컴퓨터 네트워킹 자습서 : 궁극적 인 가이드

computer networking tutorial

컴퓨터 네트워킹 : 컴퓨터 네트워크 기본 및 네트워킹 개념에 대한 궁극적 인 가이드

컴퓨터와 인터넷은 지난 수십 년 동안이 세상과 우리의 생활 방식을 크게 변화 시켰습니다.

수십 년 전 우리가 누군가에게 장거리 트렁크 통화를하고 싶었을 때,이를 실현하기 위해 일련의 지루한 절차를 거쳐야했습니다.

한편, 시간과 비용 측면에서 매우 비쌉니다. 그러나 지금은 첨단 기술이 도입됨에 따라 시간이지나면서 상황이 바뀌 었습니다. 오늘날 우리는 작은 버튼을 터치하기 만하면됩니다. 스마트 폰, 인터넷 및 컴퓨터의 도움으로 매우 쉽게 전화를 걸고 문자 또는 비디오 메시지를 보낼 수 있습니다.

이 첨단 기술 뒤에있는 주요 요인은 바로 컴퓨터 네트워크입니다. 미디어 링크로 연결된 노드 집합입니다. 노드는 네트워크를 통해 다른 노드에서 생성 된 데이터를 보내거나받을 수있는 모뎀, 프린터 또는 컴퓨터와 같은 모든 장치가 될 수 있습니다.

컴퓨터 네트워킹 시리즈의 자습서 목록 :

아래 목록은이 시리즈의 모든 네트워크 자습서 목록입니다.

이 시리즈의 첫 번째 자습서부터 시작하겠습니다.

학습 내용 :

• 컴퓨터 네트워킹 소개
  • 기본 커뮤니케이션 모델
  • 컴퓨터 네트워킹의 필요성
  • 컴퓨터 네트워크의 사용
  • 네트워크 토폴로지 유형
    • # 1) 버스 토폴로지 :
    • # 2) RING 토폴로지 :
    • # 3) STAR 토폴로지 :
    • # 4) 메시 토폴로지 :
    • # 5) 나무 토폴로지 :
  • 컴퓨터 네트워크의 전송 모드
    • # 1) 단면 모드 :
    • # 2) 반이중 모드 :
    • # 3) 전이중 모드 :
  • 컴퓨터 네트워크의 전송 매체
    • # 1) 동축 케이블 :
    • # 2) 연선 케이블 :
    • # 3) 광섬유 케이블 :
  • 무선 통신 매체
    • # 1) 전파 :
    • # 2) 전자 레인지 :
    • # 3) 적외선 파 :
  • 결론
  • 추천 도서

컴퓨터 네트워킹 소개

컴퓨터 네트워크는 기본적으로 노드가 자원을 할당 할 수 있도록하는 디지털 통신 네트워크입니다. 컴퓨터 네트워크는 구리 케이블이나 광 케이블과 같은 유선 미디어 또는 WiFi와 같은 무선 미디어를 통해 데이터를 전송하거나 수신하는 두 대 이상의 컴퓨터, 프린터 및 노드로 구성된 집합이어야합니다.

최고예컴퓨터 네트워크는 인터넷입니다.

컴퓨터 네트워크는 슬레이브로 작동하는 다른 시스템과 연결된 단일 제어 장치가있는 시스템을 의미하지 않습니다.

또한 아래 언급 된 특정 기준을 충족 할 수 있어야합니다.

• 공연
• 신뢰할 수 있음
• 보안

이 세 가지에 대해 자세히 살펴 보겠습니다.

# 1) 성능 :

네트워크 성능은 다음과 같이 정의 된 전송 시간 및 응답 시간을 측정하여 계산할 수 있습니다.

• 소요 시간 : 데이터가 한 소스 지점에서 다른 목적지 지점으로 이동하는 데 걸리는 시간입니다.
• 응답 시간: 질의와 응답 사이에 경과 된 시간입니다.

# 2) 신뢰성 :

네트워크 장애를 측정하여 신뢰성을 확인합니다. 실패 횟수가 많을수록 신뢰성이 낮아집니다.

# 3) 보안 :

보안은 원치 않는 사용자로부터 데이터를 보호하는 방법으로 정의됩니다.

데이터가 네트워크에서 흐르면 다양한 네트워크 계층을 통과합니다. 따라서 추적하면 원치 않는 사용자가 데이터를 유출 할 수 있습니다. 따라서 데이터 보안은 컴퓨터 네트워크에서 가장 중요한 부분입니다.

좋은 네트워크는 매우 안전하고 효율적이며 액세스하기 쉬운 네트워크로 동일한 네트워크에서 허점없이 쉽게 데이터를 공유 할 수 있습니다.

기본 커뮤니케이션 모델

데이터 통신의 구성 요소 :

• 메시지: 전달 될 정보입니다.
• 보내는 사람: 보낸 사람은 메시지를 보내는 사람입니다.
• 리시버: 수신자는 메시지를받는 사람입니다.
• 매질: 메시지가 전송되는 매체입니다. 예를 들어 , 모뎀.
• 실험 계획안: 이는 데이터 통신을 제어하는 ​​일련의 규칙입니다.

컴퓨터 네트워크의 다른 측면 :

음성, 비디오 또는 텍스트의 형태가 될 수있는 모든 유형의 데이터와 메시지를 지원합니다.

매우 빠르며 데이터 통신에 단 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 그것은 매우 안전한 통신 매체이며 비용이 매우 꺼리고 효율성이 뛰어나므로 액세스하기 쉽습니다.

컴퓨터 네트워킹의 필요성

다음은 다양한 요구 사항입니다.

• 한 PC와 다른 PC 간의 통신.
• 동일한 플랫폼의 다양한 사용자 간의 데이터 교환.
• 값 비싼 소프트웨어 및 데이터베이스 교환.
• 정보 공유 봉고차 .
• 프린터, 모뎀, 허브 등과 같은 소프트웨어는 물론 하드웨어 장치 공유에 사용됩니다.

컴퓨터 네트워크의 사용

일상 생활과 비즈니스 목적 모두에서 컴퓨터 네트워크의 몇 가지 예를 살펴보고 이러한 분야에서 어떻게 혁신을 가져올 지 살펴 보겠습니다.

# 1) 자원 공유 : 유일한 목표는 모든 소프트웨어 및 하드웨어 장비, 특히 프린터 및 스위치를 송신자 또는 수신자의 물리적 위치에 관계없이 네트워크상의 모든 사람이 액세스 할 수 있도록하는 것입니다.

# 2) 서버-클라이언트 모델 : 회사의 데이터가 방화벽으로 매우 안전하게 보호되고 회사 사무실에있는 스마트 컴퓨터에 저장되는 모델을 상상해보십시오. 이제 회사의 직원은 간단한 데스크톱을 사용하여 원격으로 데이터에 액세스해야합니다.

이 모델에서 직원의 데스크탑은 클라이언트이고 사무실에있는 컴퓨터는 서버가됩니다.

# 3) 커뮤니케이션 매체 : 컴퓨터 네트워크는 사무실의 직원들 사이에 강력한 커뮤니케이션 매체를 제공합니다.

거의 모든 회사 (두 대 이상의 컴퓨터가있는)는 모든 직원이 일상적인 의사 소통을 위해 일반적으로 사용하는 전자 메일 (전자 메일) 기능을 채택 할 것입니다.

# 4) 전자 상거래 : 요즘 우리 집에서 편안하게 앉아 온라인 쇼핑이 유행하고 있습니다.

인터넷을 통해 소비자와 비즈니스를 수행하는 것은 매우 편리하고 시간도 절약됩니다. 항공사, 서점, 온라인 쇼핑, 호텔 예약, 온라인 거래 및 음반 판매 업체는 고객이 집에서 쉽게 쇼핑하는 것을 좋아한다고 생각합니다.

가장 널리 사용되는 전자 상거래 형태는 아래 그림에 나와 있습니다.

네트워크 토폴로지 유형

이해하기 쉽도록 다양한 유형의 네트워크 토폴로지가 그림으로 아래에 설명되어 있습니다.

# 1) 버스 토폴로지 :

이 토폴로지에서 모든 네트워크 장치는 단일 케이블에 연결되며 데이터를 한 방향으로 만 전송합니다.

장점 :

• 비용 효율적
• 소규모 네트워크에서 사용할 수 있습니다.
• 이해하기 쉽습니다.
• 다른 토폴로지와 비교할 때 매우 적은 케이블이 필요합니다.

단점 :

• 케이블에 결함이 있으면 전체 네트워크가 실패합니다.
• 작동이 느립니다.
• 케이블의 길이가 제한되어 있습니다.

# 2) RING 토폴로지 :

이 토폴로지에서 각 컴퓨터는 링 형태로 다른 컴퓨터에 연결되고 마지막 컴퓨터는 첫 번째 컴퓨터에 연결됩니다.

각 장치에는 두 개의 이웃이 있습니다. 이 토폴로지의 데이터 흐름은 단방향이지만 이중 링 토폴로지라고하는 각 노드 간의 이중 연결을 사용하여 양방향으로 만들 수 있습니다.

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이중 링 토폴로지에서 두 개의 링이 기본 및 보호 링크에서 작동하므로 한 링크가 실패하면 데이터가 다른 링크를 통해 흐르고 네트워크가 살아있는 상태를 유지하여자가 치유 아키텍처를 제공합니다.

장점 :

• 설치 및 확장이 쉽습니다.
• 방대한 트래픽 데이터를 전송하는 데 쉽게 사용할 수 있습니다.

단점 :

• 하나의 노드가 실패하면 전체 네트워크에 영향을 미칩니다.
• 링 토폴로지에서는 문제 해결이 어렵습니다.

# 3) STAR 토폴로지 :

이 유형의 토폴로지에서 모든 노드는 케이블을 통해 단일 네트워크 장치에 연결됩니다.

네트워크 장치는 허브, 스위치 또는 라우터가 될 수 있으며, 이는 중앙 노드가되고 다른 모든 노드는이 중앙 노드와 연결됩니다. 모든 노드에는 중앙 노드와의 전용 연결이 있습니다. 중앙 노드는 중계기 역할을 할 수 있으며 OFC, 꼬인 전선 케이블 등과 함께 사용할 수 있습니다.

장점 :

• 중앙 노드의 업그레이드는 쉽게 수행 할 수 있습니다.
• 하나의 노드가 실패하면 전체 네트워크에 영향을주지 않고 네트워크가 원활하게 실행됩니다.
• 결함의 문제 해결이 쉽습니다.
• 작동이 간단합니다.

단점 :

• 고비용.
• 중앙 노드에 오류가 발생하면 모든 노드가 중앙 노드에 종속되므로 전체 네트워크가 중단됩니다.
• 네트워크 성능은 중앙 노드의 성능과 용량을 기반으로합니다.

# 4) 메시 토폴로지 :

모든 노드는 점대 점 토폴로지로 다른 노드에 연결되고 모든 노드는 서로 연결됩니다.

메시 토폴로지를 통해 데이터를 전송하는 두 가지 기술이 있습니다. 하나는 라우팅이고 다른 하나는 범람입니다. 라우팅 기술에서 노드는 최단 경로를 사용하여 소스에서 대상으로 데이터를 전달하는 데 필요한 네트워크에 따라 라우팅 논리를 따릅니다.

플러딩 기법에서는 동일한 데이터가 네트워크의 모든 노드에 전송되므로 라우팅 로직이 필요하지 않습니다. 네트워크는 홍수 발생시 견고하고 데이터 손실이 어렵지만 네트워크에 원치 않는로드가 발생합니다.

장점 :

• 견고합니다.
• 오류를 쉽게 감지 할 수 있습니다.
• 매우 안전함

단점 :

• 매우 비쌉니다.
• 설치 및 구성이 어렵습니다.

# 5) 나무 토폴로지 :

루트 노드가 있고 모든 하위 노드가 트리 형태로 루트 노드에 연결되어 계층 구조를 만듭니다. 일반적으로 3 단계의 계층 구조를 가지고 있으며 네트워크의 필요에 따라 확장 할 수 있습니다.

장점 :

• 오류 감지가 쉽습니다.
• 요구 사항에 따라 필요할 때마다 네트워크를 확장 할 수 있습니다.
• 간편한 유지 보수.

단점 :

• 고비용.
• WAN에 사용하면 유지 관리가 어렵습니다.

컴퓨터 네트워크의 전송 모드

네트워크를 통해 연결된 두 노드간에 데이터를 전송하는 방법입니다.

아래에 설명 된 세 가지 유형의 전송 모드가 있습니다.

# 1) 단면 모드 :

이 유형의 모드에서는 데이터를 한 방향으로 만 보낼 수 있습니다. 따라서 통신 모드는 단방향입니다. 여기서 우리는 데이터를 보낼 수 있으며 이에 대한 응답을 기대할 수 없습니다.

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예 : 스피커, CPU, 모니터, 텔레비전 방송 등

# 2) 반이중 모드 :

반이중 모드는 단일 반송파 주파수에서 양방향으로 데이터를 전송할 수 있지만 동시에 전송할 수 없음을 의미합니다.

예 : 워키 토키 – 메시지를 양방향으로 보낼 수 있지만 한 번에 하나씩 만 보낼 수 있습니다.

# 3) 전이중 모드 :

전이중은 데이터가 양방향으로 동시에 전송 될 수 있음을 의미합니다.

예 : 전화 – 두 사람이 동시에 말하고들을 수 있습니다.

컴퓨터 네트워크의 전송 매체

전송 매체는 소스와 대상 지점간에 음성 / 메시지 / 비디오 형식으로 데이터를 교환하는 매체입니다.

OSI 계층의 첫 번째 계층, 즉 물리 계층은 송신자에서 수신자로 데이터를 전송하거나 한 지점에서 다른 지점으로 데이터를 교환하기 위해 전송 매체를 제공하는 중요한 역할을합니다. 우리는 이것에 대해 자세히 연구 할 것입니다.

네트워크 유형, 비용 및 설치 용이성, 환경 조건, 비즈니스 요구 사항 및 송신기와 수신기 사이의 거리와 같은 요인에 따라 데이터 교환에 적합한 전송 매체를 결정합니다.

전송 매체의 유형 :

# 1) 동축 케이블 :

동축 케이블은 기본적으로 서로 평행 한 두 개의 도체입니다. 구리는 주로 동축 케이블에서 중심 도체로 사용되며 실선 형태가 될 수 있습니다. 실드에 외부 금속 포장이있는 PVC 설치로 둘러싸여 있습니다.

외부 부분은 노이즈에 대한 차폐 및 전체 회로를 완성하는 도체로 사용됩니다. 가장 바깥 쪽 부분은 전체 케이블을 보호하는 데 사용되는 플라스틱 덮개입니다.

단일 케이블 네트워크가 10K 음성 신호를 전달할 수있는 아날로그 통신 시스템에 사용되었습니다. 케이블 TV 네트워크 공급자는 전체 TV 네트워크에서 동축 케이블을 널리 사용합니다.

# 2) 연선 케이블 :

가장 널리 사용되는 유선 전송 매체이며 매우 널리 사용됩니다. 동축 케이블보다 저렴하고 설치가 쉽습니다.

두 개의 도체 (일반적으로 구리가 사용됨)로 구성되며, 각각 자체 플라스틱 절연체가 있고 서로 꼬여 있습니다. 하나는 접지되고 다른 하나는 송신기에서 수신기로 신호를 전달하는 데 사용됩니다. 송수신에는 별도의 쌍이 사용됩니다.

비 차폐 연선 및 차폐 연선 케이블의 두 가지 유형의 연선 케이블이 있습니다. 통신 시스템에서는 4 쌍의 케이블을 조합 한 RJ 45 커넥터 케이블이 널리 사용됩니다.

높은 대역폭 용량을 가지고 있고 높은 데이터 및 음성 속도 연결을 제공하므로 LAN 통신 및 전화 유선 연결에 사용됩니다.

# 3) 광섬유 케이블 :

에 광케이블 반사율이 낮은 투명한 클래딩 재료로 둘러싸인 코어로 구성됩니다. 빛의 속성을 사용하여 신호가 그들 사이를 이동합니다. 따라서 빛은 섬유가 도파관으로 작용하게하는 내부 전반사 방법을 사용하여 코어에 유지됩니다.

다중 모드 광섬유에는 여러 전파 경로가 있으며 광섬유는 더 넓은 코어 직경을 갖는 데 사용됩니다. 이 유형의 섬유는 주로 건물 내 솔루션에 사용됩니다.

단일 모드 광섬유에서는 단일 전파 경로가 있고 사용되는 코어 직경은 비교적 작습니다. 이 유형의 광섬유는 광역 네트워크에서 사용됩니다.

광섬유는 실리카 유리 또는 플라스틱으로 구성된 유연하고 투명한 섬유입니다. 광섬유는 광섬유의 두 끝 사이에서 빛의 형태로 신호를 전송하므로 동축 및 트위스트 페어 케이블 또는 전기 케이블보다 더 먼 거리 및 더 높은 대역폭에서 전송이 가능합니다.

여기에는 금속 와이어 대신 섬유가 사용되므로 신호는 송신기에서 수신기로의 신호 손실이 매우 적고 전자기 간섭에 영향을받지 않습니다. 따라서 효율성과 신뢰성이 매우 높고 무게도 매우 가볍습니다.

위의 광섬유 케이블의 특성으로 인해 장거리 통신용 전선보다 선호됩니다. OFC의 유일한 단점은 높은 설치 비용과 유지 관리도 매우 어렵다는 것입니다.

무선 통신 매체

지금까지 우리는 통신을 위해 전도체 또는 유도 매체를 사용하여 소스에서 목적지로 신호를 전달하는 유선 통신 모드를 연구했으며 통신 목적을위한 물리적 매체로 유리 또는 구리선을 사용했습니다.

물리적 매체를 사용하지 않고 전자기 신호를 전송하는 매체를 무선 통신 매체 또는 비유도 전송 매체라고합니다. 신호는 공중을 통해 방송되며이를 수신 할 수있는 모든 사람이 사용할 수 있습니다.

무선 통신에 사용되는 주파수는 3KHz에서 900THz입니다.

무선 통신은 아래와 같이 3 가지 방법으로 분류 할 수 있습니다.

# 1) 전파 :

송신 주파수가 3KHz ~ 1GHz 인 신호를 전파라고합니다.

안테나가 신호를 전송할 때 모든 방향으로 전송하므로 전 방향성이므로 송수신 안테나를 서로 정렬 할 필요가 없습니다. 전파 신호를 보내면 수신 특성을 가진 모든 안테나가 수신 할 수 있습니다.

단점은 신호가 전파를 통해 전송되기 때문에 누구라도 가로 챌 수있어 분류 된 중요 데이터를 전송하는 데 적합하지 않고 발신자가 1 명, 수신자가 많은 용도로 사용할 수 있다는 점입니다.

예: AM, FM 라디오, TV 및 페이징에 사용됩니다.

# 2) 전자 레인지 :

송신 주파수가 1GHz ~ 300GHz 인 신호를 마이크로파라고합니다.

이것은 단방향 파동으로, 신호가 송신기와 수신기 사이에서 전송 될 때 둘 다 정렬되어야 함을 의미합니다. 마이크로파는 송신기와 수신기 안테나가 양쪽 끝에서 서로 정렬되어 있기 때문에 전파 통신보다 간섭 문제가 적습니다.

마이크로파 전파는 통신의 가시선 모드이며 안테나가 장착 된 타워는 직접 가시선에 있어야하므로 적절한 통신을 위해 타워 높이가 매우 높아야합니다. 마이크로파 통신에는 두 가지 유형의 안테나가 사용됩니다. 포물선 접시와 뿔 .

마이크로파는 단방향 특성으로 인해 일대일 통신 시스템에서 유용합니다. 따라서 위성 및 무선 LAN 통신에 매우 널리 사용됩니다.

마이크로파는 동일한 시간 간격으로 1000 개의 음성 데이터를 전송할 수 있으므로 장거리 통신에도 사용할 수 있습니다.

마이크로파 통신에는 두 가지 유형이 있습니다.

1. 지상파 마이크로파
2. 위성 전자 레인지

전자 레인지의 유일한 단점은 매우 비싸다는 것입니다.

# 3) 적외선 파 :

300GHz ~ 400THz 범위의 전송 주파수를 갖는 신호를 적외선 파라고합니다.

고주파 적외선은 실내를 투과하지 못해 기기 간 간섭을 방지하므로 근거리 통신에 사용할 수 있습니다.

예 : 이웃에 의한 적외선 리모컨 사용.

결론

이 자습서를 통해 우리는 컴퓨터 네트워킹의 기본 구성 요소와 오늘날의 디지털 세계에서 그 중요성을 연구했습니다.

네트워크에서 다양한 유형의 노드를 연결하는 데 사용되는 다양한 유형의 미디어, 토폴로지 및 전송 모드도 여기에서 설명했습니다. 또한 건물 내 네트워킹, 도시 간 네트워킹 및 월드 와이드 웹 (예 : 인터넷)에 컴퓨터 네트워크가 어떻게 사용되는지 살펴 보았습니다.

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