방송대_유비쿼터스컴퓨팅개론 정리하기

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방송대_컴퓨터과학과_ 유비쿼터스컴퓨팅개론 강의 정리하기[1~15강 통합]

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1. 유비쿼터스환경
   언제, 어디서나, 어떠한 통신 단말기를 가지고, 어느 정보통신망을 통해서든, 원하는 정보통신 서비스를 받을 수 있는환경
2. 유비쿼터스혁명
   서로 이질적인 물리공간(제1공간)과 전자공간(제2공간)이 제3의 가치공간인 유비쿼터스공간으로 통합/진화되는 것
3. 유비쿼터스컴퓨팅 개념을 토대로 하는 접근 방법
   ① 물리공간의 사물 이지미를 해석하여 사용자의 주변을 분석하고 주위의 특정 사물의 존재를 컴퓨터가 인식할 수 있도록 함 ② 다양한 컴퓨터(칩, 센서, 태그, 구동체등)를 사물 속에 심고 이들을 네트워크로 연결하여 물리공간의 상황을 사물과 사물, 사물과 컴퓨터, 컴퓨터와 사물 간의 상호작용을 통해 유비쿼터스공간(전자공간-물리공간)으로 인식함
4. 유비쿼터스공간
   만지지 않아도 공간에 존재하거나 공간에 관한 정보를 사용자가 알 수 있는 ‘현실체가지능적으로 증강된 공간’으로인식함

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1. 유비쿼터스 컴퓨팅
   사람을 포함한 현실공간에 존재하는 모든 대상물들을 기능적·공간적으로 연결하여 사용자에게 필요한 정보나 서비스를 즉시에 제공할 수 있는 기반 기술
   ⇒사물의 일부가 된 컴퓨터들은 주변 상황을 인식할 수 있고, 지리적으로 떨어진 곳에서도 사용자가대상 사물과 그 주변 환경의 변화를 지각하거나 추적할 수 있도록 함
2. 유비쿼터스 컴퓨팅의 특징
   ① 네트워크에 연결되지 않은 컴퓨터는 유비쿼터스 컴퓨팅이 아니다.
   ② 인간 중심의 인터페이스로서 눈에 보이지 않아야 한다.
   ③ 현실 세계의 어디서나 컴퓨터의 사용이 가능해야 한다.
3. 유비쿼터스 컴퓨팅의 개념적 기술전개 예측
   ① 유비쿼터스 네트워크
   ② 유비쿼터스 기술의 인간 친화
   ③ 사용자에 최적화된 서비스 환경
   ④ 지능화된 사물
4. 유비쿼터스 컴퓨팅 기술 이슈
   ① 복잡하고 방대한 결과에 대한 시각적 편리성을 지향하며, 정보서비스 제공이 구체화되어야 한다.
   ② 구체화된 컴퓨터의 운영체제, 응용 등에 대한 협력 작업과 분산 작업을 통한 효율적인 협력 시스템과 서로 다른 기능을 갖는 다양한 시스템들의 융합 컴퓨팅 모델이 제시되어야 한다.
   ③ 나노 기술이나 병렬 시스템 등의 기술을 통해 가상화나 클러스터링 기술을 통해 스마트폰이나 PC를 단말기로 사용하는 슈퍼컴퓨터 사용 환경을 제공한다.
   ④ 인터넷 통신 속도의 고속화, 안정성, 효율성, 광대역 채널의 확보를 통해 데이터나 컴퓨팅 능력면에서 보다 큰 스케일의 컴퓨팅 공간을 구축해야 한다.
   ⑤ 인간중심의 사용자 인터페이스를 통해 편리한 인터페이스를 제공하기도 하고, 개인화된 인터페이스를 제공할 수 있는 서비스가 창출해야 한다.

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1. 디바이스 기술 종류
   IT SoC (System on Chip), 마이크로 전자기계 시스템(Micro Electro Mechanical System, MEMS), 차세대 전지
2. 네트워크 기술
   광대역 통합망(BcN), IPv6 등과 같은 유비쿼터스 네트워크의 핵심 기술, 무선랜, 블루투스, Zigbee
3. 센싱 기술
   RFID (Radio Frequency Identification), 센서 네트워크
4. 상황인식 기술
   상황정보 수집 기술, 상황정보 모델링 기술, 상황정보 추론 기술, 상황정보 교환 기술, 상황정보 관리 기술, 상황 정보 전달을 위한 미들웨어
5. 상호작용 기술
   음성인식 기술, 음성합성 기술, 자연어 처리 기술, 착용형 인간과 컴퓨터의 상호작용 기술
6. 보안기술
   RFID/USN 보안 기술, 홈 네트워크 보안 기술, 생체인식 기술, 디지털 저작권 관리 기술

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1. SoC 기술
   칩 자체가 하나의 시스템으로 기능할 수 있도록 정보통신기기의 핵심기능을 담당하는 메모리, 디지털 회로, 아날로그 회로, CPU, 센서, 안테나, 수동소자 등을 하나의 반도체 칩에 집적하는 기술
2. SoC 개발의 기술적 한계
   ① 게이트의 숫자에 의한 구현의 어려움
   ② DRAM과 SRAM의 포함에 따른 구현의 경제성
   ③ 아날로그 방식 칩에 대한 효과의 약점
3. 미세 전자기계 시스템(MEMS)
   유비쿼터스 네트워크나 초소형 휴먼 인터페이스 분야의 핵심요소인 3차원 미소 구조물, 센서 및 구동 장치 등을 소형화 및 고정밀화하고 복합화를 가능하게 하는 시스템화 기술

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1. 나노 기술의 정의
   원자나 분자를 적절하게 결합시켜 새로운 미세한 구조를 만들어내어 기존 물질을 변형하거나 새로운 물질을 창출하는 것을 가능하게 하는 초미세기술
2. 나노 기술의 특징
   나노 수준의 새로운 원천 기술의 개발과 신물질합성을 통한 산업적 적용이 가능하며, 학문 간, 기술 간 급격한 융합화를 유도함
3. 나노 기술의 활용 분야
   나노 소재, 나노 소자, 나노 바이오, 나노 에너지·환경, 나노 공정·측정·장비, 나노 안전성
4. 전지의 분류
   화학 반응을 통해 전기를 발생시키는 화학전지와 물리적 반응을 통해 전기를 발생시키는 물리전지
5. 초고용량 커패시터
   기존의 2차 전지보다는 콘덴서 부품에서 기술적 근원을 가지고 있으며, 초고용량 커패시터로넘어오면서 기존 콘덴서 부품과 비교해 볼 때 사용처 등에서 유사한 흐름을 유지하였으므로 2차 전지와 구분됨
6. 연료 전지
   수소와 산소의 반응을 통해 전기와 열, 물을 생산하는 고효율 무공해 전기화학장치로서 반응물을 공급하는 한 지속적인 전력 생산이 가능한 일종의 발전기

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1. 유비쿼터스 네트워크 기술
   PC 뿐만 아니라 모든 단말기가 네트워크에 항상 접속되어, 누구든지 시간과 장소의 제약 없이 네트워크를 활용한 다양한 서비스를 제공받을 수 있는 환경 또는 이를 가능하게 하는 기술
2. 유비쿼터스 네트워크 최종 사용자(End-User) 기능
   최종 사용자 기능은 연결과 협력을 위한 최종 사용자 측면의 기능
3. 유비쿼터스 네트워크 차세대 네트워크 전송층(NGN Transport Stratum)
   전송 계층에 각 단말의 다양한 통신 방식과 독립적인 방식으로 정보를 주고받을 수 있는 기능
4. 유비쿼터스 네트워크 차세대 네트워크 서비스층(NGN Service Stratum)의
   서비스층은 전송층과 상호작용 중에도 현재 상황을 파악하기 위한 모니터링 기능
5. 유비쿼터스 네트워크 응용 프로그램
   유비쿼터스 네트워킹 응용프로그램은 수집한 데이터를 이용하고 가공하여 의미 있는 정보를 생성하는 역할
6. 광대역 통합망(BcN)
   유선사업자들이 주도하는 차세대 기반 망과 무선 사업자들이 주축이 되는 통합 인터넷 프로토콜 망의 구축을 통하여 처음부터 융합된 망으로 시작한 후 단계적인 고도화를 통해 차세대 네트워크로 발전함
7. 사물인터넷에서의 사물 유형
   - 고정 사물(Fixed Objects) :이동이 없는 사물
   - 이동 사물(Mobile Objects) : 한 장소에서 다른 장소로 이동 중인 사물
   - 논리적 사물(Logical Objects) : 서버상의 콘텐츠 같은 객체로 연결성 제공 및 서비스를 위한 객체

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1. 사물(Objects)
   네트워크에 연결된 다양한 디바이스(장치)이며, 임의의 소형 처리장치가 부착된 일종의 임베디드 시스템
2. 사물(Objects)의 구성요소
   - 주변 상황을 인지하고 필요한 데이터를 수집할 수 있는 센서
   - 수집한 데이터를 처리하거나 저장할 수 있는 처리기(프로세서)및 저장공간
   - 인터넷 망과 연결하여 데이터를 주고받을 수 있는 통신모듈
   - 자체 전원 혹은 외부 전원
3. IoT
   - 사물(센서), 네트워크, 데이터, 서비스의 융합
   - 사물에 설치된 센서를 이용하여 데이터를 수집하고, 네트워크를 통해 수집한 데이터를 전송하며, 수집한 데이터를 가공하여 새로운 서비스를제공함
4. IoT 플랫폼이 갖추어야 할 기능
   - 이기종 센서들에 대한 식별 및 연결 기능
   - 각 사물에 대한 제어 기능
   - 다수의 센서들로부터수집된 데이터에 대한 효율적인저장 및 관리 기능
   - 수집된 대용량 데이터에 대한 효율적인 검색 및 분석 기능
   - 웹을 통한 개방형 서비스 제공 기능

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1. RFID의 정의
   주파수를 이용해 ID를 식별하는 전자태그이며, 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술
2. RFID 시스템
   관리할 사물에 태그를 부착하고, 사물 및 주변 상황 정보를 감지하고, 필요한 정보를 수집, 저장, 가공, 추적함으로써 사물에 대한 측위, 원격 처리, 관리 사물 간 정보를 교환할 수 있는 다양한 서비스를 제공하는 시스템
3. RFID 시스템 구성 요소
   - 무선 송수신용 안테나를 내장한 리더(Reader)
   - 필요한 정보를 저장하고 교환하는 태그(tag)
   - 유·무선 통신망으로 연결된 서버(server)
4. RFID의 장점
   - 비접촉식으로 원거리 인식이 가능하고, 인식 시간이 짧고 충돌 방지 기능이 있음
   - 동시에 여러 개를 인식할 수 있으며, 장애물 투과가 가능함
   - 바코드 장비를 사용할 수 없는 열악한 환경에서도 RFID는 사용 가능함
   - 데이터의 위조 및 변조가 불가능하여 보안성이 비교적 높음
   - 사용 중인 인식 매체 별 인식 기술을 가지고 있으며, 매체 간 특징을 구분해 줌
   - 인식률도 99.9% 이상으로 높음
   - 태그에 대용량의 데이터를 저장할 수 있고 반영구적으로 사용이 가능함
   - 스마트 카드와 비교하면 가격이 저렴하고, 바코드에 비해서는 월등히 많은 데이터를 내부에 저장할 수 있음
   - 사용 기간 및 데이터 저장 능력이여타 매체에 비해 탁월한 특성

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1. 유비쿼터스 네트워크
   여러 센서들이 수집한 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 목적의 네트워크
2. 센서
   일반적으로 측정 대상물을 감지 또는 측정하여 전파의 강도를 감지/측정하여 유용한 신호로 변환하고, 그 측정량을 전기신호로 변환하는 장치 ⇨ 즉, 물리량이나화학량의절대치,변화, 소리, 빛
3. 유비쿼터스 센서 네트워크의 구조
   - 여러 개의 센서 네트워크 영역이 게이트웨이를 통해 외부 네트워크에 연결되는 구조
   - 센서 노드는 집적된 데이터를 가까운 싱크 노드를 거쳐 게이트웨이로 전송
4. 센서 네트워크
   - 센서 네트워크는 기본적으로 센서 노드(Sensor node)와 싱크 노드(Sink node)로 구성됨
5. 싱크 노드
   - 싱크 노드는 센서 네트워크 내의 센서 노드들을 관리하고 제어함
   - 센서 노드들이 수집한 데이터를 모아서 외부 네트워크로 전송하는 게이트웨이 역할을 수행함
6. USN 미들웨어
   - USN 미들웨어는 물리적으로 USN 응용 서비스 시스템과 센서 네트워크의 중간에 위치함
   - USN 응용 서비스 시스템과 센서 네트워크의 통합이 유연하게 이루어지도록 하는 역할을 수행함
   - 대부분의 USN 미들웨어는 응용 서비스 지원을 위하여 서버 시스템에 설치되거나 노드들의 원활한 동작과 성능 향상을 위하여 센서 노드와 싱크 노드에도 설치됨
7. USN미들웨어 기능
   - 다양한 질의 유형 지원
   - 센싱 정보 관리
   - 메타 정보 관리
   - 서로 다른 기종의 센서 네트워크 통합 지원
   - 상황정보 생성 및 관리
   - QoS 보장
   - 센싱 정보의 보안센서 노드의 위치 인식

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1. 상황인식 컴퓨팅(Context-Aware Computing)
   실세계에서 획득한 상황정보를 추상화하고 연계하여 상황정보를 지식으로 만들고, 응용 분야에 적합한 지식 표현을 기반으로 사용자와 서비스를 연계하는 응용 기술
2. 상황인식 기술의 효율적인 이용을 위한 요구사항
   - 상황에 대한 이해 : 상황정보의 선택/활용방법/상황인식 행위의 결정을 지원해
   - 상황과 관련된 기술 구조에 대한 이해 : 응용 서비스의 구축을 지원해줌
3. 상황(또는 상황정보, Context)의 정의
   - 상황인식을 하기 위해 필요한 기본 정보
   - 실세계에 존재하는 실체의 상태를 특징화하여 정의한 정보
   - 사용자의 상황을 특징지을 수 있는 정보
4. 상황의 분류
   - 컴퓨팅 상황(Computing Context)
   - 사용자 상황(User Context)
   - 물리적 상황(Physical Context)
5. 상황인식 시스템의 구성
   - 클라이언트 기기
   - 상황인식 시스템
   - 상황인식 모델
6. 상황인식 응용 개발 도구 기술
   - 상황정보의 추상화(Abstraction) 기술
   - 상황정보의 해석(Interpretation) 기술
   - 유사한 상황정보의 수집(Aggregation)기술
7. 상황인식 서비스 요소 기술
   - 상황정보 수집 기술
   - 상황정보 모델링 기술
   - 상황정보 추론 기술
   - 상황정보 관리 기술

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1. 인간과 컴퓨터의 상호작용(HCI)
   - 사람과 컴퓨터 시스템과 쉽고 편한 상호작용 방법의 연구
   - 인간과 컴퓨터 사이의 상호작용 뿐만 아니라 컴퓨터를 중간 매개로 사용하여 인간과 인간 사이에서 발생하는 상호작용도 포함함
   - 주요 구성 요소 : 인간, 컴퓨터, 상호작용, 태스크(Task), 상황(환경 정황)
2. 음성인식 기술
   - 사람의 기본적인 의사소통 수단인 ‘말(언어)’을 통해 보다 편리하고 인간적인 방식의 컴퓨팅 환경을 구축하기 위한 기반 기술
3. 음성 합성 기술
   - 글을 말로 바꾸는 기술
4. 자연어 처리 기술
   - 컴퓨터가 사람의 일상 언어를 이해하고 생성할 수 있도록 함으로써 인간의 지적 활동의 보조자 및 지원 도구로
   활용하고자 하는 기술
5. (인간과 컴퓨터의)착용형 상호작용 기술
   - (인간과 컴퓨터의)착용형 상호작용 기술(Wearable HCI)은 인간 중심 기술의 중심에 있는 HCI 기술과 착용 컴퓨팅 기술의 융합 결과

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1. 유비쿼터스 컴퓨팅 환경은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 다양한 단말기기들과 서비스 객체로 구성됨
   ⇒ 서로 다른 운영체제나 통신 프로토콜을 갖는 단말기기가 독립적인 서비스 객체를 지원함
   ⇒ 서비스 객체의 상호작용 과정에서 상호인증 작업이 필요함
   ⇒ 유비쿼터스 환경의 다양한 단말기기들은 기존의 인증 시스템을 그대로 적용하기엔 부적절함
2. 부인방지(Non-repudiation)
   메시지의 송·수신이나 교환 후, 또는 통신이나 처리가 실행된 후에 그 사실을 사후에 증명함으로써 사실 부인을 방지하는 보안 기술
3. 개인정보 침해의 유형
   - 개인정보의 부적절한 접근과 수집
   - 개인정보의 부적절한 분석
   - 부적절한 모니터링
   - 부적절한 개인정보 유통
   - 원하지 않는 영업행위
   - 부적절한 저장
4. 유비쿼터스 시대의 정보보호 요구사항
   - 유비쿼터스 장치의 절도 및 분실에 대한 대처
   - 신원정보 및 위치정보 노출에 대한 대처
   - 불법 접근하는 비인증접근점에 대한 대처
   - IP 위장하기(IP Spoofing)에 대한 대처
   - 서비스 거부 공격(DoS)에 대한 대처
   - 배터리 소진 공격에 대한 대처
   - 패킷 엿보기(Packet Sniffing)에 대한 대처
   - 트로이 목마형 백도어프로그램에 대한 대처

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1. RFID의 일반적인 보안 공격
   : 사물에 대한 정보가 저장되는 RFID 태그를 중심으로 보안공격이 발생함
   ⇒ RFID의 정보유출 문제와 RFID 태그 정보의 변경 문제가 존재함
   ⇒ 태그 정보의 무단 누출, 위/변조, 오작동 등에 대한 보안 기술이 필요함
2. RFID 태그와 리더 사이의 신호의 도청을 막는 방법
   - 킬 태그(Kill Tag) : RFID 태그 정보 설계 시 8비트의 비밀번호를 포함하고, RFID 태그가 비밀번호와 ‘Kill’ 명령을 받을 경우 비활성화되는 방식
   - 페러데이우리(Faraday Cage) : 금속성의 그물(mesh)이나 박막(foil)을 입혀 무선 주파수가 침투하지 못하도록 하는 방법
   - 방해 전파(Active Jamming) : RFID 리더기가 제품정보를 읽지 못하도록 방해 신호를 보내는 물건을 소비자가 들고 다니는 방법
3. 스마트폰의 사용 환경에 대한 보안 위협
   - 개방성 (Openness)
   - 휴대성(Portability)
   - 저성능(Low-Performance)
4. 생체인식 기술
   개개인마다 평생 변하지 않으면서 모든 사람이 각기 다른 신체적·행동적 특징을 찾아 등록하여, 이후 제시한 정보와 패턴을 비교 검증하고 식별하는 기술
5. 생체 인식 과정
   - 사용자를 등록하는 과정
   - 데이터베이스에서 사용자를 찾아내는 인식 과정 (Identification, 1:N)
   - 사용자 자신 자신임을 확인 받는 인증 과정 (Verification, 1:1)

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1. u-헬스
   - 의료 환경을 환자 중심으로 변화시키는 측면에서 정보화 기술이 적용됨
   - 다양한 통신 네트워크를 바탕으로 환자, 의료기관, 정보기관 등의 유기적 통신 연결을 통하여 환자의 건강 상태를 모니터링함
2. u-헬스 시스템
   - 환자의 최적의 치료 환경을 구축하기 위한 시스템
   - 각종 센서 네트워크와 생체 센서로 병원에 입원하지 않아도 병원에 있는 것처럼 의료 서비스를 제공받는 맞춤형 의료 서비스
3. u-헬스의 특징
   - 안전성과 적시성 : 환자의 상황에 맞는 최적의 보건의료 서비스를 적시에 안정적으로 제공함
   - 효율성과 효과성 : 보건의료 제공자와 환자에게 문제 상황에 대한 인지시간과 발생 비용을 최소화함
   - 보건의료 이용자 중심성 : 병원이나 치료 공간 중심의 의료 행위에서 건강한 시민이나 지리적인 특성을 갖는 환자를 중심으로 의료 환경이 환자의 물리적 위치 중심으로 변화함
   - 균형성 : 환자에 대한 건강 상태의 모니터링-예방-치료-사후 관리의 균형적인 관리에서 발생되는 의료행위의 제공
4. u-헬스 핵심 기술
   - 환자의 건강 상태를 모니터링 하기 위한 기술
   - 생체 정보의 유통/관리/분석 기술
   - 개인의 의료정보에 대한 보안 기술
5. 생체신호 센서의 부착 위치에따른 분류 기준
   - 착용형 센서(Wearable Sensor)
   - 환경 센서(Environment Sensor 또는 Ambient Sensor)

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1. u-시티
   언제, 어디서나 유비쿼터스 생활 환경을 제공받을 수 있도록 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 도시공간에 적용하여 도시가 제공하는 서비스를 지능화하여 인간 중심의 생활환경을 구축하는 도시
2. u-시티의 특징
   - u-시티는 정보 중심의 결정을 기반으로 운영됨
   - 인구·교통·업무를 분산하고 지역 균형 발전을 추구함
   - u-시티는 첨단 정보통신 인프라를 활용하여 구축됨
   - 정보 접근의 용이함으로 환경오염 관리와 에너지의 생산 및 소비를 효율적으로 운영함
   - 도시 서비스 간의 수평적 통합을 지향함
   - 도시를 구성하는 가정, 단지, 도시의 수직적 통합을 지향함
   - 유비쿼터스 공간을 통한 융·복합화 도시를 구축함
   - 통합적, 지능적, 혁신적인 도시 서비스를 제공하는 친환경 사용자 중심의 도시를 구축·운영함
3. u-시티 네트워크
   도시의 물리적 공간을 융합적 공간으로 묶어주는 기반 역할 수행
4. u-시티 통합 단말기
   정보를 인식하고 수집하기 위한 센서와 정보 제공의 단말 역할 수행
5. u-시티 운영센터
   도로 등의 도시 인프라와 공항 등의 도시 기반 시설 등을 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 이용하여 실시간 관리
6. u-시티 서비스 플랫폼
   안전하고 편리한 서비스 활용을 보장하기 위해 이를 전체적으로 조정할 수 있는 u-시티 운영 센터의 IT 기반 역할

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계절학기 시험 공부를 위해 강의 정리하기를 한 곳에 적어 놓은 것.

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