링크 레이어란 무엇인가요? 신호(채널)의 주파수, 시간 및 위상 분리. 정보 전달 채널
데이터링크 계층(데이터링크 계층)물리적 매체에 대한 액세스 규칙을 결정하고 채널을 통한 정보 전송을 제어하고, 전송 시작에 대한 신호를 생성하고, 전송 종료 및 후속 전송을 위한 신호 생성을 통해 정보의 시작 및 실제 전송을 구성합니다. 채널을 수동 상태로 전환합니다. 전송 과정에서는 수신된 정보를 확인하여 발생한 오류를 정정하고, 오류 발생 시 채널을 끄며, 치명적인 오류 발생에 대한 메시지를 상위 레벨로 생성하여 장비 수리 후 전송을 복원합니다. 완전한. 경우에 따라 이 레벨은 환율과 정보 블록의 끝을 모니터링하고 멀티플렉서로 사용될 때 물리적 회로를 제어하기도 합니다.
물리적 계층은 단순히 비트를 전송하며 물리적 전송 매체가 사용 중일 수 있다는 점을 고려하지 않습니다. 따라서 데이터 링크 계층의 작업 중 하나는 전송 매체의 가용성을 확인하는 것입니다. 링크 계층의 또 다른 임무는 오류 감지 및 수정 메커니즘을 구현하는 것입니다. 이를 위해 데이터 링크 계층에서 비트는 프레임이라는 세트로 그룹화됩니다. 링크 계층은 프레임을 구별하기 위해 각 프레임의 시작과 끝 부분에 특수한 비트 시퀀스를 배치하여 각 프레임이 올바르게 전송되도록 보장하고 프레임의 모든 바이트를 특정 방식으로 처리하여 체크섬을 계산하고 프레임에 대한 체크섬입니다. 네트워크를 통해 프레임이 도착하면 수신자는 수신된 데이터의 체크섬을 다시 계산하고 그 결과를 프레임의 체크섬과 비교합니다. 일치하면 프레임이 올바른 것으로 간주되어 승인됩니다. 체크섬이 일치하지 않으면 오류가 기록됩니다. 링크 계층은 오류를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 손상된 프레임을 재전송하여 오류를 수정할 수도 있습니다. 데이터 링크 계층에 대한 오류 정정 기능은 필수가 아니므로 이 수준의 일부 프로토콜(예: 이더넷 및 프레임 릴레이)에는 이 기능이 없습니다.
따라서 데이터 링크 계층은 정보 블록의 생성, 전송 및 수신을 보장하고 일련의 비트 스트림을 데이터 프레임이라는 비트 세트로 변환하고 네트워크 계층의 요청을 처리하며 물리 계층 서비스를 사용하여 프레임을 전송 및 수신합니다. 처음에 이 레벨은 다음 문제를 해결하는 기능적으로 통합된 레벨로 만들어졌습니다.
전송 중 - 네트워크 계층에서 물리 계층으로 데이터 프레임을 실제로 전송하고 물리 계층을 통해 한 시스템에서 다른 시스템으로 오류 없는 프레임 전송을 보장합니다.
수신 시 물리적 계층에서 마운트되지 않은 비트를 상위 계층의 프레임으로 재분배합니다.
링크 계층 기능은 일반적으로 하드웨어와 소프트웨어로 구현됩니다.
시간이 지남에 따라 데이터 링크 계층을 논리적 링크 제어 수준(논리 링크 제어, LLC)과 물리적 미디어 액세스 제어 수준(MAC)의 두 하위 수준으로 나눌 필요가 생겼습니다.
MAC 하위 계층은 MAC 주소라는 물리적 주소와 함께 작동합니다. . 이더넷 및 토큰 링 네트워크에서 MAC 주소는 네트워크 어댑터 칩에 기록된 16진수입니다. 이더넷 MAC 주소(이더넷 주소라고도 함)는 12개의 16진수 숫자이며 각 쌍은 콜론으로 구분됩니다. 이 12개의 16진수는 48비트(또는 6바이트) 길이의 이진수를 나타냅니다. 처음 3바이트에는 IEEE에서 할당한 제조업체 코드가 포함되어 있습니다. 마지막 3바이트는 제조업체에서 할당합니다. MAC 주소 또는 물리적 주소를 장치 주소라고도 합니다. 논리 주소와는 다릅니다. TCP/IP 네트워크의 IP 주소는 변경할 수 없습니다. 논리 주소는 소프트웨어에 의해 할당되며 매우 쉽게 변경할 수 있습니다. 두 주소 모두 네트워크에서 컴퓨터를 식별하는 데 사용됩니다.
LLC 하위 계층은 논리 네트워크 토폴로지를 정의합니다. 물리적 토폴로지와 일치하지 않을 수 있습니다. LLC 하위 계층은 MAC 하위 계층과 상위 네트워크 계층 간의 통신(또는 인터페이스)을 담당하며, MAC 계층에서 수신한 비트와 바이트를 네트워크 장치에 필요한 형식으로 변환합니다.
LAN에서 링크 계층 프로토콜은 브리지, 스위치 및 라우터에서 지원됩니다. 컴퓨터에서 링크 계층 기능은 네트워크 어댑터와 해당 드라이버의 공동 노력을 통해 구현됩니다. 로컬 네트워크에 사용되는 링크 계층 프로토콜에는 컴퓨터 간의 특정 연결 구조와 이를 처리하는 방법이 포함되어 있습니다. 데이터 링크 계층은 로컬 네트워크의 두 노드 간에 프레임 전달을 제공하지만 이는 특정 링크 토폴로지, 즉 정확히 설계된 토폴로지를 가진 네트워크에서만 수행됩니다. LAN 링크 계층 프로토콜이 지원하는 일반적인 토폴로지에는 버스, 링, 스타뿐만 아니라 브리지와 스위치를 사용하여 파생된 구조도 포함됩니다. 이러한 모든 구성에서 대상 주소는 지정된 네트워크에 대해 로컬 의미를 가지며 프레임이 소스 노드에서 대상 노드로 전달될 때 변경되지 않습니다. 서로 다른 기술의 로컬 네트워크 간에 데이터를 전송하는 기능은 이러한 기술이 동일한 형식의 주소를 사용하고 네트워크 어댑터 제조업체가 기술에 관계없이 주소가 고유하도록 보장하기 때문입니다. 링크 계층 프로토콜의 예로는 이더넷, 토큰 링, FDDI, 100VG-AnyLAN이 있습니다.
지리적으로 분산된 네트워크에서, 즉 정규 토폴로지를 거의 갖지 않는 WAN 계층 네트워크인 데이터 링크 계층은 종종 개별 통신 회선으로 연결된 두 인접 컴퓨터 사이에서만 메시징을 제공합니다. 지점 간 프로토콜(종종 이러한 프로토콜이라고 함)의 예로는 프레임을 바로 이웃 노드에 전달하는 역할을 하는 널리 사용되는 링크 계층 프로토콜인 PPP 및 LAP-B가 있습니다. 이 경우 주소는 근본적으로 중요하지 않으며 왜곡되고 손실된 프레임을 복원하는 프로토콜의 기능이 가장 중요합니다. 지역 채널, 특히 전화 접속 전화 채널의 품질이 좋지 않아 종종 그러한 조치가 필요하기 때문입니다.
예를 들어 위에 나열된 조건이 충족되지 않는 경우 세그먼트이더넷에는 루프 구조가 있거나 상호 연결된 네트워크가 이더넷 및 X.25 네트워크에서와 같이 서로 다른 주소 지정 방법을 사용하는 경우 링크 계층 프로토콜만으로는 노드 간 프레임 전송 작업을 처리할 수 없으며 네트워크 계층 프로토콜의 도움이 필요합니다. 이것이 X.25 네트워크가 구성되는 방식입니다. 따라서 WAN 수준 네트워크에서 링크 계층 기능을 순수한 형태로 분리하기 어려운 경우 동일한 프로토콜의 네트워크 수준 기능과 결합됩니다. 이러한 접근 방식의 예로는 ATM 및 프레임 릴레이 기술 프로토콜이 있습니다.
링크 수준에서는 직렬 연결로 널리 알려진 ISO HDLC(High-level DataLink Conrol) 프로토콜, ITU-T LAPB(Link Access Procedures Balanced), LAPD(Link Access Procedures on the D-channel) 및 링크와 같은 프로토콜이 사용됩니다. 액세스 프로토콜이 사용됩니다. LAPF(Frame Mode Bearer Services), IEEE 802.2 LLC 프로토콜(Type I 및 Type II)에 대한 절차는 802.X LAN 환경에 MAC를 제공하고 이더넷, 토큰 링, FDDI, X.25 및 FR 프로토콜.
일반적으로 데이터 링크 계층은 네트워크 노드 간에 메시지를 전송하기 위한 매우 강력하고 완전한 기능 세트를 나타내며, 경우에 따라 애플리케이션 계층 프로토콜 또는 애플리케이션이 네트워크 및 전송 계층 프로토콜을 사용하지 않고 그 위에서 직접 작동할 수 있도록 합니다. 그러나 모든 토폴로지 및 기술의 네트워크에서 고품질 메시지 전송을 보장하려면 링크 계층의 기능만으로는 충분하지 않습니다. 이를 위해서는 OSI 모델 내에서 다음 두 가지 모델 수준을 사용해야 합니다. 회로망그리고 수송.
물리 계층은 동축 케이블, 연선 케이블, 광섬유 케이블 또는 디지털 영토 회로와 같은 물리적 통신 채널을 통한 비트 전송을 처리합니다. 이 수준은 대역폭, 잡음 내성, 특성 임피던스 등과 같은 물리적 데이터 전송 매체의 특성과 관련이 있습니다. 동일한 수준에서 개별 정보를 전송하는 전기 신호의 특성(예: 펄스 에지의 가파른 정도, 전송된 신호의 전압 또는 전류 레벨, 인코딩 유형, 신호 전송 속도)이 결정됩니다. 또한 커넥터 유형과 각 접점의 목적이 여기에 표준화되어 있습니다.
물리 계층 기능은 네트워크에 연결된 모든 장치에 구현됩니다. 컴퓨터 측에서 물리적 계층 기능은 네트워크 어댑터 또는 직렬 포트에 의해 수행됩니다.
물리 계층 프로토콜의 예로는 이더넷 기술의 l0-Base-T 사양이 있습니다. 이는 특성 임피던스가 100Ω인 카테고리 3의 비차폐 연선 쌍, RJ-45 커넥터, 최대 물리적 세그먼트로 사용되는 케이블을 정의합니다. 100미터 길이, 케이블의 데이터를 표현하기 위한 맨체스터 코드, 환경 및 전기 신호의 기타 특성.
데이터링크 계층
물리 계층은 단순히 비트를 전송합니다. 이는 여러 쌍의 상호 작용하는 컴퓨터가 통신 회선을 교대로 사용(공유)하는 일부 네트워크에서 물리적 전송 매체가 점유될 수 있다는 점을 고려하지 않은 것입니다. 따라서 데이터 링크 계층의 작업 중 하나는 전송 매체의 가용성을 확인하는 것입니다. 링크 계층의 또 다른 임무는 오류 감지 및 수정 메커니즘을 구현하는 것입니다. 이를 위해 데이터 링크 계층에서 비트는 다음과 같은 세트로 그룹화됩니다. 프레임. 링크 계층은 프레임을 구별하기 위해 각 프레임의 시작과 끝 부분에 특수 비트 시퀀스를 배치하여 각 프레임이 올바르게 전송되도록 보장하고, 프레임의 모든 바이트를 특정 방식으로 처리하고 체크섬을 추가하여 체크섬을 계산합니다. 프레임에. 네트워크를 통해 프레임이 도착하면 수신자는 수신된 데이터의 체크섬을 다시 계산하고 그 결과를 프레임의 체크섬과 비교합니다. 일치하면 프레임이 올바른 것으로 간주되어 승인됩니다. 체크섬이 일치하지 않으면 오류가 기록됩니다. 링크 계층은 오류를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 손상된 프레임을 재전송하여 오류를 수정할 수도 있습니다. 오류 정정 기능은 데이터 링크 계층에 필수가 아니므로 이 수준의 일부 프로토콜(예: 이더넷 및 프레임 릴레이)에는 이 기능이 없습니다.
로컬 네트워크에 사용되는 링크 계층 프로토콜에는 컴퓨터 간의 특정 연결 구조와 이를 처리하는 방법이 포함되어 있습니다. 데이터 링크 계층은 로컬 네트워크의 두 노드 간에 프레임 전달을 제공하지만 이는 매우 특정한 연결 토폴로지, 즉 설계된 토폴로지를 가진 네트워크에서만 수행됩니다. LAN 링크 계층 프로토콜이 지원하는 일반적인 토폴로지에는 버스, 링, 스타뿐만 아니라 브리지와 스위치를 사용하여 파생된 구조도 포함됩니다. 링크 계층 프로토콜의 예로는 이더넷, 토큰 링, FDDI, l00VG-AnyLAN이 있습니다.
근거리 통신망에서 링크 계층 프로토콜은 컴퓨터, 브리지, 스위치 및 라우터에서 사용됩니다. 컴퓨터에서 링크 계층 기능은 네트워크 어댑터와 해당 드라이버의 공동 노력을 통해 구현됩니다.
정규 토폴로지가 거의 없는 광역 네트워크에서 데이터 링크 계층은 종종 개별 링크로 연결된 두 인접 컴퓨터 사이에서만 메시징을 제공합니다. 지점간 프로토콜(종종 이러한 프로토콜이라고 함)의 예로는 널리 사용되는 PPP 및 LAP-B 프로토콜이 있습니다. 이러한 경우 네트워크 계층 기능은 전체 네트워크의 최종 노드 간에 메시지를 전달하는 데 사용됩니다. 이것이 X.25 네트워크가 구성되는 방식입니다. 때로는 글로벌 네트워크에서 링크 계층 기능을 동일한 프로토콜의 네트워크 계층 기능과 결합하기 때문에 순수한 형태로 분리하기가 어렵습니다. 이러한 접근 방식의 예로는 ATM 및 프레임 릴레이 기술 프로토콜이 있습니다.
일반적으로 링크 계층은 네트워크 노드 간에 메시지를 전송하는 매우 강력하고 완전한 기능 세트입니다. 어떤 경우에는 링크 계층 프로토콜이 자급자족형 전송 수단으로 판명되어 애플리케이션 계층 프로토콜이나 애플리케이션이 네트워크 및 전송 계층 수단을 사용하지 않고도 그 위에서 직접 작동할 수 있도록 할 수 있습니다. 예를 들어, 기본적으로 이 프로토콜은 IP 네트워크 프로토콜과 UDP 전송 프로토콜 위에서 실행되지만 이더넷을 통해 직접 SNMP 네트워크 관리 프로토콜이 구현됩니다. 당연히 이러한 구현의 사용은 제한됩니다. 예를 들어 이더넷 및 X.25와 같은 다양한 기술의 복합 네트워크에는 적합하지 않으며 이더넷이 모든 세그먼트에서 사용되는 네트워크에도 적합하지 않지만 루프가 있습니다. 세그먼트 사이의 모양 연결. 그러나 브리지로 연결된 2개의 세그먼트 이더넷 네트워크에서는 데이터 링크 계층을 통한 SNMP 구현이 상당히 실행 가능합니다.
그럼에도 불구하고 모든 토폴로지 및 기술의 네트워크에서 고품질 메시지 전송을 보장하기 위해 링크 계층의 기능은 충분하지 않습니다. 따라서 OSI 모델에서는 이 문제에 대한 솔루션이 다음 두 계층인 네트워크 및 네트워크에 할당됩니다. 수송.
네트워크 계층
네트워크 계층은 여러 네트워크를 통합하는 통합 전송 시스템을 형성하는 역할을 하며, 이러한 네트워크는 엔드 노드 간에 메시지를 전송하는 데 완전히 다른 원리를 사용할 수 있으며 임의의 연결 구조를 가질 수 있습니다. 네트워크 계층의 기능은 매우 다양합니다. 로컬 네트워크 결합의 예를 사용하여 고려해 보겠습니다.
로컬 네트워크 링크 계층 프로토콜은 적절한 표준 토폴로지(예: 계층적 스타 토폴로지)를 사용하는 네트워크의 모든 노드 간 데이터 전달을 보장합니다. 이는 여러 기업 네트워크를 단일 네트워크로 결합한 네트워크나 노드 간 중복 연결이 있는 신뢰성이 높은 네트워크 등 발전된 구조의 네트워크 구축을 허용하지 않는 매우 엄격한 제한 사항입니다. 루프 중복 연결을 지원하기 위해 링크 계층 프로토콜을 더 복잡하게 만드는 것이 가능하지만 계층 간 책임 분리 원칙에 따라 다른 솔루션이 탄생합니다. 한편으로는 표준 토폴로지에 대한 데이터 전송 절차의 단순성을 유지하고 다른 한편으로는 임의의 토폴로지를 사용할 수 있도록 추가 네트워크 계층이 도입되었습니다.
네트워크 수준에서 용어 자체 그물특별한 의미가 부여되었습니다. 이 경우 네트워크는 표준적인 일반적인 토폴로지 중 하나에 따라 서로 연결되고 이 토폴로지에 대해 정의된 링크 계층 프로토콜 중 하나를 사용하여 데이터를 전송하는 컴퓨터의 집합으로 이해됩니다.
네트워크 내에서는 적절한 링크 계층에 의해 데이터 전달이 보장되지만 네트워크 간 데이터 전달은 네트워크 계층에서 처리되므로 구성 요소 네트워크 간의 연결 구조에 특성이 있는 경우에도 메시지 전송 경로를 올바르게 선택할 수 있는 기능을 지원합니다. 링크 계층 프로토콜에서 채택된 것과 다릅니다. 네트워크는 라우터라는 특수 장치를 통해 서로 연결됩니다. 라우터인터네트워크 연결의 토폴로지에 대한 정보를 수집하고 이를 기반으로 네트워크 계층 패킷을 대상 네트워크로 전달하는 장치입니다. 한 네트워크에 있는 발신자로부터 다른 네트워크에 있는 수신자에게 메시지를 전송하려면 특정 개수의 메시지를 생성해야 합니다. 네트워크 또는 홉 간 전송 전송(에서 깡충깡충 뛰다- 점프), 적절한 경로를 선택할 때마다. 따라서 경로는 패킷이 통과하는 일련의 라우터입니다.
그림에서. 그림 1.27은 3개의 라우터로 연결된 4개의 네트워크를 보여줍니다. 이 네트워크의 노드 A와 B 사이에는 두 개의 경로가 있습니다. 첫 번째는 라우터 1과 3을 통하고, 두 번째는 라우터 1, 2, 3을 통합니다.
쌀. 1.27.복합 네트워크 예
최선의 경로를 선택하는 문제를 이라고 한다. 라우팅, 그 솔루션은 네트워크 수준의 주요 작업 중 하나입니다. 이 문제는 최단 경로가 항상 최선이 아니라는 사실로 인해 복잡해집니다. 종종 경로 선택 기준은 이 경로를 따른 데이터 전송 시간입니다. 통신 채널의 용량과 트래픽 강도에 따라 달라지며 시간이 지남에 따라 변할 수 있습니다. 일부 라우팅 알고리즘은 로드 변화에 적응하려고 시도하는 반면 다른 알고리즘은 장기 평균을 기반으로 결정을 내립니다. 전송 신뢰성과 같은 다른 기준에 따라 경로를 선택할 수 있습니다.
일반적으로 네트워크 계층의 기능은 비표준 구조의 연결을 통한 메시지 전송 기능보다 더 광범위합니다. 이제 여러 로컬 네트워크를 결합하는 예를 사용하여 살펴보았습니다. 네트워크 계층은 또한 다양한 기술을 조화시키고, 대규모 네트워크에서 주소 지정을 단순화하며, 네트워크 간 원치 않는 트래픽에 대한 안정적이고 유연한 장벽을 만드는 문제를 해결합니다.
네트워크 계층 메시지는 일반적으로 패키지. 네트워크 수준에서 패킷 전달을 구성할 때 "네트워크 번호" 개념이 사용됩니다. 이 경우 수신자의 주소는 주요 부분(네트워크 번호)과 보조 부분(이 네트워크의 노드 번호)으로 구성됩니다. 동일한 네트워크의 모든 노드는 주소의 동일한 상위 부분을 가져야 하므로 네트워크 수준에서 "네트워크"라는 용어는 보다 공식적인 또 다른 정의가 주어질 수 있습니다. 네트워크는 네트워크 주소에 동일한 네트워크 번호가 포함된 노드의 모음입니다. .
네트워크 계층에서는 두 가지 유형의 프로토콜이 정의됩니다. 첫 번째 유형 - 라우팅된 프로토콜- 네트워크를 통한 패킷 승격을 구현합니다. 이는 사람들이 네트워크 계층 프로토콜에 관해 이야기할 때 일반적으로 의미하는 프로토콜입니다. 그러나 라우팅 정보 교환 프로토콜이라고 하는 다른 유형의 프로토콜이 네트워크 계층에 포함되는 경우가 많습니다. 라우팅 프로토콜. 라우터는 이러한 프로토콜을 사용하여 인터네트워크 연결 토폴로지에 대한 정보를 수집합니다. 네트워크 계층 프로토콜은 운영 체제 소프트웨어 모듈은 물론 라우터 소프트웨어 및 하드웨어에 의해 구현됩니다.
또 다른 유형의 프로토콜은 네트워크 계층에서 작동하며, 네트워크 계층에서 사용되는 호스트 주소를 로컬 네트워크 주소에 매핑하는 역할을 합니다. 이러한 프로토콜은 종종 호출됩니다. 주소 확인 프로토콜 - 주소 확인 프로토콜, ARP. 때로는 분류의 미묘함이 본질을 바꾸지는 않지만 네트워크 계층이 아닌 채널 계층으로 분류되는 경우도 있습니다.
네트워크 계층 프로토콜의 예로는 TCP/IP 스택 IP 인터네트워크 프로토콜과 Novell IPX 스택 인터네트워크 프로토콜이 있습니다.
전송 계층
보낸 사람에서 받는 사람으로 가는 도중에 패킷이 손상되거나 손실될 수 있습니다. 일부 응용 프로그램에는 자체 오류 처리 기능이 있지만 안정적인 연결을 즉시 처리하는 것을 선호하는 응용 프로그램도 있습니다. 전송 계층은 애플리케이션 또는 스택의 상위 계층(애플리케이션 및 세션)에 필요한 안정성 수준의 데이터 전송을 제공합니다. OSI 모델은 전송 계층에서 제공하는 다섯 가지 서비스 클래스를 정의합니다. 이러한 유형의 서비스는 제공되는 서비스의 품질, 즉 긴급성, 중단된 통신을 복원하는 능력, 공통 전송 프로토콜을 통해 서로 다른 애플리케이션 프로토콜 간의 다중 연결을 다중화하는 수단의 가용성, 그리고 가장 중요하게는 감지 및 패킷의 왜곡, 손실, 중복 등의 전송 오류를 수정합니다.
전송 계층 서비스 클래스의 선택은 한편으로는 전송 계층보다 높은 수준의 애플리케이션 및 프로토콜에 의해 신뢰성 보장 문제가 해결되는 정도에 따라 결정되며, 다른 한편으로는 이 선택은 다음 사항에 따라 결정됩니다. 전송 아래에 위치한 계층(네트워크, 채널 및 물리적)이 제공하는 네트워크에서 데이터 전송 시스템이 얼마나 안정적인지. 따라서 예를 들어 통신 채널의 품질이 매우 높고 하위 수준 프로토콜에서 오류가 감지되지 않을 가능성이 적다면 수많은 검사에 부담을 주지 않는 경량 전송 계층 서비스 중 하나를 사용하는 것이 합리적입니다. 신뢰성을 높이기 위한 핸드셰이킹 및 기타 기술. 하위 계층의 차량이 처음에 매우 신뢰할 수 없는 경우 오류를 감지하고 제거하기 위한 최대 수단(논리적 연결의 예비 설정 사용, 메시지 전달 모니터링)을 사용하여 작동하는 가장 발전된 전송 계층 서비스로 전환하는 것이 좋습니다. 체크섬 및 패킷 순환 번호 지정, 배달 시간 제한 설정 등을 사용합니다.
일반적으로 전송 계층 이상에서 시작하는 모든 프로토콜은 네트워크 운영 체제의 구성 요소인 네트워크 최종 노드의 소프트웨어에 의해 구현됩니다. 전송 프로토콜의 예로는 TCP/IP 스택의 TCP 및 UDP 프로토콜과 Novell 스택의 SPX 프로토콜이 있습니다.
하위 4개 계층의 프로토콜은 임의의 토폴로지와 다양한 기술을 사용하는 복합 네트워크에서 주어진 품질 수준으로 메시지를 전송하는 문제를 완전히 해결하기 때문에 일반적으로 네트워크 전송 또는 전송 하위 시스템이라고 합니다. 나머지 세 가지 상위 레벨은 기존 전송 하위 시스템을 기반으로 애플리케이션 서비스를 제공하는 문제를 해결합니다.
세션 레이어
세션 레이어는 대화 제어 기능을 제공합니다. 즉, 현재 활성 상태인 당사자를 기록하고 동기화 도구를 제공합니다. 후자를 사용하면 긴 전송에 체크포인트를 삽입할 수 있으므로 실패할 경우 처음부터 다시 시작하는 대신 마지막 체크포인트로 돌아갈 수 있습니다. 실제로 세션 계층을 사용하는 애플리케이션은 거의 없으며 별도의 프로토콜로 구현되는 경우는 거의 없습니다. 하지만 이 계층의 기능은 애플리케이션 계층의 기능과 결합되어 단일 프로토콜로 구현되는 경우가 많습니다.
대표수준
프리젠테이션 계층은 내용을 변경하지 않고 네트워크를 통해 전송되는 정보의 프리젠테이션 형식을 처리합니다. 프리젠테이션 계층으로 인해 한 시스템의 애플리케이션 계층에서 전송된 정보는 항상 다른 시스템의 애플리케이션 계층에서 이해할 수 있습니다. 이 계층의 도움으로 애플리케이션 계층 프로토콜은 데이터 표현의 구문 차이나 ASCII 및 EBCDIC 코드와 같은 문자 코드의 차이를 극복할 수 있습니다. 이 수준에서는 데이터 암호화 및 암호 해독이 수행될 수 있으며, 덕분에 모든 애플리케이션 서비스에 대해 데이터 교환의 비밀이 동시에 보장됩니다. 이러한 프로토콜의 예로는 TCP/IP 스택의 응용 프로그램 계층 프로토콜에 대한 보안 메시징을 제공하는 SSL(Secure Socket Layer) 프로토콜이 있습니다.
애플리케이션 레이어
응용 프로그램 계층은 실제로 네트워크 사용자가 파일, 프린터 또는 하이퍼텍스트 웹 페이지와 같은 공유 리소스에 액세스하고 전자 프로토콜 메일 등을 사용하여 공동 작업을 구성하는 데 사용하는 다양한 프로토콜 집합입니다. 애플리케이션 계층이 작동하는 데이터 단위는 일반적으로 메시지.
매우 다양한 애플리케이션 계층 서비스가 있습니다. Novell NetWare 운영 체제의 NCP, Microsoft Windows NT의 SMB, TCP/IP 스택의 일부인 NFS, FTP 및 TFTP와 같은 가장 일반적인 파일 서비스 구현 중 몇 가지를 예로 들어 보겠습니다.
네트워크 종속 및 네트워크 독립적 수준
OSI 모델의 모든 계층에 있는 기능은 네트워크의 특정 기술 구현에 의존하는 기능 또는 애플리케이션과 함께 작동하도록 지향된 기능이라는 두 그룹 중 하나로 분류될 수 있습니다.
세 가지 하위 계층(물리적, 데이터 링크 및 네트워크)은 네트워크에 따라 다릅니다. 즉, 이러한 수준의 프로토콜은 네트워크의 기술 구현 및 사용되는 통신 장비와 밀접하게 관련되어 있습니다. 예를 들어, FDDI 장비로의 전환은 모든 네트워크 노드의 물리적 및 데이터 링크 계층의 프로토콜이 완전히 변경됨을 의미합니다.
세 가지 상위 계층(애플리케이션, 대표 및 세션)은 애플리케이션 지향적이며 네트워크 구성의 기술적 특징에 거의 의존하지 않습니다. 이러한 계층의 프로토콜은 네트워크 토폴로지 변경, 장비 교체 또는 다른 네트워크 기술로의 전환에 의해 영향을 받지 않습니다. 따라서 이더넷에서 고속 l00VG-AnyLAN 기술로의 전환에는 애플리케이션, 대표 및 세션 수준의 기능을 구현하는 소프트웨어를 변경할 필요가 없습니다.
전송 계층은 중간 계층으로, 상위 계층에서 하위 계층의 기능에 대한 모든 세부 정보를 숨깁니다. 이를 통해 메시지를 직접 전송하는 기술적 수단에 의존하지 않는 애플리케이션을 개발할 수 있습니다. 그림에서. 그림 1.28은 다양한 네트워크 요소가 작동하는 OSI 모델의 계층을 보여줍니다. 네트워크 OS가 설치된 컴퓨터는 7개 수준의 프로토콜을 모두 사용하여 다른 컴퓨터와 상호 작용합니다. 컴퓨터는 허브, 모뎀, 브리지, 스위치, 라우터, 멀티플렉서 등 다양한 통신 장치를 통해 간접적으로 이러한 상호 작용을 수행합니다. 유형에 따라 통신 장치는 물리적 계층(리피터)에서만 작동하거나 물리적 및 링크(브리지) 또는 물리적, 링크 및 네트워크에서 작동할 수 있으며 때로는 전송 계층(라우터)도 캡처할 수 있습니다. 그림에서. 그림 1.29는 다양한 통신 장치의 기능과 OSI 모델 수준의 대응을 보여줍니다.
쌀. 1.28. OSI 모델의 네트워크 종속 및 네트워크 독립적 계층
그림 1.29.다양한 네트워크 장치의 기능을 OSI 모델 수준에 대응
OSI 모델은 매우 중요하기는 하지만 많은 통신 모델 중 하나일 뿐입니다. 이러한 모델과 관련 프로토콜 스택은 계층 수, 기능, 메시지 형식, 상위 계층에서 지원되는 서비스 및 기타 매개변수가 다를 수 있습니다.
1.3.4. "개방형 시스템"의 개념
OSI 모델은 이름에서 알 수 있듯이(개방형 시스템 상호 연결) 개방형 시스템의 상호 연결을 설명합니다. 개방형 시스템이란 무엇입니까?
넓은 의미에서는 개방형 시스템공개 사양에 따라 구축된 모든 시스템(컴퓨터, 네트워크, OS, 소프트웨어 패키지, 기타 하드웨어 및 소프트웨어 제품)이라고 할 수 있습니다.
컴퓨팅에서 "사양"이라는 용어는 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소, 작동 방법, 다른 구성 요소와의 상호 작용, 작동 조건, 제한 사항 및 특수 특성에 대한 공식화된 설명으로 이해됩니다. 모든 사양이 표준은 아니라는 것은 분명합니다. 반면, 공개 사양은 표준을 준수하고 모든 이해 당사자의 완전한 논의 후 합의에 의해 채택되는 공개적으로 사용 가능한 사양을 의미합니다.
시스템을 개발할 때 개방형 사양을 사용하면 제3자가 이러한 시스템에 대한 다양한 하드웨어 또는 소프트웨어 확장 및 수정을 개발할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 제조업체의 제품으로 소프트웨어 및 하드웨어 시스템을 만들 수 있습니다.
실제 시스템의 경우 완전한 개방성은 달성할 수 없는 이상입니다. 원칙적으로 오픈이라는 시스템에서도 외부 인터페이스를 지원하는 일부 부분만이 이 정의를 충족한다. 예를 들어, Unix 운영 체제 제품군의 개방성은 무엇보다도 커널과 응용 프로그램 사이에 표준화된 소프트웨어 인터페이스가 있다는 점에서 구성됩니다. 이를 통해 응용 프로그램을 한 Unix 버전에서 다른 버전으로 쉽게 이식할 수 있습니다. 부분 개방성의 또 다른 예는 상당히 폐쇄적인 Novell NetWare 운영 체제에서 ODI(개방형 드라이버 인터페이스)를 사용하여 시스템에 타사 네트워크 어댑터 드라이버를 포함시키는 것입니다. 시스템을 개발하는 데 사용되는 사양이 더 개방적일수록 더 개방적입니다.
OSI 모델은 개방성의 한 측면, 즉 컴퓨터 네트워크에 연결된 장치 간의 상호 작용 수단의 개방성과 관련이 있습니다. 여기서 개방형 시스템은 수신하고 보내는 메시지의 형식, 내용, 의미를 정의하는 표준 규칙을 사용하여 다른 네트워크 장치와 상호 작용할 준비가 되어 있는 네트워크 장치를 의미합니다.
개방성 원칙에 따라 두 개의 네트워크를 구축하면 다음과 같은 이점이 있습니다.
동일한 표준을 준수하는 다양한 제조업체의 하드웨어 및 소프트웨어로 네트워크를 구축하는 기능
개별 네트워크 구성 요소를 다른 고급 구성 요소로 쉽게 교체할 수 있는 기능을 통해 네트워크를 최소 비용으로 개발할 수 있습니다.
한 네트워크를 다른 네트워크에 쉽게 연결하는 기능;
네트워크 개발 및 유지 관리가 용이합니다.
개방형 시스템의 놀라운 예는 국제 네트워크 인터넷입니다. 이 네트워크는 개방형 시스템에 대한 요구 사항을 완벽하게 준수하도록 개발되었습니다. 다양한 대학, 과학 기관, 다양한 국가에서 운영되는 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 제조 회사의 수천 명의 이 네트워크 전문 사용자가 표준 개발에 참여했습니다. 인터넷 운영을 결정하는 표준의 이름인 RFC(Request For Comments)는 "의견 요청"으로 번역될 수 있으며 채택된 표준의 투명하고 개방적인 특성을 보여줍니다. 그 결과, 인터넷은 전 세계에 흩어져 있는 수많은 네트워크의 다양한 하드웨어와 소프트웨어를 결합할 수 있게 되었습니다.
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11.04.2007 17:46
스위칭 수행에 대한 다양한 접근 방식
일반적으로 특정 스위칭 문제 각각에 대한 솔루션 - 흐름 및 해당 경로 결정, 구성 매개변수 및 네트워크 장치 테이블의 경로 고정, 흐름 인식 및 한 장치의 인터페이스 간 데이터 전송, 흐름 다중화/역다중화 및 전송 분리 매체 - 나머지 모든 솔루션과 밀접한 관련이 있습니다. 일반화된 스위칭 문제에 대한 일련의 기술 솔루션이 함께 모든 네트워크 기술의 기초를 형성합니다. 기본 속성은 경로 설정, 데이터 전달 및 통신 채널 공유를 위한 메커니즘이 특정 네트워크 기술에 내장되어 있는지에 따라 달라집니다.
네트워크에서 가입자 전환 문제를 해결하기 위한 여러 가능한 접근 방식 중에는 두 가지 기본 접근 방식이 있습니다.
회로 스위칭;
패킷 스위칭.
외부적으로는 이 두 방식 모두 그림 1에 표시된 방식과 일치합니다. 1 네트워크 구조이지만 기능과 속성이 다릅니다.
쌀. 1. 가입자 전환이 가능한 네트워크의 일반적인 구조
회선 교환 네트워크는 최초의 전화 네트워크에서 발전하여 더 풍부한 역사를 가지고 있습니다. 패킷 교환 네트워크는 최초의 광역 컴퓨터 네트워크에 대한 실험의 결과로 1960년대 후반에 등장한 비교적 새로운 네트워크입니다. 이러한 각 방식에는 고유한 장점과 단점이 있지만 많은 전문가의 장기 예측에 따르면 패킷 교환 기술이 더 유연하고 보편적이기 때문에 미래는 이에 속합니다.
회로 전환
채널을 전환할 때 스위칭 네트워크는 스위치에 의해 직렬로 연결된 중간 채널 섹션의 끝 노드 사이에 연속적인 복합 물리적 채널을 형성합니다. 여러 물리적 채널이 직렬로 연결될 때 단일 물리적 채널을 형성한다는 사실의 조건은 구성하는 각 물리적 채널의 데이터 전송 속도가 동일하다는 것입니다. 속도가 동일하다는 것은 해당 네트워크의 스위치가 전송된 데이터를 버퍼링할 필요가 없다는 것을 의미합니다.
회선 교환 네트워크에서는 데이터를 전송하기 전에 항상 연결 설정 절차를 수행해야 하며 이 과정에서 복합 채널이 생성됩니다. 그 후에야 데이터 전송을 시작할 수 있습니다.
예를 들어, 그림에 표시된 네트워크의 경우 1은 회선 스위칭 기술을 사용하여 작동하고, 노드 1은 노드 7에 데이터를 전송하기 위해 먼저 스위치 A에 연결을 설정하라는 특별 요청을 전송해야 하며, 이는 대상 주소 7을 나타냅니다. 스위치 A는 복합 생성을 위한 경로를 선택해야 합니다. 그런 다음 다음 스위치(이 경우 E)로 요청을 전송합니다. 그런 다음 스위치 E는 스위치 F로 요청을 보내고, 스위치 F는 다시 노드 7로 요청을 보냅니다. 노드 7이 연결 설정 요청을 수락하면 , 이미 설정된 채널을 통해 소스 노드에 응답을 보낸 후 복합 채널이 전환된 것으로 간주되고 노드 1과 7은 이를 통해 데이터를 교환할 수 있습니다.
쌀. 2. 복합 채널 구축
회로 스위칭 기술에는 장점과 단점이 있습니다.
회선 교환의 장점
끝 노드 사이에 설정된 채널을 통한 일정하고 알려진 데이터 전송 속도입니다. 이는 네트워크 사용자에게 고품질 데이터 전송에 필요한 대역폭에 대한 사전 평가를 기반으로 네트워크에서 필요한 속도의 채널을 설정할 수 있는 기회를 제공합니다.
네트워크를 통한 데이터 전송의 낮고 지속적인 대기 시간. 이를 통해 음성, 영상, 다양한 기술 정보 등 지연에 민감한 데이터(실시간 트래픽이라고도 함)를 고품질로 전송할 수 있습니다.
회로 스위칭의 단점
네트워크가 연결 요청 서비스를 거부했습니다. 이러한 상황은 네트워크의 일부에서 가능한 최대 정보 흐름 수가 이미 통과하는 채널을 따라 연결을 설정해야 한다는 사실로 인해 발생할 수 있습니다. 복합 채널의 마지막 섹션에서도 오류가 발생할 수 있습니다. 예를 들어 가입자가 많은 전화 네트워크에서 일반적으로 발생하는 하나의 연결만 유지할 수 있는 경우입니다. 이미 통화 중인 가입자에게 두 번째 전화가 도착하면 네트워크는 통화 중임을 알리는 짧은 신호음을 발신 가입자에게 보냅니다.
물리적 채널 용량을 비합리적으로 사용합니다. 연결이 설정된 후 복합 채널에 할당된 대역폭의 일부는 전체 시간 동안 제공됩니다. 연결이 끊어질 때까지. 그러나 연결 중에 가입자에게 항상 채널 대역폭이 필요한 것은 아닙니다. 예를 들어 전화 대화가 일시 중지될 수 있으며 컴퓨터 상호 작용의 시간이 훨씬 더 균일하지 않습니다. 대역폭을 동적으로 재분배할 수 없다는 점은 회선 교환 네트워크의 근본적인 한계입니다. 여기서 전환 단위는 전체 정보 흐름이기 때문입니다.
연결 설정 단계로 인해 데이터 전송 전 필수 지연.
모든 네트워크 기술의 장점과 단점은 상대적입니다. 어떤 상황에서는 장점이 전면에 나타나고 단점은 미미해집니다. 따라서 회선 교환 기술은 전화 트래픽만 전송해야 하는 경우에 잘 작동합니다. 여기서 우리는 대화에서 일시 중지를 "제거"할 수 없고 스위치 간의 백본 물리적 채널을 보다 합리적으로 사용할 수 없다는 점을 참을 수 있습니다. 그러나 매우 고르지 않은 컴퓨터 트래픽을 전송할 때 이러한 비합리성은 이미 전면에 나타납니다.
패킷 스위칭
이 스위칭 기술은 컴퓨터 트래픽의 효율적인 전송을 위해 특별히 설계되었습니다. 회선 스위칭 기술을 기반으로 컴퓨터 네트워크를 생성하기 위한 첫 번째 단계에서는 이러한 유형의 스위칭으로는 높은 전체 네트워크 처리량을 달성할 수 없다는 것이 나타났습니다. 일반적인 네트워크 애플리케이션은 높은 수준의 데이터 속도 버스트와 함께 매우 산발적으로 트래픽을 생성합니다. 예를 들어, 원격 파일 서버에 액세스할 때 사용자는 먼저 해당 서버 디렉터리의 내용을 확인하며 이로 인해 소량의 데이터가 전송됩니다. 그런 다음 텍스트 편집기에서 원하는 파일을 엽니다. 이 작업은 특히 파일에 큰 그래픽이 포함된 경우 상당히 많은 데이터 교환을 생성할 수 있습니다. 파일의 여러 페이지를 표시한 후 사용자는 한동안 로컬에서 작업하며 네트워크 전송이 전혀 필요하지 않습니다. 그런 다음 페이지의 수정된 복사본을 서버에 반환하여 다시 집중적인 네트워크 전송을 생성합니다.
개별 네트워크 사용자의 트래픽 파급률은 데이터 교환의 평균 강도와 최대 가능한 비율의 비율과 동일하며 1:50 또는 심지어 1:100에 도달할 수 있습니다. 설명된 세션에서 사용자 컴퓨터와 서버 간의 채널 전환을 구성하면 대부분의 시간 동안 채널이 유휴 상태가 됩니다. 동시에 네트워크의 전환 기능은 이 가입자 쌍에게 할당되며 다른 네트워크 사용자는 사용할 수 없습니다.
패킷 전환이 발생하면 사용자가 전송한 모든 메시지는 소스 노드에서 패킷이라는 상대적으로 작은 조각으로 나뉩니다. 메시지는 논리적으로 완성된 데이터 조각(파일 전송 요청, 전체 파일을 포함하는 이 요청에 대한 응답 등)이라는 점을 상기해 보겠습니다. 메시지의 길이는 몇 바이트에서 몇 메가바이트까지 다양할 수 있습니다. 반대로, 패킷은 일반적으로 가변 길이를 가질 수도 있지만 제한된 범위(예: 46바이트에서 1500바이트) 내에서 가능합니다. 각 패킷에는 패킷을 대상 노드에 전달하는 데 필요한 주소 정보와 메시지를 조합하기 위해 대상 노드에서 사용할 패킷 번호를 지정하는 헤더가 제공됩니다(그림 3). 패킷은 독립적인 정보 블록으로 네트워크를 통해 전송됩니다. 네트워크 스위치는 끝 노드로부터 패킷을 수신하고 주소 정보를 기반으로 패킷을 서로 전송하고 궁극적으로 대상 노드에 전송합니다.
쌀. 3. 메시지를 패킷으로 분할
패킷 네트워크 스위치는 패킷 수신 시 스위치의 출력 포트가 다른 패킷을 전송 중일 경우 패킷을 임시로 저장하기 위한 내부 버퍼 메모리가 있다는 점에서 회선 스위치와 다릅니다(그림 3). 이 경우, 해당 패킷은 출력 포트의 버퍼 메모리에 있는 패킷 큐에 일정 시간 남아 있다가 해당 차례에 도달하면 다음 스위치로 전달됩니다. 이 데이터 전송 방식을 사용하면 스위치 간 백본 링크의 트래픽 맥동을 원활하게 하여 이를 가장 효과적으로 사용하여 네트워크 전체의 용량을 늘릴 수 있습니다.
실제로 한 쌍의 가입자에게 가장 효과적인 방법은 회선 교환 네트워크에서와 마찬가지로 교환 통신 채널만 사용할 수 있도록 제공하는 것입니다. 이 경우 데이터가 지연 없이 한 가입자에서 다른 가입자로 전송되므로 이 가입자 쌍의 상호 작용 시간은 최소화됩니다. 가입자는 전송이 일시 중지되는 동안 채널이 다운되는 것에 관심이 없으며 문제를 신속하게 해결하는 것이 중요합니다. 패킷 교환 네트워크는 특정 가입자 쌍 간의 상호 작용 프로세스를 느리게 합니다. 그 이유는 해당 가입자의 패킷이 스위치에서 기다릴 수 있고 스위치에 먼저 도착한 다른 패킷은 백본 링크를 따라 전송되기 때문입니다.
그러나 패킷 교환 기술을 사용하여 단위 시간당 네트워크에서 전송되는 컴퓨터 데이터의 총량은 회선 교환 기술을 사용하는 것보다 높습니다. 이는 대수의 법칙에 따라 개별 가입자의 맥동이 피크가 일치하지 않도록 시간에 따라 분산되기 때문에 발생합니다. 따라서 서비스를 제공하는 가입자 수가 정말 많은 경우 스위치에는 지속적이고 균등하게 작업이 로드됩니다. 그림에서. 그림 4는 엔드 노드에서 스위치로 들어오는 트래픽이 시간이 지남에 따라 매우 고르지 않게 분산되어 있음을 보여줍니다. 그러나 하위 수준 스위치 간의 연결을 서비스하는 계층 구조의 상위 수준 스위치는 보다 균등하게 로드되며, 상위 수준 스위치를 연결하는 트렁크 링크의 패킷 흐름은 거의 최대 수준으로 활용됩니다. 버퍼링은 잔물결을 완화하므로 트렁크 채널의 잔물결 요인은 가입자 액세스 채널보다 훨씬 낮습니다. 이는 1:10 또는 1:2와 같을 수 있습니다.
쌀. 4. 패킷 교환 네트워크에서 트래픽 버스트 완화
회선 교환 네트워크(동일한 통신 채널 용량 포함)에 비해 패킷 교환 네트워크의 더 높은 효율성은 실험적으로나 시뮬레이션 모델링을 사용하여 60년대에 입증되었습니다. 여기서는 다중 프로그램 운영 체제와의 비유가 적절합니다. 이러한 시스템의 각 개별 프로그램은 실행이 완료될 때까지 프로그램에 모든 프로세서 시간이 할당되는 단일 프로그램 시스템보다 실행하는 데 시간이 더 오래 걸립니다. 그러나 단위 시간당 실행되는 총 프로그램 수는 단일 프로그램 시스템보다 다중 프로그램 시스템에서 더 큽니다.
패킷 교환 네트워크는 특정 가입자 쌍 간의 상호 작용 프로세스를 늦추지만 전체적으로 네트워크의 처리량을 증가시킵니다.
전송 소스에서의 지연:
헤더를 전송하는 시간;
각 후속 패킷의 전송 간격으로 인해 발생하는 지연입니다.
각 스위치의 지연:
큐에 있는 패킷의 대기 시간(변수값)
패킷이 출력 포트로 이동하는 데 걸리는 시간입니다.
패킷 버퍼링 시간;
전환 시간은 다음과 같이 구성됩니다.
패킷 교환의 장점
버스트 트래픽을 전송할 때 전체 네트워크 처리량이 높습니다.
트래픽의 실제 요구에 따라 가입자 간의 물리적 통신 채널 대역폭을 동적으로 재분배하는 기능입니다.
패킷 교환의 단점
네트워크 스위치의 버퍼 큐 지연은 전체 네트워크 로드에 따라 달라지기 때문에 네트워크 가입자 간 데이터 전송 속도의 불확실성이 발생합니다.
데이터 패킷에 대한 다양한 지연 시간으로, 순간적인 네트워크 정체가 발생하는 동안 상당히 길어질 수 있습니다.
버퍼 오버플로로 인해 데이터가 손실될 수 있습니다.
현재 이러한 단점을 극복하기 위한 방법이 적극적으로 개발 및 구현되고 있으며, 이는 특히 일정한 전송 속도를 요구하는 지연에 민감한 트래픽에서 심각합니다. 이러한 방법을 QoS(Quality of Service) 방법이라고 합니다.
서비스 품질 방법을 구현하는 패킷 교환 네트워크는 전화 및 컴퓨터 트래픽과 같은 중요한 트래픽을 포함하여 다양한 유형의 트래픽을 동시에 전송할 수 있습니다. 따라서 오늘날 패킷 교환 방법은 모든 유형의 가입자에게 포괄적인 고품질 서비스를 제공하는 통합 네트워크를 구축하는 데 가장 유망한 방법으로 간주됩니다. 그러나 회선전환방식은 할인될 수 없다. 오늘날 그들은 전통적인 전화 네트워크에서 성공적으로 작동할 뿐만 아니라 전화 또는 전화 간 백본 물리적 채널을 생성하는 데 사용되는 SDH 및 DWDM 기술의 소위 기본(백본) 네트워크에서 고속 영구 연결을 형성하는 데 널리 사용됩니다. 컴퓨터 네트워크 스위치. 미래에는 패킷과 채널 스위칭의 원리를 결합하여 어떤 형태로든 새로운 스위칭 기술이 등장할 가능성이 높습니다.
메시지 전환
메시지 교환은 원칙적으로 패킷 교환과 유사합니다. 메시지 전환은 각 컴퓨터의 디스크에 이 블록을 임시로 버퍼링하여 네트워크의 전송 컴퓨터 간에 단일 데이터 블록을 전송하는 것을 의미합니다. 패킷과 달리 메시지는 기술적 고려 사항이 아니라 메시지를 구성하는 정보의 내용에 따라 결정되는 임의의 길이를 갖습니다.
대중교통 컴퓨터는 패킷 교환 네트워크나 회선 교환 네트워크를 통해 서로 연결될 수 있습니다. 메시지(예: 텍스트 문서, 프로그램 코드가 포함된 파일, 이메일 등)는 디스크의 전송 컴퓨터에 저장되며, 컴퓨터가 다른 작업으로 바쁘거나 네트워크가 끊어진 경우 꽤 오랜 시간 동안 유지됩니다. 일시적으로 과부하가 걸렸습니다.
이 체계는 일반적으로 즉각적인 응답이 필요하지 않은 메시지(대개 이메일 메시지)를 전송하는 데 사용됩니다. 디스크에 중간 저장소가 있는 전송 모드를 저장 및 전달 모드라고 합니다.
메시지 전환 모드는 WWW 서비스나 파일 서비스 트래픽과 같이 빠른 응답이 필요한 트래픽을 위해 네트워크를 확보합니다.
그들은 일반적으로 대중교통 컴퓨터의 수를 줄이려고 노력합니다. 컴퓨터가 패킷 교환 네트워크에 연결된 경우 중간 컴퓨터 수가 2개로 줄어듭니다. 예를 들어, 사용자가 보내는 메일 서버에 메일 메시지를 보내면 받는 사람의 받는 메일 서버로 즉시 전송을 시도합니다. 그러나 컴퓨터가 전화 네트워크를 통해 서로 연결된 경우 전화 네트워크 과부하 (가입자 통화 중) 또는 경제적 수익성으로 인해 현재 최종 서버에 직접 액세스하는 것이 불가능할 수 있으므로 여러 개의 중간 서버가 자주 사용됩니다. 장거리 전화 연결에 대한 높은 요금 때문입니다.
메시지 전환 기술은 패킷 전환 기술보다 먼저 컴퓨터 네트워크에 등장했지만 네트워크 처리량 측면에서 더 효율적이라는 이유로 패킷 전환 기술로 대체되었습니다. 디스크에 메시지를 쓰는 데는 시간이 많이 걸리고, 게다가 디스크가 있으면 전문 컴퓨터를 스위치로 사용해야 하므로 네트워크 구성에 상당한 비용이 듭니다.
오늘날 메시지 전환은 일부 비운영 서비스에서만 작동하며, 대부분 패킷 교환 네트워크를 기반으로 애플리케이션 계층 서비스로 사용됩니다.
전환 방식 비교
회선 교환과 패킷 교환의 비교
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회로 전환 |
패킷 스위칭 |
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상호 작용하는 가입자에 대한 처리량(대역폭) 보장 |
가입자의 네트워크 용량은 알 수 없으며 전송 지연은 무작위입니다. |
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네트워크가 가입자와의 연결 설정을 거부할 수 있습니다. |
네트워크는 항상 가입자로부터 데이터를 수신할 준비가 되어 있습니다. |
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실시간 트래픽이 지연없이 전송됩니다. |
버스티 트래픽 전송 시 네트워크 자원이 효율적으로 사용됩니다. |
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주소는 연결 설정 단계에서만 사용됩니다. |
주소는 모든 패킷과 함께 전송됩니다. |
영구 및 동적 스위칭
패킷 교환 네트워크와 회선 교환 네트워크는 모두 두 가지 클래스로 나눌 수 있습니다.
동적 스위칭이 가능한 네트워크;
영구 스위칭이 가능한 네트워크.
동적 전환이 가능한 네트워크에서:
네트워크 사용자의 주도로 연결을 설정할 수 있습니다.
전환은 통신 세션 동안에만 수행된 다음 (사용자 중 한 사람의 주도로) 종료됩니다.
일반적으로 네트워크 사용자는 다른 네트워크 사용자에게 연결할 수 있습니다.
동적 전환 중 한 쌍의 사용자 간의 연결 시간은 몇 초에서 몇 시간까지이며 특정 작업(파일 전송, 텍스트 또는 이미지 페이지 보기 등)을 완료한 후 종료됩니다.
동적 전환 모드를 지원하는 네트워크의 예로는 공중 전화 네트워크, 근거리 통신망, TCP/IP 네트워크 등이 있습니다.
지속적인 스위칭 모드에서 작동하는 네트워크:
한 쌍의 사용자가 장기간 연결을 주문할 수 있습니다.
연결은 사용자가 아니라 네트워크를 유지 관리하는 직원에 의해 설정됩니다.
영구 전환이 설정되는 기간은 일반적으로 몇 개월입니다.
회선 교환 네트워크의 영구 스위칭 모드는 종종 전용 또는 임대 회선 서비스라고 합니다.
유지 관리 담당자가 시작한 자동 절차를 통해 스위치 네트워크를 통한 영구 연결이 설정된 경우 각 스위치를 수동으로 구성하는 모드와 달리 반영구적 연결이라고 하는 경우가 많습니다.
오늘날 영구 스위칭 모드에서 작동하는 가장 널리 사용되는 네트워크는 초당 수 기가비트 용량의 전용 통신 채널이 구축되는 SDH 기술 네트워크입니다.
일부 네트워크 유형은 두 가지 작동 모드를 모두 지원합니다. 예를 들어, X.25 및 ATM 네트워크를 사용하면 사용자는 네트워크의 다른 사용자와 동적으로 통신할 수 있으며 동시에 지속적인 연결을 통해 특정 가입자에게 데이터를 보낼 수 있습니다.
패킷 교환 네트워크의 처리량
패킷 교환 방식과 회선 교환 방식의 차이점 중 하나는 두 가입자 간의 연결 용량이 불확실하다는 점입니다. 회선 교환의 경우 복합 채널이 형성된 후 끝 노드 간에 데이터를 전송하는 네트워크 용량이 알려져 있습니다. 이것이 채널 용량입니다. 채널 설정과 관련된 지연 후에 데이터는 채널의 최대 속도로 전송되기 시작합니다(그림 5). 회선 교환 네트워크에서의 메시지 전송 시간 Tk.k. 는 통신 회선을 따른 신호 전파 지연과 메시지 전송 지연의 합과 같습니다. 신호 전파 지연은 특정 물리적 매체에서 전자기파의 전파 속도에 따라 달라지며, 범위는 진공에서 빛 속도의 0.6~0.9입니다. 메시지 전송 시간은 V/C와 같습니다. 여기서 V는 메시지 크기(비트)이고 C는 채널 용량(비트/초)입니다.
패킷 교환 네트워크에서는 상황이 완전히 다릅니다.
쌀. 5 회선 교환 네트워크의 데이터 전송 지연.
이러한 네트워크에서 연결 설정 절차를 사용하는 경우 회선 교환 네트워크에서와 거의 동일한 시간이 걸리므로 데이터 전송 시간만 비교하겠습니다.
쌀. 6. 패킷 교환 네트워크에서 데이터 전송이 지연됩니다.
그림에서. 그림 6은 패킷 교환 네트워크에서의 데이터 전송 예를 보여줍니다. 그림 1에서 전송되는 메시지와 동일한 크기의 메시지가 네트워크를 통해 전송된다고 가정한다. 5. 단, 패킷으로 나누어지며, 각각의 패킷에는 헤더가 있습니다. 패킷 교환 네트워크에서 메시지의 전송 시간은 그림 Tk.p에 표시되어 있습니다. 이 패킷화된 메시지가 패킷 교환 네트워크를 통해 전송되면 추가 지연이 발생합니다. 첫째, 이는 메시지 자체를 전송하는 것 외에도 헤더 tп.з를 전송하는 데 추가 시간을 소비하는 전송 소스의 지연이며, 각 다음 패킷의 전송 간격으로 인해 발생하는 지연 색조(이번에는 다음 패킷 프로토콜 스택을 형성하는 데 소비됩니다).
둘째, 각 스위치에 추가 시간이 소요됩니다. 여기서 지연은 패킷 버퍼링 시간 tb.p의 합입니다. (스위치는 패킷을 버퍼에 완전히 수신하지 않고는 패킷 전송을 시작할 수 없음) 및 스위칭 시간 tk. 버퍼링 시간은 프로토콜 비트 전송률로 패킷을 수신하는 데 걸리는 시간과 같습니다. 스위칭 시간은 패킷이 대기열에서 대기하는 시간과 패킷이 출력 포트로 이동하는 시간의 합입니다. 패킷 이동 시간이 고정되어 있고 일반적으로 작은 경우(수 마이크로초에서 수십 마이크로초) 대기열에 있는 패킷의 대기 시간은 매우 넓은 범위 내에서 변동하며 사전에 알 수 없습니다. 현재 네트워크 부하에서.
간단한 예를 사용하여 회선 교환 네트워크와 비교하여 패킷 교환 네트워크의 데이터 전송 지연을 대략적으로 추정해 보겠습니다. 두 가지 유형의 네트워크 모두에서 전송해야 하는 테스트 메시지의 용량을 200KB로 가정합니다. 발신자는 수신자로부터 5000km 떨어져 있습니다. 통신 회선의 용량은 2Mbit/s입니다.
회선 교환 네트워크를 통한 데이터 전송 시간은 신호 전파 시간으로 구성되며, 5000km 거리에 대해 약 25ms로 추정할 수 있습니다(신호 전파 속도가 빛 속도의 2/3와 같다고 가정). 2Mbit/c의 대역폭과 200KB의 메시지 길이에 대한 메시지 전송 시간은 약 800ms입니다. 계산 중에 1024에 해당하는 K(210)의 올바른 값은 1000으로 반올림되었습니다. 마찬가지로 1048576에 해당하는 M(220)의 값도 1000000으로 반올림되었습니다. 따라서 데이터 전송량은 825로 추정됩니다. ms.
송신자에서 수신자까지 실행되는 채널의 총 길이와 용량이 동일한 패킷 교환 네트워크를 통해 이 메시지를 전송할 때 신호 전파 시간과 데이터 전송 시간은 825ms로 동일합니다. 그러나 중간 노드의 지연으로 인해 전체 데이터 전송 시간이 늘어납니다. 이 시간이 얼마나 늘어날지 추정해보자. 송신자로부터 수신자까지의 경로가 10개의 스위치를 통과한다고 가정하겠습니다. 원본 메시지를 1KB 패킷으로 분할하여 총 200개의 패킷이 되도록 합니다. 먼저 소스 노드에서 발생하는 지연을 추정해 보겠습니다. 전체 메시지량에서 패킷 헤더에 위치한 오버헤드 정보가 차지하는 비중이 10%라고 가정해보자. 따라서 패킷 헤더 전송에 따른 추가 지연은 전체 메시지 전송 시간의 10%, 즉 80ms이다. 패킷 전송 간격을 1ms로 설정하면 간격으로 인한 추가 손실은 200ms가 됩니다. 따라서 소스 노드에서는 전송 중 메시지 패킷화로 인해 280ms의 추가 지연이 발생하였다.
10개의 스위치 각각에는 스위칭 지연이 발생하며, 그 범위는 몇 분의 1에서 수천 밀리초까지일 수 있습니다. 이 예에서는 전환에 평균 20ms가 소비된다고 가정합니다. 또한 메시지가 스위치를 통과할 때 패킷 버퍼링 지연이 발생합니다. 패킷 크기가 1KB이고 회선 처리량이 2Mbit/s인 경우 이 지연은 4ms와 같습니다. 10개의 스위치로 인한 총 대기 시간은 약 240ms입니다. 이로 인해 패킷 교환 네트워크에 의해 추가로 520ms의 대기 시간이 발생했습니다. 회선 교환 네트워크의 전체 데이터 전송에 825ms가 걸렸다는 점을 고려하면 이러한 추가 지연은 상당한 것으로 간주될 수 있습니다.
이 계산은 매우 대략적이지만 패킷 교환 네트워크에서 특정 가입자 쌍에 대한 전송 프로세스가 회선 교환 네트워크보다 느린 이유를 설명합니다.
패킷 교환 네트워크의 불확실한 용량은 전체 효율성에 대한 대가이며 개별 가입자의 이익에 어느 정도 해를 끼칩니다. 마찬가지로 다중 프로그래밍 운영 체제에서는 응용 프로그램이 프로세서를 공유하는 다른 응용 프로그램의 수에 따라 응용 프로그램의 실행 시간이 달라지기 때문에 응용 프로그램의 실행 시간을 예측할 수 없습니다.
네트워크의 효율성은 네트워크가 전송하는 패킷의 크기에 영향을 받습니다. 패킷 크기가 너무 크면 패킷 교환 네트워크가 회선 교환 네트워크에 더 가까워지므로 네트워크 효율성이 감소합니다. 또한 패킷 크기가 크면 각 스위치의 버퍼링 시간이 늘어납니다. 너무 작은 패킷은 각 패킷에 고정된 길이의 헤더가 포함되어 있기 때문에 오버헤드 정보의 점유율이 크게 증가하고, 패킷 크기가 감소함에 따라 메시지가 분할되는 패킷 수가 급격하게 증가합니다. 최대 네트워크 효율성이 보장되는 특정 "황금 평균"이 있지만 이 비율은 네트워크 운영 중 변경되는 요소를 포함하여 많은 요소에 따라 달라지기 때문에 정확하게 결정하기가 어렵습니다. 따라서 패킷 교환 네트워크의 프로토콜 개발자는 일반적으로 헤더의 길이가 고정되어 있으므로 패킷 크기, 더 정확하게는 해당 데이터 필드의 제한을 선택합니다. 일반적으로 데이터 필드의 하한은 0으로 설정되어 있어 사용자 데이터 없이도 서비스 패킷 전송이 가능하며, 상한은 4KB를 넘지 않는다. 데이터를 전송할 때 애플리케이션은 교환을 더 빠르게 완료하기 위해 데이터 필드의 최대 크기를 차지하려고 하며, 패킷 전달 확인 등을 포함하는 짧은 서비스 메시지에는 일반적으로 작은 패킷이 사용됩니다.
패킷 크기를 선택할 때 채널의 비트 오류율도 고려해야 합니다. 신뢰할 수 없는 채널에서는 패킷 크기를 줄여야 합니다. 이렇게 하면 패킷이 손상되었을 때 재전송되는 데이터의 양이 줄어들기 때문입니다.
이더넷은 표준 패킷 교환 기술의 한 예입니다.
위에서 설명한 네트워킹 문제를 해결하기 위한 일반적인 접근 방식이 가장 널리 사용되는 네트워크 기술인 이더넷에 어떻게 구현되는지 살펴보겠습니다. (이제 우리는 기술 자체를 자세히 고려하지 않을 것입니다. 이 중요한 문제는 다음 과정으로 미루고 오늘은 이미 논의된 여러 기본 개념을 설명하는 몇 가지 기본 사항만 다룰 것입니다.)
네트워크 기술은 컴퓨터 네트워크를 구축하는 데 충분한 표준 프로토콜과 하드웨어 및 소프트웨어(예: 네트워크 어댑터, 드라이버, 케이블 및 커넥터)의 일관된 집합입니다.
"충분하다"라는 별명은 작업 네트워크를 구축하는 데 사용할 수 있는 최소한의 도구 세트에 대해 이야기하고 있다는 사실을 강조합니다. 예를 들어, 이 네트워크는 표준 이더넷 프로토콜 외에도 IP 프로토콜 및 특수 통신 장치인 라우터의 사용이 즉시 필요한 서브넷을 할당하여 개선될 수 있습니다. 개선된 네트워크는 더욱 안정적이고 빨라질 가능성이 높지만 네트워크의 기반을 형성하는 이더넷 기술을 통한 추가 기능이 희생됩니다.
"네트워크 기술"이라는 용어는 위에서 설명한 좁은 의미로 가장 자주 사용되지만 때로는 확장된 해석이 "엔드 투 엔드 라우팅 기술"과 같이 네트워크를 구축하기 위한 도구 및 규칙 집합으로 사용되기도 합니다. “보안 채널 기술”, “IP 네트워크 기술”.
특정 기술의 네트워크가 구축되는(좁은 의미에서) 프로토콜은 협업을 위해 특별히 생성되었으므로 네트워크 개발자는 상호 작용을 구성하기 위해 추가 노력이 필요하지 않습니다. 네트워크 기술은 기본 기술이라고도 하며, 이는 모든 네트워크의 기반이 해당 기술을 기반으로 구축된다는 의미입니다. 기본 네트워크 기술의 예로는 이더넷 외에 토큰 링 및 FDDI와 같은 잘 알려진 로컬 네트워크 기술이나 X.25 및 지역 네트워크용 프레임 릴레이 기술이 포함됩니다. 이 경우 기능적인 네트워크를 얻으려면 동일한 기본 기술과 관련된 소프트웨어 및 하드웨어(드라이버, 허브, 스위치, 케이블 시스템 등이 포함된 네트워크 어댑터)를 구입하고 표준 요구 사항에 따라 연결하면 충분합니다. 이 기술을 위해.
따라서 이더넷 네트워크 기술의 특징은 다음과 같습니다.
패킷 스위칭;
일반적인 토폴로지 "공통 버스";
단순 숫자 주소 지정;
공유 전송 매체.
이더넷의 기본 원리는 공유 데이터 전송 매체에 액세스하는 무작위 방법입니다. 이러한 매체는 두껍거나 얇은 동축 케이블, 연선, 광섬유 또는 전파일 수 있습니다. 그런데 공유 매체에 대한 무작위 액세스 원칙을 기반으로 구축된 최초의 네트워크는 하와이 대학의 Aloha 무선 네트워크였습니다.
이더넷 표준은 전기 연결의 토폴로지를 엄격하게 정의합니다. 컴퓨터는 표준 "공통 버스" 구조(그림 7)에 따라 공유 환경에 연결됩니다. 시분할 버스를 사용하면 두 대의 컴퓨터가 데이터를 교환할 수 있습니다. 통신 회선에 대한 액세스는 이더넷 네트워크 어댑터와 같은 특수 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 각 컴퓨터 또는 각 네트워크 어댑터에는 고유한 주소가 있습니다. 데이터 전송은 10Mbit/s의 속도로 발생합니다. 이 값은 이더넷 네트워크의 대역폭입니다.
쌀. 7. 이더넷 네트워크.
랜덤 액세스 방식의 본질은 다음과 같다. 이더넷 네트워크의 컴퓨터는 네트워크가 유휴 상태인 경우, 즉 현재 통신 중인 다른 컴퓨터가 없는 경우에만 네트워크를 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 따라서 이더넷 기술의 중요한 부분은 매체의 가용성을 결정하는 절차입니다.
컴퓨터는 네트워크가 무료라고 확신한 후 전송을 시작하고 그 과정에서 매체를 "캡처"합니다. 한 노드가 공유 매체를 단독으로 사용하는 시간은 한 프레임의 전송 시간으로 제한됩니다. 프레임은 이더넷 네트워크의 컴퓨터 간에 교환되는 데이터 단위입니다. 프레임은 고정된 형식을 가지며 데이터 필드와 함께 수신자 주소, 발신자 주소 등 다양한 서비스 정보를 포함합니다.
이더넷 네트워크는 프레임이 공유 데이터 전송 매체에 들어갈 때 모든 네트워크 어댑터가 동시에 이 프레임을 수신하기 시작하는 방식으로 설계되었습니다. 그들은 모두 프레임의 초기 필드 중 하나에 있는 대상 주소를 분석하고, 이 주소가 자신의 주소와 일치하면 프레임이 네트워크 어댑터의 내부 버퍼에 배치됩니다. 따라서 수신자 컴퓨터는 의도된 데이터를 수신합니다.
여러 컴퓨터가 동시에 네트워크가 비어 있다고 판단하고 정보 전송을 시작하는 상황이 발생할 수 있습니다. 충돌이라고 하는 이러한 상황은 데이터가 네트워크를 통해 올바르게 전송되는 것을 방해합니다. 이더넷 표준은 충돌을 감지하고 올바르게 처리하기 위한 알고리즘을 제공합니다. 충돌 가능성은 네트워크 트래픽의 강도에 따라 달라집니다.
충돌이 감지되면 프레임 전송을 시도하던 네트워크 어댑터가 전송을 중지하고 임의 기간 동안 일시 중지된 후 매체에 다시 액세스하여 충돌을 일으킨 프레임 전송을 시도합니다.
이더넷 기술의 주요 장점
1. 이더넷 네트워크의 인기를 얻은 주요 장점은 비용 효율성입니다. 네트워크를 구축하려면 각 컴퓨터에 하나의 네트워크 어댑터와 필요한 길이의 동축 케이블의 물리적 세그먼트 하나가 있으면 충분합니다.
2. 또한 이더넷 네트워크는 매체 액세스, 데이터 주소 지정 및 전송을 위해 매우 간단한 알고리즘을 구현합니다. 네트워크 운영 논리의 단순성은 단순화로 이어지며 그에 따라 네트워크 어댑터 및 드라이버 비용이 절감됩니다. 같은 이유로 이더넷 네트워크 어댑터는 매우 안정적입니다.
3. 마지막으로 이더넷 네트워크의 또 다른 놀라운 특성은 뛰어난 확장성, 즉 새로운 노드를 연결하는 기능입니다.
토큰링 및 FDDI와 같은 다른 핵심 네트워킹 기술은 고유한 특성을 갖고 있지만 이더넷과 많은 유사점을 가지고 있습니다. 우선, 이는 일반 고정 토폴로지("계층형 스타" 및 "링")와 공유 데이터 전송 매체를 사용하는 것입니다. 한 기술과 다른 기술 간의 중요한 차이점은 공유 환경에 액세스하는 데 사용되는 방법의 특성과 관련됩니다. 따라서 이더넷 기술과 토큰링 기술의 차이점은 그 안에 내장된 매체 분리 방법(이더넷의 랜덤 액세스 알고리즘 및 토큰을 토큰링에 전달하는 액세스 방법)의 세부 사항에 따라 크게 결정됩니다.
데이터그램 전송
오늘날 패킷 교환 네트워크에 사용되는 패킷 전송 메커니즘에는 두 가지 클래스가 있습니다.
데이터그램 전송;
가상 채널.
데이터그램 전송 메커니즘을 구현하는 네트워크의 예로는 이더넷, IP 및 IPX 네트워크가 있습니다. X.25, 프레임 릴레이 및 ATM 네트워크는 가상 채널을 사용하여 데이터를 전송합니다. 먼저 데이터그램 접근 방식의 기본 원칙을 살펴보겠습니다.
데이터 전송의 데이터그램 방법은 전송된 모든 패킷이 패킷별로 서로 독립적으로 처리된다는 사실을 기반으로 합니다. 패킷이 두 개의 끝 노드와 해당 노드에서 실행되는 두 개의 애플리케이션 사이의 특정 흐름에 속하는지 여부는 고려되지 않습니다.
다음 노드(예: 이더넷 스위치 또는 IP/IPX 라우터)의 선택은 패킷 헤더에 포함된 대상 노드 주소에만 기초합니다. 들어오는 패킷을 전송할 노드에 대한 결정은 다음(전송 또는 최종) 노드를 고유하게 식별하는 주소 정보와 대상 주소 집합이 포함된 테이블을 기반으로 이루어집니다. 이러한 테이블은 서로 다른 이름을 가지고 있습니다. 예를 들어 이더넷 네트워크의 경우 일반적으로 전달 테이블이라고 하며, IP 및 IPX와 같은 네트워크 프로토콜의 경우 라우팅 테이블이라고 합니다. 아래에서는 단순화를 위해 끝 노드의 대상 주소만을 기반으로 하는 데이터그램 전송에 사용되는 테이블의 일반적인 이름으로 "라우팅 테이블"이라는 용어를 사용합니다.
동일한 대상 주소에 대한 라우팅 테이블에는 서로 다른 다음 라우터 주소를 가리키는 여러 항목이 포함될 수 있습니다. 이 접근 방식은 네트워크 성능과 안정성을 향상하는 데 사용됩니다. 그림의 예에서. 로드 밸런싱을 위해 주소 N2, A2의 대상 노드에 대해 라우터 R1에 도착하는 8개의 패킷이 다음 두 라우터(R2 및 R3) 사이에 분산되어 각 라우터의 로드가 줄어들고 따라서 대기열과 속도가 감소합니다. 배달까지. 네트워크를 통해 동일한 대상 주소를 가진 패킷 경로의 일부 "모호함"은 데이터그램 프로토콜에 고유한 각 패킷의 독립적 처리 원칙의 직접적인 결과입니다. 동일한 대상 주소로 이동하는 패킷은 중간 라우터 오류와 같은 네트워크 상태 변화로 인해 해당 주소에 도달하기 위해 다른 경로를 사용할 수 있습니다.
쌀. 8. 패킷 전송의 데이터그램 원리.
네트워크를 통한 트래픽 경로의 모호함과 같은 데이터그램 메커니즘의 이러한 기능은 어떤 경우에는 단점이기도 합니다. 예를 들어, 네트워크의 두 끝 노드 사이의 특정 세션의 패킷이 지정된 서비스 품질을 제공해야 하는 경우입니다. 최신 QoS 기술은 서비스 보장이 필요한 트래픽이 항상 동일한 중간 노드를 통과할 때 가장 잘 작동합니다.
패킷 교환 네트워크의 가상 회선
가상 회로 또는 가상 채널 메커니즘은 패킷 교환 네트워크를 통해 트래픽에 대한 안정적인 경로를 생성합니다. 이 메커니즘은 네트워크의 데이터 흐름 존재를 고려합니다.
목표가 흐름의 모든 패킷에 대해 네트워크를 통해 단일 경로를 설정하는 것이라면 그러한 흐름의 필요한(항상 유일한 것은 아니지만) 기능은 모든 흐름에 대한 네트워크의 공통 진입점과 출구점이 있어야 한다는 것입니다. 패킷. 네트워크에 가상 채널이 생성되는 것은 이러한 스트림을 전송하기 위한 것입니다. 그림 9는 두 개의 가상 채널이 배치된 네트워크의 일부를 보여줍니다. 첫 번째는 주소 N1, A1의 끝 노드에서 중간 네트워크 스위치 R1, R3, R7 및 R4를 통해 주소 N2, A2의 끝 노드로 이동합니다. 두 번째는 N3, A3 - R5 - R7 - R4 - N2, A2 경로를 따라 데이터의 이동을 보장합니다. 두 개의 끝 노드 사이에 여러 개의 가상 채널이 배치될 수 있으며, 이는 전송 노드를 통과하는 경로 측면에서 완전히 동일하거나 다를 수 있습니다.
쌀. 9. 가상채널의 운영원리.
네트워크는 가상 채널을 따라 트래픽을 전송하는 기능만 제공하며 최종 노드는 이러한 채널을 통해 어떤 스트림이 전송될지 스스로 결정합니다. 노드는 동일한 가상 채널을 사용하여 지정된 가상 채널과 끝점을 공유하는 모든 스트림을 전송하거나 그 일부만 전송할 수 있습니다. 예를 들어 실시간 트래픽에 하나의 가상 회로를 사용하고 이메일 트래픽에 다른 가상 회로를 사용할 수 있습니다. 후자의 경우, 서로 다른 가상 채널은 서로 다른 서비스 품질 요구 사항을 가지며, QoS 매개 변수에 대한 서로 다른 요구 사항을 가진 트래픽이 동일한 가상 채널을 통해 전송되는 경우보다 이를 충족하는 것이 더 쉽습니다.
가상 회선 네트워크의 중요한 특징은 전송 결정을 내릴 때 로컬 패킷 주소를 사용한다는 것입니다. 대상 노드의 충분히 긴 주소(해당 길이는 네트워크의 모든 노드와 서브넷을 고유하게 식별할 수 있어야 함, 예를 들어 ATM 기술은 20바이트 길이의 주소로 작동함) 대신 로컬 레이블이 사용됩니다. 노드에서 노드로, 네트워크를 통해 이동하는 모든 패킷을 표시합니다. 특정 가상 채널. 이 레이블은 다양한 기술에서 다르게 호출됩니다. X.25 기술에서는 LCN(논리 채널 번호), 프레임 릴레이 기술에서는 DLCI(데이터 링크 연결 식별자), ATM 기술에서는 VCI(가상 채널 식별자)입니다. 그러나 그 목적은 모든 곳에서 동일합니다. 이러한 기술에서는 스위치라고 불리는 중간 노드가 들어오는 패킷의 헤더에서 레이블 값을 읽고 패킷이 전송되어야 하는 출력 포트를 나타내는 스위칭 테이블을 확인합니다. 스위칭 테이블에는 지정된 스위치를 통과하는 가상 채널에 대한 레코드만 포함되며 네트워크(또는 계층적 주소 지정 방법을 사용하는 경우 서브넷)의 모든 노드에 대한 레코드는 포함되지 않습니다. 일반적으로 대규모 네트워크에서는 노드를 통해 배치되는 가상 채널의 수가 노드 및 서브넷의 수에 비해 현저히 적기 때문에 스위칭 테이블의 크기가 라우팅 테이블에 비해 훨씬 작으므로 브라우징에 소요되는 시간이 훨씬 적습니다. 시간이 많이 걸리지 않으며 스위치에서 많은 컴퓨팅 성능이 필요하지 않습니다.
가상 채널 식별자(아래에 사용되는 레이블 이름)도 동일한 이유로 끝 노드 주소보다 훨씬 짧으므로 이제 긴 주소를 포함하지 않는 패킷 헤더의 중복이 발생합니다. , 네트워크를 통해 식별자만 전달하지만 그 양은 훨씬 적습니다.
물리층- 데이터 스트림 전송을 위해 직접 설계된 OSI 네트워크 모델의 가장 낮은 수준입니다. 전기 또는 광 신호를 케이블 또는 라디오 방송으로 전송하고 그에 따라 이를 수신하여 디지털 신호 인코딩 방법에 따라 데이터 비트로 변환합니다. 즉, 네트워크 미디어와 네트워크 장치 간의 인터페이스를 제공합니다.
이 수준에서는 집선기(허브), 신호 중계기(리피터) 및 미디어 변환기가 작동합니다...
물리 계층 기능은 네트워크에 연결된 모든 장치에 구현됩니다. 컴퓨터 측에서 물리적 계층 기능은 네트워크 어댑터 또는 직렬 포트에 의해 수행됩니다. 물리 계층은 두 시스템 간의 물리적, 전기적, 기계적 인터페이스를 나타냅니다. 물리 계층은 광섬유, 연선, 동축 케이블, 위성 데이터 링크 등과 같은 데이터 네트워크 매체의 속성을 정의합니다. 물리 계층과 관련된 네트워크 인터페이스의 표준 유형은 V.35, RS-232C, RJ-11입니다. , RJ-45, AUI 및 BNC 커넥터.
다음 그림을 사용하여 OSI 모델의 물리적 계층 기능을 보는 것이 편리합니다.
다음과 같은 하위 수준을 구분할 수 있습니다.
화해- 조정 하위 수준. MAC 수준 명령을 물리 계층의 해당 전기 신호로 변환하는 역할을 합니다.
MII- 매체 독립 인터페이스, 매체 독립 인터페이스. MAC 계층과 물리 계층 간의 표준 인터페이스를 제공합니다.
PCS- 물리적 코딩 하위 계층, 물리적 코딩 하위 계층. 한 표현에서 다른 표현으로 데이터 시퀀스의 인코딩 및 디코딩을 수행합니다.
P.M.A.- 물리적 매체 애착, 물리적 환경에 대한 연결의 하위 수준입니다. 데이터를 직렬 전기 신호의 비트 스트림으로 변환하거나 그 반대로 변환합니다. 또한, 수신/전송 동기화 기능도 제공합니다.
PMD- 물리적 매체 의존적이며 물리적 환경과의 의사소통의 하위 수준입니다. 물리적 환경(신호 증폭, 변조, 신호 형성)에서 신호 전송을 담당합니다.
안- 자동 협상, 속도 협상. 장치별 통신 프로토콜을 자동으로 선택하는 데 사용됩니다.
MDI- 매체 종속 인터페이스, 매체 종속 인터페이스입니다. 다양한 물리적 환경과 PMD 장치에 대해 다양한 유형의 커넥터를 정의합니다.
데이터 전송 매체
데이터 전송 매체는 신호가 통과하기에 적합한 물리적 매체입니다. 컴퓨터가 인코딩된 정보를 교환하려면 환경이 컴퓨터 간의 물리적 연결을 제공해야 합니다. 컴퓨터를 연결하는 데 사용되는 여러 유형의 미디어가 있습니다.
동축 케이블;
비차폐 연선;
차폐 연선;
광섬유 케이블.
동축 케이블컴퓨터를 네트워크에 연결하는 데 사용된 최초의 케이블 유형이었습니다. 이 유형의 케이블은 플라스틱 절연 재료로 덮인 중앙 구리 도체로 구성되며, 구리 메쉬 및/또는 알루미늄 호일로 둘러싸여 있습니다. 이 외부 도체는 접지를 제공하고 외부 전자기 간섭으로부터 중앙 도체를 보호합니다. 네트워크를 배치할 때 "두꺼운 동축 케이블"(Thicknet)과 "얇은 동축 케이블"(Thinnet)의 두 가지 유형의 케이블이 사용됩니다. 최대 세그먼트 길이는 케이블 유형에 따라 185~500m입니다. 
트위스트 페어 케이블(연선)은 오늘날 가장 일반적인 유형의 케이블 중 하나입니다. 이는 플라스틱 외장으로 덮인 여러 쌍의 구리선으로 구성됩니다. 각 쌍을 구성하는 전선은 서로 꼬여져 있어 상호 간섭으로부터 보호됩니다. 이 유형의 케이블은 두 가지 클래스로 나뉩니다. 차폐 연선" ("차폐 연선") 및 " 비차폐 연선"("비차폐 연선"). 이 클래스 간의 차이점은 차폐 연선이 케이블 전선을 둘러싸는 구리 메시 및/또는 알루미늄 호일의 추가 차폐로 인해 외부 전자기 간섭으로부터 더 잘 보호된다는 것입니다. 네트워크 케이블 카테고리에 따라 "연선 쌍"을 기반으로 10Mbit/s – 1Gbit/s의 속도로 전송을 제공합니다. 케이블 세그먼트의 길이는 100m(최대 100Mbit/s) 또는 30m를 초과할 수 없습니다. m(1Gbit/s)입니다. 
광섬유 케이블가장 현대적인 케이블 기술을 대표하며 장거리에 걸쳐 높은 데이터 전송 속도를 제공하고 간섭 및 도청에 강합니다. 광섬유 케이블은 유리 또는 플라스틱 코팅층과 외부 보호 피복으로 둘러싸인 중앙 유리 또는 플라스틱 도체로 구성됩니다. 데이터 전송은 중앙 도체를 통해 단방향 광 펄스를 보내는 레이저 또는 LED 송신기를 사용하여 수행됩니다. 반대쪽 끝의 신호는 광 펄스를 컴퓨터에서 처리할 수 있는 전기 신호로 변환하는 포토다이오드 수신기에 의해 수신됩니다. 광섬유 네트워크의 전송 속도는 100Mbit/s ~ 2Gbit/s입니다. 구간 길이 제한은 2km입니다. 
데이터링크 계층
데이터링크 계층(영어 데이터 링크 계층) - OSI 네트워크 모델의 계층으로, 물리적 수준에서 네트워크 상호 작용을 보장하고 발생할 수 있는 오류를 제어하도록 설계되었습니다. 물리계층에서 받은 데이터를 프레임으로 묶어서 무결성을 검사하고, 필요하다면 오류를 수정(손상된 프레임에 대해 반복적으로 요청을 보낸다)한 뒤 네트워크 계층으로 보낸다. 데이터 링크 계층은 하나 이상의 물리적 계층과 통신하여 이러한 상호 작용을 모니터링하고 관리할 수 있습니다. IEEE 802 사양은 이 계층을 2개의 하위 계층으로 나눕니다. MAC(Media Access Control)은 공유된 물리적 매체에 대한 액세스를 규제하고 LLC(Logical Link Control)는 네트워크 계층 서비스를 제공합니다.
스위치와 브리지는 이 수준에서 작동합니다.
예를 들어 프로그래밍에서 이 레벨은 네트워크 카드 드라이버를 나타냅니다. 운영 체제에는 채널과 네트워크 레이어가 서로 상호 작용하기 위한 소프트웨어 인터페이스가 있습니다. 이것은 새로운 레벨이 아니라 단순히 다음을 위한 모델의 구현입니다. 특정 OS.
데이터 링크 계층의 임무는 프레임이라고 하는 특수 데이터 블록을 전송하여 로컬 네트워크 내 장치의 상호 작용을 보장하는 것입니다. 형성 과정에서 수신자에게 올바른 전달을 위해 필요한 서비스 정보(헤더)가 제공되며 전송 매체에 대한 액세스 규칙에 따라 물리 계층으로 전송됩니다.
PHY 계층에서 데이터를 수신할 때 이 장치를 위한 프레임을 선택하고 오류가 있는지 확인한 후 의도한 서비스나 프로토콜로 전송해야 합니다.
충돌이 발생할 경우 프레임을 보내고 받고 반복하는 것이 링크 레이어라는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 그러나 물리적 계층은 공유 환경의 상태를 결정합니다. 따라서 액세스 프로세스(필요한 설명 포함)는 이전 장에서 자세히 설명되었습니다.
이더넷 표준 네트워크의 데이터 링크 수준과 물리적 수준에서의 정보 상호 작용은 일반적으로 OSI-7 표준에서 제공되지 않은 추가 하위 수준으로 나뉩니다.
LLC(논리적 링크 제어). 논리적 채널 제어 수준;
MAC(미디어 액세스 제어). 미디어 액세스 수준.
MAC 하위 계층
이더넷 매체에 대한 다중 액세스 이데올로기에서 데이터 전송은 "모든 사람에게 모든 사람" 방송 원칙(브로드캐스팅)에 따라 구현되어야 합니다. 이는 프레임 형성과 인식 과정에 흔적을 남길 수밖에 없다. IP 트래픽 전송에 가장 많이 사용되는 이더넷 DIX 프레임의 구조를 살펴보겠습니다.
장치를 식별하려면 6바이트 MAC 주소가 사용되며, 송신자는 이를 전송 프레임에 표시해야 합니다. 상위 3바이트는 장비 제조업체 식별자(공급업체 코드)를 나타내고 하위 3바이트는 개별 장치 식별자를 나타냅니다.
장비 제조업체는 후자의 고유성에 대한 책임이 있습니다. 제조업체 식별자를 사용하면 상황이 더 복잡해집니다. IEEE 내에는 공급업체 목록을 유지 관리하고 각 공급업체에 고유한 주소 범위를 할당하는 특수 조직이 있습니다. 그건 그렇고, US 50만 입력하는 데 비용이 전혀 들지 않습니다. 이더넷 기술의 창시자인 Xerox와 DEC가 각각 목록의 첫 번째 줄과 마지막 줄을 차지하고 있음을 알 수 있습니다.
이러한 메커니즘은 모든 장치의 물리적 주소가 고유하고 동일한 로컬 네트워크에서 무작위로 일치하는 상황이 발생하지 않도록 하기 위해 존재합니다.
대부분의 최신 어댑터에서는 프로그래밍 방식으로 모든 주소를 설정할 수 있다는 점에 특히 유의해야 합니다. 이는 네트워크의 작동성에 특정 위협을 가하며 심각한 "신비한" 오작동을 일으킬 수 있습니다.
MAC 주소는 다양한 형태로 작성할 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 16진수이며, 여기서 바이트 쌍은 "-" 또는 ":" 문자로 서로 구분됩니다. 예를 들어, 내 집 컴퓨터에 설치된 Realtek 네트워크 카드의 주소는 00:C0:DF:F7:A4:25입니다.
MAC 주소는 단일(유니캐스트), 멀티캐스트(Multicast) 및 브로드캐스트 프레임 주소 지정(Broadcast)을 허용합니다.
단일 주소 지정은 소스 노드가 주소가 명시적으로 지정된 한 명의 수신자에게만 메시지를 전달한다는 것을 의미합니다.
멀티캐스트 모드에서 프레임은 보낸 사람과 동일한 공급업체 코드를 가진 스테이션에서 처리됩니다. 그러한 전송의 부호는 MAC 주소의 상위 바이트(X1:XX:XX:XX:XX:XX)의 최하위 비트에서 "1"입니다. 이 형식은 장치 간의 "브랜드" 상호 작용에 매우 편리하지만 실제로는 거의 사용되지 않습니다.
또 다른 것은 수신자의 주소가 특수 값 FF-FF-FF-FF-FF-FF로 인코딩되는 브로드캐스트 메시지입니다. 전송된 패킷은 로컬 네트워크에 있는 모든 스테이션에서 수신되고 처리됩니다.
성공적인 배송을 위해서는 하나의 목적지 주소만으로는 충분하지 않습니다. 데이터 필드 길이, 네트워크 프로토콜 유형 등 추가 서비스 정보가 필요합니다.
전문. 8바이트로 구성됩니다. 처음 7개에는 동일한 순환 비트 시퀀스(10101010)가 포함되어 있으며 이는 트랜시버 동기화에 매우 적합합니다. 마지막(프레임 시작 구분 기호, SFD)인 1바이트(10101011)는 프레임의 정보 부분 시작을 나타내는 표시 역할을 합니다. 이 필드는 프레임 길이를 결정할 때 고려되지 않으며 체크섬에서도 계산되지 않습니다.
수신자 MAC 주소(대상 주소, DA).
발신자의 MAC 주소(소스 주소, SA). 첫 번째 비트는 항상 0입니다.
길이 필드 또는 데이터 유형(길이/유형, L/T). 프레임에 있는 데이터 필드의 길이(바이트)에 대한 명시적인 표시를 포함하거나 데이터 유형을 나타내는 2바이트입니다. 아래 LLC 설명에서는 다양한 유형의 프레임에 대한 간단한 자동 인식이 가능함을 보여줍니다.
데이터. 프레임 페이로드, 상위 OSI 레이어 데이터. 길이는 0~1500바이트일 수 있습니다.
충돌을 올바르게 인식하려면 최소 64바이트의 프레임이 필요합니다. 데이터 필드가 46바이트보다 작으면 프레임은 Padding 필드로 채워집니다.
체크섬(프레임 검사 시퀀스, FCS). 프레임의 모든 정보 필드에 대한 체크섬을 포함하는 4바이트입니다. 계산은 송신자에 의해 CRC-32 알고리즘을 사용하여 수행되고 프레임에 추가됩니다. 프레임을 버퍼로 수신한 후 수신기는 유사한 계산을 수행합니다. 계산 결과가 다르면 전송 오류로 간주되어 프레임이 파괴됩니다.
LLC 하위층
이 하위 계층은 사용된 액세스 방법에 관계없이 상위(네트워크) 계층과의 단일 인터페이스를 제공합니다. 본질적으로 이더넷 프레임 헤더의 논리적 구조를 정의한다고 말할 수 있습니다.
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네트워크 어댑터
네트워크 어댑터는 데이터 패킷을 네트워크를 통한 전송을 위한 신호로 변환합니다. 제조 과정에서 제조업체는 각 네트워크 어댑터에 물리적 주소를 할당하며, 이 주소는 어댑터 보드에 설치된 특수 칩에 입력됩니다. 대부분의 네트워크 어댑터에서는 MAC 주소가 ROM에 프로그래밍되어 있습니다. 어댑터가 초기화되면 이 주소가 컴퓨터의 RAM에 복사됩니다. MAC 주소는 네트워크 어댑터에 의해 결정되므로 어댑터를 교체하면 컴퓨터의 물리적 주소도 변경됩니다. 새 네트워크 어댑터의 MAC 주소와 일치합니다.
예를 들어 호텔을 상상해 봅시다. 207호실에는 열쇠 A로 열 수 있는 자물쇠가 있고, 410호실에는 열쇠 F로 열 수 있는 자물쇠가 있다고 가정해 보겠습니다. 207호실과 410호실의 자물쇠를 변경하기로 결정했습니다. 변경 후, A 키는 410호실을 열고, F키는 207호실을 엽니다. B 이 예에서 자물쇠는 네트워크 어댑터 역할을 하고, 키는 MAC 주소 역할을 합니다. 어댑터를 교체하면 MAC 주소도 변경됩니다.
추신. 계속될..
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네트워킹 기초
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신호(채널)의 주파수 분할
채널 주파수 분할(FDM)을 사용하여 다중 채널 신호 형성의 주요 단계를 추적해 보겠습니다. 첫째, 전송된 메시지에 따라 기본 신호 나는(티), 에너지 스펙트럼 , ,…을 가지며 각 채널의 부반송파 주파수를 변조합니다. 이 작업은 변조기, ..., 채널 송신기에 의해 수행됩니다. 주파수 필터의 출력에서 얻은 채널 신호의 스펙트럼 , , … 은 각각 주파수 대역 , , …, (그림 9.2)을 차지합니다.
쌀. 9.2. 주파수 다중화 및 채널 분리 방식
우리는 각각의 메시지가 전송된다고 가정하겠습니다. 나는(티)는 표준 HF 채널의 주파수 대역을 차지합니다. 그룹 신호를 형성하는 동안 각 채널 신호는 나는(티) 다른 신호의 스펙트럼과 겹치지 않는 주파수 대역이 할당됩니다(그림 9.3). 그러면 전체 주파수 대역은 N-채널 그룹은 다음과 같습니다.
. (9.8)
그림 9.3 PDM이 있는 시스템의 스펙트럼 변환
단측파대 변조를 사용하고 각 채널 신호가 주파수 대역을 점유한다고 가정
우리가 얻은 그룹 신호의 스펙트럼에 대해
. (9.10)
그룹 신호는 선형 신호로 변환되어 통신선(전송 경로)을 따라 전송됩니다. 수신측에서는 선형 신호를 그룹 신호로 변환한 후 대역통과 채널 필터를 사용합니다. 에프대역폭과 복조기가 포함된 k는 수신자에게 전송되는 채널 메시지로 변환됩니다.
즉, FDM을 사용하는 다중 채널 시스템에서는 각 채널에 전체 기저대역 신호 대역폭의 특정 부분이 할당됩니다. 수신 장치의 입력으로 나- 채널 신호가 동시에 활성화됩니다. 나는모든 사람 N채널. 주파수 필터 사용 Ф 나는주어진 주파수에 속하는 주파수만 나- 채널.
대역 통과 채널 필터의 불완전한 특성으로 인해 채널 간에 상호 과도 간섭이 발생합니다. 이러한 간섭을 줄이려면 채널 간에 보호 주파수 간격을 도입해야 합니다.
따라서
이는 FDM 시스템이 전송 경로 대역폭의 약 80%만 효과적으로 사용한다는 것을 의미합니다. 또한 전체 그룹 경로에 대해 매우 높은 수준의 선형성을 보장해야 합니다.
신호(채널)의 시분할
TCS(임시 채널 분리 방법)에서는 동기 송신기 스위치를 사용하는 그룹 경로( 차선으로) 및 수신자( K pr)은 다중 채널 시스템의 각 채널의 신호를 차례로 전송하기 위해 제공됩니다. (현대 장비에서는 기계식 정류자가 실제로 사용되지 않습니다. 대신 전자 정류자가 사용되며 예를 들어 시프트 레지스터에 만들어집니다.) TRC를 사용하면 첫 번째 채널의 신호가 먼저 전송되고 다음 등이 전송됩니다. 번호별로 마지막 채널로 N, 그 후 첫 번째 채널이 다시 연결되고 샘플링 주파수에서 프로세스가 반복됩니다 (그림 9.4).
변조된 펄스의 시간이 겹치지 않는 시퀀스는 TRC 시스템에서 채널 신호로 사용됩니다. 앉다); 채널 펄스 세트 – 그룹 신호 에스 G ( 티)은 통신 회선을 통해 전송됩니다. 수신측 스위치의 동작 K pr라인을 수신기에 연결하는 키로 식별할 수 있습니다. 나-펄스 지속 시간 동안에만 채널 나번째 채널("시간적 필터" Ф 나는). 메시지 복조 후 나는(티) 오다 나-번째 수신자.
디지털 무선 제어 시스템을 갖춘 다중 채널 시스템의 정상적인 작동을 위해서는 송신측과 수신측 스위치의 동기 작동이 필요합니다. 종종 이러한 목적을 위해 채널 중 하나가 시간 조정 작업을 위한 특수 동기화 펄스 전송을 위해 사용됩니다. 차선으로그리고 Ave로.
쌀. 9.5. 시간적 분리
AIM이 있는 두 개의 신호
그림에서. 그림 9.5는 AIM을 갖춘 2채널 시스템의 타이밍 다이어그램을 보여줍니다. 여기서 메시지 캐리어는 주기가 있는 일련의 펄스입니다.
, (9.12)
클럭 펄스 발생기(GTI)에서 펄스 변조기(PM)에 도달합니다. 그룹 신호(그림 9.5,a)가 스위치로 전송됩니다. 후자는 "임시" 매개변수 필터 또는 스위치 역할을 하며, 그 전달 함수는 다음과 같습니다. . (그림 9.5, b) 동기적으로(주기에 따라) 변경되고 전달 함수의 변경에 따라 위상이 변경됩니다.
(9.13)
이는 각 시간 간격 내에서 번째 펄스 검출기 ID-만이 전송 경로에 연결됨을 의미합니다. 탐지 결과 수신된 메시지는 메시지 수신자 PS-에게 전송됩니다.
운영자, 키 필터의 작동을 설명하고, 기간을 따르는 신호에서 간격을 잘라내고 나머지 신호를 버립니다.
여기서도 이전과 마찬가지로 는 번째 소스의 신호가 전송되는 간격을 나타냅니다.
시간 분리에서 상호 간섭은 주로 두 가지 이유에 기인합니다. 첫 번째는 제한된 주파수 대역과 물리적으로 실행 가능한 통신 시스템의 진폭-주파수 및 위상-주파수 특성의 불완전성으로 인해 발생하는 선형 왜곡이 신호의 펄스 특성을 위반한다는 것입니다. 실제로, 유한 지속 기간의 변조된 펄스를 전송할 때 스펙트럼을 제한하면 펄스가 "확산"되고 유한 지속 기간의 펄스 대신 시간이 무한히 확장되는 프로세스를 얻게 됩니다. 신호가 일시적으로 분리되면 한 채널의 펄스가 다른 채널의 펄스와 겹치게 됩니다. 즉, 채널간 상호누화나 기호간 간섭이 발생하게 된다. 또한 송신측과 수신측의 클럭 펄스 동기화가 불완전하여 상호 간섭이 발생할 수 있습니다.
상호 간섭 수준을 줄이려면 신호 스펙트럼의 일부 확장에 해당하는 "보호" 시간 간격을 도입해야 합니다. 따라서 다중 채널 전화 통신 시스템에서 효과적으로 전송되는 주파수의 대역폭은 3100Hz입니다. Kotelnikov의 정리에 따르면 최소값 = 2 = 6200Hz입니다. 그러나 실제 시스템에서는 펄스 반복률이 약간의 예비(= 8kHz)로 선택됩니다. 단일 채널 모드에서 이러한 펄스를 전송하려면 최소 4kHz의 주파수 대역이 필요합니다. 채널을 시간적으로 분리하면 각 채널의 신호는 동일한 주파수 대역을 차지하며, 이는 Kotelnikov의 정리에 따라 이상적인 조건에서 결정됩니다(동기화 채널을 고려하지 않음).
, (9.14)
어디 , 이는 주파수 분할의 전체 시스템 대역폭과 동일합니다.
이론적으로는 주파수 스펙트럼 사용 효율성 측면에서 FDM과 FDM이 동일하지만, 실제 조건에서는 신호 분리 시 상호 간섭 수준을 줄이는 데 어려움이 있기 때문에 이 지표에서는 FDM 시스템이 FDM보다 눈에 띄게 열등합니다. 동시에 TRC의 부인할 수 없는 장점은 서로 다른 채널의 펄스 동작 타이밍이 다르기 때문에 비선형 원점의 간섭 수준이 감소한다는 것입니다. TRC 시스템에서는 파고율이 더 낮습니다. MVR 장비가 CDM 장비보다 훨씬 단순하다는 점도 중요합니다. VRC의 가장 광범위한 적용은 PCM을 갖춘 디지털 시스템에 있습니다.
