bandwidth

Spread spectrum(대역 확산)

무선 신호를 다양한 주파수 대역으로 분산시켜서 전송한다, 무선 애플리케이션에서 사용(LAN, WAN)
각 스테이션에는 필요보다 더 넓은 대역폭을 할당해야 한다.
원래 대역폭 B를 Bss로 확장하는 것은 원래 신호와 독립적으로 수행

종류
- FHSS
- DSSS

Frequency Hopping Spread Spectrum(주파수 도약 확산 스펙트럼)

랜덤 도약 시퀀스를 통해 발신된 M개의 신호를 서로 다른 반송파를 사용하여 신호를 전송한다.
대상 채널에 대한 사전 검사 기능이 있어, 대상 채널에 노이즈, 전파 간섭이 있으면 그 채널을 피해 도약하는 것이 가능하다. 이로 인해 노이즈, 전파 간섭의 영향을 받지 않고 안정적인 통신이 가능하다.

대역폭 공유

주기를 랜덤으로 만들면 보안성 향상

Direct Sequence Spread Spectrum(직접 시퀀스 확산 스펙트럼)

신호를 확산 코드(무작위 비트 시퀀스)와 XOR연산을 수행하여 변환된 출력 코드를 가지고 다른 주파수 대역으로 분산시켜서 전송한다.
FHSS에 비해 노이즈, 간섭에 취약하다.

사용자 마다 다른 확산 코드를 사용하도록 하여 주파수 간섭을 감소시킬 수 있다.

대역폭 공유

일부 무선 LAN은 DSSS를 사용하고, 확산 대역폭 공유 불가
특수 확산 코드를 사용하여, 확산 대역폭을 공유 가능

7장 전송 매체

전송 매체는 소스에서 목적지까지 정보를 전달할 수 있는 모든 것으로 광범위하게 정의할 수 있고, 물리 계층 아래에 위치하며 물리 계층에 의해 직접 제어된다.

Unguided는 특정 매체를 사용하지 않음

Twisted-Pair Cable(꼬임 쌍선)

두 개의 도체(일반적으로 구리)로 구성, 전선 중 하나는 수신기로 신호를 전달하는 데 사용되며, 다른 하나는 접지 참조로만 사용됨
Noise, Crosstalk 는 두 전선 모두에 영향을 미쳐 원치 않는 신호를 생성할 수 있습니다.

종류
- UTP
- STP

Coaxial Cable(동축 케이블)

TP 케이블보다 더 높은 주파수 범위

Fiber-Optic Cable(광 케이블)

빛으로 신호를 전송한다.

Propagation Modes(전파 모드)

장점
- 더 넓은 대역폭
- 신호 감쇠 감소
- 전파 영향X
- 가벼운 무게
- 부식에 강함
단점
- 비쌈
- 유지보수성

Unguided Media(Wireless, 무선)

전파를 사용
사용하는 주파수마다 특성이 다름

전파 방법
- 지표면(2Mhz 미만)
- 대기(2~30Mhz)
- 가시선(30Mhz 이상)
종류
- Radiowaves
  - 3khz - 1ghz
  - AM/FM 라디오, 전방향 안테나
- Microwaves
  - 1ghz - 300ghz
  - 단방향
  - 위성 통신, 휴대전화
- Infrared
  - 300ghz - 400thz
  - IrDA
  - Remote Control(리모컨)

8장 스위칭

장치들을 연결하는 방법

전환 방법

Circuit Switching(회선 전환)
- 두 스테이션 간에 전용 경로가 생성된다. 자원은 전체 연결 기간 동안 할당됨
- 전화망
- 물리 계층에서 사용
Packet Switching(패킷 전환)
- 메시지는 패킷으로 나뉜다, 자원은 전용이 아니며 서로 다른 연결 간에 공유될 수 있다
- 데이터 링크/네트워크 계층에서 사용
Message Switching(메시지 전환)
- 데이터 전송은 애플리케이션 계층에서 이루어지며 한 스테이션에서 다음 스테이션으로 전체 메시지를 전달하는 것을 포함
- 애플리케이션 계층에서 사용

Circuit Switching(회선 전환)

물리적 링크로 연결되는 스위치들로 구성
두 스테이션 사이에 전용 경로가 설정되고, 전체 연결 기간 동안 자원이 할당된다
연결은 각 링크 중 하나의 전용 채널을 사용
데이터는 패킷화되지 않는다

장점
- 만들어진 회선의 품질은 일정
단점
- 안쓰는 회선 낭비
  - 전체 연결 시간동안 자원이 할당 되기 때문입니다.
- 전송 중 특정 경로에 문제 발생 시 전송 불가
- 지연 시간
  - 요청 - 응답 간에 지연 시간이 있습니다.

Packet Switching(패킷 전환)

패킷에 자원을 할당하지 않음, 패킷 크기는 고정적이거나 가변적이다.

종류
- Datagram networks
- Virtual circuit networks

Datagram networks

여러 개의 라우터를 사용
연결과정이 없어 지연 시간이 적고, 회선 전환보다 효율적, 단점도 있음

특징
- 각 패킷은 다른 패킷과 무관하다
- 전송 소요 시간이 가변적
- 지연 시간은 짧으나, 대기 시간이 있다
- 데이터 요청 순서와 응답 순서가 일치한다는 보장 없음
- 패킷 내에 주소 정보가 있음
- 패킷 목적지를 위해 Routing table을 사용하고, 패킷 내에 주소 정보가 있음

Virtual circuit networks(가상 회선)

회선 전환과 데이터 그램 네트워크를 섞음

특징
- 설정 및 해제 단계가 있다.
- 자원은 회선 전환과 같이 설정 중에 할당 가능, 데이터 그램처럼 요청 시 할당도 가능
- 데이터 그램처럼 패킷을 사용, 헤더에 주소를 포함
- 회선 전환처럼 모든 패킷은 연결 중에 설정된 같은 경로를 따른다
- 데이터 링크 계층에서 주로 사용
- 중간에 문제 발생 시 다른 경로로 전송 가능