• Data Communication
• 컴퓨터의 발달을 배경으로 하여 생겨난 것
• 컴퓨터와 각종 통신 기기 사이에 디지털 형태로 표현된 2진 정보를 송수신하는 것
• 데이터 전송 기술과 데이터 처리 기술을 포함

정보 통신

• Information Communication
• 컴퓨터와 통신 기술의 결합에 의해 통신 처리 기능, 정보 처리기능, 정보의 변환, 정보 저장 과정이 추가된 형태의 통신
• 전기 통신(정보 전송)과 컴퓨터(정보 처리)를 포함

통신

• 정보원 : Source 전송하는 장소
• 수신원 : Destination 수신하는 장소
• 전송 매체 : Transmission Media 정보원과 수신원을 연결하는 매개체

특징​

• 데이터 전송계와 데이터 처리계로 구분
• 오류 제어 방식을 사용해 신뢰도가 높음
• 분산 처리가 가능
• 대형 컴퓨터와 대용량 파일을 공동으로 이용 가능
• 대용량, 광대역 전송이 가능
• 통신 비밀을 유지하기 위해 보안 시스템 개발이 필요

발달과정​

• SAGE : 1958년 미 공군 반자동 방공 시스템, 최초의 데이터 통신 시스템
• ARPANET : 1969년 미 국방성에서 만든 최초의 유선 패킷 교환 시스템
• ALOHA : 1970년 미 하와이 대학에서 실험적으로 설치한 최초의 무선 패킷 교환 시스템, 회선 제어 방식 중 경쟁 방식의 모체

데이터 통신의 구성

• 데이터 전송계
  • 단말장치
  • 데이터전송회선 : 신호변환장치, 통신회선
  • 통신제어장치
• 데이터 처리계 : 컴퓨터 (하드웨어, 소프트웨어)

단말장치​

• DTE = Data Terminal Equipment = 터미널 = 단말기 = 스테이션 = 노드
• 데이터 통신 시스템과 외부 사용자의 접속점에 위치해 최종적으로 데이터를 입출력하는 장치
• 입출력, 전송제어, 기억 기능을 가진다.

지능형 단말장치​

• Intelligent = 스마트 단말장치
• CPU와 저장장치가 내장된 단말장치
• 네트워크 환경에서 분산 처리를 수행하기 위해 사용

비지능형 단말장치​

• Non Intelligent = 더미 단말장치
• 입출력 장치로만 구성되어 단독으로 작업을 처리할 수 있는 능력이 없는 단말장치
• 통신 회선으로 연결된 컴퓨터(호스트)에 처리를 의존

신호 변환장치​

• DCE = Data Circuit Equipment = Data Circuit terminal Equipment = 데이터 회선 종단장치
• 컴퓨터나 단말장치의 데이터를 통신 회선에 적합한 신호로 변경하거나 통신 회선의 신호를 컴퓨터나 단말장치에 적합한 데이터로 변경하는 신호 변환 기능을 수행
• 전송 회선 양 끝에 위치한다.

통신 회선​

• 단말 장치에 입력된 데이터 또는 컴퓨터에서 처리된 결과가 실질적으로 전송되는 전송선
• 유선 매체 : 꼬임선, 통축케이블, 광섬유
• 무선 매체 : 라디오파, 지상 마이크로파, 위성 마이크로파

통신 제어장치​

• CCU = Communication Control Unit
• 데이터 전송 회선과 주 컴퓨터를 연결하는 장치
• 데이터를 일정 크기로 묶는 직, 병렬 변환 작업을 수행

통신 제어 프로그램​

• CCP = Communication Control Program
• 데이터 전송 회선과 통신 제어장치를 이용하여 컴퓨터와 단말장치 간의 데이터 송수신을 하기 위해 사용되는 프로그램
• 데이터 송수신, 통신 하드웨어 제어, 사용자 인터페이스 제어 기능
• CPU의 기능 분담
• 하드웨어와의 인터페이스 기능
• 데이터 통신 회선과 신호 변환기 등의 회선 제어
• 접속의 확인과 종료를 제어하는 전송제어
• 오류 제어
• 데이터 처리와 교환
• 코드 변환
• 데이터 입출력 제어
• 단말 제어
• 데이터 버퍼링
• 파일 관리와 회복

통신 회선

꼬임선​

• Twisted Pair Wire
• 전기적 간섭 현상을 줄이기 위해 균일하게 서로 감겨져 있는 형태의 케이블
• 저렴하고 설치가 간편
• 거리, 대역폭, 데이터 전송률에 제약적
• 다른 전기적 신호의 간섭이나 잡음에 영향을 받기가 쉽다.
• 최근 100Mbps 이상 전송이 가능한 꼬임선이 개발되어 짧은 거리 고속 전송이 가능하다.
• 비차폐 트위스트 페어 : UTP 전화 가입자 선으로 이미 건물 내에 설치되어 있어 LAN선으로 활용됨
• 차폐 트위스트 페어 : STP

동축 케이블​

• Coaxial Cable
• 중심 도체를 플라스틱 절연체를 이용하여 감싸고 이를 다시 외부 도체를 이용해 감싸는 형태로 구성
• 주파수 범위가 넓어 데이터 전송률이 높음
• 꼬임선보다 외부 간섭과 누화의 영향이 적다.
• 신호 감쇠현상을 막기 위해 일정 간격마다 중계기를 설치해야한다.
• 아날로그와 디지털 신호 전송에 모두 사용
• 고주파 특성이 양호해 광대역 전송에 적합
• 케이블 TV, 근거리 통신망, 장거리 전화 등

광섬유​

• Optical Fiber Cable = 광 케이블
• 유리르 원료 제작된 가느다란 광섬유를 여러 가닥 묶어 케이블의 형태로 만든 것
• 코어, 클래드, 재킷 세부분으로 구성
• 가장 빠른 속도와 넓은 주파수 대역폭
• 데이터 전송률 높음
• 대용량, 장거리 전송 가능
• 가늘고 가벼워 취급이 쉬움
• 도청하기 어려워 보안성이 뛰어남
• 유리는 절연성이 좋아 전자 유도의 영향을 받지 않아 안정된 통신 및 누화 방지가 가능
• 감쇠율이 적어 리피터의 설치 간격이 넓어 리피터 소요가 적음
• 설치 비용이 비싸지만 대용량 전송이 가능해 단위 비용이 저렴
• 광 케이블간 연결이 어려워 고도의 기술이 필요

라디오파​

• 통신 장비의 이동이 빈번하고 통신 회선을 이용하기 어려운 지역간 통신에 사용
• 무선 주파수 사용
• 장거리 통신, TV나 휴대폰 음성 전송에 사용
• 감쇠율이 적어 동축케이블보다 중계기가 적게 듦

위성 마이크로파​

• 지상에서 마이크로 주파수를 보내면 통신 위성을 통해 변환, 증폭한 후 다른 주파수로 지상에 송신하는 방식
• 위성통신에 사용된다.
• 3003000MHz인 UHF(Ultra High Frequency)나 330GHz인 SHF(Super)를 사용한다.
• 통신 위성, 지구국, 채널로 구성
• 대역폭이 넓어 고속, 대용량 통신이 가능하고 통신 비용이 저렴
• 오류율이 적어 고품질의 정보 전송이 가능
• 한 대의 통신위성은 지구표면의 1/3이상을 커버 가능
• 전송 비용은 거리와 무관하게 일정
• 데이터 전송시 반드시 통신 위성을 거쳐야하므로 전송 지연시간이 길다.
• 수신용 안테나만 있으면 누구나 통신 내용 수신 가능하므로 보안성이 취약
• 사용 주파수가 높을 수록 기상 현상에 의한 신호 감쇠가 크다.
• 지상에 있는 무선 통신 시스템과의 상호 장애를 피하기 위해 지구국은 도시 외곽에 위치해야한다.

다중 접속 방식​

• 통신 위성을 공동으로 사용하기 위한 다중 접속 방식
• FDMA : Frequency Division Multiple Access, 주파수 대역을 분할
• TDMA : Time, 사용 시간을 분할
• CDMA : Code, 주파수나 시간을 모두 공유하면서 각 데이터에 고유 코드를 부여

통신 제어장치

• 데이터 전송 회선과 주 컴퓨터 사이에 위치
• 데이터 전송에 관한 전반적인 제어기능 수행

전송제어​

• 다중 접속 제어
• 교환 접속 제어 : 데이터 송수신을 위한 회선의 설정과 절단
• 통신 방식 제어 : 단방향, 반이중, 전이중 선택
• 우회 중계 회선 설정 : 장애시 경로설정

동기 및 오류제어​

• 동기 제어 : 컴퓨터 처리 속도와 통신 회선상의 전송 속도 차이 조정
• 오류 제어 : 회선과 단말장치에서 발생하는 오류 제어
• 흐름 제어 : 수신 가능한 데이터 양을 송신 측에 알려 원활한 정보 전송이 가능하게 조정
• 응답 제어
• 정보 전송 단위의 정합 : 전송 정보를 패킷 등의 길이로 분할 또는 결합
• 데이터 신호의 직병렬 변환
• 투과성 : 전송할 실데이터에 대한 비트열에 확장 비트를 부가 또는 소거
• 정보 표시 형식의 변환 : 문자 코드, 데이터 형식 등의 변환
• 우선권 제어
• 제어 정보 식별
• 기밀 보호 : 암호화 등 제어
• 관리 기능 : 통신 요금, 통계정보 수집

종류​

• 통신 제어 장치 : CCU 전송 문자의 조립과 분해 기능을 수행
• 통신 제어 처리 장치 : CCP 문자와 메세지의 조립과 분해 기능 수행
• 전처리기
  • FEP = Front End Processor
  • 호스트 컴퓨터와 단말 사이에 고속 통신 회선으로 설치
  • 통신 회선 및 단말기 제어
  • 메세지의 조립과 분해
  • 전송 메세지 검사
  • 컴퓨터의 부담이 적어짐

분류​

단위가 커질수록 통신 제어 장치의 기능과 구조가 복잡해지고 가격이 높아지지만 컴퓨터의 부담이 줄어든다.

• 비트 버퍼 방식
• 문자 버퍼 방식
• 블록 버퍼 방식
• 메세지 버퍼 방식

데이터

• 아날로그 데이터 : 셀 수 없는 연속적인 값
• 디지털 데이터 : 셀 수 있는 이산적인 값

신호​

• 아날로그 신호 : 정현파에 주파수, 진폭, 위상 특성을 포함하여 표현되는 전기적 신호가 연속적으로 변하는 파형
• 디지털 신호 : 2진수 0과 1에 대한 전압 펄스의 연속적인 구성

주파수​

• 단위 시간(1초) 내에 신호 파형이 반복되는 횟수를 의미하는 것
• Hz
• 고주파 : 파형의 가록 폭이 좁고 고속 전송에 사용하고 전송거리가 짧다.
• 저주파 : 파형의 가로 폭이 넓고 저속 전송에 사용하고 전송거리가 길다.

대역폭​

• Bandwidth
• 주파수의 변화 범위
• 상한 주파수와 하한 주파수의 차이

전송 방식

아날로그 전송​

• 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 아날로그 형태
• 신호 감쇠 현상이 심하다.
• 증폭기에 의해 신호를 다시 증폭하여 전송해야한다.
• 신호에 포함된 잡음까지 증폭되기 때문에 오류율이 높다.

디지털 전송​

• 전송 매체를 통해 전달되는 신호가 디지털 형태
• 신호 감쇠 현상은 나타나지만 중계기에 의해 원래 신호 내용을 복원한 후 전송하는 방식이다.
• 잡음에 의한 오류율이 낮다.
• 대역폭을 효율적으로 이용해 더 많은 용량을 전송할 수 있다.
• 데이터 암호화를 쉽게 구현할 수 있다.

직렬 전송​

• 각 비트들이 하나의 전송 매체를 통하여 한 비트씩 순서대로 전송되는 형태
• 전송 속도가 느리지만 구성 비용이 적다.
• 원거리 전송에 적합
• 대부분의 데이터 통신에 사용

병렬 전송​

• 각 비트들이 여러 개의 전송 매체를 통하여 동시에 전송되는 형태
• 전송 속도는 빠르지만 구성 비용이 많다.
• 근거리 전송에 적합
• 주로 컴퓨터와 주변장치 사이의 데이터 전송에 사용

통신 방식​

단방향 통신​

• Simplex
• 한 방향으로만 전송이 가능한 방식
• 라디오, TV

반이중 통신​

• Half Duplex
• 양방향 전송이 가능하지만 동시에 양방향으로 전송은 할 수 없는 방식
• 2선식 선로를 사용하여 송신과 수신을 번갈아 전송
• 무전기, 모뎀을 이용한 데이터 통신

전이중 통신​

• Full Duplex
• 동시에 양방향 전송이 가능한 방식
• 4선식 선로를 사용, 주파수 분할을 이용할 시 2선식도 가능
• 전송량이 많고 전송 매체의 용량이 클 때 사용
• 전화, 전용선을 이용한 데이터 통신

비동기식 전송​

• 한 문자를 나타내는 부호 앞뒤에 Start Bit와 Stop Bit를 붙여 Byte와 Byte를 구분하여 전송하는 방식
• 시작비트, 전송 문자(정보 비트), 정지 비트로 구성된 한 문자를 단위로 전송
• 오류 검출을 위한 패리티 비트를 추가하기도 한다.
• 문자와 문자 사이의 Idle Time이 불규칙하다.
• 한꺼번에 많은 데이터를 보내면 프레이밍 에러의 가능성이 높아진다.
• 2000bps 이하의 저속, 단거리 전송에 사용
• 동기화가 단순하고 가격이 저렴
• 문자마다 시작과 정지를 알리기 위한 비트가 추가되므로 전송 효율이 떨어짐
• 정지 비트는 휴지 상태와 같으므로 송신기는 다음 문자를 보낼 준비가 될 때까지 정지 비트를 계속 전송

동기식 전송​

• 미리 정해진 수만큼의 문자열을 한 블록(프레임)으로 만들어 일시에 전송하는 방식
• 송수신 양쪽의 동기를 유지하기 위해 타이밍 신호(클럭)을 계속적으로 공급하거나 동기 문자를 전송
• 동기화된 방식으로 비트가 송수신되기 때문에 시작비트와 종료비트가 필요가 없다.
• 블록과 블록 사이에 Idle Time이 없다.
• 프레임 단위로 전송하므로 전송 속도가 빠르다.
• 제어 정보의 앞부분은 프리앰블, 뒷부분은 포스트앰블
• 전송 효율이 좋다.
• 원거리 전송에 사용
• 단말기는 반드시 버퍼 기억 장치를 내장해야 한다.
• 비트 동기 방식과 블록 동기 방식으로 나뉜다.
• 블록 동기방식
  • 문자 위주 동기 방식 : SYN 등의 동기 문자로 동기를 맞추는 방식, BSC에서 사용
  • 비트 위주 동기 방식 : 데이터 블록 처음과 끝에 8bit 플래그 비트(01111110)를 표시해 동기를 맞추는 방식, HDLC와 SDLC에서 사용

아날로그 데이터 전송 방식

아날로그 데이터에서 아날로그 신호​

• 아날로그 데이터를 아날로그 회선을 통해 전송하기 위해 아날로그 형태로 변조하는 것
• 아날로그 데이터를 먼 거리까지 효율적으로 전송하거나 주파수 분할 다중화를 위해 변조한다.
• 라디오, TV, 전화에서 주로 사용

변조 방법​

• 진폭 변조
• 주파수 변조
• 위상 변조

아날로그 데이터에서 디지털 신호​

• 아날로그 데이터를 디지털 회선을 통해 전송하기 위해 디지털 형태로 변환하는 것

코덱​

• CODEC = COder/DECoder
• 아날로그 데이터를 디지털 통신 회선에 적합한 디지털 신호로 변환하거나 반대 과정을 수행
• 펄스 코드 변조(PCM) 방식을 이용해 데이터를 변환한다.
• 이동 통신이나 멀티미디어 분야에 사용

디지털 데이터 전송 방식

디지털 데이터에서 아날로그 신호​

• 디지털 데이터를 아날로그 회선을 통해 전송하기 위해 아날로그 형태로 변환하는 것
• 모뎀을 이용한다.
• 변조 방식은 ASK, FSK, PSSK, QAM이 있다.

모뎀​

• MODEM = MOdulation DEModulation
• 디지털 데이터를 아날로그 회선에 적합한 아날로그 신호로 변환하는 변조 과정과 그 반대의 복조 과정을 수행한다.
• 디지털 데이터를 공중 전화 교환망과 같은 아날로그 통신망을 이용하여 전송할 때 사용
• Null 모뎀 : 모뎀을 사용하지 않고 두 대의 컴퓨터를 직접 접속해서 정보를 교환하는 방식

기능​

• 변복조 기능
• 자동 응답 기능
• 자동 호출 기능
• 자동 속도 조절 기능
• 모뎀 시험 기능 : Loop Test

디지털 데이터에서 디지털 신호​

• 디지털 데이터를 디지털 회선을 통해 전송하기 위해 디지털 형태로 변환하는 것
• 2진 데이터의 각 비트를 디지털 신호 요소로 변환하며 DSU를 이용한다.

DSU​

• Digital Service Unit
• 컴퓨터나 단말장치로부터 전송되는 디지털 데이터를 디지털 회선에 적합한 디지털 신호로 변환하는 과정과 그 반대를 수행한다.
• 신호의 변조 과정 없이 단순히 유니폴라 신호를 바이폴라 신호로 변환하 주는 기능만 제공한다.
• 모뎀에 비해 구조가 단순하다.
• 디지털 데이터를 공중 데이터 교환망과 같은 디지털 통신망을 이용하여 전송할 때 사용
• 송수신 기능과 타이밍 회복 기능을 DSU 자체에서 수행한다.
• 속도가 빠르고 오류율이 낮다.

디지털 변조

• Keying
• 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 것을 의미
• 모뎀을 사용
• 진폭 편이변조, 주파수 편이변조, 위상 편이변조, 직교 진폭변조

진폭 편이 변조​

• ASK = Amplitude Shift Keying
• 2진수 0과 1을 서로 다른 진폭의 신호로 변조하는 방식
• 이 방식의 모뎀은 구조가 단순하고 가격이 저렴하다.
• 신호 변동과 잡음에 약해 데이터 전송용으로 거의 쓰이지 않는다.

주파수 편이 변조​

• FSK = Frequency Shift Keying
• 2진수 0과 1을 서로 다른 주파수로 변조하는 방식
• 1200bps 이하의 저속도 비동기식 모뎀에서 사용
• 모뎀 구조가 단순하고 신호 변동과 잡음에 강하다.
• 대역폭을 넓게 차지한다.

위상 편이 변조​

• PSK = Phase Shift Keying
• 2진수 0과 1을 서로 다른 위상을 갖는 신호로 변조하는 방식
• 일정한 진폭 또는 주파수를 갖는 정현파의 위상을 180/ 90/ 45도 단위로 2등분/ 4등분/ 8등분 했을 때의 각 위치에 신호를 할당하여 전송하는 방식
• 파형의 시작 위치를 다르게 하여 신호를 전송
• 한 위상에 1bit(2위상), 2bit(4위상), 3bit(8위상)를 대응시켜 전송하므로 속도를 증가시킬 수 있다.
• 중고속의 동기식 모뎀에 많이 사용
• 잡음에 크게 영향을 받지 않는다.
• 2위상 편이 변조
  • DPSK, BPSK
  • 위상을 2등분하는 방식
  • 2등분된 각각의 위상에 1과 0을 할당하여 전송
• 4위상 편이 변조
  • QDPSK QPSK
  • 위상을 4등분하는 방식
  • 4등분된 각각의 위상에 2비트(00, 01, 10, 11)씩 할당하여 전송
• 8위상 편이 변조 : ODPSK

직교 진폭 변조​

• QAM = Quadrature Amplitude Modulation = 진폭 위상 변조 = 직교 위상 변조
• 제한된 전송 대역 내에 고속 전송이 가능 (9600bps)
• ITU-T에서 9600bps 모뎀의 표준 방식으로 권고
• 신호의 진폭과 위상을 표시하는 신호의 구분점이 통신 회선의 잡음과 위상 변화에 대해 우수하다.
• QAM 방식의 전송 비트 수 예시 : 4위상은 2² = 2bit, 2진폭은 2¹ = 1bit 이므로 3bit식 전송

펄스 코드 변조

• 펄스 변조
  • 펄스파의 진폭, 폭 위상 등을 변화시키는 변조 방식
  • 연속 레벨 변조 : 펄스 진폭 변조, 펄스 폭 변조, 펄스 위상 변조
  • 불연속 레벨 변조 : 펄스 수 변조, 펄스 코드 변조, 델타 변조
• PCM = Pulse Code Modulation
• 화상, 음성, 동영상, 가상 현실 등과 같이 연속적인 시간과 진폭을 가진 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하는 것
• 코덱을 사용
• 송신 측에서 아날로그 데이터를 표본화하여 PAM 신호로 만든 후 양자화, 부호화 단계를 거쳐 디지털 형태로 전송하는 방식

순서​

표본화 => 양자화 => 부호화 => 복호화 => 여파화

표본화​

• Sampling
• 연속적인 신호 파형을 일정 시간 간격으로 검출하는 단계
• 샤논의 표본화 이론을 바탕 : 어떤 신호가 의미를 지니는 최고 주파수보다 2배 이상의 주파수로 균일한 시간 간격 동안 채집되면 이 데이터는 원래 신호가 가진 모든 정보를 포함
• 표본화에 의해 검출된 신호를 PAM 신호라 하며 아날로그 형태이다.
• PAM 신호는 양자화를 거쳐야 디지털 형태를 갖춘다.
• 표본화 간격 = 1 / 표본화 횟수 = 1 / ( 2 * 주파수 대역폭 )

양자화​

• Quantizing
• 표본화된 PAM 신호를 유한 개의 부호에 대한 대표값으로 조정하는 과정
• 실수 형태의 PAM 신호를 반올림하여 정수형으로 만드는 것
• PAM 신호 값이 양자화 레벨의 1/2 보다 높은 경우는 위의 레벨값으로 낮은 경우는 아래의 레벨값으로 조정
• 양자화 잡음 : 표본 측정값과 양자화 파형과의 오차를 말하는 것, PCM 단국 장치에서 발생
• 양자화 잡음은 양자화 레벨을 세밀하게 함으로 줄일 수 있으나 데이터 양이 많아지고 전송 효율이 낮아진다.
• 양자화 레벨 : PAM 신호를 부호화할 때 2진수로 표현할 수 있는 레벨
• 표본당 전송 비트수가 3Bit이면 8개, 5Bit이면 32개의 양자화 레벨이 필요
• 원래 신호 => 표본화 => PAM 신호 => 양자화 => PCM 신호 => 부호화 => PCM 데이터

부호화​

• Encoding
• 양자화된 PCM 펄스의 진폭 크기를 2진수로 표시하는 과정

복호화​

• Decoding
• 수신된 디지털 신호인 PCM을 PAM 신호로 되돌리는 과정

여파화​

• Filtering
• PAM 신호를 원래 입력 신호인 아날로그 데이터를 복원하는 과정

베이스밴드 전송

• Base Band = 기저대역 전송
• 컴퓨터나 단말장치 등에서 처리된 디지털 데이터를 다른 주파수 대역으로 변조하지 않고 직류 펄스 형태 그대로 전송하는 것
• 신호만 전송되기 때문에 전송 신호 품질이 우수
• 직류를 사용하므로 감쇠 등에 문제가 생겨 장거리 전송에는 비적합
• 컴퓨터와 주변장치 간의 통신, LAN 등 가까운 거리에 사용

전송 방식​

단류 NRZ​

• Non Return to Zero
• 입력 데이터가 1이면 양의 전압을 주고 0이면 전압을 주지 않는다.
• 송수신 회로의 구성이 간단하다.
• 단거리 구간에 이용한다.

복류 NRZ​

• 0은 음, 1은 양의 전압으로 표현
• 저속도 전송의 표준 방식으로 사용

NRZ-L​

• Non Return to Zero Level
• 0은 양, 1은 음의 전압으로 표현
• 가장 대표적인 디지털 파형

NRZ-M​

• Non Return to Zero Mark = 차등 부호 = Differential Encoding
• 비트 간격 시작점에는 항상 신호 변화가 발생
• 0은 신호 변화 없이 전 상태를 유지하고 1일 때는 신호 변화가 발생

NRZ-S​

• Non Return to Zero Space
• NRZ-M과 동일한 신호 변화를 적용하되 입력신호의 보수를 취한 형태로 적용
• 1일 때는 변화없음 0일 때는 변화

단류 RZ​

• Return to Zero
• 입력 데이터가 1이면 하나의 데이터 폭을 두 개로 나눠 1/2시간 동안은 양의 전압으로, 나머지 1/2시간은 0으로 되돌아온다.
• 0이면 전압을 주지 않는다.

복류 RZ​

• 하나의 데이터 폭을 두 개로 나눠 1/2시간 동안에 0은 음, 1은 양의 전압으로 표현하고 나머지 1/2시간은 0으로 되돌아온다.

바이폴라​

• Bipolar = AMI = 교호 부호 반전
• 0은 신호 변화 없이 0V를 유지하고, 1은 +V와 -V 상태를 교대로 표현
• 고속 디지털망에 사용

맨체스터​

• Manchester
• 입력 데이터가 1이면 하나의 데이터 폭을 두 개로 나눠 1/2시간 동안 양의 전압으로 나머지 1/2시간 동안은 음의 전압으로 표현
• 입력 데이터가 0이면 1/2시간 동안에는 음의 전압으로 나머지 1/2시간 동안에는 양의 전압으로 표현

기타​

• RB 방식
• CMI 방식 = 부호화 마크 반전 방식
• 차분 방식

다중화

• Multiplexing
• 하나의 고속 통신 회선을 다수의 단말기가 공유할 수 있도록 하는 것
• 다중화기, 집중화기, 공동 이용기

공동이용기​

• 폴링 방식으로 네트워크를 제어시 통신 회선을 공동으로 이용할 수 있도록 하는 장치
• 모뎀 공동 이용기, 선로 공동 이용기, 포트 공동 이용기
• 네트워크를 단순화하고 비용을 절감

다중화기​

• MUX = MUltipleXer
• 하나의 통신 회선에 여러 대의 단말기가 동시에 접속하여 사용할 수 있도록 하는 장치
• 고속 통신 회선의 주파수나 시간을 일정한 간격으로 나눠 각 단말기에 할당하는 방식으로 운영
• 여러 단말기가 같은 장소에 위차하는 경우 다중화 기능을 이용해 전송로의 수를 감소시킬 수 있다.
• 주파수 분할 다중화기와 시분할 다중화기로 구분
• 통신 회선을 공유함으로써 전송 효율을 높이고 통신회선 비용이 절감
• 입력 회선 수와 출력 회선 수가 같다.
• 여러 대의 단말기 속도의 합이 하나의 통신 회선 속도와 같다.

주파수 분할 다중화기​

• FDM = Frequency Division Multiplexer
• 통신 회선 주파수를 여러 개로 분할하여 여러 대의 단말기가 동시에 사용할 수 있도록 한 것
• 필요한 대역폭보다 통신 회선의 유효 대역폭이 큰 경우에 사용
• 다중화기 자체에 변복조 기능이 있어 모뎀을 설치할 필요가 없다.
• 구조가 간단하고 가격이 저렴하다.
• 저속(1200bps)의 비동기식 전송, 멀티 포인트 방식에 적합
• 아날로그 신호 전송에 적합
• 전화, TV, 유선방송
• 각 채널들 간 상호 간섭을 방지하기 위해 보호대역(Guard Band)가 필요
• 보호 대역 사용으로 인한 대역폭 낭비 초래

시분할 다중화기​

• TDM = Time Division Multiplexer
• 통신 회선의 대역폭을 일정한 시간 폭으로 나눠 여러 대의 단말장치가 동시에 사용할 수 있도록 한 것
• 디지털 회선을 이용해 디지털 전송을 한다.
• 디지털 회선에서 주로 사용하며 대부분 데이터 통신에 사용
• point to point 방식에 적합

동기식 시분할 다중화기​

• STDM = Synchronous TDM
• 일반적인 다중화기를 말한다.
• 모든 단말에 균등한 시간폭을 제공
• 전송되는 데이터의 시간폭을 정확히 맞추기 위해 동기 비트가 필요
• 통신 회선의 데이터 전송률이 전송 디지털 신호의 데이터 전송률을 능가할 때 사용
• 다중화기 내부 속도와 단말기 속도차이를 보완해주는 버퍼가 필요
• 전송할 데이터가 없어도 시간폭이 제공되므로 효율성이 떨어짐
• 송신 측에서는 입력된 데이터를 채널 별로 분리하여 각각의 채널 버퍼에 저장하고 이를 순차적으로 전송

비동기식 시분할 다중화기​

• ATDM = Asynchronous TDM = 지능 다중화기, 확률적 다중화기, 통계적 시분할 다중화기
• 마이크로프로세서를 이용해 접속된 단말기 중 전송할 데이터가 있는 단말기에만 시간폭을 제공
• 낭비되는 시간폭을 줄일 수 있어 전송 효율이 높음
• 다중화기 내부 속도와 단말기의 속도 차이를 보완하기 위한 버퍼가 필요 (데이터의 임시 저장)
• 데이터 전송량이 많아질 경우 전송 지연이 생김
• 접속하는데 소요 시간이 길다.
• 데이터와 함께 주소 정보를 헤더에 붙여 전송
• 주소 제어, 흐름 제어, 오류 제어 등의 기능이 있어 복잡한 제어 회로와 임시 기억장치가 필요하며 가격이 비싸다.

역다중화기​

• Inverse Multiplexer
• 광대역 회선 대신 두 개의 음성 대역 회선을 이용하여 데이터를 전송할 수 있도록 하는 장치
• 광대역 통신 회선을 사용하지 않고도 9600bps 이상의 광대역 속도를 얻을 수 있어 통신비용이 절감
• 하나의 통신 회선이 고장나도 나머지 하나의 회선을 통해 1/2 속도로 전송을 유지할 수 있다.
• 여러 가지 변화에 대응해 다양한 전송 속도를 얻을 수 있다.
• 음성 대역 회선의 특성상 두 회선의 상대적 전송 지연이 발생할 수 있어 두 회선의 속도 차이를 조절하기 위해 순환 기억장치가 사용된다.
• 위 문제를 비트 스트림 혼란 방지라고 한다.
• 성격이 다른 두 개의 채널을 사용할 수 있다.
• 회선 변경이 쉽다.

집중화기​

• Concentrator
• 하나 또는 소수의 통신 회선에 여러 대의 단말기를 접속하여 사용할 수 있도록 하는 장치
• 실제 전송할 데이터가 있는 단말기에만 통신 회선을 할당하여 동적으로 통신 회선을 이용할 수 있도록 한다.
• 한 개의 단말기가 통신 회선을 점유하면 다른 단말기는 통신 회선을 사용할 수 없다.
• 다른 단말기의 자료를 임시로 보관할 버퍼가 필요
• m개의 입력 회선을 n개의 출력회선으로 집중화하는 장치
• 입력 회선의 수가 출력 회선의 수보다 같거나 많다.
• 회선의 이용률이 낮고 불규칙적인 전송에 적합
• 전송할 데이터의 유무를 판단해야 하므로 제어 조작이 어렵다.
• 회선 교환, 메세지 교환, 패킷 교환 등의 교환방식에 사용
• 여러 대의 단말기 속도의 합이 통신 회선의 속도보다 크거나 같다.

통신 속도와 통신 용량

변조 속도​

• 1초 동안 몇 개의 신호 변화가 있었는가를 나타내는 것
• 단위는 baud를 사용한다.
• 1개의 신호가 변조되는 시간을 t초라고 하면 baud = 1/t

신호 속도​

• 1초 동안 전송 가능한 비트의 수
• 단위는 bps
• bps = baud X 변조시 상태 변화 수
• baud = bps / 변조시 상태 변화 수

변조 시 상태 변화 수

• 모노비트 : 1bit
• 디비트 : 2bit
• 트리비트 : 3bit
• 쿼드비트 : 4bit

전송 속도​

• 단위 시간에 전송되는 데이터 양을 나타낸다.
• 문자, 블록, 비트, 단어 수 등

베어러 속도​

• 데이터 신호에 동기 문자, 상태 신호 등을 합한 속도
• 단위는 bps

통신 용량​

단위 시간 동안 전송 회선이 최대로 전송할 수 있는 통신 정보량

샤논의 정의​

• Shannon
• 전송 회선의 대역폭과 신호, 잡음을 고려해 통신 용량을 정의한 것

• C : 통신 용량
• B : 대역폭
• S : 신호 전력
• N : 잡음 전력 주파수 대역폭을 늘리고, 신호를 높이고, 잡음을 줄인다.

전송 제어

• Transmission Control
• 데이터의 원활한 흐름을 위해 입출력 제어, 회선 제어, 동기 제어, 오류 제어, 흐름 제어 등을 수행하는 것
• OSI7 모델의 데이터 링크 계층에서 수행
• 전송 제어 프로토콜, 데이터 링크 제어 프로토콜

절차​

데이터 통신 회선 접속 => 데이터 링크 설정 => 정보 메세지 전송 => 데이터 링크 종결 => 데이터 통신 회선 절단

데이터 통신 회선의 접속​

• 교환 회선에서 통신 회선과 단말기를 물리적으로 접속하는 단계
• 교환 회선을 이용하는 Point to Point 방식이나 Multi Point 방식으로 연결된 경우에 필요한 단계
• 전용 회선을 이용한 Point to Point 방식에는 불필요하다.

데이터 링크의 설정​

• 접속된 통신 회선상에서 송수신 측 간의 확실한 데이터 전송을 수행하기 위해 논리적 경로를 구성하는 단계
• 데이터 링크의 설정 방법에는 폴링/셀렉션 방식, 경쟁 방식이 있다.

정보 메세지 전송​

• 데이터를 수신 측에 전송하고 오류 제어와 순서 제어를 수행하는 단계

데이터 링크 종결​

• 송수신 측 간의 논리적 경로를 해제하는 단계

데이터 통신 회선의 절단​

• 통신 회선과 단말기 간의 물리적 접속을 절단하는 단계

데이터 링크 제어 프로토콜

• 컴퓨터와 컴퓨터, 컴퓨터와 단말장치 등의 두 장치 상호 간에 신속하고 정확하게 데이터를 주고 받을 수 있도록 전송 제어를 수행하는 프로토콜
• 데이터 링크 레벨 프로토콜 = 전송 제어 프로토콜
• 문자위주 방식과 비트 위주 방식으로 구분된다.

BSC​

• Binary Synchronous Control
• 문자 위주의 프로토콜
• 각 프레임에 전송 제어 문자를 삽입하여 전송을 제어
• 문자 코드 상에 정의된 전송 제어 문자를 이용해 링크를 제어하기 때문에 사용하는 문자 코드에 의존적이며 사용할 수 있는 코드가 제한적
• 컴퓨터가 사용하는 문자 코드 체계가 통일되어야 한다.
• 반이중 전송만을 지원한다.
• 주로 동기식 전송 방식을 사용하나 비동기식 전송방식도 사용
• Point to Point, Multi Point 방식에서 주로 사용
• 오류 제어 및 흐름 제어를 위해 Stop and Wait ARQ를 사용
• 전파 지연 시간이 긴 선로에서는 비효율적
• 오류 검출이 어렵고 전송 효율이 나쁘다.

전송 제어 문자​

• 링크 관리, 프레임의 시작 끝의 구별, 오류 제어 등의 기능을 하는 것
• SYN : Synchronous idle 문자 동기
• SOH : Start of Heading 헤드의 시작
• STX : Start of Text 본문의 시작 및 헤드의 종료
• ETX : End of Text 본문의 종료
• ETB : End of Transmission Block 블록의 종료
• EOT : End Of Transmission 전송 종료 및 데이터 링크 해제
• ENQ : ENQuiry 상대편에 데이터 링크 설정 및 응답 요구
• DLE : Data Link Escape 전송 제어 문자 앞에 삽입하여 전송 제어 문자임을 알려줌, 데이터 투명성을 위해 삽입
• ACK : ACKnowledge 긍정 응답
• NAK : Negative AcKnowledge 부정 응답

HDLC​

• High level Data Link Control
• 비트 위주의 프로토콜
• 각 프레임에 데이터 흐름을 제어하고 오류를 검출할 수 있는 비트 열을 삽입하여 전송
• Point to Point, Multi Point, Loop 등 다양한 데이터 링크 형태에 동일하게 적용 가능
• 단방향, 반이중, 전이중 통신을 모두 지원
• 동기식 전송 방식 사용
• 오류 제어를 위해 GO-Back-N과 Selective Repeat ARQ를 사용
• 흐름 제어를 위해 슬라이딩 윈도우 방식 사용
• 전송 제어상의 제한을 받지 않고 자유로이 비트 정보를 전송할 수 있다.
• 전송 효율과 신뢰성이 높다.

비트 스터핑

• Bit Stuffing
• 프레임에 임의의 비트를 삽입하여 데이터의 자유로운 전송을 보장하는 기능
• 프레임 내의 플래그 비트와 다른 비트를 구분하여 기본적인 오류를 검출
• 투명성을 보장한다.
• 플래그 비트를 제외한 모든 비트는 '1'이 6개 이상 연속되지 않도록 한다.
• '1'이 연속적으로 5개가 오면 다음 6번째 비트는 '0'을 강제로 추가해 송신한다.
• '1'이 6개가 연속된 비트는 플래그 비트
• '1'이 7개 이상 연속되면 오류 프레임으로 검출된다.

프레임 구조​

• 플래그 : 프레임 시작과 끝을 나타내는 고유한 비트 패턴 01111110
• 주소부
  • Address Field
  • 송수신국을 식별하기 위해 사용
  • 불특정 다수에게 전송하는 방송용은 11111111
  • 시스템에 의해 임의로 수신국이 지정되는 시험용은 00000000
• 제어부
  • Control Field
  • 프레임의 종류를 식별하기 위해 사용
  • 제어부의 첫 번째, 두 번째 비트를 사용하여 프레임 종류를 구별
  • I 프레임 : Information Frame = 정보 프레임, 제어부가 '0'으로 시작하는 프레임, 사용자에게 데이터를 전달하거나 피기백킹 기법을 통해 데이터에 대한 확인 응답을 보낼 때 사용
  • S 프레임 : Supervisory Frame = 감독 프레임, 제어부가 '10'으로 시작하는 프레임, 오류 제어와 흐름 제어를 위해 사용
  • U 프레임 : Unnumbered Frame = 비번호 프레임, 제어부가 '11'로 시작하는 프레임, 링크의 동작 모드 설정과 관리
• 정보부
  • Information Field
  • 실제 정보 메세지가 들어 있는 부분
• FCS
  • Frame Check Sequence Field = 프레임 검사 순서 필드
  • 프레임 내용에 대한 오류 검출을 위해 사용하는 부분
  • 일반적으로 CRC 코드가 사용된다.

피기백킹

• Piggybacking
• 데이터 프레임 확인 응답을 포함시켜 전송하는 것

HDLC의 Station

• 주국 : 종속된 단말기를 제어하거나 정보를 제공해주는 컴퓨터, 주 스테이션 = 1차국 = 서버
• 종국 : 주국으로부터 제어를 받고 정보를 제공받는 컴퓨터, 부 스테이션 = 2차국 = 클라이언트
• 혼합국 : 상대국 컴퓨터의 제어를 받기도 하고 제어를 하기도 하는 동등한 위상을 가진 컴퓨터, 복합국

데이터 전송 모드​

• 표준 응답 모드
  • NRM = Normal Response Mode
  • 반이중 통신을 하는 Point to Point 또는 Multi Point 불균형 링크 구성에 사용
  • 종국은 주국의 허가가 있을 때만 송신
• 비동기 응답 모드
  • ARM = Asynchronous Response Mode
  • 전이중 통신을 하는 Point to Point 불균형 링크 구성에 사용
  • 종국은 주국의 허가 없이도 송신이 가능하지만 링크 설정이나 오류 복구 등의 제어 기능은 주국만 가능
• 비동기 균형(평형) 모드
  • ABM = Asynchronous Balanced Mode
  • Point to Point 균형 링크에서 사용
  • 혼합국끼리 허가 없이 언제나 전송할 수 있도록 설정

불균형 링크

• 주국과 종국 사이의 통신 균형 링크
• 모든 국의 동등한 혼합국끼리의 통신

회선 제어 방식

경쟁 방식​

• Contention
• 회선 접속을 위해서 서로 경쟁하는 방식
• 송신 요구를 먼저 한 쪽이 송신권을 갖는다.
• Point to Point 방식에서 주로 사용
• 송신 요구가 발생한 국이 주국이 되어 상대국에 셀렉팅 순서를 송신하여 상대국의 수신 가능 상태를 확인한 후 정보 메세지를 송신
• 데이터 링크 설정되면 정보 전송이 종료되기 전까지는 데이터 링크의 종결이 이루어지지 않고 독점적으로 정보 전송을 하게 된다.
• 송신 측에 전송할 메세지가 있을 경우 사용 가능한 회선이 있을 때까지 기다려야한다.
• 대표적 시스템으로 ALOHA

폴링/셀렉션 방식​

• Polling/Selection
• 주 컴퓨터에서 송수신 제어권을 가지고 있는 방식
• 트래픽이 많은 Multi Point 방식으로 연결된 회선에서 사용

폴링​

• Polling
• 주 컴퓨터에서 단말기에게 전송할 데이터가 있는지를 물어 전송할 데이터가 있다면 전송을 허가하는 방식
• 단말기에서 주 컴퓨터로 보낼 데이터가 있는 경우에 사용

셀렉션​

• Selection
• 주 컴퓨터가 단말기로 전송할 데이터가 있는 경우 그 단말기가 받을 준비가 되어있는가를 묻고 준비가 되어있으면 주 컴퓨터에서 단말기로 데이터를 전송하는 방식

오류 제어 방식

발생 원인​

감쇠​

• Attenuation
• 전송 신호 세력이 전송 매체를 통과하는 과정에서 거리에 따라 약해지는 현상
• 주파수가 높을수록 감쇠 현상이 심해진다.

지연 왜곡​

• Delay Distortion
• 유선 매체에서 발생하는 문제
• 하나의 전송 매체를 통해 여러 신호를 전달했을 때 주파수에 따라 그 속도가 달라짐으로써 생기는 오류
• 중심 주파수의 전달 속도가 가장 빠르고 양쪽 끝의 주파수일수록 느려진다.

백색 잡음​

• White Noise = 가우스 잡음 = 열 잡음
• 전송 매체 내부에서 온도에 따라 전자의 운동량이 변화함으로써 생기는 잡음
• 완벽하게 제거하기 힘들다.

상호 변조 잡음​

• Intermodulation Noise
• 서로 다른 주파수들이 하나의 전송 매체를 공유할 때 주파수 간의 합이나 차로인해 새로운 주파수가 생성되는 잡음
• 통신 시스템의 비선형성 때문에 발생

누화 잡음​

• Cross Talk Noise = 혼선
• 인접한 전송 매체의 전자기적 상호 유도 작용에 의해 생기는 잡음
• 신호의 경로가 비정상적으로 결합된 경우 나타난다.

충격성 잡음​

• Impulse Noise
• 번개와 같은 외부적인 충격 또는 통신 시스템의 결함이나 파손 등의 기계적인 충격에 의해 생기는 잡음
• 순간적으로 일어나는 높은 진폭의 잡음
• 비연속적이고 불규칙적인 진폭을 가진다.

돌발성 잡음​

• 자연 현상, 통신 장비의 결함 등 예측할 수 없는 외부 요인에 의해 발생하는 잡음

위상 지터 잡음​

• Phase Jitter Noise
• 전송 네트워크에서 전송 신호의 위상이 연속적으로 일그러지는 현상

위상 히트 잡음​

• Phase Hit Noise
• 전송 네트워크에서 전송 신호의 위상에 불연속적인 순간 변화가 일어나는 현상

우연적 왜곡

• 예측 할 수 없이 무작위로 발생하는 왜곡
• 백색 잡음, 충격 잡음, 누화 잡음, 위상 히트 잡음

시스템적 왜국

• 전송 매체에서 언제든지 일어날 수 있는 왜곡
• 손실, 감쇠, 하모닉 왜곡

오류율​

• 비트 오류율 = 오류 비트수 / 전송한 총 비트 수
• 블록 오류율 = 오류 블록 수 / 전송한 총 블록 수
• 문자 오류율 = 오류 문자 수 / 전송한 총 문자 수

전송 오류 제어 방식​

전진 오류 수정​

• FEC = Forward Error Corrction = 순방향 오류 수정
• 데이터 전송 과정에서 발생한 오류를 검출하여 검출된 오류를 재전송 요구 없이 스스로 수정하는 방식
• 송신 측에서는 문자나 프레임에 오류 검출을 위한 부가 정보를 추가시켜 전송하고, 수신 측에서는 부가정보를 이용해 자신이 수신한 데이터에 존재하는 오류를 발견하고 수정
• 재전송 요구가 없어 역 채널이 필요 없고 연속적인 데이터 흐름이 가능하다.
• 데이터 비트 외에 오류 검출 및 수정을 위한 비트가 추가로 전송되어야 하기 때문에 전송 효율이 떨어진다.
• 해밍 코드 방식과 상승 코드 방식

후진 오류 수정​

• BEC = Backward Error Correction
• 데이터 전송 과정에서 오류가 발생하면 송신 측에 재전송을 요구하는 방식
• 패리티 검사, CRC, 블록 합 방식으로 오류 검출
• ARQ에 의해 오류 제어

자동 반복 요청​

• ARQ = Automatic Repeat reQuest
• 오류 발생시 수신측은 오류 발생을 송신 측에 통보하고 송신 측은 오류 발생 블록을 재전송하는 모든 절차를 의미
• 정지대기 ARQ, Go-Back ARQ, 선택적 재전송 ARQ, 적응적 ARQ가 있다.

정지대기 ARQ​

• Stop and Wait ARQ
• 송신 측에서 한 개의 블록을 전송한 후 수신 측으로부터 응답을 기다리는 방식
• 수신 측의 응답이 ACK면 다음 블록을 전송하고 NAK면 앞서 송신했던 블록을 재전송한다.
• 블록을 전송할 때마다 수신 측의 응답을 기다려야되므로 전송 효율이 가장 낮다.
• 오류가 발생한 경우 앞서 송신한 블록만 재전송하면 되므로 구현 방법이 단순하다.

연속 ARQ​

• Continuous ARQ
• 정지대기 ARQ가 갖는 오버헤드를 줄이기 위해 연속적으로 데이터 블록을 보내는 방식
• 수신 측에서는 부정응답만을 송신
• 프레임의 송신 순서와 수신 순서가 동일해야 수신이 가능하다.

Go-BACK-N ARQ​

• 여러 블록을 연속적으로 전송하고 수신 측에서 NAK를 보내면 송신 측이 오류가 밠애한 블록 이후의 모든 블록을 재전송
• 전송 오류가 발생하지 않으면 쉬지 않고 연속적으로 송신이 가능하다.
• 오류가 발생한 부분부터 모두 재전송하므로 중복 전송의 단점이 있다.

선택적 재전송​

• Selective Repeat ARQ
• 여러 블록을 연속적으로 전송하고 수신 측에서 NAK를 보내면 송신 측이 오류가 발생한 블록만을 재전송
• 수신 측에서 데이터를 처리하기 전에 원래 순서대로 조립해야 하므로 더 복잡한 논리 회로와 큰 용량의 버퍼가 필요하다.

적응적 ARQ​

• Adaptive ARQ
• 전송 효율을 최대로 하기 위해 데이터 블록의 길이를 채널의 상태에 따라 동적으로 변경하는 방식
• 제어 회로가 매우 복잡하고 비용이 비싸 현재는 거의 사용되지 않는다.

오류 검출 방식

• 가장 대표적인 방법은 오류 검출 코드를 이용하는 방법
• 전송 데이터에 오류 검출 코드를 부가해 그 코드로 수신된 데이터의 오류를 검출한다.
• 패리티 검사, 순환 중복 검사, 궤환 전송 방식, 자동 연속 방식, 해밍 코드 방식, 상승 코드 방식

수직 패리티 체크​

• 수직 중복 검사 = VRC = Vertical Redundancy Check
• 수직 방향으로 패리티 비트를 부여하는 방식
• 보통의 패리티 검사를 일컫는다.
• 짝수 패리티 : 주로 비동기식 전송에 사용
• 홀수 패리티 : 주로 동기식 전송에 사용
• 가장 간단하지만 두 개의 비트에 동시에 오류가 발생하면 검출이 불가능하다.
• 오류를 검출만하고 수정은 못한다.

수평 패리티 체크​

• 세로 중복 검사 = LRC = Longitudinal Redundancy Check
• 수평 방향으로 패리티 비트를 부여하는 방식
• 전송 비트를 일정량의 블록으로 묶어서 블록의 맨 마지막에 패리티 비트를 부여

순환 중복 검사​

• CRC = Cyclic Redundancy Check
• 다항식 코드를 사용하여 오류를 검출하는 방식
• HDLC 프레임의 FCS에 사용되는 방식
• 집단 오류를 검출할 수 잇고, 검출률이 높아 가장 많이 사용된다.

궤환 전송 방식​

• Echo Check
• 수신 측에서 받은 데이터를 송신 측으로 되돌려 보내어 원본 데이터와 비교하여 오류가 있는 경우 재전송하는 방식

자동 연속 방식​

• 연속 전송 방식
• 송신 측에서 동일 데이터를 두 번 이상 전송하면 수신 측에서 두 데이터를 비교해 이상 유무를 판별한 후 오류 발생 시 이를 수정하는 방식

해밍 코드 방식​

• Hamming Code = 자기 정정 부호
• 수신 측에서 오류가 발생한 비트를 검출한 후 직접 수정하는 방식
• 1bit의 오류만 수정이가능하다.
• 정보 비트 외에 잉여 비트가 많이 필요하다.
• 해밍 거리: 송신한 데이터와 수신한 데이터의 각 대응하는 비트가 서로 다른 비트의 수

상승 코드 방식​

• 순차적 디코딩과 한계값 디코딩을 사용하여 오류를 수정한다.
• 수신 측에서 오류 데이터를 수정할 수 있다는 점은 해밍 코드와 같지만 상승 코드는 여러 비트의 오류도 수정할 수 있다.

전용 회선

• Leased Line
• 송수신 상호 간에 통신 회선이 항상 고정되어 있는 방식
• Point to Point 방식과 Multi Point 방식이 있다.
• 전송 속도가 빠르고 전송 오류가 적다.
• 사용 방법이 간편하고 업무 적용이 쉽다.
• 전송할 데이터의 양이 많고 회선 사용 시간이 많을 때 효율적
• 고장 발생시 유지보수가 쉽다.

교환 회선

• Switched Line
• 교환기에 의해 송수신 상호 간이 연결되는 방식
• 전용 회선에 비해 전송 속도가 느리다.
• 보안을 위해 정보 누설과 파괴를 방지하는 조치가 필요하다.
• 회선을 공유하므로 효용도가 높고 통신 장치와 회선 비용을 줄일 수 있다.
• 전송할 데이터의 양이 많지 않고 회선 사용시간이 적을 때 효율적

데이터 교환 방식​

• 회선 교환 방식 : 통신 회선을 교환기에 의해 물리적으로 접속
  • 공간 분할 교환 방식
  • 시분할 교환 방식
• 축적 교환 방식 : 교환기의 임시기억장치를 이용
  • 메시지 교환 방식
  • 패킷 교환 방식
    • 가상 회선 교환 방식
    • 데이터그램 교환 방식

성능 비교 요소​

• 전파 지연 : 신호가 한 노드에서 다음 노드로 도달하는 데 걸리는 시간
• 전송 시간 : 데이터가 출발지에서 도착지까지 도달하는 데 걸리는 시간
• 노드 지연 : 한 노드가 데이터를 교환하기 위하여 필요한 시간
• 데이터 처리율 : 정해진 시간 동안 받아들이고 전송할 수 있는 데이터의 비율

회선 구성 방식

컴퓨터와 여러 대의 단말기를 연결하는 방식

포인트 투 포인트​

• 점 대 점 방식
• 중앙 컴퓨터와 단말기를 일대일 독립적으로 연결하여 언제든지 데이터 전송이 가능하게 한 방식
• 전송할 데이터의 양과 회선 사용 시간이 많을 때 효율적
• 전용 회선 또는 교환 회선에 이용
• 고장 발생 시 유지보수가 쉽다.
• 통신망을 성형으로 구성할 때 사용

멀티 드롭 방식​

• Multi Drop = 멀티 포인트 = 다중 점 방식
• 여러 대의 단말기를 한 개의 통신 회선에 연결하는 방식
• 통신 회선은 전용 회선을 사용한다.
• 제어용 컴퓨터가 주국이 되고 다말기가 종국이 된다.
• 단말기는 주소 판단 기능과 데이터 블록을 일시 저장할 수 있는 버퍼 기억장치가 있어야한다.
• 데이터의 양과 회선 사용 시간이 적을 때 효율적
• 회선을 공유하기에 효용도가 높고 가격이 저렴
• 통신망을 버스형으로 구성할 때 사용
• 데이터 전송은 폴링과 셀렉션에 의해 수행

회선 다중 방식​

• Line Multiplexing = 다중화 방식
• 여러 대의 단말기들을 다중화 장치를 이용해 중앙 컴퓨터와 연결하는 방식

회선 교환 방식

• Circuit Switching
• 통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식
• 음성 전화망
• 공간 분할 교환 방식과 시분할 교환 방식으로 나뉜다.
• 데이터 전송 전에 물리적 통신 회선을 통한 연결이 필요하다.
• 접속이 되고나면 전용 회선에 의한 통신처럼 데이터가 전달된다.
• 접속에는 긴 시간이 걸리나 접속되면 실시간 전송이 가능하다.
• 회선이 접속되어도 수신 측이 준비가 되지 않으면 데이터 전송이 불가능
• 접속된 두 지점이 회선을 독점하기 때문에 다른 단말기는 전달 지연을 갖는다.
• 데이터가 전송되지 않아도 접속이 유지되기 때문에 통신 회선이 낭비된다.
• 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 동일한 전송 속도가 유지
• 오류 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행

공간 분할 교환 방식​

• SDS = Space Division Switching
• 기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용해 교환을 수행하는 방식
• 음성 전화용 교환기
• 기존의 음성 전화망을 그대로 이용할 수 있어 간단한 저속 데이터 전송에 매우 효과적
• 데이터 통신을 위해서는 융통성이 적고 오류율이 높다.
• 연결 접속시간이 길고 고속 전송이 어렵다.
• 속도나 코드의 변환이 어렵다.

1단 공간 분할 교환 방식​

• 장치 대 장치를 Cross Bar Matrix 형태의 공간으로 분할하는 방식
• 입력이 m 출력이 n개 회선일 때 교차점의 개수는 m * n 개
• 비효율적
• 하나의 교차점이 고장나면 두 장치가 연결될 수 없다.

다단 공간 분할 교환 방식​

• 교차점의 수를 줄일 수 있고 Cross Bar의 이용도가 높아진다.
• 장치 대 장치를 연결하는 경로가 하나 이상이므로 신뢰도가 향상
• 제어 체계가 복잡
• 연결할 중간 회선이 없으면 연결되지 않을 수 있다.

시분할 교환 방식​

• TDS = Time Division Switching
• 전자 부품이 갖는 고속성과 디지털 교환 기술을 이용해 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시켜 다중화하는 방식
• 데이터 전용 회선 교환 방식에 사용
• TDM 버스 교환방식, 타임 슬롯 교환 방식, 시간 다중화 교환 방식

제어 신호​

• 감시 제어 신호 : 서비스 요청, 응답, 경보 및 휴지 상태 복귀 신호 기능
• 주소 제어 신호 : 상대방 식별, 경로 배정
• 호 정보 제어 신호 : 호 상태에 대한 정보를 송신자에게 제공
• 망 관리 제어 신호 : 통신망의 운영, 유지, 고장 수리

축적 교환 방식

• 송신 측에서 전송한 데이터를 송신 측 교환기에 저장시켰다가 이를 다시 적절한 통신 경로를 선택하여 수신 측 터미널에 전송하는 방식
• 메세지 교환 방식과 패킷 교환 방식
• 하나의 통신 회선을 여러 메세지가 공유 가능
• 메세지를 저장 시켰다가 전송하므로 기억장치 필요
• 전송 속도와 코드가 서로 다른 장치 간에도 통신이 가능하다.
• 초기 설계 비용 및 통신 비용이 저렴
• 부가적인 내용을 추가해 전송 가능
• 전송 속도나 코드의 변환 및 전송 오류 정정이 가능

메세지 교환 방식​

• Message Switching
• 교환기가 일단 송신 측의 메세지를 받아서 저장한 후 전송 순서가 되면 수신 측으로 전송
• 각 메세지마다 전송 경로를 결정하고 수신 측 주소를 붙여서 전송
• 전송 메세지는 교환기의 기억장치에 일정 기간동안 저장되어 검색이 가능
• 전송 지연 시간이 매우 길다.
• 응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송에 부적절
• 전송량이 폭주해도 저장 기능을 사용해 교환기의 혼란을 방지할 수 있다.
• 송신 측과 수신 측이 동시에 운영 상태에 있지 않아도 된다.
• 같은 메세지를 여러 곳에 전송 가능

패킷 교환 방식​

• Packet Switching
• 패킷은 장애 발생 시의 재전송을 위해 패킷 교환기에 일시 저장되었다가 곧 전송되며 전송이 끝난 후 폐기된다.
• 패킷 교환망은 OSI7 모델의 네트워크 계층에 해당
• 패킷형 터미널을 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정은 X.25
• 패킷망 상호 간의 접속을 위한 프로토콜은 X.75
• 하나의 통신 회선을 여러 사용자가 공유할 수 있어 회선 이용률이 높다.
• 수신 측에서 분할된 패킷을 재조립해야한다.
• 응답 시간이 빨라 대화형 응용이 가능하다.
• 통신량의 제어를 통한 망의 안전성을 높일 수 있다.
• 음성보다 데이터 전송에 적합
• 장애 발생시 다른 정상적인 경로를 선택해 우회할 수 있다.

가상 회선 방식​

• 단말기 상호간 논리적인 가상 통신 회선을 미리 설정하여 송신지와 수신지 사이의 연결을 확립한 후 에 설정된 경로를 따라 패킷들을 순서적으로 운반하는 방식
• 정보 전송 전에 제어 패킷에 의해 경로가 설정된다.
• 데이터 전송의 안정성과 신뢰성이 보장
• 패킷의 송수신 순서가 같다.
• 호 설정 => 데이터 전송 => 호 해제
• 모든 패킷이 전송되면 Clear Request Packet을 전송한다.

데이터그램 방식​

• 연결 경로를 설정하지 않고 인접한 노드들의 트래픽 상황을 감안해 각각의 패킷을 순서에 상관없이 독립적으로 운반하는 방식
• 패킷마다 전송 경로가 달라 패킷은 목적지의 완전한 주소를 가진다.
• 적절한 경로로 패킷을 전송하기 때문에 융통성이 좋다.
• 순서에 상관 없이 여러 경로를 통해 도착한 패킷은 수신 측에서 순서를 재정리
• 소수의 패킷으로 구성된 짧은 데이터 전송에 적합

패킷 교환망​

• PSDN = Packet Switched Data Network
• 패킷 다중화 : 물리적으로는 한 개의 통신 회선을 사용하면서 패킷마다 논리 채널 번호를 붙여 동시에 다수 상대 터미널과 통신을 수행하도록 하는 기능
• 경로 제어 : Routing
• 논리 채널 : 송수신 단말기 사이에서 논리 채널(가상 회선)을 설정하는 기능
• 순서 제어
• 트래픽 제어 : 흐름 제어, 교착 상태 방지
• 오류 제어
• 구성 : 비패킷 단말기, 패킷형 단말기, 패킷 교환기, 패킷 다중화 장치 (NPT, PT, PSE, PMX)

경로 제어

• Routing
• 송수신 측 간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 설정하는 기능
• 경로 제어표를 참조해 이뤄진다.
• 라우터에 의해 수행된다.
• 경로 설정 요소 : 성능 기준, 경로 결정 시간과 장소, 정보 발생지, 경로 정보의 갱신 시간

경로 설정 프로토콜​

효율적인 경로 제어를 위해 네트워크 정보를 생성, 교환, 제어하는 프로토콜

IGP​

• Interior Gateway Protocol = 내부 게이트웨이 프로토콜
• 하나의 자율 시스템 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜
• RIP(Routing Information Protocol)
  • 현재 가장 많이 사용되는 라우팅 프로토콜
  • 소규모 동종 네트워크(자율 시스템, AS) ㅐ넹서 효율적인 방법
  • 최대 홉 수를 15로 제한하기에 대규모 네트워크에서는 RIP를 사용할 수 없다.
  • 라우팅 정보를 30초마다 네트워크 내의 모든 라우터에 알린다.
  • 180초 내에 새로운 라우팅 정보가 수신되지 않으면 해당 경로를 상태 이상으로 간주
• OSPF(Open Shortest Path First protocol)
  • 대규모 네트워크에서 많이 사용되는 라우팅 프로토콜
  • 라우팅 정보에 변화가 생길시 변화된 정보만 네트워크의 모든 라우터에게 알린다.

EGP​

• Exterior Gateway Protocol = 외부 게이트웨이 프로토콜
• 자율 시스템(AS) 간의 라우팅
• 게이트웨이 간의 라우팅에 사용

BGP​

• Border Gateway Protocol
• 자율 시스템 간의 라우팅 프로토콜
• EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어짐
• 초기 BGP 라우터들이 연결될 때 전체 라우팅 테이블을 교환하고 이후에는 변화된 정보만을 교환

경로 설정 방식​

고정 경로 제어​

• Static Routing = 착국 부호 방식
• 네트워크 내의 모든 쌍에 대해 경로를 미리 정해 놓은 방식
• 통신망 설계자가 최적 경로를 미리 결정
• 네트워크 상태 변화와 관계없이 경로를 설정하는 비적응 경로 배정에 해당

적응 경로 제어​

• Adaptive Routing
• 통신망 내에서 변하는 통화량에 따른 교환기 및 통신망 상태 등에 의해 전송 경로를 동적으로 결정하는 방식

범람 경로 제어​

• Flooding
• 네트워크 정보를 요구하지 않고, 송신처와 수신처 사이에 존재하는 모든 경로로 패킷을 전송하는 방식
• 각 교환기에 도착하는 패킷을 다른 모든 교환기로 복사하여 전송하는 방식
• 경로 제어표가 필요 없다.

임의 경로 제어​

• Random Routing
• 인접하는 교환기 중 하나를 임의로 선택하여 전송하는 방식

트래픽 제어

• Traffic Control
• 패킷 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능
• 흐름 제어, 폭주 제어, 교착상태 방지 기법

흐름 제어​

• Flow Control
• 패킷의 양이나 속도를 규제하는 기능
• 송신 측과 수신 측 간의 처리 속도 또는 버퍼 크기 차이에 의해 생길 수 있는 수신 측 버퍼의 오버플로를 방지하기 위한 기능

Stop and Wait​

• 수신 측의 확인 신호를 받은 후에 다음 패킷을 전송
• 한 번의 하나의 패킷만을 전송

슬라이딩 윈도우​

• Sliding Window
• 수신 통지를 이용하여 송신 데이터의 양을 조절하는 방식
• 수신 측의 확인 신호를 받지 않더라도 미리 정해진 패킷의 수만큼 연속적으로 전송하는 방식
• 한 번의 여러 개의 패킷을 전송할 수 있어 효율이 좋다.
• 송신 측은 수신 측으로부터 ACK 없이도 보낼 수 있는 패킷의 최대치를 미리 약속 받는다.
• 이 패킷의 최대치가 윈도우 크기이다.
• 윈도우 크기는 이전 응답이 ACK일 경우 늘어나고 NAK일 경우 감소한다.

폭주 제어​

• Congesting Control = 혼잡 제어
• 네트워크 내의 패킷 수를 조절하여 네트워크의 오버플로를 방지하는 기능
• 네트워크 내의 모든 단말의 패킷 수를 제어

교착상태 방지​

• 패킷이 같은 목적지를 갖지 않도록 할당
• 교착상태 발생 시 교착상태에 있는 한 단말장치를 선택해 패킷 버퍼를 폐기

망 구성 형태

성형​

• Point to Point 방식
• 각 단말은 중앙 컴퓨터를 통해 데이터를 교환
• 추가와 제거가 쉽다.
• 교환 노드의 수가 가장 적다.
• 중앙이 고장나면 통신망이 마비

링형​

• 루프형
• 서로 이웃하는 단말끼리 Point to Point
• 분산 및 집중 제어 모두 가능
• 단말의 추가/제거 및 기밀 보호가 어렵다.
• 각 단말에서 전송 지연이 발생할 수 있다.
• 중계기가 많아짐
• 데이터는 단방향 또는 양방향으로 전송된다.
• 단방향의 경우 단말 하나라도 고장시 통신 마비

버스형​

• 한 개의 통신 회선에 여러 대에 단말이 연결된 형태
• 물리적 구조가 간단
• 단말 추가와 제거가 쉽다.
• 단말이 고장나도 통신망 전체에 영향이 되지 않는다.
• 신뢰성이 높다.
• 기밀 보장이 어렵다.
• 통신 회선 길이에 제한이 있다.

계층형​

• Tree = 분산형
• 중앙 컴퓨터와 일정 지역 단말까지는 하나의 통신 회선으로 연결하고 중간 단말장치로부터 다시 연결시키는 형태
• 분산 처리 시스템을 구성하는 방식

망형​

• Mesh
• 모든 지점의 컴퓨터와 단말을 서로 연결한 형태
• 많은 단말로 많은 양의 통신을 필요로 하는 경우에 유리
• 공중 데이터 통신망에서 사용
• 통신 회선의 총 경로가 가장 길다.
• 회선 수는 n(n-1)/2, 포트 수는 n-1

LAN

• Local Area Network
• 제한된 지역내의 통신
• 광대역 전송 매체의 사용으로 고속 통신 가능
• 공유 매체를 사용하므로 경로 선택 없이 매체에 연결된 모든 장치로 데이터를 전송
• 오류 발생률이 낮다.
• 네트워크 확장이나 재배치가 쉽다.
• 꼬임선, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등을 사용

표준안​

• IEEE 802에 의해 추진
• OSI7의 물리 계층과 데이터 링크 계층을 대상으로 한다.
• 데이터 링크 계층
  • 매체 접근 제어 : MAC 물리 네트워크에 대한 접근 제어 담당
  • 논리 링크 제어 : LLC 매체 접근 제어에 의해 확보된 채널을 사용하여 메세지를 전송할 때 필요한 연결 관리 절차와 ACK, NAK, 순서화, 오류 제어, 흐름 제어 담당
• 802.3 : CSMA/CD 방식
• 802.4 : 토큰 버스 방식
• 802.5 : 토큰 링 방식
• 802.11 : 무선 LAN

CO-LAN

• Central Office LAN
• 여건이 안 되는 기관 간에 인근 전화국의 데이터 교환망과 기존 통신망을 연동시켜 구성하는 통신망

매체 접근 제어

• MAC = Media Access Control
• LAN에서 하나의 통신 회선을 여러 단말이 원활하게 공유할 수 있도록 해주는 통신회선에 대한 접근 방식
• CSMA, CSMA/CD, 토큰 버스, 토큰 링

CSMA/CD​

• Carrier Sence Multiple Access / Collision Detection
• 데이터 프레임 간의 충돌이 발생하는 것을 인전하고 이 문제를 해결하기 위해 CSMA 방식에 충돌 검출 기능과 충돌 발생시 재송신하는 기능을 추가했다.
• 통신 회선이 사용 중이면 일정 시간 동안 대기하고, 통신 회선상에 데이터가 없을 경우 송신한다.
• 송신 중에도 전송로의 상태를 계속 감시한다.
• 송신 도중 충돌이 발생하면 송신을 중지하고 모든 노드의 충돌을 알린 후 일정 시간 후에 다음 데이터를 재송신한다.
• 버스형 LAN에 가장 많이 사용된다.
• 전송량이 적을 때 매우 효율적이고 신뢰성이 높다.
• 알고리즘이 간단
• 노드 장애가 시스템 전체에 영향을 주지 않고 장애 처리가 간단
• 충돌과 채널 경쟁을 위한 기법에는 non persistent, 1- persistent, p-persistent가 있고 효율적인 1-persistent 기법을 주로 사용한다.
• 일정 길이 이하의 데이터를 송신할 경우 충돌 검출이 불가능하다.
• 전송량이 많아지면 충돌이 많아져 채널 이용률이 떨어지고 전송 지연 시간이 급격히 증가
• 충돌 발생시 다른 노드에서 데이터를 전송할 수 없다.
• 충돌 발생시 지연 시간을 예측하기 어렵다.

이더넷​

• Ethernet
• CSMA/CD 방식을 사용하는 LAN
• 가장 많이 보급된 네트워크
• 10 BASE T : 전송 속도가 10Mbps, BASEBand 방식, Twisted Pair Wire 케이블을 사용
• 10 BASE 2 : 얇은 동축 케이블을 사용, 한 세그먼트의 최장기리가 약 200m
• 10 BASE 5 : 굵은 동축 케이블 사용, 한 세그먼트의 최장 기리가 500m
• 10 BASE F : 광섬유 케이블을 사용하는 이더넷
• 고속 이더넷 : 100 BASE T, 100Mbps, CSMA/CD 사용
• 기가비트 이더넷 : 1Gbps, 기존의 이더넷과 완벽 호환성, CSMA/CD 사용

토큰 버스 방식​

• Token Bus
• 버스형 LAN에서 사용하는 방식
• 토큰이 논리적으로 형성된 링을 따라 각 노드를 차례로 옮겨 다니는 방식
• 토큰은 논리적인 링을 따라 순서대로 전달되고 토큰을 점유한 노드는 정보를 전송할 수 있고 전송이 끝나면 다음 노드로 토큰을 보낸다.
• 각 노드가 공평한 송신 권한을 가진다.
• 전송 시간을 가변적으로 조절할 수 있다.
• 전송량이 많아도 안정적이고 액세스 시간이 일정하다.
• CSMA/CD보다 장치가 복잡하고 평균 대기 시간이 길다.
• 노드나 통신 회선에 장애 발생시 전체적인 장애가 될 수 있다.

토큰 링 방식​

• Token Ring
• 링형 LAN에서 사용하는 방식
• 물리적으로 연결된 링을 따라 순환하는 토큰을 이용하여 송신 권리를 제어
• 프리 토큰 : 회선을 사용할 수 있는 상태
• 비지 토큰 : 회선이 데이터 전송에 사용중인 상태
• 각 노드가 공평한 송신 권한을 가진다.
• 노드의 수가 많아질 수록 토큰의 순회 시간이 길어지므로 네트워크 속도가 저하 될 수 있다.

VAN

• 부가 가치 통신망 = Value Added Network
• 공중 통신 사업자로부터 통신 회선을 임대해 사설망을 구축하고 이를 통해 정보의 축적, 가공, 변환 처리 등 부가 가치를 첨가한 후 불특정 다수를 대상으로 서비스하는 통신망

구조​

기본 통신 계층(전송 계층), 네트워크 계층(교환 계층), 통신 처리 계층, 정보 처리 계층

통신 처리 기능​

• 축적 교환 기능과 변환 기능을 이용해 서로 다른 기종 간, 다른 시간 대에 통신이 가능하도록 제공하는 서비스
• 프로토콜 변환 : 서로 다른 네트워크 간 또는 서로 다른 기종 간 통신이 가능하도록 통신 절차를 변환하는 기능

정보 처리 기능​

• 온라인 실시간 처리, 원격 일괄 처리, 시분할 시스템을 이용해 응용 소프트웨어를 처리하는 기능

ISDN

• 종합 정보 통신망 = Integrated Service Digital Network
• 다양한 통신 서비스를 하나의 디지털 통신망에서 제공할 수 있도록 통합한 것
• 통신 방식 및 전송로가 모두 디지털 방식
• 단일 통신망으로 음성, 문자, 영상 등의 다양한 서비스를 제공
• 고속 통신이 가능
• 확장성과 재배치성이 좋다.
• 동시에 복수 통신이 가능
• 통신망의 중복 투자를 피할 수 있어 경제적
• 64Kbps 1회선 교환 서비스가 기본
• 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식

통신 서비스​

• 베어러 서비스 : ISDN 사용자와 망 간의 인터페이스에서 단말이 전송하는 정보를 변형없이 그대로 전달만 하는 서비스
• 텔레 서비스 : 베어러 서비스를 기본으로 통신망, 단말장치 등에서 이용하는 고도의 기능을 부가하여 제공하는 서비스
• 부가 서비스 : 베어러 서비스나 텔레 서비스에 기능을 부가하여 서비스 이용률을 높이는 서비스

구조​

B​

• Bearer Channel
• 64Kbps
• 디지털 정보용 채널
• 정보를 전송하기 위한 기본적인 사용자 채널
• PCM화된 디지털 음성이나 회선 교환에 의한 제어 신호, 패킷 교화넹 의한 정보 전송에 이용

D​

• Data Channel
• 16Kbps, 64Kbps
• 디지털 신호용 채널
• 서비스 제어를 위한 신호 메세지를 전달하는 역할
• 저속 패킷 교환에 의한 정보 전송을 위해 사용

H​

• Hybrid Channel
• 384Kbps, 1536Kbps, 1920Kbps
• 고속의 디지털 정보용 채널
• B채널을 통해 제공하는 모든 방식의 정보를 고속으로전송
• 고속 팩스나 화상회의, 고속 대용량 정보 전송

참조점​

• Referance Point = 기준점 = 접속점 = 분계점
• ISDN을 구성하는 각 요소간 인터페이스를 구분하는 기능
• 정보 통신망을 연결할 때 시설, 운영, 유지보수의 책임 한계를 구분하기 위한 접속점
• U : User 내부망과 외부망 구분
• T : Terminal 사용자 영역과 네트워크 영역을 구분
• S : System 사용자 장비와 네트워크 장비를 구분
• R : Rate 비 ISDN 단말기와 ISDN 장비를 구분

B-ISDN​

• 광대역 종합 정보 통신망 = BroadBand ISDN
• 광대역 전송 방식과 광대역 교환 방식을 통해 다양한 형태의 통신 서비스를 제공하는 광대역 ISDN
• 1.5 ~ 2Mbps 이상의 고속 전송과 고속 교환 기술
• 전송 방식은 ATM을 사용

B-ISDN 참조 계층​

• 물리 계층 : Physical Layer ATM 셀 전송
• ATM 계층 : Asynchronous Transfer Mode Layer 가입자 정보 유형에 따라 셀 헤더 생성, 가입자 채널 다중화
• ATM 적응 계층 : Asynchronous Transfer Mode Adaption Layer 패킷 메세지 생성

ATM

• Asynchronous Transfer Mode
• 회선 교환과 패킷 교환의 장점을 결합한 교환 및 다중화 기술
• 고정 길이의 셀 다누이로 전송하므로 전송 지연 시간을 예측 가능
• 가변 길이 패킷보다 처리가 간단하고 신뢰성이 더 높다.

인터넷

• TCP/IP 프로토콜을 기반으로 컴퓨터와 네트워크가 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망
• ARPANET에서 시작
• 유닉스 운영체제를 기반
• 모든 컴퓨터는 고유한 IP를 갖는다.
• 컴퓨터 또는 네트워크를 서로 연결하기 위해서 브리지, 라우터, 겡이트웨이가 사용됨
• 백본 : Backbone 인터넷의 주가 되는 기간망

인터넷 서비스​

• TCP/IP 응용계층에서 제공
• WWW : HTTP 프로토콜을 사용하는 하이퍼텍스트 기반
• Email : SMTP, POP3, MIME
• 텔넷 : 원격 접속, 가상 터미널 기능
• HTTP : Hyper Text Transfer Protocol 하이퍼 텍스트 문서를 전송하기위해 사용되는 프로토콜
• FTP
• ASDL
  • ASymmetri Digital Subscriber Line = 비대칭 디지털 가입자 회선
  • 기존 전화선을 이용해 주파수가 서로 다른 음성 데이터와 디지털 데이터를 함께 보내는 방식
  • 한 전화선으로 전화와 데이터 통신을 모두 처리 가능
  • 전화국과 가정이 1대 1로 연결된 것
  • 고속 데이터 통신이 가능
  • 다운로드 속도가 업로드 속도보다 빠름

인터넷 주소 체계

IP​

• Internet Protocol Address
• 숫자로 8bit 씩 4부분, 32bit로 구성
• 네트워크 부분의 길이에 따라 A~E클래스의 5단계로 구성

A Class​

• 국가나 대형 통신망에 사용
• 2^24 개의 호스트 사용 가능
• 0과 127은 예약된 주소로 1~126으로 시작

B Class​

• 중대형 통신망에 사용
• 2^16 = 65536개의 호스트 사용 가능

C Class​

• 소규모 통신망에 사용
• 2^8 = 256 개의 호스트 사용 가능

D Class​

• 멀티 캐스트 용으로 사용

E Class​

• 실험적 주소로 공용되지 않음

서브네팅​

• Subnetting
• 할당된 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나눠 사용하는 것
• 4Byte의 IP 주소 중 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위한 비트를 Subnet Mask라고 한다.
• 이를 변경해 네트워크 주소를 여러 개로 분할하여 사용
• 서브넷 마스크 기본값
  • A Class = 255.0.0.0
  • B Class = 255.255.0.0
  • C Class = 255.255.255.0

IPv6​

• 현재 사용하고 있는 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족문제를 해결하기 위해 개발
• 128bit
• Ipv4에 비해 자료 전송 속도가 빠르다.
• 인증성, 기밀성, 데이터 무결성의 지원으로 보안 문제 해결
• 실시간 흐름 제어로 향상된 멀티미디어 기능 지원
• Traffic Class, Flow Label을 이용해 등급, 서비습려 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이

IPv4에서 IPv6​

• 듀얼 스택 : 호스트에서 IPv4와 v6을 모두 처리할 수 있게 두개의 스택을 구성하는 것
• 터널링 : IPv6에서 인접한 IPv4망을 거쳐 IPv6망으로 통신할 때 IPv4 망에 터널을 만들어 IPv6 패킷이 통과할 수 있도록 하는 것
• 헤더 변환 : IP 계층에서 IPv6 패킷 헤더를 IPv4 헤더나 그 반대로 변환하는 방식
• 전송 계층 릴레이 방식 : 전송 계층에서 IPv6 헤더를 IPv4 헤더나 그 반대로 변환하는 방식
• 응용 계층 게이트웨이 방식 : 응용 계층에서 IPv6 패킷 헤더를 IPv4 패킷 헤더나 그 반대로 변화하는 방식

도메인 네임​

• Domain Name
• 숫자로 된 IP주소를 사람이 이해하기 쉬운 문자 형태로 표현한 것
• 문자로 된 도메인 네임을 컴퓨터가 이해할 수 있는 IP 주소로 변환하는 역할을 하는 시스템을 DNS

네트워크 장비

허브​

• 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터를 연결하는 장치
• 신호 증폭 기능을 하는 리피터의 역할도 포함

리피터​

• 전송되는 신호가 전송 선로의 특성 및 외부 충격의 요인으로 원래의 형태와 다르게 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 신호 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할
• OSI7의 물리계층

브리지​

• Bridge
• LAN과 LAN을 연결하거나 LAN안에서의 세그먼트(컴퓨터 그룹)를 연결하는 기능 수행
• 데이터 링크 계층 중 MAC 계층에서 사용 = MAC 브리지
• 트래픽 병목 현상을 줄인다.
• 네트워크를 분산적으로 구성할 수 있어 보완성을 높인다.
• 브리지를 이용한 서브넷 구성시 전송 가능한 회선 수는 n(n-1)/2

라우터​

• 브리지와 같이 LAN과 LAN의 연결 기능에 데이터 전송의 쵲거 경로를 선택할 수 있는 기능이 추가된 것
• 서로 다른 LAN이나 LAN과 WAN의 연결도 수행
• OSI7의 네트워크 계층
• 접속 가능한 경로에 대한 정보를 라우팅 테이블에 저장하여 보관
• 네트워크 계층 까지의 프로토콜 구조가 다른 네트워크 간의 연결으 위해 프로토콜 변환 기능을 수행

게이트웨이​

• 전 계층의 프로토콜 구조가 다른 네트워크의 연결을 수행
• 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층 간을 연결하여 데이터형식 변환, 주소 변환, 프로토콜 변환 등을 수행
• LAN에서 다른 네트워크에 데이터를 보내거나 다른 네트워크로부터 데이터를 받아 들이는 출입구 역할

통신 프로토콜

• Communication Protocol
• 서로 다른 기기 간의 데이터 교환을 원활하게 수행하도록 표준화 시켜놓은 통신 규약
• 통신을 제어하기 위한 표준 규칙과 절차의 집합
• 하드웨어와 소프트웨어, 문서를 모두 규정한다.
• 구성 요소 : 구문(Syntax), 의미(Semantics), 시간(Timing)

기능​

단편화​

• Fragmentation
• 송신 측에서 전송할 데이터를 전송에 알맞은 일정 크기의 작은 블록으로 자르는 작업
• 단편화를 통해 세분화된 데이터 블록을 프로토콜 데이터 단위(PDU)라 한다.

재결합​

• Reassembly
• 수신 측에서 단편화된 블록을 원래의 데이터로 모으는 것

캡슐화​

• Encapsulation = 요약화
• 단편화된 데이터에 송수신지 주소, 오류 검출코드, 프로토콜 기능을 구현하기 위한 프로토콜 제어 정보 등의 정보를 부가하는 것
• 데이터 링크 제어 프로토콜의 HDLC 프레임이 있다.

흐름 제어​

• Flow Control
• 수신 측 처리능력에 따라 송신 측에서 송신하는 데이터의 전송량이나 전송 속도를 조절하는 기능
• 정지 대기, 슬라이딩 윈도우 방식

오류 제어​

동기화​

순서 제어​

• Sequencing
• 전송되는 데이터 블록에 전송 순서를 부여하는 기능
• 연결 위주의 데이터 전송방식에서만 사용

주소 지정​

다중화​

경로 제어​

전송 서비스​

전송 방식​

문자 전송 방식​

• 전송 제어 문자를 사용해 데이터 프레임의 시작과 끝을 나타내느 방식
• BSC

바이트 전송 방식​

• 데이터 프레임 헤더에 전송 데이터 프레임의 문자 수, 메세지 수신 상태 등의 제어 정보를 삽입하여 전송하는 방식
• DDCM

비트 방식​

• 데이터 프레임의 시작과 끝을 나타내는 고유한 비트 패턴을 삽입해 전송하는 방식
• HDLC, SDLC, LAPB

OSI 7 Layer

• Open System Interconnection
• 다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO에서 제안한 통신 규약
• 하위 계층 : 물리 계층 => 데이터 링크 계층 => 네트워크 계층
• 상위 계층 : 전송 계층 => 세션 계층 => 표현 계층 => 응용 계층
• 물 데 네 전 세 표 응

목적​

• 서로 다른 시스템 간 상호 접속하기 위한 개념 규정
• OSI 규격을 개발하기 위한 범위 설정
• 관련 규정의 적합성을 조절하기 위한 공통적 기반 제공

데이터 단위​

프로토콜 데이터 단위​

• PDU = Protocol Data Unit
• 동일 계층 간에 교환되는 정보의 단위
• 물리 계층 : 비트
• 데이터 링크 계층 : 프레임
• 네트워크 계층 : 패킷
• 전송 계층 : 세그먼트
• 세션, 표현, 응용 계층 : 메세지

서비스 데이터 단위​

• SDU = Service Data Unit
• SAP 를 통해 상하위 계층끼리 주고 받는 정보의 단위
• SAP : 서비스 접근점 = 하위 계층과 상위 계층의 통신 경계점

물리 계층​

• 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의
• 물리적 전송 매체와 전송 신호 방식을 정의
• RS-232C, X.21

데이터 링크 계층​

• 두 개의 인접한 개방 시스템 간의 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 한다.
• 송수신 측의 속도차이를 해결하기 위한 흐름 제어 기능
• 프레임의 시작과 끝을 구분하기 위한 프레임 동기화 기능
• 오류의 검출과 회복을 위한 오류 제어 기능
• 프레임의 순서적 전송을 위한 순서 제어 기능
• HDLC, LAPB, LLC, LAPD, PPP

네트워크 계층​

• 망 계층
• 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능 및 데이터의 교환 기능, 중계 기능
• 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능
• 경로 설정, 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송 수행
• X.25, IP

전송 계층​

• Transport Layer
• 논리적 안정과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로 종단 시스템 간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 함
• 하위 3계층과 상위 3계층 사이의 인터페이스 담당
• 종단 시스템 간의 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 기능
• 주소 설정, 다중화, 오류 제어, 흐름 제어
• TCP, UDP
• 연결형과 비연결형 서비스로 구분

세션 계층​

• 송수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당하는 계층
• 대화 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능
• 송수신 측 간의 대화 동기를 위해 전송하는 정보의 일정한 부분을 체크점을 두어 정보의 수신 상태를 체크하며 이 것을 동기점이라 한다.

표현 계층​

• Presentation Layer
• 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적당한 형태로 변환하고 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능
• 서로 다른 데이터 표현 형태를 갖는 시스템 간의 상호 접속을 위해 필요한 계층
• 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 정보 포맷 변환, 문맥 관리 기능

응용 계층​

• Application Layer
• 사용자 또는 응용 프로그램이 OSI환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공
• 응용 프로세스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 파일 전송, 가상 터미널 등의 서비스 제공

X.25

• DTE(데이터 터미널 장치)와 DCE(데이터 회선 종단 장치) 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜
• 두 단말장치가 패킷 교환망을 통해 패킷을 원할히 전달하기 위한 통신 절차
• 1976년 ITU-T에서 제정
• 연결형 프로토콜로 흐름제어, 오류 제어 기능
• 강력한 오류 체크 기능으로 신뢰성이 높다.
• 한 회선에 장애가 있어도 정상적인 경로를 선택해 우회 가능
• 디지털 전송을 기본
• 전송 품질 우수
• 가상 회선 방식을 사용해 하나의 물리적 회선에 다수의 논리 채널을 할당하므로 효율성이 높다.
  • 영구 가상회선 : PVC 두 단말기 사이에 영구적으로 가상회선이 연결된 것으로 호설정이나 해제의 절차가 필요 없음
  • 교환 가상회선 : SVC 두 단말기 사이에 필요할 때마다 가상 회선 연결을 위해 호 설정과 호 해제 절차가 필요한 것 = 가상 호
• X.25 모든 패킷은 최소 3옥텟의 헤더를 가진다.
• 축적 교환 방식을 사용해 전송을 위한 처리 지연 발생

계층 구조​

물리 계층​

• 단말장치(DTE)와 패킷 교환망(DCE) 사이의 물리적 접속에 관한 인터페이스를 정의하는 계층
• X.21을 사용

프레임 계층​

• 패킷의 원할한 전송을 위해 데이터 링크의 제어를 수행하는 계층
• 링크 계층
• OSI 7 계층의 데이터 링크 계층에 해당
• 전송 제어를 위해 HDLC 프로토콜의 변형인 LAPB를 사용
• 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어

패킷 계층​

• OSI 7 계층의 네트워크 계층
• 호 설정 => 데이터 전송 => 호 해제
• 데이터 전송 시 오류 제어, 순서 제어, 흐름 제어, 다중화, 망 고장시 복구 등의 데이터 전송 제어 기능 수행
• 호를 설정한 후 호 해제까지 가상 회선을 이용하여 통신 경로를 유지하므로 패킷을 끝까지 안전하게 전송 가능

LAPB

• Link Access Procedure on Balanced
• HDLC의 원리를 이용한 비트 중심의 프로토콜
• X.25의 2계층에서 사용
• 프레임 순서 번호를 유지하므로 오류 발견 및 회복이 쉽다.

X.75

• 두개의 X.25 네트워크를 연결하기 위한 프로토콜
• 다른 네트워크에 존재하는 사용자들이 데이터를 교환하고 자원을 공유하기 위한 절차를 정의

TCP/IP

• Transmission Control Protocol/Internet Protocol
• 인터넷에 연결된 서로 다른 기종의 컴퓨터가 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 표준 프로토콜
• 1960년 말 ARPA에서 개발에서 ARPANET에서 사용하기 시작
• UNIX의 기본 프로토콜
• 현재 인터넷 범용 프로토콜

TCP​

• OSI 7 계층의 전송 계층에 해당
• 신뢰성 있는 연결형 서비스 제공
• 패킷의 다중화, 순서 제어, 오류 제어, 흐름 제어 기능 제공
• 스트림 전송 기능 제공
• 헤더에는 순서를 제어하기 위한 긴급 포인터, 순서 번호와 오류 제어를 위한 체크섬이 포함
• 투명성이 보장되는 통신 제공

IP​

• OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당
• 데이터그램을 기반으로 하는 비연결형 서비스 제공
• 패킷의 분해/조립, 주소지정, 경로 선택기능 제공
• 헤더의 길이는 최소 20Byte에서 최대 60Byte
• 신뢰성이 보장되지 않는다.

구조​

응용 계층​

• OSI의 응용, 표현, 세션 계층
• 응용 프로그램 간 데이터 송수신 제공
• TELNET, FTP, SMTP, SNMP

전송 계층​

• OSI의 전송 계층
• 호스트들 간의 신뢰성 있는 통신 제공
• TCP, UDP

인터넷 계층​

• OSI의 네트워크 계층
• 데이터 전송을 위한 주소 지정, 경로 설정 제공
• IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP

네트워크 액세스 계층​

• OSI의 데이터 링크계층, 물리 계층
• 실제 데이터를 송수신하는 역할
• Ethernet, IEEE 802, HDLC, X.25, RS-232C

응용 계층 주요 프로토콜​

• FTP
• SMTP
• TELNET
• SNMP : 간이 망 관리 프로토콜
• DNS : 도메인 네임 서비스

전송 계층 주요 프로토콜​

• TCP

UDP​

• User Datagram Protocol
• 데이터 전송 전에 연결을 설정하지 않는 비연결형 서비스
• TCP에 비해 상대적으로 단순한 헤더구조를 가져 오버헤드가 적다.
• 고속의 안정성 있는 전송매체를 사용해 빠른 속도를 필요로 하는 경우, 동시에 여러 사용자에게 데이터를 전달할 경우, 정기적으로 반복해서 전송할 경우 사용
• 실시간 전송에 유리
• 신뢰성보다 속도가 중요시되는 네트워크에 사용
• 헤더에는 Source Port Number, Destination Port Number, Length, Checksum이 포함

RTCP​

• RealTime Control Protocol
• RTP 패킷의 전송 품질을 제어하기 위한 프로토콜
• 세션에 참여한 각 참여자에게 주기적으로 제어 정보를 전송
• 하위 프로토콜은 데이터 패킷과 제어 패킷의 다중화를 제공
• 데이터 전송을 모니터링하고 최소한의 제어와 인증 기능만을 제공
• 32bit의 경계로 끝난다.

인터넷 계층의 주요 프로토콜​

• IP

ICMP​

• Internet Control Message Protocol
• IP와 조합하여 통신중 발생하는 오류의 처리와 전송 경로 변경 등을 위한 제어 메세지를 관리하는 역할
• 헤더는 8Byte

IGMP​

• Internet Group Management Protocol
• 멀티캐스트를 지원하는 호스트나 라우터 사이에서 멀티캐스트 그룹 유지를 위해 사용

ARP​

• Address Resolution Protocol = 주소 분석 프로토콜
• 호스트의 IP주소를 물리적 주소(MAC Address)로 바꿈

RARP​

• Reverse Address Resolution Protocol
• ARP와 반대로 물리적 주소를 IP 주소로 바꿈

네트워크 액세스 계층의 주요 프로토콜​

• Ethernet : IEEE 802.3 CSMA/CD 방식의 LAN
• IEEE 802 : LAN을 위한 표준 프로토콜
• HDLC : 비트 위주의 데이터 링크 제어 프로토콜
• X.25 : 패킷 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스르 제공하는 프로토콜
• RS-232C : 공중 전화 교환망을 통한 DTE와 DCE 간의 인터페이스를 제공하는 프로토콜

Ubuntu 설치시 다른 국가로 되어있는 시간대를 바꿔야한다.

$ tzselect

명령어를 실행하면 아래처럼 번호를 선택할 수 있다.

Please identify a location so that time zone rules can be set correctly.
Please select a continent, ocean, "coord", or "TZ".
 1) Africa
 2) Americas
 3) Antarctica
 4) Asia
 5) Atlantic Ocean
 6) Australia
 7) Europe
 8) Indian Ocean
 9) Pacific Ocean
10) coord - I want to use geographical coordinates.
11) TZ - I want to specify the time zone using the Posix TZ format.
#? 4

4번 아시아를 선택하면 국가 선택지가 나온다.

Please select a country whose clocks agree with yours.
 1) Afghanistan           18) Israel                35) Palestine
 2) Armenia               19) Japan                 36) Philippines
 3) Azerbaijan            20) Jordan                37) Qatar
 4) Bahrain               21) Kazakhstan            38) Russia
 5) Bangladesh            22) Korea (North)         39) Saudi Arabia
 6) Bhutan                23) Korea (South)         40) Singapore
 7) Brunei                24) Kuwait                41) Sri Lanka
 8) Cambodia              25) Kyrgyzstan            42) Syria
 9) China                 26) Laos                  43) Taiwan
10) Cyprus                27) Lebanon               44) Tajikistan
11) East Timor            28) Macau                 45) Thailand
12) Georgia               29) Malaysia              46) Turkmenistan
13) Hong Kong             30) Mongolia              47) United Arab Emirates
14) India                 31) Myanmar (Burma)       48) Uzbekistan
15) Indonesia             32) Nepal                 49) Vietnam
16) Iran                  33) Oman                  50) Yemen
17) Iraq                  34) Pakistan
#? 23

국가를 선택 후 마지막으로 확인을 해주면

The following information has been given:

        Korea (South)

Therefore TZ=\'Asia/Seoul\' will be used.
Local time is now:      Tue Feb 14 23:04:10 KST 2017.
Universal Time is now:  Tue Feb 14 14:04:10 UTC 2017.
Is the above information OK?
1) Yes
2) No
#? 1

...
Here is that TZ value again, this time on standard output so that you
can use the /usr/bin/tzselect command in shell scripts:
Asia/Seoul

성공적으로 반영되었다.

확인

$ date
Tue Feb 14 23:04:21 KST 2017

PHP 로 페이지를 크롤링한 후 HTML tag 안의 데이터가 필요할 때 함수 하나로 해결할 수 있다.

<?php
/**
 * [splitBetweenStr 텍스트 사이의 문자열을 배열로 반환]
 * @param  [string] $str        [전체 문자열]
 * @param  [string] $startWord  [찾을 시작 문자열]
 * @param  [string] $endWord    [찾을 종료 문자열]
 * @return [array]              [텍스트 사이의 문자열 배열]
 *
 * ex) splitBetweenStr('<br>hi</br><b>test</b><br>graceful_light</br>', '<br>', '</br>')
 *     => ['hi', 'graceful_light']
 */
function splitBetweenStr($str, $startWord, $endWord) {
  for ($i=0, $len=strlen($str); $i<$len; $i++) {
    $target = substr($str,$i);
    $prevStartIdx = strpos($target, $startWord);
    $startIdx = $prevStartIdx + strlen($startWord);
    $endIdx = strpos(substr($target, $startIdx), $endWord);

    if ($prevStartIdx===false || $endIdx===false) {
      break;
    } else {
      $betweenStrings[] = substr($target, $startIdx, $endIdx);
      $i += $startIdx + $endIdx + strlen($endWord) - 1;
    }
  }

  return $betweenStrings;
}

여담

물론 다른 크롤러 라이브러리를 사용하는게 속편하다. 호스팅 환경에서는 유용하게 사용할 수 있다.

• 하드웨어를 동작시켜 사용자가 작업을 편리하게 수행하도록하는 프로그램과 자료구조
• 프로그램 개발, 운용, 유지보수 관련된 모든 문서와 정보를 포함
• 상품성 : 개발된 소프트웨어는 상품화되어 판매된다.
• 견고성 : 일부 수정으로 소프트웨어 전체에 영향을 줄 수 있다.
• 복잡성 : 개발과정이 복잡, 비표준화
• 순응성 : 사용자의 요구나 환경 변화에 적절히 변경
• 비가시성 : 소프트웨어 구조는 외관으로 나타나지 않고 코드로 숨어 있다.
• 비마모성 : 마모되거나 소멸되지 않는다.
• 비제조성 : 하드웨어처럼 제작이 아니라 논리적인 절차에 맞게 개발
• 비과학성 : 과학적이 아니라 조직, 인력, 시간, 절차 등 중심

분류​

• 기능에 의한 분류 : 시스템, 응용
• 사용 분야에 의한 분류 : 프로그래밍, 문서, 통신, 분산처리, 멀티미디어, 개발, 인공지능
• 개발 과정 성격에 따른 분류 : 프로토타입, 프로젝트 산출물, 패키지
• 정보처리 방법에 따른 분류 : 일괄처리, 온라인, 실시간

시스템 구성요소​

• 입력 : 처리 방법, 처리할 데이터, 조건을 시스템에 투입하는 것
• 처리 : 입력된 데이터를 처리 방법과 조건에 따라 처리하는 것
• 출력 : 처리된 결과를 시스템에서 산출하는 것
• 제어 : 자료를 입력하여 출력될 때까지의 처리 과정이 올바르게 진행되는지 감독하는 것
• 피드백 : 출력된 결과가 예정된 목표를 만족시키지 못할 경우 목표 달성을 위해 반복 처리 하는 것

위기​

여러가지 원인해 의해 개발 속도가 하드웨어의 개발속도를 따라가지 못해 소프트웨어에 대한 사용자들의 요구사항을 처리할 수 없는 문제가 발생함을 의미

• 소프트웨어의 특징에 대한 이해 부족 : 물리적이지 않고 논리적인 소프트웨어 특징을 이해하지 못함
• 소프트웨어의 관리 부재 : 소프트웨어에 대한 관리를 소홀히 하여 효율적인 자원 통제가 이루어지지 못했다.
• 프로그래밍에만 치중 : 소프트웨어 품질이나 유지보수는 고려하지 않고, 프로그래밍만 하려하므로 다양하고 복잡해지는 소프트웨어의 요구사항을 처리하지 못함
• 개발 인력 부족과 그로 인한 인건비 상승
• 성능 및 신뢰성 부족
• 개발 기간 지연 및 개발 비용 증가
• 유지보수가 어려워져 비용 증가
• 소프트웨어의 생산성 저하
• 소프트웨어의 품질 저하

소프트웨어 공학

• 소프트웨어의 위기를 극복하기 위한 방안으로 연구된 학문
• 소프트웨어의 품질과 생산성 향상을 목적
• IEEE 정의 : 소프트웨어의 개발, 운용, 유지보수, 폐기 처분에 대한 체계적인 접근 방안
• Fairley 정의 : 지정된 비용과 기간 내의 소프트웨어를 체계적으로 생산하고 유지보수하는 데 관련된 기술적이고 관리적인 원리
• Boehm 정의 : 과학적인 지식을 소프트웨어 설계와 제작에 응용하는 것이며 이를 개발 운용, 유지보수하는 데 필요한 문서 작성 과정
• 제품을 단지 생산하는 것이 아니라 가장 경제적인 방법으로 양질의 제품을 생산하는 것
• 계층화 기술을 사용한다.

계층화 기술​

도구, 방법, 절차가 있다.

• 도구 : Tool 절차와 방법을 자동 또는 반자동으로 처리하는 기능을 제공, 대표적으로 CASE를 사용
• 방법 : Method 소프트웨어를 구축하는 기술적인 방법을 제공
• 절차 : Process
  • 소프트웨어 개발에 사용되는 개발 방법과 도구가 사용되는 순서
  • 계층화 기술들을 결합시켜 합리적이고 적절한 방법으로 소프트웨어를 개발하고 유지

기본 원칙​

• 현대적인 프로그래밍 기술을 계속적으로 적용해야한다.
• 개발된 소프트웨어 품질이 유지되도록 지속적으로 검증해야한다.
• 소프트웨어 개발 관련 사항 및 결과에 대한 명확한 기록을 유지해야한다.

발전 과정​

• 1960 : 소프트웨어 공학의 시작, 구조적 프로그래밍
• 1970 : 구조적 분석/설계 개념 도입, 상품화
• 1980 : 하드웨어 가격 하락
• 1985~ : 객체지향 기술 사용, CASE 등의 활용, 재공학

품질과 생산성​

품질​

• 사용자가 요구하는 대로 동작
• 하드웨어 자원을 효율적으로 이용
• 일정 시간 내에 주어진 조건하에서 원하는 기능을 실행
• 처리 절차에 맞게 수행되어 정확하게 결과가 산출
• 소프트웨어의 개발, 유지보수 등이 초기 예상 비용 이내에서 수행
• 적당한 사용자 인터페이스를 제공해 사용하기가 편리해야한다.
• 유지보수가 용이하고 신뢰성이 높아야한다.
• 에러가 최소화
• 소프트웨어 사용법, 구조의 설명, 성능, 기능이 이해하기 쉬어야한다.
• 실행 속도가 빠르고, 기억 용량을 적게 차지해야 한다.

생산성​

투입된 비용, 노력에 대한 생산량을 의미

• 개발자의 능력
• 원활한 의사 전달
• 프로젝트의 복잡도와 성격
• 기술 수준
• 관리 기술

생명 주기

• 소프트웨어 수명 주기
• 소프트웨어 개발 방법론의 바탕
• 소프트웨어를 개발하기 위해 정의하고 운용, 유지보수 등의 과정을 단계별로 나눈 것
• 프로젝트 비용 산정과 개발 계획을 수립할 수 있는 기본 골격
• 프롲게트 진행 방향을 명확하게 파악
• 용어 및 기술의 표준화를 가능하게 한다.
• 프로젝트 관리를 용이하게 한다.
• 여러 소프트웨어 간 상호 일관성을 유지하게 한다.

단계​

정의 단계, 개발단계, 유지보수 단계로 나뉨

정의 단계​

• 소프트웨어를 개발할 것인지 정의하는 단계
• 관리자와 사용자가 가장 많이 참여하는 단계
• 타당성 검토단계, 개발 계획단계, 요구사항 분석 단계로 나뉨

개발 단계​

• 실제적으로 소프트웨어를 개발하는 단계
• 설계 단계 : 구조, 알고리즘, 자료구조를 작성하는 단계로 에러가 가장 많이 발생
• 구현 단계 : 설계 단계에서 작성된 문서를 기초로 하여 코딩하고 번역하는 단계
• 테스트 단계 : 구현된 소프트웨어에 내재되어 있는 오류를 찾아주는 단계

유지보수 단계​

• 소프트웨어를 적응 및 유지시키는 단계
• 소프트웨어 생명 주기 단계 중에서 시간과 비용이 가장 많이 든다.

정의 : 개발 계획, 요구사항 분석 설계 : 구조, 알고리즘 구현 : 코딩 테스트 : 오류 검출

생명 주기 모형

폭포수 모형​

• 소프트웨어 개발이 각 단계를 확실히 매듭짓고 그 결과를 철저히 검토하여 승인한 뒤 다음 단계로 진행
• 이전 단계로 넘어갈 수 없는 방식
• 가장 오래되고 가장 폭넓게 사용된 전통적인 소프트웨어 생명 주기 모형
• 고전적 생명 주기 모형
• 앞 단계가 끝나야만 다음 단계로 넘어갈 수 있는 선형 순차적 모형
• 제품의 일부가 될 매뉴얼을 작성해야 한다.
• 타당성 검토 => 계획 => 요구 분석 => 설계 => 구현(코딩) => 테스트(검사) => 유지보수
• 모형 적용 경험과 성공 사례가 많다.
• 단계별 정의가 분명하고 전체 공조의 이해가 용이하다.
• 단계별 산출물이 정확하여 개발 공정의 기준점을 잘 제시한다.
• 개발 중 발생하는 새로운 요구나 경험을 반영하기 어려워 처음부터 사용자가 모든 요구사항을 명확하게 제시해야한다.
• 오류 없이 다음 단계로 진행해야 하는데 현실적으로 힘들다.
• 업무에 운용할 때 검출되지 않은 오류가 발생할 수 있다.

프로토타입 모형​

• 사용자의 요구사항을 정확하게 파악하기 위해 프로토타입(견본품)을 만들어 최종 결과물을 예측하는 모형
• 시제품은 사용자와 시스템 사이의 인터페이스에 중점을 두어 개발한다.
• 폭포수 모형의 단점을 보완
• 프로토타입은 요구 분석 단계에서 사용한다.
• 소프트웨어 생명주기에서 유지보수가 없어지고, 개발 단계 안에서 유지 보수가 이뤄지는 것으로 볼 수 있다.
• 요구 수집 => 빠른 설계 => 프로토타입 구축 => 고객 평가 => 프로토타입 조정 => 구현
• 요구사항을 충실히 반영하며 요구사항의 변경이 용이
• 최종 결과물이 만들어지기 전에 의뢰자가 최종 결과물의 일부 또는 모형을 볼 수 있다.
• 프로토타입은 의뢰자나 개발자 모두에게 공동의 참조 모델을 제공한다.
• 미리 제작된 소프트웨어를 사용할 경우 실제 소프트웨어와의 차이가 발생할 수 있다.
• 단기간 제작해야되기 때문에 비효율적 언어나 알고리즘을 사용할 수 있다.

나선형 모형​

• Boehm이 제안한 것으로 폭포수와 프로토타입 모형의 장점에 위험 분석 기능을 추가한 모형
• 여러 번의 개발 과정을 거쳐 점진적으로 완벽한 최종 소프트웨어를 개발하는 것
• 점진적 모형
• 소프트웨어를 개발하면서 발생하는 위험을 관리하고 최소화하는 것을 목적으로 한다.
• 계획 및 정의 => 위험 분석 => 공학적 개발 => 고객평가의 반복
• Planning => Risk Analysis => Engineering => Customer Evalutation
• 가장 현실적인 모형
• 대규모 프로젝트나 큰 시스템에 적합하다.
• 개발 과정이 반복되므로 누락되거나 추가된 요구사항을 추가할 수 있고, 정밀하며 유지보수가 필요 없다.
• 위험성 평가에 크게 의존하기 때문에 발견하지 못하면 문제가 발생한다.
• 비교적 최신 기법이라 널리 사용되지 않는다.

4GT 모형​

• 사용자와 개발자가 쉽게 접근하고 사용할 수 있는 4세대 언어를 이용하여 개발자가 조사한 요구사항 명세서로부터 원시 코드를 자동으로 생성할 수 있게 해주는 모형
• 설계 단계를 축소하고 요구 분석단계에서 코딩단계로 전환할 수 있는 비절차적 모형
• 요구사항 수집 => 설계 전략 => 4세대 언어를 이용한 구현 => 제품화
• 중소형 소프트웨어 개발에는 시간이 감소하지만 대규모에서는 자동화로 인해 분석 설계 단계에서 더 많은 시간이 필요

프로젝트 관리

• 주어진 기간 내에 최소의 비용으로 사용자를 만족시키는 시스템을 개발하기 위한 활동
• 소프트웨어 개발 계획을 세우고 분석, 설계, 구현 등 작업을 통제하는 것
• 소프트웨어 생명 주기의 전 과정에 걸쳐 진행된다.

관리 대상​

• 계획관리 : 프로젝트 계획, 비용산정, 일정 계획, 조직 계획
• 품질관리
• 위험관리

3대 요소​

• 사람 : People 프로젝트 관리에서 가장 기본이 되는 인적자원
• 문제 : Problem 사용자 입장에서 문제를 분석하여 인식
• 프로세스 : Process 소프트웨어 개발에 필요한 전체적인 작업 계획 및 구조

구성 단계​

• 프로젝트 계획 수립
• 프로젝트 가동
• 프로젝트 통제
• 프로젝트 종료

프로젝트 계획 수립

• 프로젝트가 수행되기 전에 소프트웨어 개발 영역 결정, 필요한 자원, 비용, 일정 등을 예측하는 작업
• 관리자가 합리적으로 예측할 수 있도록 프레임워크 제공
• 소프트웨어 개발 과정에서 발생할 수 있는 위험성 최소화
• 계획 수립 후에는 시스템 정의서와 프로젝트 계획서가 산출
• 프로젝트 관리자의 임무

소프트웨어 개발 영역 결정​

• 프로젝트 계획 수립의 첫 번째 업무
• 개발될 소프트웨어의 영역을 결정
• 주요 요소 : 처리될 데이터, 소프트웨어에 대한 기능, 성능, 제약 조건, 신뢰도, 인터페이스 등
• 인터페이스
  • 소프트웨어에 의해 간접적으로 제어되는 장치와 소프트웨러를 실행하는 프로세서나 하드웨어
  • 운영체제, 서브루틴 패키지와 같이 새로운 소프트웨어에 연결되어야 하는 소프트웨어
  • 키보드나 기타 I/O 장치를 통해 소프트웨어를 사용하는 사람
  • 순서적인 연산에 의해 소프트웨어를 실행하는 절차

자원 추산​

• 소프트웨어 개발에 필요한 자원을 예측하는 것
• 인적자원, 재사용 소프트웨어자원, 환경 자원

소프트웨어 프로젝트 추산​

• 프로젝트 수행에 필요한 비용을 예측하는 것

프로젝트 계획 수립시 고려사항​

• 프로젝트 복잡도
• 프로젝트 규모
• 구조적 불확실성의 정도
• 과거 정보의 가용성
• 위험성

소프트웨어 프로젝트 추산

• 비용을 예측하는 작업
• 가장 어렵고 오차 발생이 심한 작업

프로젝트 비용 결정 요소​

프로젝트 요소​

• 제품의 복잡도
• 시스템의 크기
• 요구되는 신뢰도 : 일정한 기간 내에 주어진 조건 하에서 필요한 기능을 수행하는 정도

자원 요소​

• 인적 자원 : 관리자, 개발자의 자질
• 하드웨어 자원
• 소프트웨어 자원 : 개발 지원 도구

생산성 요소​

• 개발자의 능력
• 개발 기간 : 개발 기간이 길어질수록 개발 비용이 적어짐

비용 산정 기법

하향식​

전문가 감정 기법​

• 경험이 많은 두 명 이상의 전문가에게 비용 산정 의뢰
• 개인적이고 주관적
• 편리하고 신속하게 비용 산정
• 의뢰자에게 신뢰를 얻을 수 있음

델파이 기법​

• 전문가 감정 기법의 주관적 편견을 보완하기 위함
• 많은 전문가의 의견을 종합해 선정하는 방법
• 한 명의 조정자와 여러 명의 전문가

상향식​

프로젝트의 세부적인 작업 단위별로 비용을 산정한 후 집계하여 전체 비용을 산정하는 방법

LOC 기법​

• 원시 코드 라인수 기법
• 소프트웨어 각 기능의 원시 코드 라인 수와 비관치, 낙관치, 기대치를 측정하여 예측치를 구하고 이를 이용하여 비용을 산정하는 기법
• 측정이 용이하고 이해하기 쉬워 가장 많이 사용된다.
• 예측치 = (낙관치 + (4 X 기대치) + 비관치) / 6 = (a + 4m + b) / 6
• ManMonth = 개발 기간 X 투입 인원 = LOC / 1인당 월평균 코딩량
• 개발 비용 = ManMonth X 1인 인건비
• 개발 기간 = ManMonth / 투입 인원
• 생산성 = LOC / ManMonth

개발 단계별 인원수 기법​

• Effort Per Task
• 각 기능을 구현시키는데 필요한 ManMonth를 생명 주기의 각 단계별로 산정
• LOC보다 정확하다.

수학적 산정 기법

• 상향식 비용 산정 기법
• 경험적 추정 모형 = 실험적 추정 모형
• COCOMO, Putnam, FP 모형

COCOMO 모형​

• COnstructive COst MOdel
• Boehm이 제안
• 원시 프로그램 규모인 LOC에 의한 비용 산정 기법
• 개발할 소프트웨어의 규모를 예측한 후 소프트웨어의 종류에 따라 다르게 책정되는 비용 산정 방정식에 대입하여 비용을 구한다.
• 비용 견적의 강도 분석 및 유연성이 높아 널리 사용된다.
• 같은 규모의 프로그램이라도 성격에 따라 비용이 다르게 산정된다.
• 비용 산정 결과는 ManMonth로 나타낸다.

조직형​

• Organic Mode
• 중소규모, 5만 라인 이하의 소프트웨어 개발
• 사무처리, 업무, 과학용 응용 소프트웨어 개발에 적합

반분리형​

• Semi-Detached Mode
• 30만 라인 이하의 소프트웨어 개발
• 트랜잭션 처리 시스템, 운영체제, DBMS, 컴파일러, 인터프리터 등 유틸리티 개발에 적합

내장형​

• Embedded Mode
• 30만 라인 이상의 소프트웨어 개발
• 최대형 규모의 트랜잭션 처리 시스템, 운영체제, 신호기 제어, 미사일 유도, 실시간 처리 등 시스템 프로그램 개발에 적합

종류​

• 기본형 : Basic 소프트웨어 크기와 개발 유형만을 이용
• 중간형 : Intermediate 기본 COCOMO를 사용하나 제품, 컴퓨터, 개발요원, 프로젝트 특성에 따라 비용을 산정한다.
• 발전형 : Detail 개발 공정별로 보다 자세하고 정확하게 노력을 산출하여 비용을 산정하는 모형, 소프트웨어 환경과 구성요소가 사전에 정의되어 있어야하고 개발과정 후반부에 주로 적용한다.

Putnam 모형​

• Putnam이 제안
• 생명 주기 예측 모형
• 시간에 따른 함수로 표현되는 Rayleigh-Norden 곡선의 노력 분포도를 기초로 한다.
• SLIM : Rayleigh-Norden 곡선과 Putnam 예측 모델을 기초로하여 개발된 자동화 추정 도구

FP 모형​

• 기능 점수 = Function Point
• Albrecht이 제안
• 소프트웨어의 기능을 증대시키는 요인별로 가중치를 부여하고 가중치와 영향도를 합하여 기능 점수를 구한 후 비용을 산정하는 기법
• 최근에 유용성과 간편성으로 비용 산정 기법 가운데 최선의 평가를 받고 있다.
• ESTIMACS : FP 모형을 기초로하여 개발된 자동화 추정 도구

프로젝트 일정 계획

• 프로젝트 프로세스를 이루는 소작업의 순서와 일정을 정하는 것
• 소프트웨어 개발 기간의 지연을 방지하고 프로젝트가 계획대로 진행되도록 일정을 계획
• 계획된 일정은 프로젝트의 진행을 관리하는데 기초 자료가 된다.
• 계획된 일정과 프로젝트의 진행도를 비교하여 차질이 있을 경우 조정할 수 있다.
• WBS, PERT/CPM, 간트 차트가 사용된다.

사람-노력 관계​

• 소규모 개발 프로젝트에서는 한 사람이 요구사항을 분석하고 설계, 코딩, 테스트까지 수행할 수 있다.
• 프로젝트의 크기가 증가할수록 더 많은 사람들이 참여해야 한다.
• Brooks의 법칙 : 프로젝트 중 새로운 인력을 투입할 경우 작업 적응기간과 부작용으로 인해 일정이 더 지연된다.

노력 분배​

• 노력을 개발과정에 분배할 때는 40-20-40 규칙을 권장한다.
• 분석 설계에 40, 코딩에 20, 테스트에 40

WBS​

• Work Breakdown Structure = 업무 분류 구조
• 개발 프롲게트를 여러 개의 작은 관리 단위로 분할하여 계층적으로 기술한 업무 구조

PERT/CPM​

• 프로젝트 지연을 방지하고 계획대로 진행되게 하기 위한 일정을 계획하는 것
• 초단시간 내 계획 완성을 위한 프로젝트 일정 방법
• 프로젝트 개발 기간을 결정하는 임계 경로를 제공한다.
• 통계적 모델을 적용해 개별 작업에 대한 가장 근접한 시간을 측정하는 기준이 된다.
• 각 작업에 대한 시작 시간을 정의하여 작업들 간의 경계 시간을 계산할 수 있게 한다.
• 가장 빠른 완료시간, 가장 늦은 완료시간, 총 자유시간을 구할 수 있다.

PERT​

• Program Evaluation and Review Technique = 프로그램 평가 및 검토 기술
• 프로젝트에 필요한 전체 작업의 상호 관계를 표시하는 네트워크
• 낙관적인 경우, 가능성이 있는경우, 비관적인 경우로 나누어 각 단계별 종료 시기를 결정하는 방법
• 과거에 경험이 없어 소요 기간 예측이 어려운 소프트웨어에서 사용
• 노드와 간선으로 구성되며 원 노드에는 작업을 화살표 간선에는 낙관치, 기대치, 비관치를 표시한다.
• 결정 경로, 작업에 대한 경계시간, 작업 간의 상호관련성을 알 수 있다.
• 작업 예측치 = (비관치 + (4 X 기대치) + 낙관치) / 6

CPM​

• Critical Path Method = 임계 경로 기법
• 프로젝트 완성에 필요한 작업을 나열하고 작업에 필요한 소요 기간을 예측하는데 사용하는 기법
• 노드와 간선으로 구성된 네트워크로 노드는 작업을, 간선은 작업사이의 전후 의존 관계를 나타낸다.
• 원형 노드는 작업과 소요기간을 표시하고, 박스 노드는 이정표를 의미하며 예상 완료 시간을 표시한다.
• 전 작업이 완료된 후 다음 작업을 진행할 수 있다.
• 각 작업의 순서와 의존관계, 작업의 동시성을 한 눈에 볼 수 있다.
• 프로젝트 규모 추정 => 단계별 필요작업 분할 => 작업의 상호 의존 관계를 CPM 네트워크로 나타냄 => 일정 계획을 간트 차트로 나타냄

Gantt Chart​

• 간트 차트 = 시간선 = Time Line
• 프로젝트의 각 작업들이 언제 시작하고 언제 종료되는지에 대한 작업 일정을 막대 도표를 이용하여 표시하는 프로젝트 일정표
• 중간 목표 미달성시 그 이유와 기간을 예측 가능
• 사용자와의 문제점이나 예산의 초과 지출 등을 관리
• 자원 배치와 인원 계획에 사용 가능
• 다양한 형태로 변경 가능
• 작업 경로를 표시할 수 없다.
• 계획의 변화에 대한 적응성이 약하다.
• 계획 수립 또는 수정 때 주관적 수치에 기울어지기 쉽다.
• 이정표, 작업 일정, 작업 기간, 산출물로 구성

프로젝트 조직 구성 계획

분산형 팀 구성​

• 팀원 모두가 의사 결정에 참여하는 비이기적인 구성 방식
• 민주주의식 팀 구성
• 팀 구성원의 참여도와 만족도를 높이고 이직률을 낮게 한다.
• 팀 구성원 각자가 서로의 일을 검토하고 다른 구성원이 일한 결과에 대해 같은 그룹의 일원으로 책임을 진다.
• 여러 사람의 의사를 교류하므로 복잡하고 이해되지 않는 문제가 많은 장기 프로젝트 개발에 적합
• 링 모양의 구조를 가진다.
• 팀 구성 방법 중 가장 많은 의사 소통 경로를 갖는다.

중앙 집중형 팀 구성​

• 관리자가 의사 결정을 하고 그 결정에 따르는 구성 방식
• 책임 프로그래머 팀 구성
• 프로젝트 수행에 따른 모든 권한과 책임을 한 명의 관리자에게 위임하고 기술 및 관리 지원을 위해 인력을 투입하는 형태
• 소규모 프로젝트에 적합
• 프로젝트의 성공은 책임 프로그래머의 능력에 달렸다.
• 책임 프로그래머에 따라 의사 결정이 이뤄지기 때문에 의사 결정이 빠르고 의사 교환 경로를 줄일 수 있다.
• 책임 프로그래머 : 요구 분석 및 설계, 기술적 판단, 프로그래머 작업 지시 및 배분
• 프로그래머 : 책임 프로그래머 지시에 따른 코딩, 테스트, 디버깅, 문서 작성
• 프로그램 사서 : 프로그램 리스트, 설계 문서, 테스트 계획 관리
• 보조 프로그래머 : 책임 프로그래머의 업무 지원, 기술적 문제에 대한 자문, 사용자와 품질 보등 담당자 섭외, 책임 프로그래머 감독 하 분석, 설계 구현 담당

계층적 팀 구성​

• 분산형과 중앙 집중형을 혼합한 형태로 혼합형 팀 구성
• 초급 프로그래머를 작은 그룹으로 만들어 각 그룹을 고급 프로그래머가 관리
• 경험자와 초보자를 구별
• 기술 인력이 관리를 담당하게 되어 좋은 기술력을 사장시킬 수 있고, 기술 인력이 업무 관리 능력을 갖춰야한다.

소프트웨어 품질 보증

품질 표준​

소프트웨어의 운영적인 특성, 소프트웨어의 변경 수용능력, 새로운 환경에 대한 소프트웨어의 적응 능력에 따라 분류

운영특성​

• 정확성 : Correctness 사용자의 요구 기능 충족
• 신뢰성 : Reliability 요구된 기능을 오류 없이 수행하는 정도
• 효율성 : Efficiency 소프트웨어가 자원을 쓸데없이 낭비하지 않아야한다.
• 무결성 : Integrity 허용되지 않는 사용이나 자료의 변경을 제어하는 정도
• 사용 용이성 : Usability 소프트웨어는 적절한 UI와 문서를 가지고 있어야한다.

변경 수용 능력​

• 유지보수성 : Maintainability 변경 및 오류 사항 교정에 대한 노력을 최소화 하는 정도, 소프트웨어를 진화하는 것이 가능해야 한다.
• 유연성 : Flexibility 소프트웨어를 얼마만큼 쉽게 수정할 수 있는가의 정도
• 시험 역량 : Testability 프로그램을 시험할 수 있는 정도

적응 능력​

• 이식성 : Portability 다양한 하드웨어 환경에 운용이 가능하도록 쉽게 수정될 수 있는 정도
• 재사용성 : Reusability 전체나 일부 소프트웨어를 다른 목적으로 사용할 수 있는가의 정도
• 상호 운용성 : Interoperability 다른 소프트웨어와 정보를 교환할 수 있는 정도

품질 보증​

• SQA = Software Quality Assurance
• 어떠한 소프트웨어가 이미 설정된 요구사항과 일치하는가를 확인하는 데 필요한 개발 단계 전체에 걸친 계획적이고 체계적인 작업
• 소프트웨어 개발 초기에 소프트웨어 특성과 요구사항을 철저히 파악하여 품질 목표를 설정하고, 개발 단계에서는 정형 기술 검토를 통해 품질 목표의 충족 여부를 점검하며, 개발 후에는 디버깅과 시험 과정을 거친다.

정형 기술 검토​

• FTR = Formal Technical Review
• 가장 일반적인 검토 방법으로 소프트웨어 기술자들에 의해 수행되는 소프트웨어 품질 보증 활동
• 검토회의, 검열 등이 있으며 회의 형태로 수행된다.
• 검토중인 소프트웨어가 해당 요구사항과 일치하는지를 검증
• 미리 정해진 표준에 따라 표현되는지를 확인
• 기능과 로직에 오류가 있는지 확인
• 소프트웨어가 균일한 방식으로 개발되도록 한다.
• 프로젝트를 용이하게 관리하도록 한다.

정형 기술 검토 지침사항​

• 제품 검토에만 집중
• 의제를 제한하여 진행
• 논쟁과 반박을 제한
• 문제 영역을 명확히 표현
• 해결책이나 개선책에는 논하지 말라
• 참가자의 수를 제한하고 사전 준비를 강요
• 검토될 확률이 있는 각 제품에 대한 체크리스트 개발
• 자원과 시간 일정을 할당
• 모든 검토자들을 위해 훈련
• 사전에 작성한 메모를 공유
• 검토 과정과 결과를 재검토

정형 기술 검토 유형​

Walkthrough​

• 검토 회의 = 워크스루
• 소프트웨어 개발 각 단계에서 개최하는 기술 평가 회의
• 소프트웨어 구성요소와 같은 작은 단위를 검토하는 것
• 오류의 조기 검출을 목적으로 하며 발견된 오류는 문서화
• 검출된 오류는 회의 후에 해결
• 3~5명이 검토에 참여해야하며 두 시간 이내
• 검토를 위한 자료를 미리 배포하여 검토, 미리 검토하는 시간도 두 시간 이내

Inspections​

• 검열 = 심사
• 검토 회의를 발전시킨 형태
• 소프트웨어 개발 단계에서 산출된 결과물의 품질을 평가하며 이를 개선시키는데 사용

기타​

• 검증 : Verification 설계의 각 과정이 올바른지, 프로그램이나 하드웨어에 오류가 있는지를 검사
• 확인 : Validation 올바른 제품을 생산할 수 있도록 정의, 분석이 잘 되었는지를 검사
• 인증 : Certification 사용자 또는 전문가가 소프트웨어 품질을 공식적으로 확인
• 소프트웨어 시험 : Test
• 오류 수정 : Debugging

소프트웨어 신뢰성과 가용성

• 신뢰성 : 프로그램이 주어진 환경에서 주어진 시간동안 오류 없이 작동할 확률로 측정과 예측이 가능하다.
• 가용성 : 한 프로그램이 주어진 시점에서 요구사항에 따라 운영되는 확률

측정​

• 신뢰성 측정은 MTBF를 이용한다.
• MTBF
  • Mean Time Between Failure
  • 평균 고장 간격
  • 수리가 가능한 시스템이 고장난 후부터 다음 고장이 날 때까지의 평균 시간
  • MTBF = MTTF + MTTR
• MTTF
  • Mean Time To Failure
  • 평균 가동 시간 = 고장 평균 시간
  • 수리 불가능한 시스템의 사용 시점부터 고장이 발생할 때까지의 가동 시간 평균
  • MTTF = (가동중1 + 가동중2 + 가동중3 + ... + 가동중 n) / n
• MTTR
  • Mean Time To Repair
  • 평균 수리 시간
  • 시스템 고장이 발생하여 가동하지 못한 시간들의 평균
  • MTTR = (고장중1 + 고장중2 + 고장중3 + ... + 고장중 n) / n
• 가용성 측정
  • 시스템의 총 운용 시간 중 정상적으로 가동된 시간의 비율
  • 가용성 = 가동시간 / (가동시간 + 고장시간) = MTBF / (MTBF + MTTR)

위험 관리

• Risk Analysis
• 프로젝트 추진 과정에서 예상되는 각종 돌발 상황을 미리 예상하고 대책을 수립하는 활동
• 위험은 불확실성과 손실을 가지고 있는데, 위험관리로 대비한다.
• 위험 식별 => 위험 분석 및 평가 => 위험 관리 계획 => 위험 감시 및 조치

범주​

• 프로젝트 위험 : Project Risk
• 기술 위험 : Technical Risk
• 비즈니스 위험 : Business Risk

종류​

• 인력 부족
• 예산 관리
• 일정 관리
• 사용자 요구사항 변경 : 대표적 위험 요소

Charette가 제안한 종류​

• 알려진 위험 : 프로젝트 계획서, 기술적 환경, 정보 등에 의해 발견 될 수 있는 위험
• 예측 가능한 위험 : 과거의 경험으로 예측 가능한 위험
• 예측 불가능한 위험 : 사전 예측이 매우 어려운 위험

위험 분석 및 평가​

• 프로젝트에 내재한 위험 요소를 인식하고 그 영향을 분석하는 활동
• 위험 추산(Risk Estimation) 작업을 통해 수행된다.
• 가능한 모든 위험 요소와 영향을 분석하여 의사결정에 반영
• 위험표(Risk Table)을 작성하여 활용한다.

위험표​

• 위험 내용
• 위험 범주
• 발생 확률
• 영향력
• 위험 감시 및 조치

위험 감시 및 조치​

• 위험 회피 : Risk Avoidance 예상하고 회피
• 위험 감시 : Risk Monitoring 위험 요소 징후에 대해 계속적으로 인지하는 것
• 위험 관리 : Risk Management
• 비상 계획 수립 : Contingency Plan 위험 회피 전략이 실패할 경우 위험에 대해 관리하고 대비책과 비상 계획을 수립한다.

소프트웨어 형상 관리

• SCM = Software Configuration Management
• 소프트웨어 변경 사항을 관리하기 위해 개발된 일련의 활동
• 소프트웨어 변경의 원인을 알아내고 제어하며 적절이 변경되고 있는지 확인하여 담당자에게 통보하는 작업
• 형상 관리는 소프트웨어 개발의 전 단계에 적용되는 활동
• 유지보수 단계에서도 수행
• 형상 관리는 소프트웨어 개발의 전체 비용을 줄인다.
• 개발 과정의 여러 방해 요인을 최소화시킨다.
• 형상은 소프트웨어 각 개발 단계의 결과물

형상 항목​

• SCI = Software Configuration Item
• 스시템 명세서
• 소프트웨어 프로젝트 계획서
• 소프트웨어 요구사항 명세와 실행가능한 프로토타입
• 예비 사용자 매뉴얼
• 설계 명세서
• 원시 코드 목록
• 테스트 계획, 절차, 시험 사례, 결과
• 운영과 설치에 필요한 매뉴얼
• 실행 프로그램
• DB 기술서 : 스키마, 파일 구조, 초기 내용
• 구축된 사용자 매뉴얼
• 유지보수 문서 : 변경 요청서, 변경 처리 보고서
• 소프트웨어 공학을 위한 표준과 절차

관리 기능​

• 형상 식별 : 대상에게 이름과 관리 번호를 부여하고 계층(트리)구조로 구분
• 버전 제어 : 다른 버전과의 형상 항목을 관리하려 특정 절차와 도구를 결합시키는 작업
• 변경 제어 : 형상 항목의 변경 요구를 검토해 현재의 기준선이 잘 반영될 수 있도록 조정
• 형상 감사 : 기준선의 무결성을 평가
• 형상 상태 보고

전통적 소프트웨어 개발 방법

• 고전적 소프트웨어 개발 방법 = 구조적 소프트웨어 개발 방법
• 과거의 많은 소프트웨어 개발 경험을 토대로하여 성공적으로 평가되는 소프트웨어 분석 및 설계 방법들을 집대성하여 하나의 개발 방법으로 정형화한 것

요구사항 분석

• 소프트웨어 개발의 첫 단계
• 개발 대상에 대한 사용자의 요구사항을 이해하고 문서화하는 활동
• 사용자 요구의 타당성을 조사하고 비용과 일정에 대한 제약 설정
• 사용자 요구를 정확하게 추출하여 목표를 정하고 어떤 방식으로 해결할 것인지 결정
• 요구사항 분석을 통한 결과는 소프트웨어 설계단계에서 필요한 자료가 된다.
• 사용자의 요구사항을 정확하고 일관성있게 분석하여 문서화
• 소프트웨어 분석가에 의해 요구사항 분석이 수행

요구사항 분석작업​

• 문제 인식 : 사용자 면담, 설문조사 및 협조, 문서 검토
• 평가와 종합 : 요구사항에 대한 정보를 평가하고 해결책 종합
• 모델 제작 : 내용을 이해하기 쉽도록 모델로 작성
• 문서화와 검토 : 요구사항 분석 명세서 작성

요구사항 분석의 어려움​

• 대화 장벽 : 다이어그램 및 프로토타입 이용
• 시스템의 복잡도 : 구조적 분석이나 객체지향 분석 이용
• 요구의 변경 : 수정 요구와 상반된 요구들의 수용 기술 필요
• 요구 명세화의 어려움 : 제도적인 요구 분석 기술 필요

분석가의 자질​

• 개발 경험이 많아야한다.
• 사용자의 요구를 정확히 수용하고 환경을 이해해야한다.
• 설계에 필요한 자료를 충분히 제공
• 시간 배정과 계획을 빠른 시간내에 파악
• 하드웨어 소프트웨어를 포함한 컴퓨터 기술에 대한 이해
• 고객 관점에서의 문제 파악

구조적 분석 기법

• 자료의 흐름과 처리를 중심으로 하는 요구사항 분석 방법
• 도형 중심의 도구를 사용하므로 분석가와 사용자 간의 대화가 용이
• 하향식 방법을 사용해 시스템을 세분화하고 분석의 중복을 배제할 수 있다.
• 자료흐름도, 자료사전, 소단위 명세서, 개체 관계도, 상태 전이도, 제어 명세서

구조적 분석 도구

자료 흐름도​

• DFD = Data Flow Diagram = 자료 흐름 그래프 = 버블 차트
• 자료의 흐름 및 변환 과정과 기능을 도형 중심으로 기술하는 방법
• 시스템 안의 프로세스와 자료 저장소 사이의 자료 흐름을 나타내는 그래프
• 자료흐름과 처리를 중심으로하는 구조적 분석 기법
• 자료 흐름과 기능을 자세히 표현하기 위해 단계적으로 세분화된다.
• 자료는 처리(프로세스)를 거쳐 변환될 때마다 새로운 이름이 부여된다.
• 처리는 입력 자료가 발생하면 기능을 수행한 후 출력 자료를 산출한다.
• 자료 흐름도를 세분화 할 수 록 소프트웨어 설계와 구현작업이 용이해진다.

자료 흐름도 구성요소​

• 프로세스
  • 자료를 변환시키는 시스템의 한 부분을 나타낸다.
  • 처리 = 기능 = 변환 = 버블
  • 원이나 둥근 사각형으로 표시하고 안에 프로세스 이름을 적는다.
• 자료 흐름
  • Data Flow
  • 자료의 흐름이나 연관관계를 나타낸다.
  • 화살표 위에 자료의 이름을 적는다.
• 자료 저장소
  • Data Store
  • 시스템에서의 자료 저장소를 나타낸다.
  • 파일, 데이터베이스
  • 도형 안에 자료 저장소 이름을 적는다.
• 단말
  • Terminator
  • 시스템과 교신하는 외부 개체
  • 입력 데이터가 만들어지고 출력 데이터를 받는다.
  • 정보의 생산자와 소비자
  • 도형 안에 이름을 적는다.

자료 사전​

• DD = Data Dictionary = 데이터의 데이터 = Meta Data
• 자료 흐름도에 있는 자료를 더 자세히 정의하고 기록한 것
• 데이터를 설명하는 데이터

자료 사전 기호​

• = : 자료의 정의 is composed of
• • : 자료의 연결 and
• ( ) : 자료의 생략 optional
• [ | ] : 자료의 선택 or
• : 자료의 반복 Iteration of
• * * : 자료의 설명 comment

소단위 명세서​

• Mini Specification = 프로세스 명세서
• 세분화된 자료 흐름도에서 최하위 단계 프로세스의 처리 절차를 기술한 것
• 분석가의 문서
• 자료 흐름도를 지원하기 위해 작성
• 서술 문장, 구조적언어, 의사결정나무, 의사 결정표, 그래프 등을 이용해 기술

개체 관계도​

• ERD = Entity Relationship Diagram
• 시스템에서 처리되는 개체와 개체의 구성과 속성, 개체 간의 관계를 표현하여 자료를 모델화하는 데에 사용
• Entity, Attribute, Relationship으로 구성

상태 전이도​

• STD = State Transition Diagram
• 시스템에 어떤 일이 발생할 경우 시스템의 상태와 상태 간의 전이를 모델화한 것
• 상태 전이도를 통해 개발자는 시스템의 행위를 정의할 수 있다.

CASE

요구사항 분석을 위한 자동화 도구

• SADT : Structured Analysis and Design Technique
• SREM : Software Requirements Engineering Methodology = RSL/REVS
• PSL/PSA : Problem Statement Language / Problem Statement Analyzer
• TAGS : Technology for Automated Generation of Systems

HIPO

• Hierarchy Input Process Output
• 시스템의 분석 및 설계나 문서화할 때 사용되는 기법
• 기본 시스템 모델은 입력, 처리, 출력으로 구성
• 하향식 소프트웨어 개발을 위한 문서화 도구
• 기호, 도표 등을 사용하므로 이해하기 쉽다.
• 기능과 자료의 의존 관계를 동시에 표현할 수 있다.
• 변경, 유지보수가 쉽다.

HIPO Chart​

• 시스템의 기능을 여러 개의 고유 모듈로 분할하여 이들 간의 인터페이스를 계층 구조로 표현한 것
• 가시적 도표, 총체적 도표, 세부적 도표가 있다.

가시적 도표​

• 도식 목차 = Visual Table of Contents
• 시스템 전체적인 기능과 흐름을 보여주는 트리 구조도

총체적 도표​

• 총괄 도표 = 개요 도표 = Overview Diagram
• 프로그램을 구성하는 기능을 기술한 것
• 입력, 출력, 처리에 대한 전반적인 정보를 제공

세부적 도표​

• 상세 도표 = Detail Diagram
• 총체적 도표에 표시된 기능을 구성하는 기본 요소들을 상세히 기술하는 도표

설계

• 구조적 분석 기법의 결과물인 자료 흐름도 등으로 소프트웨어 기능과 프로그램 구조, 모듈 설계 전략, 평가 지침, 문서화 도구를 제공하는 체계화된 기법
• 자료 흐름 중심 설계 기법
• 자료 흐름도, 자료 사전, 개체 관계도, 소단위 명세서가 준비된 이후에 설계

설계 모형​

• 데이터 설계, 구조 설계, 인터페이스 설계, 프로시저 설계로 구성된다.
• 소프트웨어 품질 평가를 위한 지침

데이터 설계​

• Data Design
• 요구사항 분석 단계에서 생성된 정보를 소프트웨어를 구현하는데 필요한 자료 구조로 변환하는 것
• ERD를 이요하여 정의된 개체와 관계, 자료 사전에 정의된 자료의 설명 등이 데이터 설계의 기초가 된다.

구조 설계​

• Architectural Design
• 소프트웨어를 구성하는 모듈 간의 관계와 프로그램 구조를 정의하는 것
• DFD, DD, STD 등과 모듈의 상호 작용이 구조 설계의 기초가 된다.

인터페이스 설계​

• Interface Design
• 소프트웨어와 상호 작용하는 시스템, 사용자 등과 어떻게 통신하는지를 기술하는 것
• DFD 등이 인터페이스 설계의 기초가 된다.

프로시저 설계​

• 절차 설계
• 모듈이 수행할 기능을 절차적 기술로 바꾸는 것
• 소단위 명세서, 상태 전이도의 정보가 절차 설계의 기초가 된다.

기타 분류​

• 사용자적 관점
  • 내부 설계 : 시스템 내부 조직과 세부 절차를 개념화하고 명세화
  • 외부 설계 : 시스템 외부 특성 명세화
• 관리적 관점
  • 기본 설계 : 요구사항 분석 단계에서 생성된 정보를 자료 구조와 소프트웨어 구조로 변경
  • 상세 설계 : 기본 설계 사항을 구체적인 자료 구조와 알고리즘으로 표현

설계 기본 원리​

모듈화​

• Modularity
• 소프트웨어를 모듈 단위로 나누는 것

추상화​

• Abstraction = 개념화
• 문제의 세부 사항을 먼저 설계하기 보다는 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후 차례로 세분화하여 구체화시켜 나가는 설계 방법
• 기능 추상화 : 입력 자료를 출력 자료로 변환하는 과정을 추상화하는 방법
• 제어 추상화 : 제어의 정확한 메커니즘을 정의하지 않고 원하는 효과를 정하는 데 이용하는 방법
• 자료 추상화 : 자료와 자료에 적용될 수 있는 기능을 함께 정의함으로써 자료 객체를 구성하는 방법

단계적 정제​

• Stepwise Refinement
• 문제를 사윙의 중요 개념으로부터 하위의 개념으로 구체화시키는 분할 기법

정보 은닉​

• Information Hiding
• 한 모듈 내부에 포함된 절차와 자료들의 정보가 감추어져 다른 모듈이 접근하거나 변경하지 못하도록 하는 기법
• 모듈을 독립적으로 수행할 수 있고, 하나의 모듈이 변경되더라도 다른 모듈에 영향을 주지 않으므로 수정, 시험, 유지보수가 쉽다.

프로그램 구조​

• Program Structure = 제어 계층 구조
• 모듈의 계층적 구성을 나타내는 것
• 일반적으로 트리 구조의 다이어그램으로 표기
• 공유도 : Fan - In 어떤 모듈을 제어(호출)하는 모듈의 수
• 제어도 : Fan - Out 어떤 모듈에 의해 제어(호출)되는 모듈의 수

자료 구조​

• 자료 사이의 논리적인 관계를 표현한 것

좋은 설계​

• 소프트웨어 구조를 나타내야한다.
• 독립적인 기능적 특성을 가진 요소(모듈)로 구성되어야 한다.
• 특정 기능 또는 부기능을 수행하는 논리적 요소들로 분리되는 구조를 가져야 한다.
• 모듈 간의 효과적인 제어를 위해 설계에서 계층적 자료조직이 제시되어야 한다.
• 자료와 프로시저에 대한 분명하고 분리된 표현을 포함해야 한다.
• 모듈 간과 외부 개체 간의 연결 복잡성을 줄이는 인터페이스를 가져야 한다.
• 요구사항 분석에서 얻어진 정보를 이용하여 반복적인 방법으로 이루어져야 한다.
• 요구사항을 모두 구현해야 하고, 유지보수가 쉬워야한다.
• 모듈의 기능을 예측할 수 있도록 정의한다.
• 적당한 모듈의 크기를 유지한다.
• 모듈 간의 결합도는 낮추고 응집도는 높인다.
• 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후 차례대로 세분화하여 구체화시켜 나간다.
• 이식성을 고려한다.

모듈

• 모듈화 : 소프트웨어를 각 기능별로 분할하는 것
• 모듈 : 각 기능별로 분할한 것

기능적 독립성​

• 모듈의 기능적 독립성은 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 독립됨을 의미
• 모듈화, 추상화, 정보 은닉의 부산물
• 모듈이 하나의 기능만을 수행하고 다른 모듈과의 과도한 상호작용을 배제
• 독립된 모듈은 특정 기능을 수행하고 다른 모듈과는 간단한 인터페이스만을 가지므로 개발이 쉽고 재사용이 가능
• 독립성이 높은 모듈일 수록 모듈을 수정하더라도 다른 모듈에게는 영향을 미치지 않음
• 오류가 발생해도 쉽게 발견할 수 있고 해결 가능
• 결합도와 응집도에 의해 측정되며 결합도는 약하게, 응집도를 강하게 하고 모듈의 크기를 작게 만들어야한다.
• 결합도와 응집도는 소프트웨어 설계시 평가 지침이 된다.

결합도​

• Coupling
• 모듈 간에 상호 의존하는 정도
• 각 모듈 간의 결합도가 약해야 하며 의존하는 모듈이 적어야한다.
• 결합도가 강하면 시스템 구현 및 유지보수 작업이 어렵다.

결합 정도​

자료 결합도​

• Data Coupling
• 모듈 간의 인터페이스가 자료 요소로만 구성될 때의 결합도
• 모듈이 다른 모듈을 호출하면서 매개 변수나 인수로 데이터를 넘겨주고, 호출받은 모듈은 받은 데이터에 대한 처리 결과를 다시 돌려주는 것
• 모듈 간의 내용을 전혀 알 필요가 없는 상태로 한 모듈의 내용을 변경하더라도 다른 모듈에는 전혀 영향을 미치지 않는 가장 좋은 결합도

스탬프 결합도​

• Stamp Coupling = 검인 결합도
• 모듈 간의 인터페이스로 배열이나 레코드 등의 자료구조가 전달될 때의 결합도
• 두 모듈이 동일한 자료 구조를 조회하는 경우의 결합도

제어 결합도​

• Control Coupling
• 모듈이 다른 모듈 내부의 논리적인 흐름을 제어하기 위해 제어신호를 이용하여 통신하거나 제어 요소를 전달하는 결합도
• 상위 모듈이 하위 모듈의 상세한 처리 절차를 알고 있어 이를 통제하는 경우나 처리 기능이 두 모듈에 분리되어 설계된 경우 발생
• 권리 전도현상이 발생

외부 결합도​

• External Coupling
• 모듈에서 외부로 선언한 데이터(변수)를 다른 모듈에서 참조할 때의 결합도

공통 결합도​

• Common Coupling = 공유 결합도
• 공유되는 공통 데이터 영역을 여러 모듈이 사용할 때의 결합도
• 공통 데이터 영역이 내용을 변경하면 이를 사용하는 모든 모듈에 영향을 미친다.

내용 결합도​

• Content Coupling
• 모듈이 다른 모듈의 내부 기능 및 그 내부 자료를 직접 참조하거나 수정할 때의 결합도
• 모듈에서 다른 모듈로 제어가 이동하는 경우에도 내용 결합도

응집도​

• Cohesion
• 정보 은닉 개념을 확장한 것
• 명령어나 호출문 등 모듈의 내부 요소들의 서로 관련되어 있는 정도
• 모듈이 독립적인 기능으로 정의되어 있는 정도
• 독립적인 모듈이 되기 위해서는 각 모듈의 응집도가 강해야한다.

응집 정도​

기능적 응집도​

• Functional Cohesion
• 모듈 내부의 모든 기능 요소들이 단일 문제와 연관되어 수행될 경우

순차적 응집도​

• Sequential Cohesion
• 모듈 내 하나의 활동으로부터 나온 출력 데이터를 그 다음 활동의 입력 데이터로 사용할 경우의 응집도

교환적 응집도​

• Communication Cohesion = 통신적 응집도
• 동일한 입력과 출력을 사용하여 서로 다른 기능을 수행하는 구성 요소들이 모였을 경우의 응집도

절차적 응집도​

• Procedural Cohesion
• 모듈이 다수의 관련 기능을 가질 때 모듈 안의 구성요소들이 그 기능을 순차적으로 수행할 경우의 응집도

시간적 응집도​

• Temporal Cohesion
• 특정 시간에 처리되는 몇 개의 기능을 모아 하나의 모듈로 작성할 경우의 응집도

논리적 응집도​

• Logical Cohesion
• 유사한 성격을 갖거나 특정 형태로 분류되는 처리 요소들로 하나의 모듈이 형성되는 경우의 응집도

우연적 응집도​

• Coincidental Cohesion
• 모듈 내부의 각 구성 요소들이 서로 관련 없는 요소로만 구성된 경우의 응집도

효과적인 모듈 설계​

• 결합도는 줄이고 응집도는 높여 모듈의 독립성을 높인다.
• 모듈의 제어영역에서 모듈의 영향영역을 유지시킨다.
• 복잡도와 중복성을 줄이고 일관성을 유지시킨다.
• 모듈의 기능은 예측이 가능해야한다.
• 유지보수가 쉬어야한다.
• 모듈 크기는 시스템의 전반적인 기능과 구조를 이해하기 쉬운 크기로 분해한다.
• 하나의 입구와 하나의 출구를 갖도록 한다.

설계 방법

자료설계​

• 설계의 첫번째 작업
• 요구사항 분석에서 생성된 여러 모델들을 소프트웨어를 구현하는 데 필욯나 자료 구조로 변환하는 것

구조 설계​

• 프로그램 구조를 개발하고 소프트웨어 구성 요소들 간의 관계를 정의하는 것
• 구조 도표 : 소프트웨어 기능을 몇 개의 고유 기능으로 분할하여 블랙 박스로 나타내고 블랙 박스 간의 인터페이스를 계층 구조로 표현하는 것
• 변환 분해 접근법 : DFD를 흐름에 따라 구분하여 프로그램 구조 도표로 변환시키는 방법
• 거래 분해 접근법 : DFD에서 거래에 해당하는 부분을 중심으로 자료 흐름도를 거래 중심 구조 도표로 변환하는 방법

구조적 설계 절차​

1. 정보 흐름의 유형을 설정
2. 흐름의 경계를 표시
3. 자료 흐름도를 프로그램 구조로 사상
4. 제어 계층을 분해시켜서 정의
5. 경험적 방법으로 구체화

인터페이스 설계​

소프트웨어 상호 작용하는 시스템, 사용자 등과 어떻게 통신하는지를 기술하는 과정

인터페이스 경고 메세지 지침​

• 메세지 내용을 이해하기 쉬어야한다.
• 오류 회복을 위한 구체적인 설명이 제공되어야 한다.
• 소리나 색을 이용해 듣거나 보기 쉽도록 의미를 전달해야 한다.
• 오류로 인해 발생될 수 있는 부정적 내용은 절대 사용하면 안 된다.

UI 평가 기준​

• 소프트웨어 사용법을 쉽게 배울 수 있고, 특정 기능 수행 속도가 빨라야한다.
• 사용중 오류 발생 빈도가 적어야한다.
• 소프트웨어를 사용하는 사용자의 만족을 충족시켜야 한다.
• 소프트웨어 사용법을 쉽게 기억할 수 있도록 제작되어야 한다.

프로시저 설계​

• 절차 설계는 데이터, 아키텍쳐, 인터페이스 설계가 이뤄진 후 수행되는 설계 작업
• 모듈이 수행할 기능을 절차적 기술로 바꾸는 것
• 코드에 가까운 추상화 수준의 모듈 명세서를 작성하는 것
• 그래픽 설계 표기법이나 프로그램 설계 언어 등을 사용해서 나타낸다.

흐름도​

• 그래픽 설계 표기법
• Flowchart

N-S 차트​

• Nassi-Schneiderman Chart = 박스 다이어그램 = Chapin Chart
• 그래픽 설계 표기법
• 논리의 기술에 중점을 둔 도형을 이용한 표현 방법
• 박스를 기본 요소로 하여 연속, 선택 및 다중 선택, 반복 등의 제어 논리 구조를 표현
• GOTO나 화살표를 사용하지 않는다.
• 조건이 복합되어 있는 곳의 처리를 시각적으로 명확히 식별하는 데 적합하다.
• 선택과 반복 구조를 시각적으로 표현한다.
• 이해하기 쉽고, 코드 변환이 용이하다.
• 읽기는 쉽지만 작성하기가 어렵다.
• 임의로 제어를 전이하는 게 불가능하다.
• 총체적인 구조 표현과 인터페이스를 나타내기가 어렵다.
• 단일 입구와 단일 출구로 표현한다.

프로그램 설계 언어​

• PDL = Program Design Language = 의사 코드 = Pseudo Code = 구조적 영어
• 영어 단어를 이요해 구조적 프로그래밍의 제어 구조를 기술하는 것
• 하향식 접근 방식으로 논리의 전체 흐름을 표현한다.
• 사용자와의 의사소통을 용이하게 한다.
• 현재 프로그래밍 언어와 유사한 서술적 표현에 의해 프로그램, 설계, 시스템 검토, 문서화 기법에 사용된다.

자료 구조 중심 설계​

• 자료 구조 중심 분석 기법에서 생성한 요구사항 분석 명세서를 토대로 입력과 출력 자료 구조로부터 프로그램의 구조와 세부 절차를 도출해 내는 방법
• Jackson의 JSD, Warnier-Orr의 DSSD

구현

• 설계 단계에서 생성된 설계 명세서를 컴퓨터가 알 수 있는 모습으로 변환하는 과정
• 프로그래밍 = 코딩
• 각 모듈을 프로그래밍 언어를 사용해 원시 코드로 작성하고 문서화하는 작업
• 설계를 철저히 반영시키고 원시 코드를 간단 명료하게 작성한다.
• 사용할 프로그램이 언어와 코딩 스타일 등을 결정해야한다.

프로그래밍 언어​

• 1세대 : 기계어, 어셈블리어
• 2세대 : FORTRAN, ALGOL, COBOL, BASIC
• 3세대 : PL/1, PASCAL, C, Lisp, C++
• 4세대 : 비절차적 언어, 자연언어, 사용자 중심언어, 응용 프로그램 생성기 언어, 프로토타입 언어, SQL, 정보 검색어, 보고서 작성기

구조적 프로그래밍​

• Dijkstra에 의해 제안
• 신뢰성 있는 소프트웨어의 생산과 코딩의 표준화 등을 위해 개발
• 순차, 선택, 반복 (Sequence, Selection, Iteration)

검사

Test

검사 사례 설계 고려사항​

• 모듈 내의 모든 독립적인 경로가 적어도 한 번은 수행되어야 한다.
• 가능한 복잡한 논리는 배제한다.
• 임의의 조건을 만족시켜야 한다.
• 내부 자료 구조를 사용하여 테스트를 수행한다.

화이트 박스 테스트​

• 모듈의 원시 코드를 오픈시킨 상태에서 원시 코드의 논리적인 모든 경로를 검사하여 검사 사례를 설계하는 방법
• 설계된 절차에 초점을 둔 구조적 테스트
• 프로시저 설계의 제어 구조를 사용하여 검사 사례를 설계한다.
• 테스트 초기에 적용된다.
• 모듈 안 작동을 직접 관찰한다.
• 원시 코드의 모든 문장을 한 번 이상 수행한다.
• 논리 흐름도, 루프 구조, 순환 복잡도에 관한 오류를 찾을 수 있다.
• 기초 경로 검사, 제어 구조 검사 (조건 검사, 루프 검사, 데이터 흐름 검사)

기초 경로 검사​

• Basic Path Testing
• Tom McCabe가 제안
• 대표적인 화이트 박스 테스트
• 절차
  1. 흐름도 작성
  2. 논리적 복잡도 측정
  3. 독립 경로들의 기초 집합 결정
  4. 기초 집합의 각 경로를 실행시키는 검사 사례 선정
• 제어 흐름도
  • 제어 흐름을 표현하기 위해 사용되는 그래프
  • 프로그램 그래프 = 흐름 그래프
  • 노드(원) : 절차적 명령문
  • 화살표 : 제어의 흐름
  • 영역 : 화살표와 노드로 둘러싸인 구역, 외부 구역도 하나의 영역에 포함된다.
• 순환 복잡도
  • 한 프로그램의 논리적인 복잡도를 측정하기 위한 소프트웨어의 척도
  • 제어 흐름도 이론에 기초를 둔다.
  • 순환 복잡도는 제어 흐름도의 영역 수와 일치하므로 영역 수를 계산한다.
  • 순환복잡도 = 화살표 수 - 노드 수 + 2

제어 구조 검사​

• 조건 검사
  • Condition Testing
  • 모듈 내에 있는 논리적 조건을 검사하는 검사 사례 설계 기법
• 루프 검사
  • Loop Testing
  • 반복 구조에 초점을 맞춰 실시하는 검사 사례 설계 기법
  • 초기화 오류, 인덱싱 증가 오류, 경계값 오류 등을 발견할 수 있다.
• 데이터 흐름 검사
  • Data Flow Testing
  • 변수의 정의와 변수 사용의 위치에 초점을 맞춰 실시하는 검사 사례 설계 기법

블랙 박스 테스트​

• 소프트웨어가 수행할 특정 기능을 알기 위해 각 기능이 완전히 작동되는 것을 입증하는 검사
• 기능 검사
• 소프트웨어 인터페이스에서 실시되는 검사
• 테스트 과정 후반부에 적용
• 적합한 입력에 대한 출력의 정확성을 점검
• 동치 분할 검사, 경계값 분석, 원인효과 그래프 검사, 오류 예측 검사, 비교 검사

동치 분할 검사​

• Equivalence Partitioning Testing = 동등 분할 기법
• 입력 자료에 초점을 맞춰 검사 사례를 만들고 검사하는 방법
• 입력 조건에 타당한 입력 자료와 그렇지 않는 입력 자료의 개수를 균등하게 하여 검사 사례를 정하고, 해당 입력 자료에 맞는 결과가 출력되는지 확인하는 방법

경계값 분석​

• Boundary Value Analysis
• 입력 자료에만 치중한 동치 분할 기법을 보완하기 위한 기법
• 입력 조건의 중간 값보다 경계값에서 오류가 발생될 확률이 높다는 점을 이용
• 입력 조건의 경계값을 검사 사례로 선정

원인효과 그래프 검사​

• Cause-Effect Graphing Testing
• 입력 데이터 간의 관계와 출력에 영향을 미치는 상황을 체계적으로 분석하여 효용성이 높은 검사 사례를 선정하여 검사하는 기법
• 그래프로 표현한다.

오류 예측 검사​

• Fault Based Testing = Mutation Testing = 데이터 확인 검사
• 과거의 경험이나 확인자의 감각으로 검사하는 기법
• 보충적 검사 기법

비교 검사​

• Comparison Testing
• 여러 버전의 프로그램에 동일한 검사 자료를 제공해 동일한 결과가 출력되는지 검사하는 기법

검사 전략

• 설계된 검사 사례를 수행하는 것
• 단위 검사 : 프로그램의 기본 단위인 모듈 수준에서 시작
• 통합 검사 : 단위 검사 후 모듈을 결합하여 전체 시스템에 대해 검사
• 검증 검사 : 사용자의 요구사항을 충족시키는가를 검사
• 시스템 검사 : 개발된 소프트웨어가 컴퓨터 시스템에서 완벽하게 수행되는지를 검사

단위 검사​

• Unit Test
• 코딩이 이뤄진 후 모듈에 초점을 맞춰 검사하는 것
• 화이트 박스 테스트 기법을 사용
• 인터페이스, 외부적 I/O, 자료구조, 독립적 기초 경로, 오류 처리경로, 경계 조건 등을 검사

통합 검사​

• Integration Test
• 단위 검사가 완료된 모듈을 결합하여 하나의 시스템으로 완성시키는 과정에서의 검사
• 모듈 간 인터페이스와 연관된 오류를 밝히기 위한 검사 기법

비점진적 통합 방식​

• 단계적으로 통합하는 절차 없이 모든 모듈이 미리 결합되어 프로그램 전체를 검사하는 방법
• 전체 프로그램을 대상으로 하므로 오류 발견이 힘들고 수정이 어렵다.

점진적 통합 방식​

• 모듈 단위로 단계적으로 통합하면서 검사하는 방식
• 하향식, 상향식, 혼합식 통합 방식이 있다.
• 오류 수정이 용이하고 인터페이스와 연관된 오류를 완전히 검사할 가능성이 높다.

하향식 통합 검사​

• Top Down Integration Test
• 프로그램 상위 모듈에서 하위 모듈 방향으로 통합하면서 검사
• 주요 제어 모듈을 드라이버로 사용하고, 주요 제어 모듈의 종속 모듈들은 스터브로 대체한다.
• 스터브 : 일시적으로 필요한 조건만을 가지고 임시로 제공되는 시험용 모듈
• 스터브 사용 이유 : 상위 모듈은 하위 모듈이 모두 결합되어야 정상적으로 검사될 수 있으므로 스터브를 사용해서 검사한다.

상향식 통합 검사​

• Bottom Up Integration Test

• 프로그램 하위 모듈에서 상위 모듈 방향으로 통합하면서 검사

• 순서

  1. 하위 모듈을 클러스터로 결합
  2. 검사 사례 입출력을 조정하기 위해 드라이버를 작성
  3. 클러스터 검사
  4. 드라이버를 제거하고 클러스터는 프로그램 구조의 상위로 이동하여 결합

혼합식 통합 검사​

• 하위 수준에서는 상향식 통합, 상위 수준에서는 하향식 통합을 사용해 쵲거의 검사를 지원하는 방식
• 샌드위치식 통합 검사 방법

검증 검사​

• Validation Test = 확인 검사 = 인수 검사
• 소프트웨어가 사용자의 요구사항을 충족시키는가를 중점으로 검사
• 블랙 박스 테스트를 이용하여 진행
• 형상 검사, 알파 검사, 베타 검사 등이 있다.

형상 검사​

• 구성 검토 = 감사
• 소프트웨어 구성요소, 목록, 유지보수를 지원하기 위해 필요한 모든 사항들이 제대로 표현되었는지를 검사

알파 검사​

• 개발자의 장소에서 사용자가 개발자 앞에서 행하는 검사 기법
• 통제된 환경에서 행해지며 오류를 사용자와 개발자가 함께 확인하면서 기록한다.

베타 검사​

• 선정된 최종 사용자가 여러 명의 사용자 앞에서 행하는 검사 기법
• 실업무를 가지고 사용자가 직접 시험하는 것
• 개발자에 의해 제어되지 않은 상태에서 검사가 행해지며, 오류는 기록 후 개발자에게 주기적으로 보고한다.

시스템 검사​

• 개발된 소프트웨어가 해당 컴퓨터 시스템에서 완벽하게 수행되는가를 검사
• 복구 검사, 보안 검사, 강도 검사, 성능 검사
• 복구 검사 : 실패 후 올바르게 복구되는가
• 보안 검사 : 침투로부터 시스템이 보호되는가
• 강도 검사 : 비정상적인 양, 빈도로 호출시 소프트웨어가 실행되는가
• 성능 검사 : 소프트웨어 실시간 성능을 검사하기 위한 것으로 검사 단계 전 과정에 걸쳐 수행

디버깅​

• 검사사례에 의해 오류를 찾은 후 그 오류를 수정하는 과정
• 검사기법은 아니다.
• 맹목적 강요 : 가장 비효율적 방법
• 역추적 : Backtracking 오류가 발견된 위치에서 원인이 발견될 때까지의 코딩 부분을 거슬러 수정하는 일반적인 방법
• 원인 제거 : Cause Elimination 오류 가능성이 있는 원인을 제거해 버그를 분리

단위 검사 : 코드 통합 검사 : 설계 검증 검사 : 요구사항

유지보수

• 소프트웨어 개발 단계 중 가장 많은 노력과 비용이 투입되는 단계
• 시험 용이성, 이해성, 수정 용이성, 이식성이 고려되어야 한다.
• 수리 보수, 적응 보수, 완전화 보수, 예방 보수 활동으로 구분된다.

수정 보수​

• Corrective
• 시스템을 운영하면서 검사 단계에서 발견핟지 못한 잠재적인 오류를 찾아 수정하는 활동
• 오류의 수정과 진단을 포함한다.

적응 보수​

• Adaptive = 환경 적응 = 조정 보수
• 소프트웨어 수명 기간 중 발생하는 환경의 변화(하드웨어, OS)를 기존 소프트웨어에 반영하기 위해 수행하는 활동
• 프로그래밍 환경의 변화 또는 주변장치, 시스템 요소의 업그레이드시 대처할 수 있는 유지보수 활동

완전화 보수​

• Perfective = 기능 개선 = 기능 보수
• 소프트웨어 본래 기능에 새로운 기능을 추가하거나 성능을 개선하기 위해 소프트웨어를 확장시키는 활동
• 유지보수 활동 중 가장 큰 업무 및 비용을 차지한다.

예방 보수​

• Preventive = 소프트웨어 재공학
• 소프트웨어의 오류 발생에 대비하여 미리 예방 수단을 강구하는 활동

유지보수 과정​

1. 유지보수 요구
2. 현 시스템에 대한 이해
3. 수정 및 시험

유지보수 비용​

• 소프트웨어 개발에 필요한 비중 중 약 70%
• Belady, Lehman에 의해 제안된 공식으로 구한다.

유지보수 부작용​

• 코딩 부작용 : 코딩 내용 변경으로 발생
• 자료 부작용 : 자료나 자료 구조의 변경으로 발생
• 문서화 부작용 : 자료 코드에 대한 변경이 설계문서나 사용자 매뉴얼에 반영되지 않을 때 발생

외계인 코드​

• Alien Code
• 아주 오래 전에 개발되어 유지보수 작업이 매우 어려운 프로그램
• 일반적으로 15년이 더 된 프로그램
• 문서화로 방지할 수 있다.

객체지향 소프트웨어 공학

• 현실 세계의 개체를 기계의 부품처럼 하나의 객체로 만들어 부품을 조립하여 제품을 만들 듯이 소프트웨어를 개발할 때에도 객체들을 조립해서 작성할 수 있도록 하는 기법
• 구조적 기법의 문제점 해결
• 소프트웨어 재사용 및 확장을 용이하게 해서 빠르게 개발이 가능하고 유지보수가 쉽다.
• 복잡한 구조를 단계적, 계층적으로 표현한다.
• 멀티미디어 데이터 및 병령 처리를 지원한다.
• 현실 세계를 모형화하여 사용자와 개발자가 쉽게 이해할 수 있다.

객체​

• Object
• 데이터와 데이터를 처리하는 함수를 묶어 놓은 하나의 소프트웨어 모듈
• 데이터
  • 객체가 가지고 있는 정보로 속성이나 상태, 분류를 나타낸다.
  • 속성 = Attribute = 상태 = 변수 = 상수 = 자료 구조
• 함수
  • 객체가 수행하는 기능으로 객체가 갖는 데이터를 처리하는 알고리즘
  • 객체의 상태를 참조하거나 변경하는 수단이 되는 것
  • 메소드 = 서비스 = 동작 = 연산
  • 기존 구조적 기법에서의 함수, 프로시저에 해당하는 연산 기능
• 객체는 상태와행위를 가지고 있다.
• 다른 객체와 구별될 수 있는 이름을 가지고 있다.
• 일정한 기억 장소를 가지고 있다.
• 객체의 메소드는 다른 객체로부터 메세지를 받을 때 수행하게 된다.

클래스​

• 공통된 속성과 연산을 갖는 객체의 집합
• 객체의 일반적인 타입을 의미
• 각각의 객체들이 갖는 속성과 연산을 정의하고 있는 틀
• 인스턴스 : 클래스에 속한 각각의 객체
• 인스턴스화 : 클래스로부터 새로운 객체를 생성하는 것
• 최상위 클래스는 상위 클래스를 갖지 않는 유일한 클래스
• 슈퍼클래스는 특정 클래스의 상위 클래스
• 서브클래스는 특정 클래스의 하위 클래스

메세지​

• 객체들 간에 상호작용을 하는 데 사용되는 수단
• 객체에게 어떤 행위를 하도록 지시하는 명령 또는 요구사항
• 메세지를 받은 수신 객체는 요구된 메소드를 수행한다.

객체지향 기법의 기본 원칙

캡슐화​

• Encapsulation
• 데이터와 데이터를 처리하는 함수를 하나로 묶는 것
• 캡슐화된 객체의 세부내용이 외부에 은폐된다.
• 캡슐화된 객체는 재사용이 용이하다.
• 객체 간의 메세지를 주고받을 때 각 객체의 세부 내용은 알 필요가 없으므로 인터페이스가 단순해지고 객체 간의 결합도가 낮아진다.

정보 은닉​

• Information Hiding
• 캡슐화에서 가장 중요한 개념
• 다른 객체에게 자신의 정보를 숨기고 자신의 연산만을 통하여 접근을 허용하는 것
• 각 객체의 수정이 다른 객체에 주는 영향을 최소화하는 기술
• 유지보수와 소프트웨어 확장시 오류를 최소화

추상화​

• Abstraction
• 불필요한 부분을 생략하고 객체의 속성 중 가장 중요한 것에만 중점을 두어 모델화하는 것

상속성​

• Inheritance
• 이미 정의된 상위 클래스의 모든 속성과 연산을 하위 클래스가 물려받는 것
• 다중 상속성 : Multiple Inheritance 한 개의 클래스가 두 개 이상의 상위 클래스로부터 속성과 연산을 상속받는 것

다형성​

• Polymorphism
• 객체들은 동일한 메소드명을 사용하며 같은 의미의 응답을 한다.
• 응용 프로그램 상에서 하나의 함수나 연산자가 두 개 이상의 서로 다른 클래스의 인스턴스들을 같은 클래스에 속한 인스턴스처럼 수행할 수 있도록하는 것

객체지향 기법의 생명주기

각 과정이 명확하게 순찾거으로 이루어지지는 않는다.

1. 계획 및 분석
2. 설계
3. 구현
4. 테스트 및 검증

객체지향 분석

• OOA = Object Oriented Analysis
• 사용자의 요구사항을 분석하여 요구된 문제와 관련된 모든 클래스, 연관된 속성과 연산, 관계 등을 정의하여 모델링 하는 작업
• 소프트웨어를 개발하기 위한 비즈니스를 객체와 속성, 클래스와 멤버, 전체와 부분 등으로 나눠서 분석한다.
• 분석가에게 주요한 모델링 구성요소인 클래스, 속성, 연선달을 표현해서 문제를 모형화할 수 있게 해준다.
• 객체는 클래스로부터 인스턴스화되고, 클래스를 식별하는 것이 객체지향 분석의 주요한 목적이다.

객체지향 분석 방법론​

Rumbaugh 방법​

• 럼바우 방법
• 가장 일반적으로 사용되는 방법
• 분석 활동을 객체 모델, 동적 모델, 기능 모델로 나누어 수행

Booch 방법​

• 부치 방법
• 미시적Micro 개발 프로세스와 거시적Macro 개발 프로세스 모두를 사용하는 분석 방법
• 클래스와 객체들을 분석 및 식별하고 클래스의 속성과 연산을 정의한다.

jacobson 방법​

• Use Case를 강조하여 사용하는 분석 방법이다.

Coad와 Yourdon 방법​

• E-R 다이어그램을 사용하여 객체의 행위를 모델링한다.

Wirfs-Brock 방법​

• 분석과 설계 간의 구분이 없고 고객 명세서를 평가해서 설계 작업까지 연속적으로 수행하는 기법

Rumbaugh 분석 기법​

• 모든 소프트웨어 구성요소를 그래픽 표기법을 이용하여 모델링하는 기법
• 객체 모델링 기법 = OMT = Object Modeling Technique
• 객체 모델링, 동적 모델링, 기능 모델링을 통해 이뤄진다.

객체 모델링​

• Object Modeling = 정보 모델링
• 관계를 규정하여 객체 다이어그램으로 표시하는 것
• 분석 활동의 모델 중 가장 중요하며 선행되어야 할 모델링
• 순서
  1. 객체와 클래스를 식별
  2. 클래스에 대한 자료 사전 작성
  3. 클래스 간의 관계를 정의
  4. 객체 속성 및 연결 관계 정의
  5. 클래스를 계층화하고 모듈로 정의
  6. 생성된 모형을 반복적으로 검증

동적 모델링​

• Dynamic Modeling
• 상태 다이어그램(상태도)을 이용하여 객체들 간의 제어 흐름, 상호 작용, 동작 순서 등의 동적인 행위를 표현하는 모델링
• 객체나 클래스의 상태, 사건을 중심으로 다룬다.
• 사건 : 하나의 객체로부터 다른 객체에 자극을 주어 객체의 상태를 변화시키는 것
• 상태 : 특정 시점의 객체에 대한 속성값
• 순서
  1. 시나리오 작성
  2. 사건 추적도 작성
  3. 사건 흐름도 작성
  4. 상태도 작성

기능 모델링​

• Functional Modeling
• 자료 흐름도를 이용해 다수의 프로세스 간의 자료 흐름을 중심으로 처리과정을 표현한 모델
• 순서
  1. 입출력 자료를 정의
  2. 자료 흐름도를 상세화
  3. 기능 명세서 작성
  4. 제약 조건 파악
  5. 최적화 기준 명세

객체 모델링 : 객체 동적 모델링 : 객체의 흐름, 상태, 행위 기능 모델링 : 자료 흐름, 처리 과정

객체지향 설계

• Object Oriented Design
• 객체지향 분석을 사용해서 생성한 여러 가지 분석 모델을 설계 모델로 변환하는 작업
• 시스템 설계와 객체 설계를 수행한다.
• 사용자 중심, 대화식 프로그램 개발에 적합하다.
• 시스템을 구성하는 객체와 속성, 연산을 인식하는 것이 중요한 문제
• 추상화, 정보 은닉, 기능 독립성, 모듈화, 상속성을 바탕으로 하며 모듈화가 가장 중요하다.
• 문제 정의 => 요구 명세화 => 객체 연산자 정의 => 객체 인터페이스 결정 => 객체 구현

럼바우의 객체지향 설계​

• 가장 많이 사용된다.
• 시스템 설계 : 전체적인 시스템 구조를 설계하는 것으로 분석 단계의 분석 모델을 서브시스템으로 분할하고, 시스템의 계층을 정의하며 분할 과정 중에서 성능의 최적 방안, 문제 해결 전략, 자원 분해 등을 확정하는 것이다.
• 객체 설계 : 분석 단계에서 만들어진 클래스, 속성, 관계, 메세지를 이용한 통신들을 설계 모델로 제작하고 상세화하여 구체적인 자료 구조와 알고리즘을 정의한다.

부치의 객체지향 설계​

• 자료 흐름도를 사용해서 객체를 분해하고 객체 간의 인터페이스를 찾아 Ada 프로그램으로 변환시키는 기법

윌리엄 로렌슨의 객체 지향 설계​

• 추상화, 상속성, 메세지, 그리고 다른 OOD 개념들을 직접 지원해주는 기능으 갖추고 있는 Smalltalk과 같은 프로그래밍 언어로 소프트웨어를 개발하기 위한 기법

객체지향 구현

• 구현은 설계 단계에서 생성된 설계 모델과 명세서를 근거로 하여 코딩하는 단계이다.
• 객체지향 프로그래밍을 이용하면 용이하게 구현할 수 있다.
• 객체는 순차적으로 또는 동시적으로 구현될 수 있다.

객체지향 프로그래밍​

• Object Oriented Programming
• 객체 기반 언어 : 객체의 개념만을 지원하는 언어
• 클래스 기반 언어 : 객체와 클래스의 개념을 지원하는 언어
• 객체 지향성 언어 : 객체, 클래스, 상속의 개념을 모두 지원하는 언어 (Simula, Smalltalk, C++, Objective C)

객체지향 테스트​

• 클래스 테스트 : 캡슐화 된 클래스나 객체를 검사하는 것
• 통합 테스트 : 객체 몇개를 결합하여 하나의 시스템으로 완성시키는 과정에서의 검사
  • 스레드 기반 테스트
  • 사용 기반 테스트
• 확인 테스트 : 사용자 요구사항에 대한 만족 여부를 검사
• 시스템 테스트 : 모든 요소들이 적합하게 통합되고 올바른 기능을 수행하는지 검사

UML​

• Unified Modeling Language
• Rumbaugh, Booch, Jacobson 등의 객체지향 방법론의 장점을 통합한 객체지향 모델의 표준 표현 방법
• 객체지향 분석과 설계를 위한 모델링 언어로 객체 기술에 관한 국제 표준화 기구인 Object Management Group에서 UML을 표준으로 지정했다.
• 어플리케이션을 개발할 때 이해를 도와주는 사용 사례 다이어그램, 순서 다이어그램, 상태 다이어그램, 활동 다이어그램 등 여러 형태의 다이어 그램을 제공
• 사용 사례 다이어그램
  • Use Case
  • 사용자와 사용사례로 구성
  • 사용 사례 간에는 여러 형태의 관계로 이루어진다.
  • 기능 모델링 작업에 사용된다.
• 클래스 다이어그램 : 객체 모델링 작업에 사용
• 순서 다이어그램 : 동적 모델링 작업에 사용
• 상태 다이어그램 : 동적 모델링 작업에 사용
• 활동 다이어그램 : 동적 모델링 작업에 사용

소프트웨어 재사용

• 이미 개발되어 인정받은 소프트웨어의 전체 혹은 일부분을 다른 소프트웨어 개발이나 유지에 사용하는 것
• 클래스, 객체 등의 소프트웨어 요소는 소프트웨어 재사용성을 크게 향상시켰다.
• 소프트웨어 재사용에 가장 많이 이용되는 것은 소스코드이다.
• 모듈의 크기가 작고 일반적인 설계일수록 재사용률이 높다.

재사용의 이점​

• 개발 시간과 비용의 단축
• 소프트웨어 품질 향상
• 개발 생산성 향상
• 프로젝트 실패 위험 감소
• 시스템 구축 방법에 대한 지식 공유
• 시스템 명세, 설계, 코드 등 문서를 공유

재사용의 문제점​

• 새로운 개발방법론 도입이 어려움
• 프로그램 표준화가 부족
• 프로그램 언어가 종속적
• 소프트웨어 요소 내부 뿐아니라 인터페이스 요구사항의 이해가 필요하다.

재사용 방법​

합성 중심 방법​

• Composition Based = 블록 구성 방법
• 모듈을 만들어 조립하며 소프트웨어를 완성시키는 방법

생성 중심​

• Generation Based = 패턴 구성 방법
• 추상화 형태로 쓰여진 명세를 구체화하여 소프트웨어를 완성시키는 방법

소프트웨어 재공학

• Software Reengineering
• 새로운 요구에 맞도록 기존 시스템을 이용하여 보다 나은 시스템을 구축
• 새로운 기능을 추가하여 소프트웨어 성능을 향상
• 유지보수 생산성 향상을 통해 소프트웨어 위기를 해결
• 기존 소프트웨어의 기능을 개조하거나 개선하므로 예방 유지보수 측면
• 자동화된 도구를 사용하여 소프트웨어를 분석하고 수정하는 과정을 포함
• 소프트웨어 수명이 연장되고 기술이 향상
• 오류가 줄어들고 비용이 절감
• 예방 유지보수

재공학의 목표​

• 복잡한 시스템을 다루는 방법 구현 : 자동화 도구 사용
• 다른 뷰의 생성 : 기존 시스템 개발 관점 외에 다른 방향의 관점을 생성
• 잃어 버린 정보의 복구 및 제거
• 부작용의 발견
• 고수준의 추상 : 추상화된 어려운 내용을 여러 형태로 추출해 이해
• 재사용 용이

주요활동​

분석​

• Analysis
• 기존 소프트웨어의 명세서를 확인하여 소프트웨어의 동작을 이해하고 재공학 대상을 선정하는 것

개조​

• Restructuring = 재구조 - 재구성
• 상대적으로 같은 추상적 수준에서 하나의 표현을 다른 표현 형태로 바꾸는 것
• 기존 소프트웨어의 구조를 향상시키기 위해 코드를 재구성 하는 것
• 소프트웨어의 기능과 외적인 동작은 바뀌지 않는다.
• IF ELSE를 SWITCH CASE로 변경하듯이

역공학​

• Reverse Engineering
• 기존 소프트웨어를 분석하여 소프트웨어 개발 과정과 데이터 처리 과정을 설명하는 분석 및 설계 정보를 재발견하거나 다시 만들어 내는 작업
• 기존 코드를 복구하는 방법
• 대상 소프트웨어가 가능하다.
• 코드 역공학 : 코드 => 흐름도 => 자료 구조도 => 자료 흐름도
• 데이터 역공학 : 코드 => 자료 사전 => 개체 관계도
• 재문서화 : Redocumentation 역공학의 가장 간단하고 오래된 형태

이식​

• Migration
• 기존 소프트웨어를 다른 운영체제나 하드웨어 환경에서 사용할 수 있도록 변환하는 작업

Client/Server 시스템

• 분산 시스템의 가장 대표적인 모델
• 정보를 제공하는 서버와 정보를 요구하는 클라이언트로 구성
• 클라이언트와 서버가 하나의 작업을 분산 협동 처리한다.

요소​

• 애플리케이션 요소 : 응용 프로그램에 의해 정의된 요구사항을 구현
• 데이터베이스 요소
• 프리젠테이션/상호작용 요소 : GUI와 관련된 모든 기능

미들웨어​

• 클라이언트와 서버 사이에 존재해서 데이터 전송 과정을 효율적으로 수행하도록 도와주는 소프트웨어
• 통신 미들웨어 : NOS(Network Operating System)
• 데이터베이스 미들웨어 : ODBC
• 분산 객체 미들웨어 : CORBA, DCOM

객체 요청 브로커​

• ORB = Object Request Broker
• 분산 객체 미들웨어의 일종
• 클라이언트의 객체가 서버 객체의 캡슐화된 메소드에게 메세지를 보낼 수 있게 하는 것

CORBA​

• Common Object Request Broker Architecture
• 가장 많이 사용되는 객체 요청 브로커의 표준
• OMG(Obejct Management Group)라는 개발자 연합에서 인가
• IDL : Interface Description Language CORBA가 클라이언트/서버 시스템에서 구현될 때 필요한 인터페이스 언어

CASE

• Computer Aided Software Engineering
• 소프트웨어 개발 과정에서 사용되는 요구 분석, 설계, 구현, 검사 및 디버깅 과정 전체 또는 일부를 컴퓨터와 전용 소프트웨어 도구를 사용하여 자동화하는 것
• 소프트웨어 개발 도구와 방법론이 결합된 것
• 정형화된 구조 및 방법을 소프트웨어 개발에 적용하여 생산성 향상을 구현하는 공학 기법
• 자동화 도구를 지원하고 개발자는 소프트웨어 개발의 표준화를 지향하며 자동화의 이점을 얻을 수 있다.
• 소프트웨어 생명주기 전 단계의 연결, 다양한 소프트웨어 개발 모형 지원, 그래픽 지원

사용 이점​

• 소프트웨어 개발 기간 단축하고 개발 비용 절감
• 자동화된 기법을 통해 소프트웨어 품질 향상
• 유지보수 간편하게 수행
• 생산성 향상
• 운용 활동 효과적으로 관리 및 통제
• 품질과 일관성을 효과적으로 제어
• 소프트웨어 개발 모든 단계에 걸친 표준 확립
• 모듈의 재사용성 향상
• 개발 기법의 실용화, 문서화가 쉬움

분류​

상위 CASE​

• Upper CASE
• 소프트웨어 생명 주기 전반부에서 사용
• 문제를 기술하고 계획하며 요구 분석과 설계 단계를 지원
• 여러가지 명세와 문서를 작성하는데 사용
• SREM, PSL/PSA, SERA, FOUNDATION

하위 CASE​

• Lower CASE
• 소프트웨어 생명 주기 하반부에서 사용
• 코드의 작성과 테스트, 문서화하는 과정을 지원
• 구문 중십 편집기, 코드 생성기

통합 CASE​

• Integrate CASE
• 소프트웨어 생명 주기 포함되는 전체 과정을 지원
• 공통의 정보 저장 장소와 통일된 사용자 인터페이스를 사용하여 도구를 통합
• IEF, POWERTOOLS, TAGS/IORL, TEAMWORK

정보 저장소​

• 소프트웨어를 개발하는 과정 동안 모아진 정보를 보관하여 관리하는 곳
• CASE 정보 저장소 = CASE 데이터베이스 = 요구사항 사전 = 저장소
• 초기에는 사람이 정보 저장소, 오늘은 DB가 정보 저장소
• 도구들의 통합, 소프트웨어 시스템의 표준화, 소프트웨어 시스템의 정보 공유, 소프트웨어 재사용성의 기본
• 시스템의 정보 공유 활성화
• 유지보수성 향상
• CASE 도구간 정보를 쉽게 교환, 사용자가 새로운 도구를 쉽게 추가
• 중복된 공통정보를 통합해 불필요한 정보 제거
• 생명 주기 정보를 재사용
• 소프트웨어 시스템의 이삭과 변환을 용이하게 함

• 시스템 전체를 작동시키는 프로그램
• 프로그램을 주기억 장치에 적재시키거나 인터럽트 관리, 장치 관리, 언어번역 등의 기능 담당
• 대표적으로 운영체제가 있음
• 번역프로그램, 매크로 프로세서, 링커, 라이브러리, 정렬/합병프로그램, 로더 등

구성​

• 제어프로그램
• 감시프로그램
• 작업 제어 프로그램 : Jbo Scheduler, Master Scheduler
• 자료 관리 프로그램
• 처리프로그램
• 언어 번역기 : 어셈블러, 컴파일러, 인터프리터
• 서비스 프로그램 : 연결 편집기, 정렬/합병 프로그램, 라이브러리안, 유틸리티
• 문제 프로그램

제어 프로그램​

• Control Program
• 시스템 전체의 작동 상태 감시, 작업의 순서 지정, 작업에 사용되는 데이터의 관리 등의 역할 수행
• 깜짝데이트(감시, 작업, 데이터)

감시 프로그램​

• Supervisor Program
• 제어 프로그램 중 가장 중요함
• 각종 프로그램 실행과 시스템 전체의 작동 상태를 감시 감독

작업 제어 프로그램​

• Job Control Program
• 다른 업무의 이행을 자동으로 수행하기 위해 준비
• 처리에 대한 완료를 담당하는 프로그램
• 작업의 연속 처리를 위한 스케쥴 및 시스템 자원 할당
• Job Scheduler : 다음 작업을 준비시키는 역할
• Master Scheduler : 시스템과 운영자 사이에서 정보를 주고 받을 수 있도록 중개자 역할 (CMD)

자료 관리 프로그램​

• Data Management Program
• 주기억장치와 보조기억장치 사이의 데이터 전송과 보조기억장치의 자료 갱신 및 유지보수 기능을 수행

처리 프로그램​

• Processing Program

언어 번역 프로그램​

• 원시 프로그램을 기계어 형태의 목적 프로그램으로 번역하는 프로그램
• 어셈블러, 컴파일러, 인터프리터

서비스 프로그램​

• 연결 편집기 : 프로그램을 연결하여 실행 가능한 프로그램을 만드는 프로그램 (링커)
• 정렬/합병 프로그램 : 데이터를 일정한 기준으로 정렬하거나 정렬된 파일을 합치는 프로그램
• 라이브러리안 : 프로그램의 라이브러리를 유지 관리
• 유틸리티 프로그램 : 사용자의 편의를 도모하기 위한 프로그램 (텍스트에디터, 디버거)
• 문제 프로그램 : 특정 업무 및 문제 해결을 위해 사용자가 작성

운영체제

• 컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리
• 사용자가 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 프로그램의 집합
• 유틸리티와 하드웨어 사이의 인터페이스 제공

목적​

• 처리능력 : Throughput 일정 시간 내에 시스템이 처리하는 양
• 반환시간 : Turn Around Time 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 때까지 걸린 시간
• 사용가능도 : Availability 시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도
• 신뢰도 : Reliability 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

기능​

• 프로세서, 기억장치, 입출력장치, 파일 및 자원 관리
• 자원 스케쥴링
• 사용자와 시스템 간의 인터페이스 제공
• 하드웨어와 네트워크 관리 제어
• 데이터 관리하고 데이터 및 자원 공유 기능 제공
• 시스템 오류 검사 및 복구
• 자원 보호 기능 제공
• 입 출력에 대한 보조 기능을 제공
• 가상 계산기 기능을 제공

자원관리​

• 프로세스 관리 : 프레세스 스케쥴링, 동기화, 생성 제거, 시작 정지, 메시지 전달
• 기억장치 관리 : 프로세스 메모리 할당 및 회수
• 주변장치 관리 : 입출력 장치 스케쥴링 및 관리
• 파일 관리

종류​

• 단일 작업 처리 시스템
• Single Tasking System
• 시스템을 한 개의 작업이 독점하여 사용하는 방식
• DOS
• 다중 작업 처리 시스템
• Multi Tasking System
• 여러 개의 프로그램을 열어 두고 다양한 작업을 동시에 진행하는 방식
• Windows

운영체제 운용 기법

일괄 처리 시스템​

• 초기의 컴퓨터 시스템
• 일정량 또는 일정 기간 동안 데이터를 모아서 한꺼번에 처리하는 방식
• 일괄 처리를 위해 작업제어언어(JCL)을 제공
• 시스템 효율적 사용 가능
• 반환 시간이 늦지만 하나의 작업이 모든 자원을 독점하므로 CPU Idle Time이 줄어듦
• 급여 계산, 지불 계산, 연말 결산 등

다중 프로그래밍 시스템​

• 하나의 CPU와 주기억장치를 이용하여 여러 개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식
• CPU 사용률과 처리량이 증가

시분할 시스템​

• Time Sharing System = Round Robin
• 여러 명의 사용자가 사용하는 시스템에서 컴퓨터가 사용자들의 프로그램을 번갈아가며 처리
• 여러 사용자가 각자의 컴퓨터로 동시에 운영체제와 대화하면서 프로그램 실행
• 하나의 CPU는 같은 시점에서 여러 개의 작업을 동시 수행이 안되기 때문에 CPU를 같은 작업 시간량으로 나눠서 그 시간량 동안 번갈아가면서 CPU를 사용
• 작업시간량 : Time Slice = Quantum
• 다중 프로그래밍 방식과 결합하여 모든 작업이 동시에 진행되는 것처럼 대화식 처리 가능
• 시스템 전체 효율은 좋으나 사용자는 반응 속도가 느려질 수 있음

다중 처리 시스템​

• 여러 개의 CPU와 하나의 주기억장치를 이용하여 여러 개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식
• 여러 CPU는 하나의 메모리를 공유하며 단일 운영체제에 의해 관리
• 프로그램의 처리 속도는 빠르지만 기억장치, 입출력장치 등의 자원 공유에 대한 문제점을 해결해야함

실시간 처리 시스템​

• 데이터 발생 즉시 처리하여 결과를 산출
• 처리시간이 단축되고 처리비용이 절감
• 우주선, 교통제어, 레이더, 핵실험, 데이터수집, 전화교환장치, 인터넷뱅킹 등 시간에 제한을 두고 수행되어야하는 작업

다중 모드 처리​

• 일괄처리, 시분할, 다중처리, 실시간처리를 한 시스템에서 모두 제공하는 방식

분산 처리 시스템​

• Distributed Processing System
• 여러 개의 컴퓨터를 통신 회선으로 연결하여 하나의 작업을 처리하는 방식
• 각 단말은 고유의 운영체제와 CPU, 메모리를 가진다.

발달과정​

• 1세데 : 일괄처리
• 2세대 : 다중프로그래밍, 다중처리, 시분할, 실시간
• 3세대 : 다중모드
• 4세대 : 분산처리

컴파일러와 인터프리터

고급언어로 작성된 원시프로그램을 목적프로그램으로 번역하는 번역프로그램

저급 언어​

기계어​

• 컴퓨터가 직접 이해할 수 있는 언어
• 기종마다 기계어가 다르므로 언어의 호환성이 없음

어셈블리어​

• 기계어와 1:1 대응되는 기호로 이루어진 언어
• 니모닉 언어 = Mnemonic = 상징어
• 하드웨어 제어에 주로 사용
• 언어의 호환성이 없음
• 어셈블러를 사용하여 기계어로 번역해야 됨

고급 언어​

• 컴파일러 언어
• 자연어와 비슷한 형태 및 구조
• 하드웨어 지식이 없어도 작성 가능
• 기계어로 번역하기 위해 컴파일러나 인터프리터가 사용
• C, BASIC, COBOL, ALGOL 등

컴파일러​

• 고급언어로 작성된 프로그램 전체를 목적 프로그램으로 번역한 후 링킹 작업을 통해 실행 프로그램을 생헝
• 번역과 실행과정을 거쳐야하기 때문에 번역 과정이 번거로움
• 번역 시간이 오래걸림
• 한번 번역 후에는 다시 번역하지 않아 실행속도는 빠름
• C, C++, FORTRAN, COBOL, PL/1
• 대부분의 언어는 컴파일러로 변환된다.

인터프리터​

• 고급 언어로 작성된 프로그램을 한 줄 단위로 받아들여 번역
• 번역과 동시에 프로그램을 한 줄 단위로 즉시 실행
• 프로그램이 직접 실행되므로 목적프로그램이 생성되지 않음
• 시분할 시스템에 유용
• 원시 프로그램에 변화에 대한 반응이 빠름
• 번역 속도는 빠르지만 실행속도는 느림
• BASIC, SNOBOL, LISP, APL
• CPU의 시간낭비가 크다.

어셈블리어

• 사용자가 이해하기 어려운 기계어 대신에 명령 기능을 쉽게 연상할 수 있는 기호를 기계어와 1:1 대응시켜 코드화한 기호 언어
• 어셈블리어로 작성한 원이프로그램은 어셈블러를 통해 목적 프로그램으로 어셈블하는 과정을 거쳐야한다.
• 사용자가 프로그램을 쉽게 읽고 이해할 수 있다.
• 프로그램에 기호화된 명령 및 주소를 사용한다.
• CPU마다 사용되는 어셈블리어가 다르다.
• 의사명령과 실행명령으로 구분

형식​

Label, OP, Operand

• Label : 데이터를 기억할 장소 또는 분기할 위치, 기호 상수에 대한 Symbol을 기술하는 부분으로 생략할 수 있다.
• OP : OPCode를 기술하는 부분
• Operand : OPCode가 연산을 수행하기 위한 대상인 상수, 데이터나 주소, 레지스터 번호를 기술하는 부분

어셈블러​

• 어셈블리어로 작성된 걸 기계어로 번역하는 프로그램
• 이중 패스 어셈블러르 사용하면 정의되지 않은 기호를 사용할 수 있다.
• 현재 대부분 이중 패스 어셈블러를 사용한다.
• 두 개의 패스를 사용하면 기호를 정의하기 전에 사용할 수 있는 프로그램 작업이 용이하다.
• 단일 패스 어셈블러 : 원시 프로그램을 하나의 명령문씩 읽는 즉시 기계어로 번역하여 목적 프로그램을 만듦
• 이중 패스 어셈블러 : 원시 프로그램을 끝까지 읽어서 1단계 작업을 수행한 후 다시 처음부터 읽어나가면서 1단계에서 수행한 결과를 이용해 완전한 목적프로그램을 만듦
• 크로스 어셈블러 : 현재 사용하는 컴퓨터와 다른 명령 형태로 동작하는 컴퓨터에서 사용할 프로그램을 어셈블 할 때 사용하므로 실행시킬 컴퓨터에 맞게 목적 프로그램을 생성

구성​

• 기계 명령어 테이블
  • Machin Operation Table = MOT
  • 어셈블리어의 실행 명령에 대응하는 기계어에 대한 정보를 가지고 있는 테이블
  • 어셈블러에 기본적으로 포함
• 의사 명령어 테이블
  • Pseudo Operation Table = POT
  • 의사 명령과 그 명령을 처리하는 실행 루틴의 주소를 가지고 있는 테이블
  • 어셈블러에 기본적으로 포함
• 기호 테이블
  • Symbol Table = ST
  • 원시 프로그램의 Label 부분에 있는 기호들을 모두 차례대로 저장하는 테이블
• 리터럴 테이블
  • Literal Table = LT
  • 원시 프로그램의 Operand 부분에 있는 리터럴을 차례로 저장하는 테이블

Pass-1 Pass-2​

• Pass-1
  • 기호와 리터럴을 정의
  • 기계 명령어의 길이 정의
  • 위치 계수기(PC, LC) 관리
  • 기호들의 값을 심볼 테이블에 기억
  • 사용된 리터럴을 리터럴 테이블에 기억
  • 해당하는 의사 명령어 처리
  • 사용 관련 DB : 원시 프로그램, Program Counter, MOT, POT, ST, LT
• Pass-2
  • 기호 번지에 대한 상대 번지를 생성
  • 목적 프로그램 생성
  • 기계 명령어 생성
  • 심볼 테이블에서 기호의 값을 찾음
  • 의사 명령어 처리
  • 리터럴 발생
  • 사용 관련 DB : 원시 프로그램의 사본, Program Counter, Pass-1에서 만든 ST, LT, MOT, POT, 베이스 레지스터 테이블, PRINT LINE, 목적 프로그램

매크로

• 일종의 부 프로그램 = 개방 서브루틴
• 프로그램 작성시 한 프로그램에서 동일한 코드가 반복될 경우 반복되는 코드를 한 번만 작성하여 이름을 정의하고 피료시에 정의된 이름을 호출하여 사용
• 호출된 횟수만큼 정의된 매크로 코드가 해당 위치에 삽입되어 실행
• 매크로 내에 매크로 사용 가능
• 사용자의 반복적인 코드 입력을 줄여준다.
• 프로그램 내에서 매크로 코드를 확인할 수 있음

부프로그램과 비교​

매크로 프로세서​

• 원시프로그램에 존재하는 매크로 호출 부분에 매크로를 삽입하여 확장된 원시 프로그램을 생성하는 시스템 소프트웨어
• 처리과정
  • 매크로 정의 인식
  • 매크로 정의 저장
  • 매크로 호출 인식
  • 매크로 확장과 매개변수 치환

링커

• 연결 편집기
• 언어 번역 프로그램이 생성한 목적 프로그램과 라이브러리, 또 다른 실행 프로그램 등을 연결하여 실행 가능한 로드 모듈을 만드는 시스템 소프트웨어
• 연결 기능만 수행하는 로더의 한 형태

로더

• 컴퓨터 내부로 정보를 들여오거나 로드 모듈을 보조기억장치로부터 주기억장치에 적재하는 시스템 소프트웨어

기능​

• 할당 : Allocation 실행 프로그램을 실행시키기 위해 기억장치 내에 옮길 공간을 확보하는 기능
• 연결 : Linking 부 프로그램 호출 시 그 부 프로그램이 할당된 기억장소의 시작주소를 호출한 부분에 등록하여 연결하는 기능
• 재배치 : Relocation 기억장소의 실제 주소로 배치시키는 기능
• 적재 : Loading 실행 프로그램을 할당된 기억공간에 실제로 옮기는 기능

종류​

Compile And Go 로더​

• 별도의 로더 없이 언어 번역 프로그램이 로더의 기능까지 수행
• 연결 기능은 수행하지 않는다.
• 할당, 재배치, 적재 작업을 모두 언어 번역 프로그램이 담당

절대 로더​

• Absolute Loader

• 절대적으로 로딩(적재)만 하는 로더

• 목적 프로그램을 기억장소에 적지시키는 기능만 수행하는 로더

• 로더 중 가장 간단한 프로그램으로 구성

• 기억장소 할당이나 연결을 프로그래머가 직접 지정

• 한번 지정한 주기억장소의 위치는 변경이 어려움

• 절대로더의 기능별 행위 주체

  • 할당 : 프로그래머
  • 연결 : 프로그래머
  • 재배치 : 언어 번역 프로그램
  • 적재 : 로더

직접 연결 로더​

• Direct Linking Loader = Relocation Loader = Relative Loader = 재배치로더 = 상대로더
• 일반적인 기능의 로더로 로더의 기본 네 가지 기능을 모두 수행

동적 적대 로더​

• Dynamic Loading Loader = 호출 시 적재 로더
• 프로그램을 실행시 필요한 부분만을 적재하고 나머지는 보조기억장치에 저장
• 프로그램 크기가 주기억장치의 크기보다 큰 경우에 사용

프로세스

• 프로세서에 의해 처리되는 실행중인 프로그램
• 작업 = 태스크
• PCB를 가진 프로그램
• 실기억장치에 저장된 프로그램
• 프로세서가 할다오디는 실체로 디스패치가 가능한 단위
• 프로시저가 활동중인 것
• 비동기적 행위를 일으키는 주체
• 지정된 결과를 얻기 위한 일련의 계통적 동작
• 목적 또는 결과에 따라 발생되는 사건들의 과정
• 운영체제가 관리하는 실행 단위

PCB​

• Process Control Block = 프로세스 제어 블록 = Task Control Block = Job Control Block
• 운영체제가 프로세스에 대한 중요한 정보를 저장해 놓는 곳
• 각 프로세스가 생성될 때마다 고유의 PCB가 생성
• 프로세스가 완료되면 PCB는 제거됨
• PCB에 저장된 정보
  • 프로세스의 현재 상태
  • 포인터
    • 부모 프로세스에 대한 포인터
    • 자식 프로세스에 대한 포인터
    • 프로세스가 위치한 메모리에 대한 포인터
    • 할당된 자원에 대한 포인터
  • 프로세스 고유 식별자
  • 스케쥴링 및 프로세스의 우선순위
  • CPU 레지스터 정보 : AC, IR, PC, 범용 레지스터
  • 주기억 장치 관리 정보 : Base Register, Page Table
  • 입출력 상태 정보
  • 계정 정보 : CPU 사용시간, 실제 사용시간, 한정된 시간

프로세스 상태​

• 제출 : Submit 사용자가 작업을 시스템에 제출한 상태
• 접수 : Hold 작업이 스풀공간인 디스크의 할당 위치에 저장된 상태
• 준비 : Ready
  • 프로세스가 프로세서를 할당 받기 위해 기다리고 있는 상태
  • 프로세스는 준비상태 큐(스케쥴링 큐)에서 실행을 준비
  • 접수 상태에서 준비상태로의 전이는 Job Scheduler에 의해 수행
• 실행 : Run
  • 준비상태 큐에 있는 프로세스가 프로세서를 할당받아 실행되는 상태
  • 할당 시간이 종료되면 프로세스는 준비상태로 전이
  • 실행중인 프로세스에 I/O처리가 필요하면 실행중인 프로세스는 대기상태로 전이
  • 준비 상태에서 실행상태로의 전이는 CPU Scheduler에 의해 수행
• 대기, 보류, 블록: 프로세스에 I/O처리가 필요하면 현재 실행 중인 프로세스가 중단되고 I/O처리가 완료될 때까지 대기하는 상태
• 종료 : Terminated, Exit 프로세스 실행이 끝나고 프로세스 할당이 해제된 상태
• 실행중지 : Suspend
• 하나의 프로세스가 입출력 이외의 다른 이유에 의해 실행되지 못하는 상태
• 실행중지된 프로세스는 다른 프로세스로 다시 시작하기 전에는 실행될 수 없다.
• 시스템에 이상이 있거나 부하가 많을 경우 운영체제 필요에 의해 중지
• 프로세스의 이상유무를 확인하기 위해 해당 프로세스를 완전히 종료하지 않고 중지

상태 용어​

• Dispatch : 준비상태에서 대기하고 있는 프로세스 중 하나가 프로세서를 할당받아 실행 상태로 전이되는 과정
• Wake Up : 입출력 작업이 완료되어 프로세스가 대기 상태에서 준비상태로 전이되는 과정
• Traffic Controller : 프로세스의 상태에 대한 조사와 통보 담당

스레드​

• 프로세스의 작업 단위로서 시스템의 여러 자원을 할당받아 실행하는 프로그램 단위
• 프로세스의 일부 특성을 가지고 있지 때문에 경량 프로세스라고 한다.
• 독립적인 스케쥴링의 최소 단위
• 동일 프로세스 환경에서 서로 독립적인 다중 수행 가능
• 병행성 증진
• 처리율 향상
• 응답시간 단축
• 기억장소 낭비 줄어듦
• 프로세스 간 통신 향상
• 공통적으로 접근 가능한 기억장치를 통해 효율적으로 통신

사용자 수준의 스레드​

• 사용자가 만든 라이브러리를 사용하여 스레드 운용
• 속도는 빠르지만 구현이 어려움

커널 수준의 스레드​

• 운영체제 커널에 의해 스레드 운용
• 구현 쉽지만 속도가 느림

스케쥴링

• 프로세스가 생성되어 실행될 때 필요한 시스템의 여러 자원을 해당 프로세스에게 할당하는 작업
• 장기 스케쥴링 : 어떤 프로세스가 시스템의 자원을 차지할 수 있도록 할 것인가를 결정하여 준비상태 큐로 보내는 작업
• 중기 스케쥴링 : 어떤 프로세스들이 CPU를 할당받을 것인지 결정하는 작업
• 단기 스케쥴링 : 프로세스가 실행되기 위해 CPU를 할당받는 시기와 특정 프로세스를 지정하는 작업
• 문맥교환 : 하나의 프로세스에서 다른 프로세스로 CPU가 할당되는 과정에서 발생되는 것으로 새로운 프로세스에 CPU를 할당하기 위해 현재 할당된 프로세스의 상태를 저장하고 새로운 프로세스의 상태정보를 설정한 후 CPU를 할당하여 실행되도록 하는 작업

목적​

스케쥴링은 PCU나 자원을 효율적으로 사용하기 위한 정책

• 공정성
• 처리율 증가
• CPU 이용률 증가
• 우선순위 제도 : 우선순위가 높은 프로세스 먼저 실행
• 오버헤드 최소화
• 응답시간 최소화
• 반환시간 최소화
• 대시시간 최소화
• 균형 있는 자원의 사용
• 무한 연기 회피

성능 평가 기준​

• CPU 이용률
• 처리율
• 반환시간
• 대기시간
• 응답시간

비선점 스케쥴링​

• Non-preemptive
• 이미 할당된 CPU를 다른 프로세스가 강제로 빼앗아 사용할 수 없는 스케쥴링 기법
• 프로세스가 CPU를 할당받으면 해당 프로세스가 완료될 때까지 CPU를 사용
• 모든 프로세스에 대한 요구를 공정하게 처리 가능
• 응답 시간 예측이 용이
• 일괄 처리 방식에 적합
• 짧은 작업이 긴 작업을 기다리는 경우가 발생
• FCFS, SJF, 우선순위, HRN, 기한부 알고리즘

선점 스케쥴링​

• Preemptive
• 하나의 프로세스가 CPU를 할당받아 실행하고 있을 때 우선순위가 높은 다른 프로세스가 CPU를 빼앗아 사용할 수 있는 스케쥴링 기법
• 우선순위가 높은 프로세스를 빠르게 처리 가능
• 시분할 시스템에 사용
• 많은 오버헤드 초래
• 인터럽트용 타이머 클록이 필요
• RR, SRT, 선점우선순위, 다단계 큐, 다단계 피드백 큐 알고리즘

비선점 스케쥴링

FCFS​

• FIFO
• 짧은 작업이 긴 작업을 기다리는 경우가 생김
• 가장 간단한 알고리즘

SJF​

• Shortest Job First = 단기 작업 우선
• 프로세스들 중에서 실행시간이 가장 짧은 프로세스에게 먼저 CPU를 할당
• 가장 적은 평균 대기시간을 제공하는 최적 알고리즘
• 실행시간이 긴 프로세스는 실행시간이 짧은 프로세스에게 할당 순위가 밀려 무한 연기 상태가 발생할 수 있음

HRN​

• 긴 프로세스에 불리한 SJF를 보완하기 위한 것
• 대기 시간과 서비스 실행 시간을 이용하는 기법
• 서비스 실행 시간이 짧거나 대기 시간이 긴 프로세스일 경우 우선순위가 높아진다.
• 우선순위 = (대기시간 + 서비스시간) / 서비스 시간

기한부​

• Deadline
• 일정한 시간을 주고 그 시간안에 프로세스를 완료하도록 하는 기법
• 프로세스가 제한시간 안에 완료되지 않을 경우 제거되거나 처음부터 다시 실행해야함
• 프로세스 실행 시 집중적으로 요구되는 자원관리에 오버헤드가 발생

우선순위​

• Priority
• 준비상태 큐에서 기다리는 각 프로세스마다 우선순위를 부여하여 그 중 가장 높은 프로세스에게 먼저 CPU를 할당하는 기법
• 우선순위가 동일할 경우 FCFS 기법으로 CPU 할당
• 가장 낮은 순위를 부여받은 프로세스는 무한연기 또는 기아상태가 발생

에이징​

• Aging
• 특정 프로세스의 우선순위가 낮아 무한정 기다리게 되는 경우 기다린 시간에 비례하여 일정 시간이 지나면 우선순위를 한 단계씩 높여 가까운 시간에 자원을 할당받도록하는 기법
• SJF나 우선순위 기법에서 발생하는 무한연기, 기아상태를 예방

선점 스케쥴링

선점 우선순위​

• 준비상태 큐의 프로세스 중에서 우선순위가 가장 높은 프로세스에게 먼저 CPU를 할당하는 기법
• 준비상태 큐에 새로 들어온 프로세스의 우선순위가 높을 경우 현재 프로세스를 보류하고 새로운 프로세스를 실행

SRT​

• Shortest Remaining Time = 선점 SJF 기법
• 비선점 스케쥴링인 SJF기법을 선점으로 변경
• 시분할 시스템에 유용
• 오버헤드 증가

RR​

• Round Robin
• 시분할 시스템을 위해 고안
• FCFS를 선점형태로 변경
• 시간할당량 동안만 실행 후 실행이 완료되지 않으면 다음 프로세스에게 CPU를 넘겨주고 준비상태 큐의 가장 뒤로 배치
• 할당시간이 큰 경우 FCFS와 같음
• 할당시간이 작을 경우 문맥교환 및 오버헤드가 자주 발생되 요청 작업을 신속히 처리 불가
• 할당되는 시간의 크기가 작으면 작은 프로세스에 유리
• 대기시간 : 구하고자하는 프로세스의 가장 마지막 실행이 시작되기 전까지의 진행시간을 구하고 해당 프로세스가 앞에서 실행되었을 경우 그 시간을 뺀다.

다단계 큐​

• MQ = Multi-level Queue
• 프로세스를 특정 그룹으로 분류할 수 있을경우 그룹에 따라 각기 다른 준비상태 큐를 사용하는 기법
• 우선순위에 따라 시스템 프로세스, 대화형 프로세스, 편집 프로세스, 일괄 처리 프로세스 등으로 나누어 큐를 배치
• 각 큐는 독자적인 스케쥴링을 가지고 있어 그룹의 특성에 따라 다른 스케쥴링 기법 사용 가능
• 각 큐가 준비상태로 들어간 경우 달느 준비상태 큐로 이동할 수 없음
• 하위 단계 큐를 실행 중이라도 상위 단계 큐에 프로세스가 들어오면 상위단계에게 CPU를 할당

다단계 피드백 큐​

• MFQ = Multi-level Feedback Queue
• 다단계 큐 기법에서 준비상태 큐 사이를 이동할 수 있게 개선
• 적응 기법(Adaptive Mechanism)의 개념을 적용
• 각 준비상태 큐마다 시간할당량을 부여해서 완료하지 못한 프로세스는 다음 단계의 준비상태 큐로 이동
• 상위 단계 큐일수록 우선순위가 높고 시간할당량이 적다.
• 요구 시간이 적은 프로세스, I/O 프로세스, 오래 기다린 프로세스를 기준으로 높은 우선순위를 할당
• 하위 단계 큐를 실행 중이라도 상위 단계 큐에 프로세스가 들어오면 상위단계에게 CPU를 할당, 마지막 단계 큐에선 작업이 완료될 때까지 RR 사용

병행 프로세스

두 개 이상의 프로세스들이 동시에 존재하며 실행상태에 있는 것

임계구역​

• 다중 프로그래밍 운영체제에서 여러 개의 프로세스가 공유한 데이터 및 자원에 대해 어느 한 시점에는 하나의 프로세스만 데이터 또는 자원을 사용하도록 지정된 공유 자원영역
• 하나의 프로세스만 접근할 수 있고 해당 프로세스가 자원을 반납한 후 에만 다른 프로세스가 자원이나 데이터를 사용할 수 있다.
• 특정 프로세스가 독점할 수 없다.
• 수행 중인 프로세스는 인터럽트가 불가능하다.
• 임계 구역 내의 작업은 신속하게 이루어져야 한다.
• 프로세스가 임계 구역에 대한 진입을 요청하면 일정 시간 내에 진입을 허락해야한다.
• Critical Section
• 임계구역은 화장실에 비유해 기억하자

상호 배제 기법​

• 특정 프로세스가 공유 자원을 사용하고 있을 경우 다른 프로세스가 해당 공유 자원을 사용하지 못하게 제어하는 기법

• 임계 구역을 유지하는 기법

• 소프트웨어적 구현

  • 두 개 프로세스 기준 : Dekker, Peterson 알고리즘
  • 여러 개의 프로세스 기준 : Lamport의 빵집 알고리즘

• 하드웨어적 구현 : Test & Set 기법, Swap 명령어 기법

동기화 기법​

두 개 이상의 프로세스를 한 시점에서는 동시에 처리할 수 없으므로 각 프로세스에 대한 처리 순서를 결정하는 것으로 상호 배제의 한 형태

세마포어​

• Semaphore = 신호기 = 깃발
• 각 프로세스에 제어 신호를 전달하여 순서대로 작업을 수행하도록 하는 기법
• E.J.Dijkstra가 제안
• P와 V라는 두 개의 연산에 의해서 동기화를 유지시키고 상호 배제의 원리를 보장
• S는 P와 V 연산으로만 접근 가능한 세마포어 변수로 공유 자원의 개수를 나타내며 0과 1혹은 0과 양의 값을 가질 수 있다.
• 다른 프로세스가 이미 자원을 점유한 상태라면 자원을 사용할 수 있을 때까지 기다린다.
• 순서
  • P : While S <= 0 Do skip;
  • S = S - 1;
  • V : S = S + 1;

모니터​

• Monitor
• 동기화를 구현하기 위한 특수 프로그램 기법
• 특정 공유 자원을 프로세스에게 할당하는데 필요한 데이터와 이 데이터를 처리하는 프로시저로 구성
• 자료 추상화와 정보 은폐 개념을 기초
• 공유 자원을 할당하기 위한 병행성 구조
• 모니터 내의 공유자원을 사용하려면 프로세스는 반드시 모니터 진입부를 호출해야함
• 외부 프로시저는 직접 액세스할 수 없음
• 모니터 경계에서 상호배제가 시행
• 한 순간에 하나의 프로세스만 진입하여 자원을 사용
• Wait와 Signal 연산 사용

교착상태

• Dead Lock
• 상호 배제에 의해 나타나는 문제점
• 둘 이상의 프로세스들이 자원을 점유한 상태에서 서로 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원을 요구하며 무한정 기다리는 현상

필요 충분 조건​

교착상태가 되려면 이 조건들이 모두 충족되어야함

• 상호 배제 : Mutual Exclusion 한 번에 한 개의 프로세스만이 공유 자원을 사용할 수 있어야 한다.
• 점유와 대기 : Hold & Wait 최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 한다.
• 비선점 : Non-preemption 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없어야 한다.
• 환형 대기 : Circular Wait 공유 자원과 공유 자원을 사용하기 위해 대기하는 프로세스들이 원형으로 구성되어 있어 자신에게 할당된 자원을 점유하면서 앞이나 뒤에 있는 프로세스의 자원을 요구해야 한다.

예방기법​

• 교착상태가 발생하지 않도록 사전에 시스템을 제어하는 방법
• 교착상태 발생의 네 가지 조건 중에서 어느 하나를 제거함으로 수행
• 자원의 낭비가 가장 심한 기법
• 상호 배제 부정 : 한 번에 여러 개의 프로세스가 공유 자원을 사용할 수 있도록 한다, 실제로는 구현하지 않음
• 점유 대기 부정 : 프로세스가 실행되기 전 필요한 모든 자원을 할당하여 프로세스 대기를 없애거나 자원이 점유되지 않은 상태에서만 자원을 요구하도록 한다.
• 비선점 부정 : 다른 자원을 요구할 때 점유하고 있는 자원을 반납하고 요구한 자원을 사용하기 위해 기다리게 한다.
• 환형 대기 부정 : 자원을 선형 순서로 분류하여 고유 번호를 할당하고 각 프로세스는 현재 점유한 자원의 고유 번호보다 앞이나 뒤 어느 한 방향으로만 자원을 요구하도록 한다.

회피기법​

교착상태가 발생할 가능성을 배제하지 않고 교착상태가 발생하면 적절히 피해나가는 방법

은행원 알고리즘​

• E.J.Dijkstra가 제안한 것
• 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는 데서 유래
• 각 프로세스에게 자원을 할당하여 교착상태가 발생하지 않음
• 모든 프로세스가 완료될 수 있는 상태를 안전 상태
• 교착상태가 발생할 수 있는 상태를 불안전 상태 (불안전 상태라고해서 모두 교착상태는 아님)
• 적용하기 위해선 자원의 양과 프로세스 수가 일정해야 한다.
• 프로세스의 모든 요구를 유한한 시간 안에 할당하는 것을 보장

발견기법​

• 시스템에 교착상태가 발생했는지 점검하여 교착상태에 있는 프로세스와 자원을 발견하는 것
• 교착상태 발견 알고리즘과 자원할당 그래프 등을 사용

회복기법​

• 교착상태를 일으킨 프로세스를 종료하거나 교착상태의 프로세스에 할당된 자원을 선점하여 프로세스나 자원을 회복하는 것
• 프로세스 종료 : 교착상태에 있는 프로세스 종료
• 자원 선점 : 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점하여 다른 프로세스에게 할당하며 해당 프로세스를 일시 정지시키는 방법

기억장치 관리

상위 계층구조일 수록 접근 속도와 접근 시간이 빠르지만 기억용량이 적고 비싸다.

반입 전략​

• Fetch
• 보조기억장치에 보관중인 프로그램이나 데이터를 언제 주기억장치로 적재할 것인지를 결정하는 전략
• 요구 반입 : Demand Fetch 실행 중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재
• 예상 반입 : Anticipatory Fetch 실행 중인 프로그램에 의해 참조될 프로그램이나 데이터를 미리 예상하여 적재

배치 전략​

• Placement
• 새로 반입되는 프로그램이나 데이터를 주기억장치의 어디에 위치시킬 것인지를 결정하는 전략
• 최초 적합 : First Fit 프로그램에 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에 첫 번째 분할 영역에 배치
• 최적 적합 : Best Fit 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 작게 남기는 분할 영역에 배치
• 최악 적합 : Worst Fit 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 많이 남기는 분할 영역에 배치

교체 전략​

• 주기억장치의 모든 영역이 이미 사용중인 상태에서 새로운 프로그램이나 데이터를 주기억장치에 배치하려고 할 때, 이미 사용되고 있는 영역 중에서 어느 영역을 교체하여 사용할 것인지를 결정하는 전략
• FIFO, OPT, LRU, LFU, NUR, SCR

주기억장치 할당 기법

• 연속 할당 기법 : 프로그램을 주기억장치에 연속으로 할당하는 기법 (로딩)
  • 단일 분할 할당 기법 : 오버레이, 스와핑
  • 다중 분할 할당 기법 : 고정 분할 할당 기법, 동적 분할 할당 기법
• 분산 할당 기법 : 프로그램을 특정 단위의 조각으로 나누어 주기억장치 내에 분산하여 할당하는 기법
  • 페이징 기법
  • 세그먼테이션 기법

단일 분할 할당 기법​

• 주기억장치를 운영체제 영역과 사용자 영역으로 나누어 오직 한 명의 사용자만 주기억장치의 사용자 영역을 사용하는 기법
• 경계 레지스터가 사용된다.
• 오버레이 기법을 사용하면서 주기억장치보다 큰 사용자 프로그램을 실행할 수 있게 되었다.

오버레이 기법​

• 주기억장치보다 큰 사용자 프로그램을 실행하기 위한 기법
• 보조기억장치에 저장된 하나의 프로그램을 여러 개의 조각으로 분할한 후 필요한 조각을 차례로 주기억장치에 적재하여 프로그램을 실행한다.
• 불필요한 조각이 위치한 장소에 새로운 프로그램 조각을 중첩하여 적재
• 프로그램을 여러 개의 조각으로 분할하는 작업은 프로그래머가 수행하므로 시스템 구조나 프로그램 구조를 알아야함

스와핑 기법​

• 하나의 프로그램 전체를 주기억장치에 할당하여 사용하다 필요에 따라 다른 프로그램과 교체하는 기법
• 하나의 사용자 프로그램이 완료될 때까지 교체 과정을 여러 번 수행할 수 있다.
• 주기억장치 => 보조기억장치 이동을 Swap Out
• 보조기억장치 => 주기억장치 이동을 Swap In

다중 분할 할당 기법​

고정 분할 할당​

• Multiple contiguous Fixed partTition allocation = MFT = 정적 할당 = Static Allocation
• 프로그램을 할당하기 전에 운영체제가 주기억장치 사용자 영역을 여러 개의 고정된 크기로 분할하고 준비상태 큐에서 준비중인 프로그램을 각 영역에 할당하여 수행하는 기법
• 프로그램을 실행하려면 프로그램 전체가 주기억장치에 위치해야 한다.
• 프로그램이 분할된 영역보다 커서 영역 안에 못 들어가는 경우가 있다.
• 내부 단편화 및 외부 단편화 발생
• 다중 프로그래밍을 위해 사용되었으나 현재는 사용되지 않음

가변 분할 할당​

• Multiple contiguous Variable parTition allocation = MVT = 동적 할당 = Dynamic Allocation
• 고정 분할 할당 기법의 단편화를 줄이기 위한 것으로 프로그램을 주기억 장치에 적재하면서 필요한 만큼의 크기로 영역을 분할하는 기법
• 주기억장치를 효율적으로 사용 가능
• 다중 프로그래밍의 정도를 높일 수 있음
• 실행될 프로세스 크기에 대한 제약이 적음
• 단편화를 해결할 수 있으나 영역과 영역사이에 단편화가 발생할 수 있음

단편화

• 분할된 주기억 장치에 프로그램을 할당하고 반납하는 과정을 반복하면서 사용되지 않고 남는 기억장치의 빈 공간 조각
• 내부 단편화 : Internal Fragmentation 분할된 영역이 할당될 프로그램 크기보다 크기 때문에 남는 공간
• 외부 단편화 : External Fragmentation 분할된 영역이 할당될 프로그램 크기보다 작아 들어갈 수 없어 남는 공간

해결방법​

통합 기법​

• Coalescing
• 빈 공간이 다른 빈 공간과 인접되어 있는지 점검한 후 결합하여 사용

압축 기법​

• Compaction
• 분산되어 있는 단편화된 빈 공간을 결합하여 하나의 큰 공간을 만드는 작업
• 집약 = 가비지 컬렉션
• 분산된 단편화된 공간을 주기억 장치의 한 쪽 끝으로 옮긴 후 합침
• 압축이 실행되는 동안 시스템은 모든 일을 일시 중지
• 기억장소의 재배치
  • 압축기법을 수행시에 각 프로그램에 주어진 분할영역의 주소를 새롭게 지정해줘야한다.
  • Base Register와 Boundary Register를 사용한다.

가상기억장치

• 보조기억장치의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것
• 프로그램을 여러 개의 작은 블록으로 나눠서 가상기억장치에 보관하고 프로그램 실행시 요구되는 블록만 주기억장치에 불연속적으로 할당
• 주기억장치의 용량보다 큰 프로그램을 실행하기 위해 사용
• 주기억장치의 이용률과 다중 프로그래밍 효율 증대
• 단편화 해결
• 가상기억장치에 저장된 프로그램 실행시 주소변환 작업 필요
• 주소변환
  • 가상기억장이체 있는 프로그램이 주기억장치에 적재되어 실행될 때 논리적인 가상주소를 실기억주소로 변환하는 것
  • 주소 사상 = 주소 매핑
  • 인위적 연속성 : Artificial Contiguity 연속적인 가상주소가 반드시 연속적인 실기억주소로 변환되지 않아도 된다.
  • 가상주소는 보조기억장치에 있는 프로그램 상의 주소 = 논리 주소
  • 실기억주소는 주기억장치에 있는 기억공간의 주소 = 실주소

페이징 기법​

• 가상 기억장치에 보관되어 있는 프로그램과 주기억장치의 영역을 동일한 크기로 나눈 후 나눠진 프로그램(페이지)을 동일하게 나눠진 주기억장치의 영역(페이지 프레임)에 적재시켜 실행하는 기법
• 페이지 : 프로그램을 일정한 크기로 나눈 단위
• 페이지 프레임 : 페이지 크기로 일정하게 나눠진 주기억장치의 단위
• 외부 단편화는 발생하지 않으나 내부 단편화는 발생
• 주소 변환을 위해 페이지 위치정보를 가지고 있는 페이지 맵 테이블 필요
• 페이지 맵 테이블 사용으로 비용 증가, 처리속도 감소
• 일반적인 페이지 크기는 1~4KB
• 가상 주소는 페이지 번호와 실제 내용이 위치하고 있는 곳까지의 거리를 나타내는 변위값으로 구성
• 실기억주소는 페이지 프레임 번호와 프레임 내에서 실제 참조하는 위치까지의 거리를 나타내는 변위값으로 구성
• 페이지 맵 테이블은 주기억장치에 존재하는지의 여부를 나타내는 상태 비트와 보조기억장치 주소를 나타내는 디스크주소, 페이지가 주기억장치에 있을 때의 페이지 프레임 번호로 구성

Page Fault​

• 프로그램 실행시 참조한 페이지가 주기억장치에 없는 현상
• 처리 순서
  • 운영체제에서 트랩요청
  • 사용자 레지스트리와 프로그램 상태 저장
  • 현재 교체 가능한 페이지를 페이지 맵 테이블에서 검색
  • 가상기억장치에 있는 페이지를 주기억장치로 전달
  • 페이지 맵 테이블 갱신
  • 프로그램 상태를 불러와 이전 작업 진행

세그먼테이션 기법

• Segmentation
• 가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램을 다양한 크기의 논리적인 단위로 나눈 후 주기억장치에 적재시켜 실행시키는 기법
• 각 세그먼트는 고유한 이름과 크기를 갖는다.
• 기억장치의 사용자 관점을 보존하는 기억장치 관리 기법이다.
• 기억공간을 절약하기 위해 사용한다.
• 주소변환을 위해서 세그먼트 맵 테이블이 필요
• 세그먼트가 주기억장치에 적재될 때 다른 세그먼트에게 할당된 영역을 침범할 수 없으며 이를 위해 기억장치 보호키가 필요
• 내부 단편화는 발생하지 않으나 외부 단편화는 발생
• 가상 주소는 세그먼트 번호와 세그먼트 내에 실제 내용이 위치하고 있는 곳까지의 거리를 나타내는 변위값으로 구성
• 실기억주소는 완전주소 형태이면 세그먼트 기분번지와 변위값을 더해서 구함
• 세그먼트 맵 테이블은 세그먼트 번호와 세그먼트 크기, 주기억장치 상의 기준번지로 구성

페이지 교체 알고리즘

• 페이지 부재가 발생했을 때 가상기억장치의 필요한 페이지를 주기억장치에 적재해야 하는데 주기억장치의 모든 페이지 프레임이 사용중이면 어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지를 결정하는 기법
• OPT ,FIFO, LRU, LFU, NUR, SCR

OPT​

• OPTimal replacement = 최적 교체
• 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체하는 기법
• Belady가 제안
• 페이지 부재가 가장 적게 발생하는 효율적인 알고리즘
• 각 페이지의 호출 순서와 참조 상황을 예측해야하므로 실현 가능성이 없음

FIFO​

• 가장 오래 있었던 페이지를 교체하는 기법
• 이해하기 쉽고 프로그램이 및 설계가 간단
• 벨레이디의 모순 현상 발생 : 페이지 프레임 수를 증가시켰는데도 페이지 부재가 더 많이 일어나는 현상

LRU​

• Least Recently Used
• 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법
• 각 페이지마다 Counter나 Stack을 두어 체크한다.
• 별도의 하드웨어가 필요하며 시간적인 오버헤드가 발생한다.
• 실제로 구현하기가 매우 어렵다.

LFU​

• Least Frequently Used
• 사용 빈도가 가장 적은 페이지를 교체하는 기법
• 프로그램 실행 초기에 많이 사용된 페이지가 후에 사용되지 않을 경우에도 프레임을 계속 차지할 수 있다.

NUR​

• Not Used Recently
• LRU와 비슷한 알고리즘으로 최근에 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법
• 최근에 사용하지 않은 페이지는 나중에도 사용되지 않을 가능성이 높다는 것을 전제로, LRU에서 나타나는 시간적인 오버헤드를 줄일 수 있다.
• 각 페이지마다 참조 비트와 변형비트가 사용된다.
  • 참조비트 : 페이지가 호출되지 않았을 때는 0, 호출되었을 때는 1
  • 변형비트 : 페이지 내용이 변경되지 않았을 때는 0, 변경되었을 때는 1
• 참조비트와 변형비트 값에 따라 교체될 페이지의 순서가 결정된다.

SCR​

• Second Chance Replacement = 2차 기회 교체
• 가장 오랫동안 주기억장치에 있던 페이지 중 자주 사용되는 페이지의 교체를 방지하기 위한 것
• FIFO의 단점을 보완한다.
• 각 페이지마다 참조 비트를 두고 0일경우 교체하고 1일 경우 참조 비트를 0으로 변경 후 FIFO 큐의 맨 마지막으로 이동시킨다.
• LRU처럼 참조 비트를 둔다.

가상기억장치 관리

페이지 크기​

페이지 크기가 작을 경우

• 페이지 단편화 감소
• 효율적인 워킹 셋 유지
• Locality에 더 일치하기 때문에 기억장치 효율이 높아짐
• 맵 테이블의 크기가 커지고 매핑 속도가 늦어짐
• 디스크 접근 횟수가 많아져서 전체적인 I/O 효율성 감소

페이지 크기가 클 경우

• 맵 테이블 크기가 작아지고 매핑 속도가 빨라짐
• 디스크 접근 횟수가 줄어들어 I/O 효율성이 증가
• 페이지 단편화가 증가
• 불필요한 내용까지 주기억장치에 적재될 수 있음

Locality​

• 국부성 = 지역성 = 구역성 = 국소성
• 프로세스가 실행되는 동안 주기억장치를 참조할 때 일부 페이지만 집중적으로 참조하는 성질이 있다는 이론
• 스레싱 방지를 위한 워킹 셋 이론의 기반
• 가상기억장치 관리의 이론적인 근거
• Denning 교수에 의해 구역성의 개념이 증명
• 캐시 메모리 시스템의 이론적 근거

시간 구역성​

• Temporal Locality
• 프로세스가 실행되면서 하나의 페이지를 일정 시간동안 집중적으로 액세스
• 한 번 참조한 페이지는 가까운 시간 내에 계속 참조할 가능성이 높음
• Loop, Stack, Sub Routine, Counting, 집계(Totaling)

공간 구역성​

• Spatial Locality
• 프로세스 실행 시 일정 위치의 페이지를 집중적으로 액세스하는 현상
• 어느 하나의 페이지를 참조하면 그 근처의 페이지를 계속 참조할 가능성이 높음을 의미
• 배열 순회, 순차적 코드 실행, 프로그래머가 변수를 서로 근처에 선언하여 할당되는 기억장소, 같은 영역에 있는 변수 참조할 때 사용

워킹 셋​

• 프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들의 집합
• Denning이 제안한 프로그램의 움직임에 대한 모델로 프로그램의 Locality 특징을 이용
• 워킹 셋을 주기억장치에 상주시킴으로 페이지 부재 및 페이지 교체 현상이 줄어들어 프로세스의 기억장치 사용이 안정
• 시간이 지남에 따라 자주 참조하는 페이지들의 집합이 변화하기 때문에 워킹셋은 시간에 따라 변경

페이지 부재 빈도 방식​

• 페이지 부재율에 따라 주기억장치에 있는 페이지 프레임의 수를 늘리거나 줄여 페이지 부재율을 적정 수준으로 유지하는 방식

프리페이징​

• 필요할 것 같은 모든 페이지를 한꺼번에 페이지 프레임에 적재하는 방식

스래싱​

• Thrashing
• 프로세스의 처리 시간보다 페이지 교체에 소요되는 시간이 더 많아지는 현상
• 다중 프로그래밍 시스템이나 가상기억장치를 사용하는 시스템에서 하나의 프로세스 수행 과정 중 자주 페이지 부재가 발생함으로써 나타나는 현상
• 다중 프로그래밍의 정도가 높아짐에 따라 CPU의 이용률은 어느 시점까지는 높아지지만, 더 높아질 경우 스래싱이 나타나고 CPU 이용률은 급격히 감소한다.

스래싱 방지​

• 다중 프로그래밍의 정도를 적정 수준으로 유지
• 페이지 부재 빈도를 조절하여 사용
• 워킹 셋을 유지
• 부족한 자원을 증설하고 일부 프로세스를 중단
• CPU 성능에 대한 자료의 지속적 관리 및 분석해 임계치를 예상하고 운영

디스크 스케쥴링

• 사용할 데이터가 디스크 상에 여러 곳에 저장되어 있을 경우 데이터를 액세스하기 위해 디스크 헤드가 움직이는 경로를 결정하는 기법
• 탐색시간을 최적화하기 위해 수행된다.
• 처리량 최대화
• 응답 시간 최소화
• 응답 시간 편차의 최소화

FCFS​

• FIFO
• 가장 간단한 스케쥴링으로 디스크 대기 큐에 먼저 들어온 순서로 실행
• 디스크 오버헤드가 적을 때 효율적
• 프로그래밍이 쉬움
• 헤드 이동거리가 상당히 길어질 수 있다.
• 디스크 오버헤드가 커지면 응답시간이 길어진다.
• 탐색 시간을 최적화하려는 시도가 없는 기법

SSTF​

• Short Seek Time First
• 탐색거리가 가장 짧은 트랙에 대한 요청을 먼저 서비스
• 현재 헤드 위치에서 가장 가까운 거리에 있는 트랙으로 헤드를 이동
• FCFS보다 처리량이 많고 평균 탐색 시간이 짧다.
• 일괄 처리 시스템에 유용
• 먼 거리의 트랙은 무한정 기다릴 수도 있음
• 응답 시간 편차가 크기 때문에 대화형 시스템에 부적합

SCAN​

• SSTF가 갖는 탐색 시간의 편차를 해소하기 위한 기법
• Denning이 개발, 대부분의 디스크 스케쥴링에서 기본 전략으로 이용
• 현재 헤드의 위치에서 진행방향이 결정되면 탐색 거리가 짧은 순서에 따라 그 방향의 모든 요청을 서비스하고, 끝까지 이동하면 역방향으로 요청 사항을 서비스
• 헤드가 이동하면서 새로운 요청이 서비스됨
• 현재 진행방향에 더 이상의 요청이 없을 때만 방향을 바꿈
• SSTF에서 발생하는 응답 시간의 편차 감소
• 오버헤드가 적을 경우 가장 효율적인 기법

C-SCAN​

• Cicular SCAN
• 항상 바깥쪽에서 안쪽으로 움직이면서 가장 짧은 탐색 거리를 갖는 요청을 서비스
• 헤드는 트랙 바깥쪽에서 안쪽으로 한 방향만 움직이며 서비스하여 끝까지 이동한 후 안쪽에 더 이상의 요청이 없으면 헤드는 가장 바깥쪽의 끝으로 이동한 후 다시 안쪽으로 이동하면서 요청을 서비스
• 처음과 마지막 트랙을 인접시킨 것과 같은 원형 형태로 디스크를 처리
• 새로운 요청이 도착하면 다음 헤드가 진행할 때 서비스
• 트랙 안쪽과 바깥쪽 요청에 대한 서비스가 공평

LOCK​

• SCAN 기법을 기초로 사용하되 마지막 요청을 서비스한 후 그 방향의 끝으로 이동하는 것이 아니라 바로 역방향으로 진행하는 기법

C-LOCK​

• C-SCAN 기법을 기초로 사용하되 바깥쪽에서 안쪽 방향의 모든 요청을 처리한 후 가장 바깥쪽 요청 트랙으로 이동한 후 안쪽 방향으로 요청을 서비스

N-SCAN​

• N-step SCAN
• SCAN 기법의 무한 대기 발생 가능성을 제거한 것
• 어떤 방향의 진행이 시작될 시에 대기 중이던 요청들만 서비스하고 진행 도중 들어온 요청은 한데 모아서 다음 반대 방향 진행 때 서비스하는 기법
• SSTF나 SCAN보다 응답시간의 편차가 적다.
• 특정 방향에 많은 수의 요청이 도착할 경우 반대 방향에서의 무한 지연 발생을 방지
• 진행도중 도착한 요청은 반대 방향 진행시 서비스하기 위해 디스크 대기 큐에 저장

Eschenbach​

• 에션바흐는 부하가 매우 큰 항공 예약 시스템을 위해 개발
• 탐색 시간과 회전 지연 시간을 최적화하기 위한 최초의 기법
• 헤드는 C-SCAN처럼 움직이며 모든 실린더는 그 실린더에 요청이 있던 없던 전체 트랙이 한 바퀴를 회전할 동안에 서비스를 받음

SLTF​

• Shortest Latency Time First = Sector Queuing
• 회전 지연 시간의 최적화를 위해 구현된 기법
• 드럼에서 사용

파일

• 사용자가 작성한 서로 관련 잇는 레코드의 집합체
• 프로그램 구성의 기본 단위며 보조기억장치에 저장
• 소멸성 : 파일을 추가하거나 제거하는 작업의 빈도수
• 활성률 : 프로그램이 한번 수행되는 동안 처리되는 레코드 수의 백분율
• 크기 : 파일에 저장되어 있는 정보량

파일 시스템​

• 파일의 저장, 액세스, 공유, 보호 등 보조기억장치에서의 파일을 총괄하는 파일 관리 기술
• 사용자와 보조기억장치 사이에서 인터페이스를 제공
• 사용자가 파일을 생성, 수정, 제거할 수 있도록 한다.
• 파일을 공동으로 사용할 수 있게 한다.
• 여러 종류의 액세스 제어방법 제공
• 사용자가 적합한 구조로 파일을 구성
• 파일의 예비와 복구 등의 기능 제공
• 사용자가 물리적 장치 이름 대신에 기호화된 이름을 사용할 수 있게 함
• 사용자가 파일을 편리하게 사용할 수 있도록 파일의 논리적 상태를 보여줘야함
• 파일을 안전하게 사용할 수 있도록하고 파일이 보호되어야함
• 파일 정보가 손실되지 않도록 데이터 무결성을 유지
• 파일 단위 작업 : Open Close Create Copy Destory Rename List
• 파일 내 레코드 단위 작업 : Read Write Update Insert Delete Search

파일 디스크립터​

• File Descriptor = 파일 서술자 = FCB = File Control Block = 파일 제어 블록
• 시스템이 필요로하는 파일에 대한 정보를 갖고 있는 제어블록
• 파일마다 독립적으로 존재
• 시스템에 따라 다른 구조를 가짐
• 보조기억장치 내에 저장되어 있다가 해당 파일이 열릴 때 주기억장치로 옮겨짐
• 파일 시스템이 관리하므로 사용자가 참조 불가
• 파일 디스크립터의 정보
  • 파일 이름 및 파일 크기
  • 보조기억장치에서의 파일 위치
  • 파일 구조 : 순차, 색인 순차, 색인 파일..
  • 보조기억장치의 유형
  • 액세스 제어 정보
  • 파일 유형 : 텍스트, 목적 프로그램...
  • 생성 날짜와 시간
  • 제거 날짜와 시간
  • 최종 수정 날짜와 시간
  • 액세스한 횟수

파일 구조

파일 접근 방법이라고도 한다.

순차 파일​

• Sequential File = 순서 파일 = 순차 접근 방식 = SAM = Sequential Access Method
• 레코드를 논리적인 처리 순서에 따라 연속된 물리적 저장공간에 기록하는 것
• 레코드들이 순차적으로 기록되어 판독할 때도 순차적으로 접근
• 자기 테이프를 모형화한 구조
• 일괄 처리에 적합한 구조
• 레코드를 삽입하거나 삭제하는 경우 파일 전체를 복사한 후 수행하므로 시간이 오래 걸림
  • 파일 전체를 복사
  • 복사된 파일을 대상으로 레코드를 특정 위치에 삽입하거나 삭제
  • 모든 레코드의 위치를 순차적으로 재배치
  • 재비치된 복사파일을 원래 파일로 저장

직접 파일​

• Direct File = 직접 접근 방식 = DAM = Direct Access Method
• 파일을 구성하는 레코드를 임의의 물리적 저장공간에 기록하는 것
• 레코드에 특정 기준으로 키가 할당
• **해싱 함수(사상함수)**를 이용하여 이 키에 대한 보조기억장치의 물리적 상대 레코드 주소를 계산한 후 해당하는 주소에 레코드를 저장
• 레코드는 해싱 함수에 의해 계산된 물리적 주소를 통해 접근
• 임의 접근이 가능한 자기 디스크나 드럼을 사용
• 접근 시간이 빠르고 레코드의 삽입, 삭제, 갱신이 용이
• 레코드의 주소 변환 과정이 필요해 시간 소요
• 기억공간의 효율 저하
• 기억장치의 물리적 구조에 대한 지식 필요
• 프로그래밍이 복잡

색인 순차 파일​

• Indexed Sequential File = 색인 순차 접근 방식 = ISAM = Index Sequential Access Method
• 순차 파일과 직접 파일에서 지원하는 편성 방법이 결합된 형태
• 각 레코드를 키 값 순으로 논리적으로 저장하고 시스템은 각 레코드의 실제 주소가 저장된 색인을 관리
• 레코드 참조시 색인을 탐색한 후 색인이 가리키는 포인터를 사용하여 참조
• 자기디스크에서 많이 사용
• 자기테이프에서 사용 불가
• 순차처리나 임의처리가 모두 가능
• 효율적인 검색 가능하고 삽입 삭제 갱신이 용이
• 색인영역이나 오버플로 영역을 설정해야하므로 기억공간이 필요
• 색인을 이용하여 참조하기 때문에 접근 시간이 직접파일보다 느리다.

구성​

• 기본 영역 : Prime Area 실제 레코드가 기록되는 데이터 영역
• 색인 영역 : Index Area 레코드들의 위치를 찾아가는 색인이 기록되는 영역
• 오버플로 영역 : Overflow Area 예비로 확보해 둔 영역

분할파일​

• 하나의 파일을 여러 개로 분할하여 저장하는 형태
• 여러 개의 순차 서브파일로 구성된 파일
• 백업과 같이 하드디스크에 있는 내용을 테이프와 같은 보조기억장치에 저장할 때 사용
• 파일의 크기가 클 경우 사용

디렉터리 구조

1단계 디렉터리 구조​

• 단일 디렉터리 구조
• 모든 파일이 하나의 디렉터리 내에 위치하여 관리되는 구조
• 모든 파일들이 유일한 이름을 갖고 있어야함
• 모든 파일이 같은 디렉터리 내에 유지되므로 이해가 쉬움
• 파일이나 사용자의 수가 증가하면 파일 관리가 복잡
• 파일명은 일반적으로 내용과 관련된 이름을 사용
• 파일명의 길이는 시스템에 따라 제한을 받음

2단계 디렉터리 구조​

• 중앙에 마스터 파일 디렉터리(MFD)가 있고, 그 아래 사용자별 파일 디렉터리(UFD)가 있는 2계층 구조
• 마스터 파일 디렉터리는 각 사용자의 정보와 사용자 파일 디렉터리를 가리키는 포인터를 갖고 있으며 사용자 파일 디렉터리를 관리
• 사용자 파일 디렉터리는 오직 한 사용자가 갖고 있는 파일들에 대한 정보를 가짐
• 각 사용자는 다른 사용자의 파일 디렉터리를 검색할 수 없음
• 한 사용자 파일 디렉터리에서는 유일한 파일이름을 사용해야되나 서로 다른 사용자라면 동일한 파일이름을 사용할 수 있다.

트리 디렉터리 구조​

• 하나의 루트 디렉터리와 여러 개의 서브 디렉터리로 구성된 구조
• DOS, UNIX, Windows의 운영체제에서 사용되는 디렉터리 구조
• 디렉터리 탐색은 포인터를 사용

비순환 그래프 디렉터리 구조​

• 비주기 그래프 디렉터리 = Acyclic Graph Directory
• 하위 파일이나 하위 디렉터리를 공동으로 사용할 수 있는 것
• 사이클이 허용되지 않는 구조 = 하위 디렉터리가 상위 디렉터리나 상위 파일을 공유할 수 없다.
• 하나의 파일이나 디렉터리가 여러 개의 경로로 접근이 가능
• 디렉터리 구조가 복잡하고 시스템 성능이 저하됨
• 공유된 파일을 삭제할 경우 고아포인터(Dangling Pointer)가 발생

일반적인 그래프 디렉터리 구조​

• 트리 구조에 링크를 첨가시켜 사이클을 허용하는 그래프 구조
• 디렉터리와 파일 공유에 완전한 융통성
• 탐색 알고리즘이 간단하여 파일과 디렉터리를 액세스하기 쉬움
• 사용되지 않은 디스크 공간을 되찾기 위해 가비지 컬렉션이 필요
• 가비지 컬렉팅을 해야되기에 참조 계수기가 필요

디스크 공간 할당 방법

연속 할당​

• Contiguous Allocation
• 연속된 공간에 할당하는 방법으로 생성되는 파일의 크기만큼 공간이 있어야함
• 논리적으로 연속된 레코드가 물리적인 저장공간에도 연속적으로 저장됨
• 파일의 생성과 삭제가 반복되면 단편화 발생
• 단편화를 줄이기 위해 재배치에 의한 주기적인 압축이 필요
• 파일의 크기가 시간에 따라 변경될 경우 구현하기 어려움

불연속 할당​

• Non-Contiguous Allocation
• 디스크 공간을 일정 단위로 나누어 할당하는 기법

섹터 단위 할당​

• 하나의 파일이 디스크 섹터 단위로 분산되어 할당되는 방법
• 하나의 파일에 속하는 섹터들이 연결 리스트로 구성
• 디렉터리는 파일의 시작과 마지막 주소에 대한 정보만 가지고 있음
• 섹터 단위로 저장되므로 디스크 단편화가 발생되지 않음
• 파일의 크기만큼 연속된 공간이 없어도 저장 가능
• 레코드 검색시 파일이 속한 레코드를 순차적으로 검색해야 하므로 탐색시간이 오래 걸린다.
• 직접 접근이 불가능

블록 단위 할당​

• 하나의 파일이 연속된 여러 개의 섹터를 묶은 블록 단위로 할당되는 방법

블록 체인 기법​

• 할당 단위를 블록으로 구성하는 방법
• 하나의 블록은 러 개의 섹터로 구성
• 디렉터리는 파일의 첫 번째 블록을 가리키는 포인터를 가지고 있음
• 하나의 블록은 데이터와 다음 블록을 가리키는 포인터로 구성
• 삽입 삭제시 포인터만 수정하면 되므로 간단
• 순차적으로 탐색해야 되므로 속도가 느림

색인 블록 체인 기법​

• 인덱스 블록 체인 기법
• 파일이 할당된 블록의 모든 포인터를 색인 블록에 모아 직접 접근이 가능
• 디렉터리는 파일의 색인 블록에 대한 포인터를 갖고 있음
• 색인 블록의 포인터를 사용하여 직접 접근이 가능해 탐색 시간이 빠름
• 삽입시 색인 블록을 재구성

블록 지향 파일 사상 기법​

• 포인터 대신 파일 할당 테이블(File Allocation Table)에 있는 블록번호를 사용하는 기법
• 파일 할당 테이블에는 각 블록에 해당하는 항목이 있고 각 항목은 블록번호에 의해 색인된다.
• 블록 번호에 의해 색인된 테이블의 각 항목은 다음 블록의 블록번호를 가짐
• 디스크 구조의 특성상 블록번호는 실제 기억공간의 주소로 쉽게 변환 가능
• 데이터의 삽입 삭제가 용이
• 디렉터리는 파일 할당 테이블의 시작위치를 가지고 있음

자원 보호

• 불법적으로 접근하는 것을 제어
• 자원의 물리적인 손상을 예방하는 기법
• 접근 제어 행렬, 전역 테이블, 접근 제어 리스트, 권한(자격) 리스트

접근 제어 행렬 기법​

• Access Control Matrix
• 자원보호의 일반적인 모델
• 객체에 대한 접근 권한을 행렬로써 표시한 기법

전역 테이블 기법​

• Global Table
• 가장 단순한 구현 방법
• 세 개의 순서쌍인 영역, 개체, 접근 권한의 집합을 목록 형태로 구성
• 테이블이 매우 커서 주기억장치에 저장할 수 없으므로 가상기억장치 기법을 사용해야한다.
• 주기억장치에 저장될 경우 공간 낭비

접근 제어 리스트​

• Access Control List
• 접근 제어 행렬에 있는 각 열, 즉 객체를 중심으로 접근 리스트를 구성
• 각 객체에 대한 리스트는 영역, 접근권한의 순서쌍으로 구성되며 객체에 대한 접근 권한을 갖는 모든 영역을 정의

권한 리스트 기법​

• Capability List = 자격 리스트
• 접근 제어 행렬에 있는 각 행, 즉 영역을 중심으로 권한 리스트를 구성
• 권한 리스트는 영역과 결합되어 있지만 그 영역에서 수행중인 프로세스가 직접 접근할 수는 없다.
• 권한 리스트는 운영체제에 의해 유지되며 사용자에 의해 간접적으로만 접근이 되는 보호된 객체이기 때문

Lock-Key 기법​

• 접근 제어 리스트와 권한 리스트를 절충한 기법
• 객체는 Lock 영역은 Key라 불리는 유일 값을 가지고 있어 영역과 객체가 일치하는 경우만 해당 객체를 접근 가능

파일 보호 기법​

• 자원 보호 기법과 마찬가지로 파일에 대한 일방적인 접근과 손상 및 파괴를 방지하기 위함
• Naming, Password, Access Control
• 파일의 명명 : 접근하고자 하는 파일 이름을 모르는 사용자를 접근 대상에서 제외
• 비밀번호
• 접근 제어 : 공유 데이터에 접근할 수 있는 권한을 제어, 각 파일마다 접근 목록을 둔다.

보안

• 컴퓨터 시스템 내에 있는 프로그램과 데이터에 대해 통제된 접근 방식을 어떻게 제공할 것인가를 다루는 것
• 컴퓨터 시스템 내의 자원을 보호하고 대응하기 위한 일련의 정책과 행위
• 프로그램, 프로세스 또는 사용자의 허용된 권한 외의 접근을 제한

보안 요건​

• 기밀성 : Confidentiality 자원은 인가된 사용자에게만 접근이 허용, 노출되어도 데이터를 읽을 수 없음
• 무결성 : Integrity 오직 인가된 사용자만 수정 가능
• 가용성 : Availability 인가받은 사용자는 언제든 사용 가능
• 인증 : Authentication
• 부인 방지 : NonRepudiation 데이터를 송수신한 자가 송수신 사실을 부인할 수 없도록 송수신 증거 제공

보안 유지 기법​

• 외부 보안
  • 시설보안
  • 운용보안 : 사용자마다 인가된 등급 부여
• 사용자 인터페이스 보안 : 사용자의 신원 확인
• 내부 보안
  • 하드웨어나 운영체제에 내장된 보안 기능 사용
  • 하드웨어나 운영체제 내에 접근 제어 코드를 내장

보안 위험 감소 방법​

• 사용자 감시 : User Surveillance
• 위험 탐지 : Threat Monitoring
• 확충 : Amplification
• 패스워드 보호

정보 보안 기법

비밀키 시스템​

• Private Key System
• 동일한 키로 데이터를 암호화하고 복호화하는 대칭 암호화 기법
• 암/복호화의 속도가 빠르며 알고리즘이 단순
• 파일 크기가 작음
• 사용자가 많아지면 관리할 키의 수가 상대적으로 많아지고 키의 분배가 어려워짐
• DES (Data Encryption Standard)

공용키 시스템​

• Public Key System
• 서로 다른 키로 데이터를 암호화하고, 복호화하는 비대칭 암호화 기법
• 키의 분배가 용이하고 관리해야할 키의 개수가 적음
• 암/복호화 속도가 느리며 알고리즘이 복잡
• 파일의 크기가 큼
• RSA (Rivest Shamir Adleman)

디지털 서명 기법​

• Digital Signature Mechanism
• 고유의 전자 서명으로 송신자가 전자 문서 송신 사실을 부인할 수 없도록 함
• 작성 내용이 송수신 과정에서 변조된 사실이 없다는 것을 증명
• 공개키 암호화 기법을 사용

여분 정보 삽입 기법​

• Traffic Padding Mechanism
• 정상 데이터에 여분의 거짓 데이터를 삽입하여 불법적으로 데이터를 분석하는 공격을 방어하는 기법
• 삽입한 거짓 데이터가 정상 데이터와 구별이 되지 않아야함

인증 교환 기법​

• Authentication Exchange Mechanism
• 수신자가 메세지 전송 도중 변경되지 않았음을 확인할 수 있다.
• 메세지가 정당한 상대방으로부터 전달된 것을 확인할 수 있다.

접근 제어 기법​

• Access Control Mechanism
• 데이터에 접근이 허가된 사용자에게만 데이터 사용을 허용하는 정책을 강화하기 위해 사용

Fault Tolerant System​

• 고장 방지 시스템 = 결함 허용 시스템
• 시스템 부품 고장이나 프로그램에 버그가 있더라도 시스템 전체에 장애가 발생하지 않도록 시스템을 구성하는 방법
• Dual System : 같은 장치를 두 개로 구성하여 하나가 고장나면 다른 하나를 작동시켜 작업을 처리하는 시스템

다중 처리기

• Multi Processor
• 하나의 시스템에 여러 개의 처리기를 두어 하나의 작업을 각 처리기에게 할당하여 수행하도록 하는 것을 의미
• 강결합 시스템
• 실행시간이 감소되고 전체 효율을 향상
• 하나의 운영체제에 의해 전체 시스템이 제어
• 하나의 공통된 기억장소를 가짐
• 프로세서 중 하나가 고장 나도 다른 프로세서들에 의해 작업이 처리되므로 장애극복 가능
• 각 프로세서는 자체 계산능력을 가짐
• 프로세서나 주변장치 등을 공동으로 사용
• 주변장치가 기억장치에 연결되는 방식에 따라 시분할 및 공유버스, 크로스바 교환행렬, 하이퍼 큐브 방식으로 나뉨

시분할 및 공유 버스 연결 방식​

• 각종 장치들을 버스 하나로 연결한 방식
• 장치 연결이 단순하고 경제적이며 융통성이 있음
• 장치 추가 용이
• 한 시점에 하나의 전송만 가능
• 버스가 고장나면 시스템이 먹통
• 시스템 전체 전송량이 버스의 전송률에 의해 제한
• 장치들의 경쟁 상태가 발생하면 시스템 효율이 저하

크로스바 교환 행렬 연결 방식​

• 시분할 및 공유 버스 방식에서 버스의 수를 기억장치의 수만큼 증가시켜 연결한 방식
• 각 기억장치마다 다른 경로를 사용 가능
• 두 개의 서로 다른 기억장치를 동시에 참조
• 장치의 연결이 복잡

하이퍼 큐브 연결 방식​

• 다수의 프로세서들을 연결하는 방식으로 비교적 경제적
• 네 개의 프로세서를 두 개 씩 서로 이웃하게 연결한 사각형 모양의 2차원 하이퍼 큐브를 만들고, 여기에 대응점을 각각 연결하여 3차원 하이퍼 큐브를 형성하고.. 계속 늘린다.
• 다수의 프로세서를 연결할 수 있으며 확장성이 좋음
• 많은 프로세서를 연결시에 비용이 급속도로 증가
• 하나의 프로세서에 연결되는 다른 프로세서의 수가 (연결점) n개일 경우 프로세서는 총 2^n개가 필요

다중 포트 기억장치 연결 방식​

• 시분할 및 공유 버스방식과 크로스바 교환 행렬 방식을 혼합한 형태의 방식
• 많은 수의 프로세서를 쉽게 연결 가능
• 다양한 연결이 가능하다.
• 전송 시간이 비교적 느림

다중 처리기의 운영체제 구조

주종 처리기​

• Master / Slave 처리기
• 하나의 프로세서를 Master로 지정하고 나머지는 Slave로 지정하는 구조
• 주 프로세서가 고장나면 전체 시스템 먹통
• 주 프로세서만 입출력을 수행하므로 비대칭 구조
• 주 프로세서
  • 입출력과 연산 담당
  • 운영체제 수행
• 종 프로세서
  • 연산만 담당
  • 입출력발생시 주프로세서에 요청
  • 사용자 프로그램만 담당

분리 실행 처리기​

• 주/종처리기의 비대칭성을 보완하여 각 프로세서가 독자적인 운영체제를 가지고 있도록 구성
• 각 프로세서에서 발생하는 인터럽트는 해당 프로세서에서 해결
• 한 프로세서에 일이 밀려있어도 다른 프로세서는 유휴상태가 될 수 있다.

대칭적 처리기​

• 분리 실행 처리기를 보완하여 여러 프로세서들이 완전한 기능을 갖춘 하나의 운영체제를 공유하여 수행하는 구조
• 가장 복잡하지만 가장 강력함
• 여러 개의 프로세서가 동시에 수행 가능
• 모든 프로세서가 동등한 권한을 가짐
• 메모리와 입출력장치를 공유
• 프로세서간의 통신은 공유 메모리를 통해 이루어짐
• 공유된 장치를 사용할 때 대립문제가 발생하므로 대비책 필요
• 프로세서의 수를 늘려도 시스템 효율은 향상되지 않음

약결합 시스템​

• Loosely Coupled System = 분산 처리 시스템
• 각 프로세서마다 독립된 메모리를 가진 시스템
• 둘 이상의 독립된 컴퓨터 시스템을 통신망을 통해 연결한 시스템
• 각 시스템마다 독자적인 운영체제를 가짐
• 각 시스템마다 독자적인 운영이 가능하므로 프로세서간 결합력이 약함
• 프로세서 간 통신은 메세지 전달이나 원격 프로시져 호출을 통해 이뤄짐

강결합 시스템​

• Tightly Coupled System = 다중 처리 시스템 = 병렬 처리 시스템
• 동일 운영체제 하에서 여러 개의 프로세서가 하나의 메모리를 공유하여 사용하는 시스템
• 하나의 운영체제가 모든 프로세서와 시스템 하드웨어를 제어
• 프로세서 간의 통신은 공유 메모리를 통해 이뤄짐
• 하나의 메모리를 사용하므로 프로세서 간의 결합력이 강함
• 공유 메모리를 차지하는 프로세서 간의 경쟁을 최소화 해야함

분산 처리 시스템

• Distributed Processing System
• 약결합 시스템으로 독립적인 처리능력을 가진 컴퓨터 시스템을 통신망으로 연결한 시스템
• 사용자는 각 컴퓨터 위치를 몰라도 자원을 사용 가능
• 중앙 집중형 시스템에 비해 개발이 어려움
• 보안 문제 발생
• 시스템 유지상 통일성을 잃기 쉬움
• 시스템 설계가 복잡하고 데이터 처리 서비스의 질이 떨어짐

설계 목적​

• 자원 공유
• 연산 속도 향상
• 신뢰도 향상 : 여러 시스템 중 하나의 시스템에 오류가 발생해도 다른 시스템에서 처리 가능
• 컴퓨터 통신 : 지리적으로 멀어도 정보 교환 가능

투명성​

• Transparence
• 분산 처리 운영체제에서 구체적인 시스템 환경을 사용자가 알 수 없도록 함
• 환경을 알지 못해도 원하는 작업을 수행할 수 있도록 지원
• 자원의 위치나 정보가 변경되더라도 사용자가 이를 인식하지 못하게 함

종류​

• 위치 투명성 : 물리적 위치를 몰라도 자원에 접근 가능
• 이주 투명성 : 사용자나 응용 프로그램의 동작에 영향을 받지 않고 시스템 내에 있는 자원을 이동 가능
• 복제 투명성 : 자원의 복제를 사용자에게 통지할 필요 없이 자유로이 복제
• 병행 투명성 : 자원을 병행 처리하고 공유 가능
• 접근 투명성
• 성능 투명성 : 성능을 증가시키기 위해 시스템 재구성 가능
• 규모 투명성 : 시스템 구조나 알고리즘의 변경 없이 확장 가능
• 고장 투명성 : 고장이 나도 작업 가능

계층구조​

• 하드웨어 계층
• 기억장치 계층
• 프로세스 계층
• 파일시스템 계층
• 사용자 프로그램 계층

분산 파일 시스템​

• 여러 사이트에 분산되어 있는 서버, 장치, 사용자들에 대한 파일 서비스를 제공하는 시스템
• 분산 시스템이 통신망으로 연결되어 있으므로 파일 서비스는 여러 개의 기억장치에서 네트워크를 통해 이뤄짐
• 서로 다른 컴퓨터 사용자 간에 정보를 쉽게 공유 가능
• NFS : 선 마이크로 시스템에서 개발
• LoCUS : 캘리포니아 대에서 개발
• Andrew : 카네기 멜론 대학에서 개발

분산 처리 시스템 분류

위상에 따른 분류​

망형 - 완전 연결​

• Full Connection
• 각 사이트들이 시스템 내의 다른 모든 사이트와 직접 연결된 구조
• 사이트 수가 n개이면 링크 수는 n(n - 1) / 2
• 모든 사이트를 연결해야 하므로 기본비용은 많이 들지만 통신비용은 적다.
• 하나의 링크가 고장나도 다른 링크를 이요하므로 신뢰성이 높다.

망형 - 부분 연결​

• Partially Connection
• 시스템 내의 일부 사이트들 간에만 직접 연결하는 구조
• ㅈ기접 연결되지 않은 사이트는 연결된 타 사이트를 통해 통신

트리 또는 계층형​

• Tree, Hierarchy
• 분산 처리 시스템의 가장 대표적인 형태
• 각 사이트들이 트리 형태로 연결된 구조
• 부모 사이트의 자식 사이트는 그 부모 사이트를 통해 통신이 이뤄짐
• 부모 사이트가 고장나면 자식 사이트는 통신이 불가능

성형​

• 스타형
• 모든 사이트가 하나의 중앙 사이트에 직접 연결되어 있고 다른 사이트와는 연결되어 있지 않은 구조
• 기본 비용은 사이트 수에 비례하며 통신비용이 적다.
• 구조가 간단하고 보수 및 관리가 용이하다.
• 중앙 사이트가 고장나면 다 먹통
• 데이터 전송이 없는 사이트가 접속된 통신회선은 휴지 상태가 된다.

환형​

• 링형
• 시스템 내의 각 사이트가 인접하는 달느 두 사이트와만 직접 연결된 구조
• 정보는 단방향 또는 양방향으로 전달 가능
• 특정 사이트가 고장나면 통신이 불가능해짐

다중 접근 버스 연결​

• Multi Access Bus Connection
• 시스템 내의 모든 사이트들이 공유 버스에 연결된 구조
• 기본 비용은 사이트 수에 비례하고 통신 비용은 일반적으로 저렴

범위에 따른 분류​

LAN​

• 근거리 통신망
• 버스형이나 링형 사용

WAN​

• 광대역 통신망
• 국가-국가간 대륙-대륙간
• 일정 지역 사이트를 근거리 통신망으로 연결 후 각 근거리 통신망을 연결하는 방식

프로세서 모델에 따른 분류​

클라이언트/서버 모델​

• 클라이언트와 서버가 하나의 작업을 분산 협동 처리 하는 방식
• 프로그램의 모듈성과 융통성을 증대

프로세서 풀 모델​

• 하나 이상의 프로세서 풀과 여러 서버가 연결된 형태

혼합 모델​

• Hybrid Model
• 클라이언트/서버 모델과 프로세서 풀 모델을 혼합한 형태의 방식
• 사용자는 워크스테이션이나 단말기를 통해 시스템에 접근

운영체제에 따른 분류​

네트워크 운영체제​

• 독자적인 운영체제를 가지고 있는 시스템을 네트워크로 구성한 것
• 사용자가 원격 시스템으로 로그인하거나 원격 시스템으로부터 필요한 자원을 전달 받는 방식
• 사용자는 시스템의 각 장치에 대해 알고 있어야 함
• 지역적으로 멀리 떨어진 대규모 시스템에 사용
• 설계와 구현이 쉽다.
• 자원 공유가 번거로움

분산 운영체제​

• 하나의 운영체제가 모든 시스템 내의 자원을 관리하는 것
• 원격에 있는 자원을 마치 지역 자원인 것과 같이 쉽게 접근하여 사용하는 방식
• 사용이 편리하고 시스템 간 자원 공유가 용이
• 하나의 운영체제가 시스템 전체를 관리해야 하므로 설계와 구현이 어려움
• 요청한 컴퓨터에 요청된 컴퓨터의 자원이 이주됨으로 자원 사용 가능
• 데이터 이주
  • 데이터를 요청한 사용자의 컴퓨터로 해당 데이터의 복사본을 전송 시키는 방식
  • 사용자가 데이터가 필요하지 않을 경우 데이터의 복사본을 원래 컴퓨터로 돌려보냄
• 연산 이주
  • 요청한 데이터가 있는 컴퓨터에서 데이터를 처리하여 해당 결과를 요청한 컴퓨터에게 보내는 방식
  • 결과를 전송시키는 것
• 프로세스 이주 : 프로세스의 전체 또는 일부를 다른 컴퓨터에서 실행되도록 하는 방식

UNIX

• 서버 컴퓨터에서 사용되는 운영체제
• 시분할 시스템을 위해 설계된 대화식 운영체제
• 소스가 공개된 개방형 시스템
• 크기가 작고 이해하기 쉬움
• 이식성이 높고 프로세스 간 호환성이 높음
• Multi User, Multi Tasking
• 트리 구조의 파일 시스템
• 하나 이상의 작업을 백그라운드에서 수행하므로 여러 작업을 동시 처리 가능

구성​

• 하드웨어
• 커널
• 쉘
• 유틸리티
• 사용자

커널​

• UNIX의 핵심 부분
• 컴퓨터가 부팅될 때 주기억장치에 적재된 후 상주하면서 실행
• 하드웨어를 보호하고 프로그램과 하드웨어 간의 인터페이스 역할
• 프로세스 관리, 기억장치 관리, 파일 관리, 입출력 관리, 프로세스간 통신, 데이터 전송 및 변환

쉘​

• 사용자의 명령어를 인식하여 프로그램을 호출하고 명령을 수행하는 명령어 해석기
• 시스템과 사용자 간의 인터페이스 역할
• DOS의 COMMAND.COM과 같은 기능
• 보조기억장치에 명령어가 포함된 파일로 존재하며 교체처리가 가능
• 주기억장치에 상주하지 않는다.

유틸리티​

• 일반 사용자가 작성한 응용 프로그램을 처리하는데 사용
• 에디터, 컴파일러, 인터프리터, 디버거
• DOS의 외부명령어

프로세스간 통신​

• 각 프로세스는 시스템 호출을 통해 커널의 기능을 사용
• 프로세스 간 통신은 시그널, 파이프, 소켓 등을 사용
• 시그널 : 간단한 메세지를 이용하여 통신, 초기 UNIX
• 파이프 : 한 프로세스의 출력이 다른 프로세스의 입력으로 사용되는 단방향 통신
• 소켓 : 프로세스 간의 대화를 가능하게 하는 쌍방향 통신

UNIX 파일 시스템

파일 시스템​

• 트리 구조
• 디렉터리나 주변장치를 파일과 동일하게 취급
• 파일 생성 및 삭제, 보호 기능을 가짐
• 일반파일, 디렉터리파일, 특수파일 형식 제공

파일 시스템 구조​

• 디스크를 블록으로 분류하여 배치한 구조
• 부트 블록, 슈퍼블록, 아이노드 블록, 데이터 블록으로 구성
• 부트 블록 : 부팅 시 필요한 코드를 저장
• 슈퍼 블록 : 전체 파일 시스템에 대한 정보를 저장
• Index-Node 블록 : 각 파일이나 디렉터리에 대한 모든 정보를 저장하고 있는 블록
  • 파일 소유자의 사용자 번호 및 그룹 번호
  • 파일 크기
  • 파일 타입
  • 생성 시기
  • 최종 변경 시기
  • 최근 사용 시기
  • 파일 보호 권한
  • 파일 링크 수
  • 데이터가 저장된 블록의 시작 주소
• 데이터 블록 : 디렉터립려로 디렉터리 엔트리와 실제 파일에 대한 데이터가 저장된 블록

프로세스 관련 명령어​

• fork : 프로세스 생성, 하위 프로세서 호출, 프로세스 복제
• exec : 프로세스 수행
• exit : 프로세스 종료
• wait : fort 후 exec에 의해 실행되는 프로세스의 상위 프로세스가 하위 프로세스 종료 등의 event를 기다림
• kill : 프로세스 제거
• getpid : 자신의 프로세스 아이디
• getppid : 부모 프로세스 아이디
• & : 백그라운드 처리를 위해 명령의 끝에 입력
• signal : 신호를 받았을 때 프로세스가 취할 동작 지정
• pipe : 프로세스 간 통신을 위한 경로 설정

파일 및 디렉터리 명령어​

• creat : 파일 생성
• open : 파일을 사용할 수 있는 상태로 준비
• close : 파일 닫기
• cp : 복사
• mv : 파일 이동 또는 이름 변경
• rm : 파일 삭제
• cat : 파일 내용 표시
• chmod : 파일 사용 허가 지정
• chown : 소유자 변경
• find : 파일 찾기
• mknod : 특수 파일 생성
• mount : 파일 시스템 마운팅
• mkfs : 파일 시스템 생성
• fsck : 파일 시스템 검사
• mkdir : 디렉터리 생성
• chdir : 디렉터리 위치 변경
• rmdir : 디렉터리 삭제
• ls : 디렉터리 파일 목록 확인
• finger : 사용자 정보 표시

Windows

• GUI
• 선점형 멀티태스킹 : 동시에 여러 개의 프로그램을 실행하는 멀티 프로그래밍을 하면서 운영체제가 각 작업의 CPU 이용시간을 제어하여 응용 프로그램 실행중 문제가 발생하면 해당 프로그램을 강제 종료시키고 모든 시스템 자원을 반환하는 방식
• FAT 32 파일 시스템 사용
• Plug and Play
• OLE 사용 : 다른 여러 프로그램에서 작성된 문자가 르미 등의 개체를 현재 작성 중인 문서에 자유롭게 연결하거나 삽입하여 편집할 수 있는 기능
• 255자의 긴 파일명
• Single User 시스템

MS-DOS

• CUI
• Single User
• Single Tasking
• 시스템 파일 : 도스의 핵심파일로 주변장치의 입출력과 시스템 전체를 통제, MSDOS.SYS와 IO.SYS가 있다.
• 명령어 처리기 : COMMAND.COM
• 자동 일괄 처리 파일 : AUTOEXEC.BAT
• 환경 설정 파일 : CONFIG.SYS

명령어​

내부 명령어​

• COMMAND.COM에 포함되어 있고 메모리에 항상 상주되어 있다.
• DIR : 파일 목록 표시
• COPY : 복사
• TYPE : 파일 내용 표시 (like cat)
• REN : 파일 이름 변경
• DEL : 파일 삭제
• MD : 디렉터리 생성
• CD : 디렉터리 위치 변경
• RD : 디렉터리 삭제
• CLS : 화면 내용을 지움
• VER : 버전 표시 (like uname)
• PATH : 파일 탐색 경로 지정

외부 명령어​

• 실행과정이 복잡하거나 자주 사요하지 않는 것
• 디스크에 파일로 저장
• 처리속도가 느림
• UNDELETE : 삭제한 파일 복원
• SYS : 시스템 파일 복사
• ATTRIB : 파일 속성 변경 (like chmod)
• MOVE : 파일 이동
• FIND : 파일 찾기
• FORMAT : 포맷
• UNFORMAT : 포맷한 디스크를 복원
• CHKDSK : 디스크 상태 점검 (like df)
• DISKCOPY : 디스크 단위 복사
• DISKCOMP : 디스크 비교

npm으로 npm의 버전을 업데이트 할 때의 명령어는 다음과 같다.

$ npm install -g npm

업데이트 명령 실행 후 오류가 발생한 뒤 npm 명령어가 없다는 경우가 생길 수 있다. 당황하지 말고 아래 명령어를 실행한다.

# 캐시 강제 삭제
$ npm cache clean -f

# npm 다운로드
$ curl http://npmjs.org/install.sh | sh

다시 npm이 설치되어 npm 명령어를 실행할 수 있다.

정말 angular2 를 배우고 싶었다.

대세는 angular2 와 react 가 되었지만 angular2 를 선택한건 angular1 에 반했었고 구글이기 때문이었다. 근데 angular2 를 사용하려면 typescript 를 알아야하고, systemjs 또는 webpack 을 알아야하며 rxjs, corejs, zonejs, karma, e2e 등 새로운 기술을 너무 많이 알아야되었다.

대부분이 여기서 좌절(?)해 react 나 vue 로 가려고 하는 것 같다. 러닝 커브가 상당했던 이유는 이러했다.

• angular2 의 포스트는 이론만 많았다.
• 실전을 찾으면 버전이 알파 또는 베타 버전이라 현재와는 호환이 안된다.
• 설치법은 알려주지도 않는다. (다 nodejs 개발자라 생각하는 것 같다.)
• 어떤 패키지가 무슨 기능에 사용되는지 하나도 알려주지 않는다.
• 심지어 공식 홈페이지의 starter-kit 을 clone 하면 오만가지의 테스팅 모듈도 다 딸려와 정신이 혼미하다.

2016 년에 자바스크립트를 배우는 기분은 대부분이 이런 것 같다.

하나하나 차근차근 알아가며 angular2 로 빠져보자.

npm

먼저 angular2 (이하 ng2)는 npm 으로 설치를 해야한다.

npm 이 무엇인가? bower, composer, maven 같은 패키지 다운로드 매니저이다. 더 쉽게 말하면 자바스크립트 라이브러리를 다운로드하고 관리해주는 프로그램이라 생각하자.

nodejs 다운로드에서 맞는 윈도우 버전을 다운로드해 설치하자.

package.json

npm 으로 자바스크립트 라이브러리를 다운받기 위해선 package.json(설정파일)이 필요하다. 원하는 위치에 폴더를 만들자. (D:\workspace\ng-test)

그리고 package.json 파일을 폴더 하위에 만든다.

{
  "name": "ng2-webpack-start",
  "version": "0.1.0",
  "dependencies": {
    "@angular/common": "^2.4.6",
    "@angular/compiler": "^2.4.6",
    "@angular/core": "^2.4.6",
    "@angular/forms": "^2.4.6",
    "@angular/http": "^2.4.6",
    "@angular/platform-browser": "^2.4.6",
    "@angular/platform-browser-dynamic": "^2.4.6",
    "@angular/router": "^3.4.6",
    "core-js": "^2.4.1",
    "reflect-metadata": "^0.1.9",
    "rxjs": "^5.1.0",
    "zone.js": "^0.7.6"
  }
}

설명​

• name : 프로젝트의 이름
• version : 버전 기법에 맞게 원하는대로 적는다.
• dependencies : ng2 프로젝트에 사용할 js library 의 이름과 버전을 적는다.
  • @angular/common : ng2 의 기본 모듈
  • @angular/compiler : ng2 의 template 을 위해 필요한 모듈
  • @angular/core : ng2 의 기본 모듈
  • @angular/forms : ng2 로 form 을 다루기 위한 모듈
  • @angular/http : 비동기 서버 통신을 위한 모듈
  • @angular/platform-browser : ng2 를 브라우저로 표시하기 위한 모듈
  • @angular/platform-browser-dynamic : ng2 를 브라우저로 표시하기 위한 모듈
  • @angular/router : 라우팅 기능 모듈
  • core-js : js 의 최신 문법을 사용하기 위함
  • reflect-metadata : metadata 문법을 사용하기 위함
  • rxjs : observables 기능을 사용하기 위함
  • zone.js : async 함수의 도착 지점을 알기 위함

ng2 의 기능들과 그 기능을 하위버전 브라우저에서도 사용하기 위한 라이브러리들을 포함했다.

설치​

프로젝트에서 쉘을 실행시켜 설치를 진행하자.

$ npm install

node_modules 폴더가 생성된 걸 확인할 수 있다.

Hello World

• src 라는 폴더를 새로 만든다. (D:\workspace\ng-test\src)
• index.html 과 main.ts 파일을 생성한다.

index.html​

<!doctype html>
<html>
  <head>
    <title>Hi Angular2</title>
  </head>
  <body>
    <main>Loading...</main>
  </body>
</html>

main.ts​

main.ts 는 ng2 의 기능을 하나로 통합시켜주는 시작 스크립트이다.

import "core-js";
import "reflect-metadata";
import "zone.js/dist/zone";

import { platformBrowserDynamic } from "@angular/platform-browser-dynamic";
import { AppModule } from "./app/app.module";

platformBrowserDynamic().bootstrapModule(AppModule);

app.module.ts​

• src 밑에 app 폴더를 만든다.
• src\app\ 아래에 app.module.ts 파일을 생성한다. (D:\workspace\ng-test\src\app\app.module.ts)

import { BrowserModule } from "@angular/platform-browser";
import { NgModule } from "@angular/core";
import { AppComponent } from "./app.component";

@NgModule({
  imports: [BrowserModule],
  declarations: [AppComponent],
  bootstrap: [AppComponent],
})
export class AppModule {}

이 파일은 ng2 에서 어떤 모듈을 사용할지 알려준다.

설명​

• imports : 이 모듈에 필요한 다른 모듈
• declarations : 모듈에 속하는 뷰 클래스, 앵귤러에는 components, directives, pipes 라는 세가지 뷰 클래스가 있다.
• bootstrap : 메인 Component 지정 (root 모듈만 지정해야함)

컴포넌트란 무엇인가? 컴포넌트는 화면(뷰)를 제어하는 자바스크립트 클래스이다.

app.component.ts​

app.module.ts 에서 사용할 메인 컴포넌트를 생성하자.

import { Component } from "@angular/core";

@Component({
  selector: "main",
  template: ` <h1>Hello World</h1> `,
})
export class AppComponent {}

설명​

• selector : 어떤 위치에 삽입할지 attribute 이름을 적는다.
• template : 어떤 템플릿을 사용할지 ` 기호를 사용해 적는다.

여기까지가 ng2 의 가장 기본적인 틀이다. 이제 실행을 하기 위해 만만치 않은 작업이 남았다.

TypeScript

ng2 는 typescript 를 주 언어로 사용한다. typescript 는 javascript 의 상위 집합이다. 상위집합이란 말이 어렵다면.. 그냥 javascript 랑 똑같다고 생각해도 된다. 똑같이 코딩해도 된다. 거기에 java 처럼 type 을 곁들여 코드를 짤 수 있다.

하지만 브라우저에서 실행하려면 javascript 로 compile 을 해줘야한다. 쉽게 java(ts)로 짜고 class(js)로 컴파일해야 실행되는 구조라 이해하자. 그러기 위해 몇가지 라이브러리를 npm 에서 추가로 설치해줘야한다.

# 타입스크립트 다운로드
$ npm install --save-dev typescript

위 명령어를 실행하면 개발버전(save-dev)으로 typescript 라이브러리가 설치된다. package.json 을 보면 devDependencies 옵션 밑에 의존성이 추가 된 것을 볼 수 있다.

tsconfig.json​

typescript 를 javascript 로 컴파일하기 위해 기본 옵션을 설정해줘야한다. root 에 tsconfig.json 파일을 만들자.

{
  "compilerOptions": {
    "target": "es5",
    "experimentalDecorators": true,
    "emitDecoratorMetadata": true
  }
}

• target : javascript es5 버전으로 컴파일을 한다.
• experimentalDecorators : 데코레이터 기능을 사용하기 위해 true 로 설정한다.
• emitDecoratorMetadata : 데코레이터 기능을 사용하기 위해 true 로 설정한다.

여기까지가 ng2 의 typescript 기본 설정이다.

compile​

아래 명령어를 실행한다.

$ $(npm bin)/tsc --rootDir src --outDir dist

실행이 되고 dist 폴더 아래 typescript 가 javascript 로 컴파일된 게 보인다. 근데 아직까진 여러 오류가 보인다. es6 의 기능을 사용할 수 없다는 오류인데 우리에겐 core-js 라이브러리가 있으니 typescript 에 core-js 를 사용하고 있다고 알려주자.

typings​

라이브러리를 사용하고 있다고 알려주기 위해선 typings 를 설치해야한다.

$ npm install --save-dev typings

core-js​

core-js 에 type 이 들어간 interface 를 typings 로 추가한다.

$ $(npm bin)/typings install --global --save dt~core-js

typings 폴더와 typings.json 파일이 추가된 것을 확인할 수 있다. 다시 컴파일을 해보면 오류 없이 js 로 컴파일 된다.

custom scripts​

매번 $(npm bin)/... 명령어를 치기는 너무 귀찮다. package.json 을 열어 명령어를 줄인 script 기능을 사용해보자.

{
  "name": "ng2-webpack-start",
  "version": "0.1.0",
  "scripts": {
    "build": "tsc --rootDir src --outDir dist",
    "postinstall": "typings install"
  }
  ...
}

이렇게 추가하면 쉘에서 npm run build 명령어로 컴파일을 할 수 있다. 또한 postinstall 스크립트를 활성화하면 npm install 명령어 후에 바로 postinstall 명령어가 실행되어 한 번에 typings 모듈까지 설치를 할 수 있다.

../dist/main.js 를 index.html 에 추가하고 브라우저에서 열어보자.

<!doctype html>
<html>
  <head>
    <title>Hi Angular2</title>
  </head>
  <body>
    <main></main>
    <script src="../dist/main.js"></script>
  </body>
</html>

index.html 을 열면 아래와 같은 오류가 나온다.

이 오류는 commonjs 환경이 아니여서 발생한다.

commonjs 는 무엇인가? nodejs 와 같이 require 함수를 사용해 javascript 를 가져오는(import) 환경을 말한다.

해결하기 위해 Webpack 을 설치하자.

Webpack

Webpack 은 무엇인가? 내가 원하는 모든 파일을 하나의 javascript 파일로 불러올 수 있게 하는 모듈 번들러다.

설치​

$ npm install --save-dev webpack

webpack 이 typescript 파일을 로드하기 위해선 typescript loader 모듈을 설치해줘야한다.

typescript-loader​

$ npm install --save-dev awesome-typescript-loader

설치 후에 tsconfig.json 파일을 열어 webpack 을 사용한다는 옵션을 줘야한다.

{
  "compilerOptions": {
    "target": "es5",
    "experimentalDecorators": true,
    "emitDecoratorMetadata": true
  },
  "awesomeTypescriptLoaderOptions": {
    "useWebpackText": true
  }
}

설정​

root 에 webpack.config.js 파일을 만들자.

const webpack = require("webpack");
const path = require("path");

module.exports = {
  entry: "./src/main.ts",
  output: {
    path: path.resolve(__dirname, "./dist"),
    filename: "app.bundle.js",
  },
  plugins: [
    new webpack.ContextReplacementPlugin(
      /angular(\\|\/)core(\\|\/)src(\\|\/)linker/,
      path.resolve(__dirname, "./src"),
      {},
    ),
  ],
  module: {
    loaders: [{ test: /\.ts$/, loaders: ["awesome-typescript-loader"] }],
  },
  resolve: {
    extensions: [".ts", ".js"],
    modules: [path.resolve(__dirname, "node_modules")],
  },
};

설명​

• entry : 웹팩이 읽을 파일
• output : 어디로 파일을 내보낼지
• plugins : 어느 추가 플러그인을 사용할지
• module : 파일을 가져오는데 어떤 모듈을 사용할지
• resolve : 모듈을 어디서 찾을지

plugins 에 angular 설정을 주지 않으면 오류가 발생한다.

실행​

package.json 에서 build script 를 변경한다.

{
  "name": "ng2-webpack-start",
  "version": "0.1.0",
  "scripts": {
    "build": "webpack --progress"
    ...
  }
  ...
}

dist 폴더를 삭제한 뒤 빌드 스크립트를 실행한다.

# 쉘에서
$ rm -rf dist
# 터미널에서
$ rmdir dist

# 빌드 실행
$ npm run build

dist/app.bundle.js 가 생성된 것을 확인할 수 있다. index.html 에서 app.bundle.js 를 가져오게 추가한 뒤 실행해보자

구조​

현재까지의 폴더 구조는 이렇다.

webpack-dev

매번 컴파일할 수 없으니 자동으로 컴파일이 되고 브라우저로 볼 수 있게 해보자.

설치​

webpack-dev-server와 html-webpack-plugin을 설치한다.

$ npm install --save-dev webpack-dev-server
$ npm install --save-dev html-webpack-plugin

html-webpack-plugin​

webpack.config.js에 html plugin 설정을 추가한다.

const webpack = require("webpack");
const path = require("path");
// 여기를 추가
const HtmlWebpackPlugin = require("html-webpack-plugin");

module.exports = {
  plugins: [
    new webpack.ContextReplacementPlugin(
      /angular(\\|\/)core(\\|\/)src(\\|\/)linker/,
      path.resolve(__dirname, "./src"),
      {},
    ),
    // 여기를 추가
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: "./src/index.html",
    }),
  ],
};

index.html 에서 스크립트 삽입부분을 지운다.

<!doctype html>
<html>
  <head>
    <title>Hi Angular2</title>
  </head>
  <body>
    <main></main>
  </body>
</html>

webpack-dev-server​

package.json 에 start 스크립트를 추가한다.

    "start": "webpack-dev-server --inline --progress"

실행​

# 다시 빌드
$ npm run build
# 서버 시작
$ npm start

다시 빌드하면 dist/index.html 이 생성되고 webpack 이 생성해준 script 가 자동으로 들어가 있는걸 확인할 수 있다.

<!doctype html>
<html>
  <head>
    <title>Hi Angular2</title>
  </head>
  <body>
    <main></main>
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