HANNAM UNIVERSITY 1 Chapter 3 기반 기술 (Underlying Technology)

HANNAM UNIVERSITY ▣ 학습목표 (OBJECTIVES): 2  유선 LAN(Ethernet) 기술 소개 : traditional, fast, gigabit, and ten-gigabit Ethernet.  무선 LAN 기술 소개 : IEEE LAN, Bluetooth.  point-to-point WAN 소개 : 56K modems, DSL, cable modem, T- lines, SONET.  교환형 (switched) WAN: X.25, Frame Relay, ATM.  연결 장치 소개 : repeaters(hubs), bridges (two-layer switches), routers (three-layer switches).

HANNAM UNIVERSITY 3 Chapter Outline 3.1 Wired Local Area Network 3.2 Wireless LANs 3.3 Point-to-Point WANs 3.4 Switched WANs 3.5 Connecting Devices

HANNAM UNIVERSITY  아파트, 빌딩 또는 캠퍼스와 같은 제한된 지역 의 독립적인 장치들이 서로 통신할 수 있게 하 는 데이터 통신 시스템  자원 공유를 위해 기관 내에 있는 컴퓨터 연결 사용  대부분 광역통신망 (WAN) 이나 인터넷에 연결  LAN 기술 : 이더넷, 토큰링, 토큰버스, FDDI, ATM 유선 근거리 통신망

HANNAM UNIVERSITY 5 Topics Discussed in the Section IEEE Standards Frame Format Addressing Ethernet Evolution Standard Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Ten-Gigabit Ethernet

HANNAM UNIVERSITY IEEE 표준 6

HANNAM UNIVERSITY ▣ IEEE 표준 ( 계속 )  프로젝트 802 위원회  데이터 링크층  논리링크 제어 (LLC: Logical Link Control)  프레임 만들기  매체 접근 제어 (MAC: Medium Access Control)  물리층  사용된 물리적 매체의 구현 방법과 형태에 의존 7

HANNAM UNIVERSITY 이더넷 프레임 (Ethernet Frame)  7 개의 필드로 구성  확인응답을 제공하지 않으므로 신뢰성이 없 음  확인 응답은 상위계층에서 구현 8

HANNAM UNIVERSITY ▣ 표준 이더넷 ( 계속 )  프레임 (Frame) 형식  Preamble – alert, timing, start synchronization  SFD(Start frame delimiter) - 프레임시작  목적지 주소 (DA ; Destination address)  발신지 주소 (SA ; Source address)  PDU 길이 / 유형  데이터  CRC – 오류 발견정보, CRC-32 9

HANNAM UNIVERSITY 프레임 최대길이와 최소 길이  프레임의 최소와 최대길이가 제한  최소값 제한 : CSMA/CD 의 정확한 동작을 위함 10

HANNAM UNIVERSITY 11 Minimum length: 64 bytes (512 bits) Maximum length: 1518 bytes (12,144 bits) Note

HANNAM UNIVERSITY  주소지정 (Addressing)  모든 지국은 내부에 NIC(network interface card) 장착  6 바이트 (48 비트 ) 물리 주소 지국에 제공 진수 값으로 표현한 이더넷 주소

HANNAM UNIVERSITY Unicast 와 Multicast addresses  유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트  발신지 주소는 항상 유니캐스트 (unicast)  목적지 주소는 브로드캐스트 (broadcast) 또는 멀티 캐스트 (multicast) 13

HANNAM UNIVERSITY 14 The broadcast destination address is a special case of the multicast address in which all bits are 1s. Note

HANNAM UNIVERSITY 15 The least significant bit of the first byte defines the type of address. If the bit is 0, the address is unicast; otherwise, it is multicast. Note

HANNAM UNIVERSITY 16 다음 목적지 주소의 유형을 나타내시오 : a. 4A:30:10:21:10:1A b. 47:20:1B:2E:08:EE c. FF:FF:FF:FF:FF:FF Solution 주소 유형을 알기 위해서, 왼쪽에서 두 번째 자리 값을 살펴보아야 한다. 만약 짝수이면 유니캐스트이고. 홀수이면 멀티캐스트이다. 모든 자릿수 값이 F이면, 브로드캐스트이다. 따라서: a. This is a unicast address because A in binary is 1010 (even). b. This is a multicast address because 7 in binary is 0111 (odd). c. This is a broadcast address because all digits are F’s. Example 3.1

HANNAM UNIVERSITY 17 주소 47:20:1B:2E:08:EE 가 회선상에 보내지는 것을 보여라 solution 주소는 다음과 같이 바이트 단위로 left-to-right, byte by byte로 보내지고; 각 바이트에 대해, right-to-left, bit by bit로 보내진다: ← Example 3.2

HANNAM UNIVERSITY 4 세대를 거친 이더넷 발전  1976 년 제록스사 Palo Alto 연구센터에서 처 음 만듬 18

HANNAM UNIVERSITY 유선 근거리 통신망 (LAN)  표준 이더넷 (Ethernet)  1973 년 제록스사가 설계한 프로토콜  데이터 전송률 : 10Mbps  접속형태 – 버스형  접근 방법 : CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)  IEEE 표준 19

HANNAM UNIVERSITY CSMA 에서 충돌의 Space/time 모델 20 TimeTime BACD

HANNAM UNIVERSITY CSMA/CD 에서 첫번째 비트의 충돌 21

HANNAM UNIVERSITY 22 표준 이더넷에서, 최대 전파시간 (maximum propagation time) 은 25.6 μs 이다, 프레임의 최소 길이는 얼마인가 ? Solution 프레임 전송 시간은 T fr = 2 × T p = 51.2 μs이다. 이는 최악의 경우, 지국은 충돌을 탐지하기 위해 51.2 μs 주기동안에 전송해야 한다는 것을 의미한다. 프레임의 최소 길이는 10 Mbps × 51.2 μs = 512 bits 또는 64 bytes이다. 이는 실제로 표준 이더넷에서 프레임의 최소 길이이다. Example 3.3

HANNAM UNIVERSITY CSMA/CD 흐름도 23

HANNAM UNIVERSITY  표준 이더넷 구현  예 : 10Base-X  숫자 : 데이터 전송률 (Mbps)  Base: 베이스밴드 ( 디지털 )  X: 100m 단위 케이블 최대 길이 24

HANNAM UNIVERSITY 표준 이더넷 구현 25

HANNAM UNIVERSITY ▣고속 이더넷 (fast Ethernet)  데이터 전송률 : 100Mbps  표준 이더넷과 호환  같은 48 비트 주소 사용  같은 프레임 형식 사용  MAC 부계층을 그대로 유지  접근방법 (CSMA/CD) 은 반이중은 같고, 전이중은 필요 없음  전통적인 이더넷과의 호환성을 위해 CSMA/CD 를 유지 26

HANNAM UNIVERSITY ▣고속 이더넷 (fast Ethernet)( 계속 )  자동 협상 (autonegotiation)  고속 이더넷에 새로이 추가된 기능  허브에게 단일 능력이 아닌 여러 가지 특성 허용  목적  비호환 지국들을 서로 연결  하나의 장치가 다중 기능을 갖는 것을 허용  지국이 허브의 기능을 확인할 수 있도록 함 27

HANNAM UNIVERSITY  고속 이더넷 구현 28

HANNAM UNIVERSITY 고속 이더넷 (Fast Ethernet) 구현 29

HANNAM UNIVERSITY ▣기가 비트 (Gigabit) 이더넷  표준 802.3z  데이터 전송률 : 1 G(1000M)bps  표준과 고속 이더넷과 호환  MAC 부계층  MAC 부계층을 변경없이그대로 사용  1-Gbps 의 속도로 전송할 때는 가능하지 않음  매체접속  CSMA/CD 를 이용하는 반이중 양방향 : 오늘날 사용하지 않음  CSMA/CD 가 불필요한 전이중 양방향 30

HANNAM UNIVERSITY  기가비트 이더넷 구현 31

HANNAM UNIVERSITY 32 In the full-duplex mode of Gigabit Ethernet, there is no collision; the maximum length of the cable is determined by the signal attenuation in the cable. Note

HANNAM UNIVERSITY Gigabit 이더넷 구현 33

HANNAM UNIVERSITY  10 Gagabit 이더넷구현  데이터 전송률 10Gbps 까지 업그레이드  표준, 고속, 기가비트 이더넷과 호환  기존 LAN 을 WLAN 과 상호연결 허용  프레임 중계와 ATM 기술과 호환 34

HANNAM UNIVERSITY  무선 LAN : IEEE  구조  기본 서비스 집합 (BSS : Basic Service Set)  무선 지국과 AP(Access Point) 로 구성  AP 가 없는 BSS : 애드혹 (Ad hoc) 구조  AP 가 있는 BSS : 기반구조  확장 서비스 집합 ESS(Extended Service Set)  AP 를 가지고 있는 두개 이상의 BSS 로 구성 무선 LAN

HANNAM UNIVERSITY 36 Basic service set (BSS)

HANNAM UNIVERSITY 37 Extended service set (ESS)

HANNAM UNIVERSITY ▣ 지국 유형  무전이 이동성 (No-Transition Mobility)  고정이거나 한 BSS 에서 이동  BSS 전이 이동성 (BSS-Transition Mobility)  ESS 내에서 BSS 간 이동 가능  ESS 전이 이동성 (ESS-Transition Mobility)  ESS 간 이동 가능 38

HANNAM UNIVERSITY ▣ CSMA/CA 흐름도 39

HANNAM UNIVERSITY ▣ 프레임 교환 시간선 (frame exchange time line)  DIFS(distribute interframe space)  SIFS(short interframe space)  RTS(request to send)  CTS(clear to send) 40

HANNAM UNIVERSITY CSMA/CA 와 NAV 41

HANNAM UNIVERSITY  네트워크 할당 벡터 (Network allocation vector)  RTS 프레임 내에 채널 점유에 필요한 시간을 포함  전송에 영향을 받는 지국은 NAV 타이머 생성  채널 확인을 위해 물리매체 감지전에 NAV 타이머 검사  핸드쉐이킹 (handshaking) 동안의 충돌  RTS 또는 CTS 제어 프레임 전송 중 충돌  충돌 감지 수단이 없기 때문에 CTS 프레임을 받지 못하면 충돌이라고 가정  단편화 (fragmentation)  무선 환경의 잡음으로 인한 훼손 빈번  큰 프레임을 작은 프레임으로 나누는 단편화 권고 42

HANNAM UNIVERSITY 프레임 형식 43

HANNAM UNIVERSITY  프레임 제어 필드 44

HANNAM UNIVERSITY ▣ 프레임 형식  기간 (D, duration)  NAV 값 설정시 사용되는 전송 기간  주소 (address)  각각 6 바이트 길이의 4 개 주소 필드  순서 제어 (SC, sequence control)  흐름 제어에 사용되는 프레임 순서 번호  프레임 몸체 (frame body)  0 에서 2,312 바이트 길이, FC 필드의 유형과 부유형에 정의한 정보  FCS  CRC-32 오류 검출 순서 포함 45

HANNAM UNIVERSITY ▣ 15.1 IEEE ( 계속 )  프레임 종류  관리 프레임 (Management Frame)  제어 프레임 (Control Frame)  데이터 프레임 (Data Frame) SubtypeMeaning 1011 Request to send (RTS) 1100 Clear to send (CTS) 1101 Acknowledgment (ACK) 46

HANNAM UNIVERSITY 47

HANNAM UNIVERSITY  주소 체계 48

HANNAM UNIVERSITY 숨겨진 지국 문제 (hidden station problem) 49

HANNAM UNIVERSITY 50 The CTS frame in CSMA/CA handshake can prevent collision from a hidden station. Note

HANNAM UNIVERSITY 숨겨진 지국 문제를 예방하기 위한 핸드쉐이킹 51

HANNAM UNIVERSITY 노출된 지국 문제 (Exposed station problem) 52

HANNAM UNIVERSITY 노출된 지국 문제에서 핸드쉐이킹 사용 53

HANNAM UNIVERSITY ▣ 블루투스 (Bluetooth)  서로 다른 기능을 가진 장치 ( 전화기, 노트북, 카메라, 프린터 등 ) 를 연결하기 위해 설계된 무 선 LAN 기술  IEEE 표준안  무선의 개인 영역 네트워크 (PAN, personal- area network) 로 정의 54

HANNAM UNIVERSITY 피코넷 (Piconet) 55

HANNAM UNIVERSITY 스케터넷 (Scatternet) 56

HANNAM UNIVERSITY  블루투스 장치  내부에 단거리 무선 전송기 장착  2.4GHz 대역에서 1Mbps  IEEE b 무선 LAN 과 간섭 가능성 57

HANNAM UNIVERSITY 프레임 형식 유형 (Frame format types) 58

HANNAM UNIVERSITY ▣ 프레임 형식  접근 코드 (access code)  피코넷의 프레임간의 구별  헤더  주소 : 7 개까지 슬래이브 지정  유형 : 상위 계층 데이터 유형 정의  F. : 흐름 제어  A. : 확인 응답  S. : 순서 번호  HEC. : 헤더 오류 정정  페이로드  0 ~ 2,740 비트의 길이 59

HANNAM UNIVERSITY  점 - 대 - 점 - 광역통신망 POINT-TO-POINT WANS 65K Modems DSL Technology Cable Modem T Lines SONET PPP

HANNAM UNIVERSITY 56K modem  업로딩 : 33.6Kbps  다운로딩 : 56Kbps 61

HANNAM UNIVERSITY 점 - 대 - 점 WAN  DSL(Digital Subscriber Line) 기술  A(Asymmetric)DSL  RA(Rate adaptive) DSL  HDSL(High bit rate) DSL  S(Symmetric) DSL  V(Very high bit rate) DSL 62

HANNAM UNIVERSITY 63 ADSL is an asymmetric communication technology designed for residential users; it is not suitable for businesses. Note

HANNAM UNIVERSITY ADSL 대역폭 분할 (Bandwidth division) 64

HANNAM UNIVERSITY ADSL 과 DSLAM  DSAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer 65

HANNAM UNIVERSITY 점 - 대 - 점 WAN 66  케이블 모뎀  케이블 TV 네트워크 이용  전통적인 케이블 네트워크 : 단방향  HFC(Hybrid fiber-coaxial) 네트워크 : 광섬유와 동축 혼합 사용  대역폭 (bandwidth) : 5~750MHz

HANNAM UNIVERSITY 점 - 대 - 점 WAN  공유 (Sharing)  상향과 하향 대역폭을 가입자들이 공동으로 사용  모든 대역은 6MHz 채널로 나누어 사용  상향 데이터 채널은 6 개  하향 데이터 채널은 33 개  수천, 수만의 가입자에 대해 시분할 (time sharing) 을 이용하여 서비스 67

HANNAM UNIVERSITY 케이블 모뎀 구성 (Cable modem configuration) 68

HANNAM UNIVERSITY  T 회선  다중화 음성 채널을 위해 설계된 표준 디지 털 전화 설비 69

HANNAM UNIVERSITY  SONET  Synchronous Optical Network  광섬유 케이블 이용 고속 데이터 전송 규정  STS: Synchronous Transport Signal  OC: Optical Carrier 70

HANNAM UNIVERSITY PPP  Point-to-Point Protocol  물리층 : ANSI 에서 공인된 모든 종류의 프로토콜 지원  LCP(Link Control Protocol)  NCP(Network Control Protocol)  PPPoE(PPP over Ethernet)  PPP 프레임 71

HANNAM UNIVERSITY  인터넷 백본 네트워크 사용  넓은 지역 ( 주 또는 국가 ) 에 걸쳐 구축  사용자에게 여러 접속 지점 제공  교환형 WAN 기술은 LAN 기술과 다름  교환기는 여러 개의 경로 생성에 사용 SWITCHED WANS X.25 Frame Relay ATM

HANNAM UNIVERSITY 교환형 WAN  X.25  1970 년대 소개  최초의 교환 WAN  전송 매체의 신뢰성이 낮음  데이터 링크와 네트워크 층에서 흐름제어와 오류제어 수행  IP 와 X.25 간 충돌 73

HANNAM UNIVERSITY 교환 WAN  프레임 중계  X.25 를 대체하기 위해 설계  높은 데이터 전송률 (1.544Mbps – Mbps)  Busty Data : 요구 대역폭 (Bandwidth on Demand)  개선된 전송매체로 인한 적어진 오버헤드 (less overhead due to Improved Transmission Media) 74

HANNAM UNIVERSITY 교환 WAN  비동기 전송 방식 (ATM)  ATM 포럼에서 설계  설계 목표  광섬유 활용 전송 시스템  기존 시스템과 조화  비용 저렴  기존 원격 통신 계층 (local loop, local provider, 장거리 통신 사업자 등 ) 들을 지원  가능한 하드웨어가 필요한 기능 수행 75

HANNAM UNIVERSITY 76 A cell network uses the cell as the basic unit of data exchange. A cell is defined as a small, fixed-size block of information. Note

HANNAM UNIVERSITY 77 ATM 다중화

HANNAM UNIVERSITY 78 ATM 네트워크 구조

HANNAM UNIVERSITY 79 가상회선 (Virtual circuit)

HANNAM UNIVERSITY 80 A virtual connection is defined by a pair of numbers: the VPI and the VCI. Note

HANNAM UNIVERSITY 81 ATM 계층구조

HANNAM UNIVERSITY 교환형 WAN  ATM 계층  응용 적용 계층 (AAL)  AAL1 : 고정 비트율 (Constant-Bit rate) 데이터 ( 실시간 음성, 실시간 영상 )  AAL2 : 가변 비트율 (Variable-Bit rate) 데이터 ( 압축된 음성, 데이터, 비디오 )  AAL3/4 : 연결지향형 패킷 교환 프로토콜 (X.25)  AAL5 : 비 연결형 패킷 프로토콜 (IP 프로토콜 )  ATM 계층  라우팅, 트래픽 관리, 교환, 다중 서비스  물리층  전송 매체, 비트 전송, 부호화, 전기신호의 광신호 변환 82

HANNAM UNIVERSITY 83 계층의 이용

HANNAM UNIVERSITY 84 The IP protocol uses the AAL5 sublayer. Note

HANNAM UNIVERSITY 85 AAL5

HANNAM UNIVERSITY 86 ATM 계층

HANNAM UNIVERSITY 87 ATM 셀 (cell)

HANNAM UNIVERSITY  LAN 또는 WAN 을 연결하기 위해 연결장치 사 용  연결장치는 여러 계층에서 동작  repeaters ( 또는 hubs)  bridges ( 또는 two-layer switches)  routers ( 또는 three-layer switches) CONNECTING DEVICES

HANNAM UNIVERSITY 89 연결 장치 (Connecting devices)

HANNAM UNIVERSITY 90 리피터 (Repeater) 또는 허브 (hub)

HANNAM UNIVERSITY 91 A repeater forwards every bit; it has no filtering capability. Note

HANNAM UNIVERSITY 92 A bridge has a table used in filtering decisions. Note

HANNAM UNIVERSITY 93 A bridge does not change the physical (MAC) addresses in a frame. Note

HANNAM UNIVERSITY 94 브리지 (Bridge)

HANNAM UNIVERSITY 95 MM M M 학습 브리지 (Learning bridge)

HANNAM UNIVERSITY 96 A router is a three-layer (physical, data link, and network) device. Note

HANNAM UNIVERSITY 97 A repeater or a bridge connects segments of a LAN. A router connects independent LANs or WANs to create an internetwork (internet). Note

HANNAM UNIVERSITY 98 라우팅 예 (Routing example)

HANNAM UNIVERSITY 99 A router changes the physical addresses in a packet. Note

HANNAM UNIVERSITY 연습문제 풀이해서 Report 로 다음주까지 ( 일주일 후 ) 제출해 주세요 ! 알림