네트워크 프로토콜 설계 개념​

• 네트워크 프로토콜 설계시 주소표현과 데이터 전달방식을 결정하고 신뢰성을 위해 오류제어와 흐름제어 기능 추가

오류제어 개념 및 기법​

오류제어 개념​

• 부가정보를 추가하여 데이터 전송 중 발생하는 오류를 검출하여 재전송요구(BEC)하거나, 수신 측에서 직접 수정(FEC)하는 매커니즘
• 데이터 무결성, 신뢰성

오류제어 기법​

흐름제어 개념 및 기법​

흐름제어 개념​

• 송신자, 수신자 간 데이터 전송속도를 조절하여 수신자가 처리 가능한 범위를 넘은 전송을 방지하는 기법
• 데이터 손실 최소화, 수신 버퍼 오버플로우 방지, 혼잡 완화

흐름제어 기법​

혼잡제어 개념 및 매커니즘​

혼잡제어 개념​

• 데이터 전송 중에 네트워크 혼잡을 방지하고 효율적으로 데이터 패킷을 전달하기 위한 메커니즘

혼잡제어 매커니즘​

데이터 전송방식 개념 및 기법​

데이터 전송방식 개념​

• 데이터가 송수신측 사이에서 어떻게 전달할지를 구현하는 방법

데이터 전송 기법​

전자메일 전송 과정 개요​

• 메일 클라이언트로 메일 전송시 SMTP 서버의 IP주소와 포트로 서버 연결, 네트워크 IP주소에 해당하는 MAC주소를 찾아 패킷을 전송하고, 수신자의 전자메일 주소로 최종 배달

IP, MAC, Port, 전자메일 주소 설명​

SMTP 메일 전송 과정​

ADHOC 라우팅 프로토콜의 개념​

• 기반시설이 없는 무선 네트워크 환경에서 동적으로 구성되는 라우팅 프로토콜로 각 노드가 라우터 역할을 수행하며 네트워크 토폴로지 변화에 따른 능동적 경로 탐색, 유지 가능
• 저전력, 가입-이탈 자율성, 동적 토폴로지, 이동성, 자가치유, 자가구성

ADHOC 라우팅 프로토콜 구성도, 핵심요소, 적용방안​

ADHOC 라우팅 프로토콜 구성도​

• 기반구조 없이 노드가 호스트, 라우터로 동작하여 동적 경로 형성

• ADHOC 네트워크에 포함된 기기 하나라도 연결시 모든 노드가 기간망 접근 가능

ADHOC 라우팅 프로토콜 핵심요소​

ADHOC 라우팅 프로토콜 적용방안​

• VANET, FANET 등 차량, UAM 간 ADHOC 통신 구현 가능

AODV 라우팅 프로토콜​

AODV 라우팅 프로토콜 개념​

• 데이터 전송이 발생할 때 경로탐색을 하는 Reactive 방식의 ADHOC 라우팅 프로토콜
• 경로 탐색 오버헤드 감소, 동적 토폴로지 대응, 구현 용이, 에너지 효율

AODV 라우팅 프로토콜 핵심요소​

통신 프로토콜의 개념​

• 디지털 정보를 전송계층에서 포트 기반으로 전송하기 위한 세그먼트 표준 규약
• TCP의 핸드쉐이킹으로 인한 신뢰성과 UDP의 데이터그램으로 인한 실시간성의 장점을 결합하여 멀티호밍, 멀티스트리밍 기반 SCTP 프로토콜로 발전

TCP, UDP, SCTP​

TCP 개념 및 특징​

# TCP 헤더
+-----------------+-----------------+
|  소스 포트        |  목적지 포트       |
+-----------------+-----------------+
|      시퀀스 번호                     |
+-----------------------------------+
|      ACK 번호                      |
+-----------------+-----------------+
|    길이  |   플래그   |   윈도우 크기  |
+-----------------+-----------------+
|    체크섬         |   긴급 포인터     |
+-----------------+-----------------+
|      옵션                          |
+-----------------------------------+
|                                   |
|              데이터                 |
|                                   |
+-----------------------------------+

• 개념: 신뢰성과 순서를 보장하는 연결지향 프로토콜
• 특성: 흐름제어, 혼잡제어, 전이중통신, 연결지향

UDP 개념 및 특징​

# UDP 헤더
+-----------------+-----------------+
|  소스 포트        |  목적지 포트       |
+-----------------+-----------------+
|     길이         |     체크섬        |
+-----------------+-----------------+
|                                   |
|              데이터                 |
|                                   |
+-----------------------------------+

• 개념: 데이터 전송 속도를 우선시하는 비신뢰성 비연결지향 프로토콜
• 특징: 비신뢰성, 비연결지향, 단순성, 실시간성

SCTP 개념과 특징​

# SCTP 헤더
+-----------------+-----------------+
|  소스 포트        |  목적지 포트       |
+-----------------+-----------------+
|  검증 태그        |  체크섬           |
+-----------------------------------+
|         청크 헤더1                  |
+-----------------------------------+
|            데이터1                 |
+-----------------------------------+
|         청크 헤더2                  |
+-----------------------------------+
|            데이터2                 |
|              ...                  |
+-----------------------------------+

• 개념: 신뢰성 있는 데이터 전송과 다양한 기능을 제공하는 프로토콜로 TCP와 UDP의 장점 결합
• 신뢰성 보장, 멀티스트림, 멀티호밍, 연결지향

TCP, UDP, SCTP 비교​

NOMA 개념​

• 동일한 주파수 자원을 다수의 사용자가 동시에 사용하며, 신호의 세기 차이를 이용해 사용자 간 신호를 구별하여 주파수 효율성과 데이터 전송 속도를 극대화하는 차세대 무선 통신 기술
• 증가하는 데이터 트래픽과 다양한 서비스 요구 충족, 주파수 자원의 효율적 사용, 더 많은 사용자 수용 능력, 높은 데이터 전송 속도

NOMA 개념도, 구성요소, 비교​

NOMA 개념도​

• 전력을 제어하여 채널별 주파수를 중첩하여 전송

NOMA 구성요소​

기존 주파수 분할 방식과 비교​

NOMA 고려사항​

• 수신기 내부 순차적 간섭 제거로 수신 받을 데이터를 정확하게 처리하는 기술 필요

이더넷 개념​

• 네트워크에 연결된 기기들이 상호 데이터를 교환할 수 있게 해주는 48bit 길이 MAC 주소기반 통신 프로토콜
• 유선 연결, 높은 속도, 다양한 토폴로지 지원, 높은 신뢰성

이더넷 프레임 구조, 구성요소, 적용방안​

이더넷 프레임 구조​

이더넷 프레임 구성요소​

• 전이중 통신 도입으로 IPG 제거

이더넷 적용방안​

이더넷 프레임 최소 크기가 64Byte인 이유​

• CSMA/CD로 충돌을 감지하기 위한 대역폭 대비 최소 프레임 크기
• 현재는 전이중 채널 사용으로 고려 대상 아님

CAN 개념​

• 여러 개의 전자제어장치,ECU가 차량 내에서 서로 통신하기 위해 설계된 ISO 11898 표준 직렬 버스시스템
• 엔진 제어, 변속기 제어, 제동, 안전 시스템 등 장치 간 우선순위 기반 효율적 통신을 위해 필요

CAN 구성도, 구성요소, 취약점​

CAN 구성도​

CAN 구성요소​

• 멀티마스터, ID 기반 우선순위 프로토콜로 높은 신뢰성 보유

CAN 취약점, 대응방안​

차량 네트워크 발전 방향​

• ADAS 운용을 위해 데이트 프레임, 멀티 컨트롤러 기반의 100Mbps 성능의 EtherLoop 통신으로 전환 예상

소스코딩, 채널코딩 개념​

• 전송효율과 신뢰성을 위한 필수 통신 기법

소스코딩, 채널코딩 개념도, 세부절차, 비교​

소스코딩, 채널코딩 개념도​

소스코딩, 채널코딩 세부절차​

소스코딩, 채널코딩 비교​

디지털 전송시 고려사항​

• 케이블, 광섬유 등 물리적 매체를 이용한 전송시 라인코딩 기법을 활용하여 동기화, 전송효율 확보

CIDR 개념​

• IP 주소를 효율적으로 할당하고, 인터넷 라우팅 정보를 경제적으로 관리하게 해주는 주소할당 및 라우팅 기법
• IP 주소 고갈문제 해결, 라우팅 테이블 축소, 유연한 네트워크 설계

서브네팅, 슈퍼네팅 개념, 특징​

서브네팅 개념, 특징​

슈퍼네팅 개념, 특징​

서브넷 마스크 개념, 특징​

• IP 주소에서 네트워크 주소부와 호스트 주소부를 구분하는데 사용하는 32bit 값
• 네트워크 주소부는 1로, 호스트 주소부는 0으로 표시

192.168.0.0/24 에서 4개의 네트워크 구성 예시

네트워크 아이디: 1100 0000 1010 1000 0110 0100 호스트 아이디: 0000 0000

서브넷마스크: 255.255.255.192/26 사용가능 호스트: $62 = 2^6 - 2$ (네트워크 아이디, 브로드캐스트 주소)

CIDR 고려사항​

• All IP 기반 IPv6로 전환하여 디바이스 수에 제한 없이 네트워크 토폴로지 구성

소켓 통신의 개요​

소켓 통신의 개념​

• 네트워크 상에서 서로 다른 시스템 간에 데이터를 송수신할 수 있게하는 인터페이스 제공
• IP, Port를 활용하여 통신연결 설정

소켓 통신의 특징​

TCP 소켓 구성도, 특징​

TCP 소켓 구성도​

TCP 소켓 특징​

HTTP 개념, 실시간 통신 기법​

HTTP 개념​

• 요청, 응답 단일요청을 위해 비연결성, 무상태성, 효율성 특징
• 실시간 데이터 통신을 위해 폴링, 롱폴링 기법 사용

HTTP 실시간 통신 기법​

• HTTP 헤더 및 커넥션 오버헤드 증가로 HTML5에서 웹소켓으로 표준화 진행

폴링​

롱폴링​

웹소켓​

• 전이중통신, 지속연결, 확장성
• 초기 핸드쉐이킹 비용이 크므로 DNS캐시, TLS 인증서 캐시, HSTS 등 연결 비용 감소 기법 활용