TCP/IP 인터네트워킹 INTERNETWORKING with TCP/IP <vol TCP/IP 인터네트워킹 INTERNETWORKING with TCP/IP <vol.1> 4th edition by D. E. Comer(임철수 역) 동양공업전문대학 전산정보학부 권춘우

제 2 장 하위 기반 기술 1 전송매체 근거리 통신망 3 교환 기술 4 광역 통신망 5 연결 장치 1 전송매체 근거리 통신망 2.1 이더넷 ( Ethernet ) 2.2 토큰 링 ( Token Ring ) 2.3 FDDI ( Fiber Distributed Data Interface ) 3 교환 기술 4 광역 통신망 5 연결 장치

1 전송매체 전송매체 Transmission media 유도매체 비유도매체 Guided media Unguided media

1 전송매체(계속) 유도매체

1 전송매체(계속) 꼬임쌍선 케이블(twisted-pair cable) Twisted-Pair Cable 비차폐 꼬임쌍선 케이블 차폐 꼬임쌍선 케이블 Twisted-Pair Cable Shielded Twisted-Pair Cable Unshielded Twisted-Pair 꼬임쌍선 케이블

1 전송매체(계속) 비차폐 꼬임쌍선 케이블(UTP) 통신매체로서 가장 많이 사용 케이블의 주파수는 음성 및 데이터 전송에 적합

1 전송매체(계속) 5개의 비차폐 꼬임쌍선으로 된 케이블

1 전송매체(계속) UTP 케이블 등급 EIA에서 품질에 따라 등급을 규정하는 표준개발 범주 1(Category 1) : 전화시스템에 사용 범주 2(Category 2) : 4MHZ까지 요구되는 디지털 데이터와 음성 전송 범주 3(Category 3) : 16MHZ에서 요구되는 데이터 전송 범주 4(Category 4) : 20MHZ에서 요구되는 데이터 전송 범주 5(Category 5) : 100MHZ에서 요구되는 데이터 전송

1 전송매체(계속) 차폐 꼬임쌍선 케이블(STP) 각 절연 도선쌍을 덮고있는 금속박이나 망사형 피복 전자기적인 잡음의 침투 예방 UTP보다 가격이 비싸다

1 전송매체(계속) 동축케이블 원통형 중심 도선(내부 절연체) 금속박, 꼬인 끈 등으로 된 외부 절연체 각 절연체는 외피로 보호 전체 플라스틱은 플라스틱 피복에 의해 보호

1 전송매체(계속) 광섬유(Optical Fiber) 유리나 플라스틱으로 만들어지며 빛의 형태로 신호 전송

1 전송매체(계속) 광섬유 케이블

1 전송매체(계속) 광섬유 케이블 유형 장점 : 잡음 저항력, 낮은 신호 감쇠, 높은 대역폭 단점 : 가격이 비싸고 설치와 유지보수가 어렵고 깨지기 쉽다 Fiber Type Core(microns) Cladding(microns) 62.5/125 62.5 125 50/125 50 100/140 100 140 8.3/125 8.3

1 전송매체 비유도 매체(unguided media) 물리적인 도체를 사용하지 않고 전자기파 전송

2 근거리 통신망(LAN) 제한된 지역의 독립적인 장치들이 서로 통신할 수 있는 데이터통신 시스템 이더넷(Ethernet) 토큰 링(Token Ring) FDDI(Fiber Distributed Data Interface)

2.1 이더넷(Ethernet) 1970년대 초 Xerox PARC에서 개발한 LAN상의 패킷 교환 망 기술 초기 이더넷 기술 이더넷 케이블은 지름이 1/2인치인 동축 케이블로, 500m까지 가능 트랜시버(Transceiver): 컴퓨터와 동축 이더넷 케이블 간의 연결 장치 이더(ether)가 사용중일 때 감지할 수 있고, 이더 상에 있는 아날로그 전기 신호들을 디지털 형태로 변환 접속 장치 인터 페이스(Attachment Unit Interface, AUI) 트랜시버를 호스트 컴퓨터에 있는 어댑터 보드에 연결 시켜 주는 케이블 수많은 Wire들로 구성되며, 이 Wire들은 트랜시버가 동작 하는데 필요한 전기적 Power 트랜시버의 동작 송신/수신 되는 패킷 들의 내용들을 제어하는 신호를 운반

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 이더넷에서 사용된 동축 케이블의 단면 트랜시버와 케이블의 전기적인 연결을 자세히 보여 주는 이더넷 케이블의 단면 (b) 많은 컴퓨터들이 연결된 이더넷의 구조적인 다이어그램

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 얇은 와이어 이더넷 (Thin-wire Ethernet, thinnet) 더 얇고, 값싸며, 유연성을 가짐 비용절감을 위해 개발된 이더넷 와이어 링 구조 이더넷 하드웨어를 단일 보드 컴퓨터로 만들 수 있고 직접 컴퓨터 뒤에 연결 가능 새로운 컴퓨터를 추가하기 위해서는 chain 식으로 되어있는 한 점에 link만 시키면 됨

thinnet 와이어 링 구조를 이용한 두 컴퓨터의 물리적 연결. 2.1 이더넷(Ethernet)(계속) thinnet 와이어 링 구조를 이용한 두 컴퓨터의 물리적 연결. 원래 Ethernet ( thick Ethernet, thicknet ) 기술의 문제점 트랜시버는 전자적 요소를 포함하므로 비싸고, 컴퓨터가 아닌 케이블이 위치하므로 접속과 교체 곤란 Ether를 구성하는 구리 케이블은 전자적 간섭을 피하기 위해 두꺼운 차폐가 되어 있어서 구부리기 어려움 전자적 간섭이 많지 않은 사무실 환경에서 비용을 줄이기 위해 개발된 것이 thinnet

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) Twisted Pair Ethernet 전화 선과 비슷한 차폐되지 않은 구리선 한 쌍을 이용하여 컴퓨터가 이더넷에 접속 가능 10 Base-T 기술에서 트위스트 쌍 와이어 링 구조는 이더넷 허브에 각 컴퓨터들을 연결 허브는 새로운 와이어 링 구조를 제공하며 이더넷 허브는 thinnet 또는 thicknet과 동일한 통신 능력을 제공 허브는 Ethernet상에서 단일망으로 동작하게 하는 전자 장치로서 물리적으로 허브와 연결된 컴퓨터 사이의 거리는 100m 미만 이어야 함 거리의 연장을 위해서 repeater를 사용

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 트위스트 쌍 와이어 링을 이용한 이더넷의 예.

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 이더넷의 특성 이더넷은 최선 전달(best-effort-delivery)과 분산 접근 제어 (distributed access control) 특성을 갖는 10 Mbps broadcast bus Technology 패킷이 전달 되었는지에 관한 정보를 송신자에게 제공하지 않는다는 의미에서 최선 전달 기법 모든 스테이션이 하나의 통신 채널을 공유하므로 버스이며, 트랜시버가 모든 전송을 받기 때문에 브로드 캐스트 형태임

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 매체 액서스 허가 권한이 분산된 방식으로서, LWT (Listen While Talk) 방식이라고도 함 CSMA에서는 매체에서 두 패킷이 충돌할 때 손상 입는 양쪽 패킷이 지속되는 동안 용량의 낭비 초래 CSMA에 다음가 같은 규칙을 첨가 ① 전송 도중 충돌을 감지하면, 짧은 신호를 보내서 모든 스테이션에 충돌이 발생한 것을 알림 ( 패킷을 전송하고자 하는 node에서 Bus에 흐르는 전류의 강도를 통해 Cable이 현재 사용중인 지를 감지 ) ② 충돌신호를 보낸 다음 적당한 시간을 기다린 후에 CSMA를 사용하여 재 전송

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) Ethernet Hardware Addresses 48-bit addressing scheme을 정의 이더넷 망에 접속된 각 컴퓨터는 고유의 48-bit 번호를 할당 이더넷 주소는 H/W 장치에 속하므로 Hardware Addresses 또는 Physical Addresses라고도 함 따라서 이더넷 H/W Vendor는 이더넷 주소의 Block을 IEEE로 부터 구입하고 이를 자기들이 제조한 Ethernet interface H/W에 제조 년,월,일 순서로 할당함

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 3가지 형태 (1) 하나의 망 인터페이스의 물리 주소(a unicast address) (2) 망 브로드캐스트 주소 프로토콜에 따라 broadcast address(all 1s)는 모든 스테이션에 동시 전송하는데 사용 (3) 멀티캐스트 주소 주어진 multicast address를 수락한 망 내의 일부 컴퓨터들에만 전송되는 브로드캐스트 주소의 제한된 형태를 제공

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 이러한 형태의 주소들을 지원하기 위한 host interface는 일반적으로 적어도 2 종류의 패킷을 수용 할 수 있도록 프로그래밍 되어 있음 physical addr.(unicast addr.) & network broadcast addr. OS가 Booting 될 때, 이더넷 인터페이스를 초기화 하고 인식해야 할 주소들을 할당 ( 이에 따라, 인터페이스는 패킷의 목적지 주소를 조사하고 지정된 주소의 패킷만을 Host로 전달함)

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 이더넷 접근방법 : (CSMA/CD ; Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 주소 지정 데이터 전송률 프레임 형식 네트워크 인터페이스 카드(NIC) : 6 바이트 주소 지정 데이터 전송률 1Mbps 에서 10Mbps 데이터 전송속도 제공 고속 이더넷 : 100Mbps 지원 프레임 형식

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 프레임 필드 Preamble : 수신측에 프레임 도착 통지, 시스템 타이머 동기 맞춤 Start frame delimiter : 프레임 시작을 알림 Destination address : 다음 국의 물리 주소 Source address : 이전 국의 물리 주소 Type : 데이터 유형 지정 Data : 상위층으로 부터 받은 데이터, 46 ~ 1,500바이 트 사이 Cyclic redundancy check : 오류 검출

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 구현(Implementation) 10BASE5 : thick Ethernet 10BASE2 : thin Ethernet 10BASE-T : 꼬임쌍선 Ethernet 고속 이더넷 : Fast Ethernet

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 10BASE5 : thick Ethernet

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 10BASE2 : thin Ethernet

2.1 이더넷(Ethernet)(계속) 10BASE-T : twisted pair Ethernet

2.1 이더넷(Ethernet) 고속 이더넷(Fast Ethernet) 고속 전송률이 요구되는 응용에 적합 CAD, 영상처리, 실시간 오디오, 비디오 등 100Mbps 속도 제공 이더넷의 충돌 영역을 1/10로 감소, 속도는 10배 증가 100BASE-T4, 100BASE-XT, 100BASE-XF

2.2 토큰 링(Token Ring) 토큰 링 (Token Ring) 토큰 전달 접근 방법

2.2 토큰 링(Token Ring)(계속) 주소 지정 : NIC에 기록된 6 바이트 주소 전송률 : 4Mbps, 16Mbps 프레임 형식

2.2 토큰 링(Token Ring)(계속) 데이터 프레임 Start delimiter : 수신 국에 프레임 도착을 알림 Access control : 우선 순위와 예약 정보 Destination address : 다음 국의 물리 주소 Source address : 이전 국의 물리 주소 Data : 4,500바이트까지의 데이터 CRC : 오류 검출용 End delimiter : 송신 데이터 종료 Frame status : 프레임 수신 표시

2.2 토큰 링(Token Ring)(계속) 토큰 프레임 SD, AC, ED로 구성 중지 프레임 SD, ED로 구성

2.2 토큰 링(Token Ring) 구현

2.3 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 광섬유를 사용하고 전기신호를 빛의 펄스로 부호화 함으로서, 이더넷 보다 높은 대역폭을 제공하는 LAN 기술 전송 방법 : 토큰 전달 전송률 : 100Mbps 지원 프레임 형식

2.3 FDDI(계속) 프레임 형식 Start delimiter : 시작 플래그 Frame control : 프레임 형식 Destination address : 다음 국의 물리 주소 Source address : 이전 국의 물리 주소 Data : 4,500까지 전달 CRC : 오류 검출용 End delimiter : 데이터의 끝과 제어 정보 Frame status : 프레임 수신을 나타냄

2.3 FDDI 토큰 링 구현 ( Dual Counter – Rotation Rings )

3 교환 기술(switching) 회선 교환(circuit switching) 패킷 교환(packet switching) 메시지 교환(messages switching)

3 교환 기술(switching)(계속) 회선 교환

3 교환 기술(switching)(계속) 패킷 교환 데이터그램 방식

3 교환 기술(switching) 패킷 교환 가상회선 방식

4 광역 통신망(WAN) 점-대-점 프로토콜 X.25 프레임 릴레이 비동기 전송 매체(ATM)

4 광역 통신망(WAN)(계속) 점-대-점 프로토콜(point-to-point : PPP) 비동기 모뎀 링크 또는 고속 동기 임차 선로를 이용한 데이터 통신용 PPP 프레임

4 광역 통신망(WAN)(계속) X.25 가장 많이 사용되고 있는 패킷 교환 프로토콜 1976년 ITU-T에 의해 개발 DTE와 DCE간의 인터페이스

4 광역 통신망(WAN)(계속) 패킷 모드 단말장치가 데이터 교환을 위한 패킷 네트워크에 연결하는 방법 규정 연결 설정, 유지, 해지에 필요한 절차 규정 수신자부담, 직접 호출, 제어 지연과 같은 facility 기능 제공 가상 회선 패킷 교환 방식

4 광역 통신망(WAN)(계속) X.25 패킷 구조 물리층(physical layer) X.21, X.21bis 프로토콜 사용 데이터 링크층(link access procedure, balanced layer, LAPB) 비트 중심 프로토콜 네트워크층(packet layer protocol, PLP) 연결, 설정, 데이터 전송, 연결 해지 기능

4 광역 통신망(WAN)(계속) X.25 패킷과 프레임

4 광역 통신망(WAN)(계속) 패킷 필드 일반 형식 식별자(GFI, General formal identifier) 헤더에 대한 일반적인 정보 논리채널 그룹 정보(LCGN, Logical channel group number) 가상 회선 번호의 첫 번째 부분 논리채널 번호(LGN, Logical group number) 가상회선 번호의 두 번째 부분 제어(Control) 흐름 제어와 오류 제어

4 광역 통신망(WAN)(계속) 프레임 중계(Frame Relay) X.25의 단점 개선책 데이터링크 층과 네트워크 층의 오류 검출과 흐름 제어 마지막 목적지로부터 확인을 받을 때까지 원본 패킷 보유 트래픽의 ¼이 메시지 데이터 개발할 당시 오류 발생률이 높은 전송 매체 개선책 데이터링크 층에서 오류검사나 확인응답요구 않음 오류 검사는 네트워크나 전송 층에서 수행

4 광역 통신망(WAN)(계속) X.25와 프레임 중계 비교

4 광역 통신망(WAN)(계속) 프레임 중계 프레임 형식

4 광역 통신망(WAN)(계속) 프레임 형식 DLCI(Data Link Connection Identifier) CR(Command/Response) EA(Extended Address) FECN(Forward Explicit Congestion Notification) BECN(Backward Explicit Congestion Notification) DE(Discard Eligibility)

4 광역 통신망(WAN)(계속) 프레임 릴레이 동작

4 광역 통신망(WAN)(계속) 비동기전송방식(ATM) Asynchronous Transfer Mode ATM Forum 에서 설계(셀 중계 프로토콜) ITU-T 에서 채택 ATM과 B-ISDN조합이 전 세계의 네트워크를 초고속으로 연결

4 광역 통신망(WAN)(계속) 셀 고정된 크기(53바이트) 의 작은 데이터 단위인 셀(cell) 이용

4 광역 통신망(WAN)(계속) 셀 중계

4 광역 통신망(WAN)(계속) 계층 구조

4 광역 통신망(WAN)(계속) 응용적용계층(AAL:Application Adaptation Layer) 기존 네트워크의 ATM 연결 허용 상위 계층의 서비스를 ATM cell로 변환 모든 종류의 데이터(소리, 데이터, 오디오, 비디오) 처리 가변 또는 고정 전송률 처리

4 광역 통신망(WAN)(계속) AAL1 고정 비트 전송률 정보 전달 응용 지원 디지털 전화 네트워크(DS-3, E-1)의 ATM 연결 허용

4 광역 통신망(WAN)(계속) 수렴 부계층 분할과 재조립 부계층 비트열을 47바이트로 나누어 SAR 부계층으로 보냄 CS로부터 47바이트를 받아서 1바이트 헤더를 더함 48바이트 데이터 단위를 ATM 계층으로 보냄 헤더의 구성(1byte) 수렴 부계층 식별자(CSI) : 신호처리 사용예정 순서 카운트(SC) 순환 중복 검사(CRC) 패리티(P)

4 광역 통신망(WAN)(계속) AAL2 가변 비트 전송률 응용 지원 농구 경기 중계와 같은 고속 데이터 전송률 지원

4 광역 통신망(WAN)(계속) 수렴 부계층 분할과 재조립 부계층 헤더와 트레일러 구성 비트열은 45바이트 단위로 나누어 SAR 계층에 보냄 분할과 재조립 부계층 CS로부터 45바이트를 받아서 1바이트 헤더와 2바이트 트레일러를 더함 헤더와 트레일러 구성 수렴 부계층 식별자(CSI) 순서 카운트(SC) 정보 형태(IT) 길이 지시자(LI) 순환 중복 검사(CRC)

4 광역 통신망(WAN)(계속) AAL3/4 AAL3 – 연결중심 데이터 서비스 지원 AAL4 – 비연결형 서비스 지원

4 광역 통신망(WAN)(계속) 수렴 부계층 상위계층(SMDS, 프레임 중계 등)으로부터 65,535(216 – 1) 바이트 보다 적은 패킷을 받아서 헤더와 트레일러를 더함 44바이트 데이터 단위로 나누어 SAR에 보냄 CS 헤더와 트레일러 영역 형태(T) 시작태그(BT) 버퍼 할당(BA) 패드(PAD) 정렬(AL) 끝 태그(ET) 길이(L)

4 광역 통신망(WAN)(계속) 분할과 재조립 부계층 44바이트 데이터를 받아서 2바이트 헤더와 2바이트 트레일러를 더하여 ATM 계층으로 보냄 헤더와 트레일러 영역 세그먼트 형태(ST) 수렴 부계층 식별자(CSI) 순서 카운트(SC) 다중화 식별(MID) 길이 지시자(LI) 순환 중복 검사(CRC)

4 광역 통신망(WAN)(계속) AAL5 단순하고 효과적인 응용층(SEAL) 지원 점대점 연결을 이용하는 ATM 백본과 LAN 다중화 기능이 없으므로 순서화나 오류정정 메커니즘이 불필요

4 광역 통신망(WAN)(계속) 수렴 부계층 트레일러 영역 분할과 재조립 상위계층으로부터 65,535 바이트까지의 데이터를 받아서 8바이트의 트레일러를 더함 48바이트 세그먼트 단위로 나누어서 SAR계층으로 보냄 트레일러 영역 패드 사용자 대 사용자 ID(UU) 형태(T) 길이(L) 순환중복검사(CRC) 분할과 재조립 48바이트를 ATM계층으로 보냄

4 광역 통신망(WAN)(계속) ATM계층 라우팅, 트래픽 관리, 교환, 다중화 서비스 제공 48바이트를 받아서 5바이트 헤더를 덧붙임

4 광역 통신망(WAN)(계속) ATM 헤더 영역

4 광역 통신망(WAN)(계속) 헤더 필드 일반 흐름 제어(CFC) 가상경로 식별자(VPI) 가상채널 식별자(VCI) 패이로드 형태(PT) 셀 손실 우선순위(CLP) 헤더오류정정(HEC)

4 광역 통신망(WAN) 물리층 전송 매체, 비트전송, 부호화, 전기신호의 광신호 전환 셀 흐름을 비트 흐름으로 전환 물리 전송 프로토콜 제공

5 연결 장치 네트워크 세그먼트를 서로 연결하거나 인터넷을 만들기 위해 네트워크를 연결 인터넷은 개별적인 망들의 상호 연결 internet는 Internet과 구분 Internet은 특정한 전세계적인 망의 이름

5 연결 장치(계속) 연결 장치 Connecting devices Networking devices Internetworking devices Repeaters Bridges Routers Gateways

5 연결 장치(계속) 연결장치와 OSI 모델 Gateway Router Application Application Presentation Presentation Session Session Transport Transport Network Router Network Data link Bridge Data link Physical Repeater Physical

5 연결 장치(계속) 리피터(Repeater) OSI 모델의 물리층 기능을 수행하는 장치

5 연결 장치(계속) 리피터는 망의 물리적인 길이를 확장하는데 사용

5 연결 장치(계속) 브리지(Bridge) OSI 모델의 물리층과 데이터 링크 층의 기능 수행

5 연결 장치(계속) 브리지는 큰 네트워크를 작은 세그먼트로 분할

5 연결 장치(계속) 브리지의 기능

5 연결 장치(계속) 라우터(Router) OSI 모델의 물리, 데이터 링크, 네트워크 층의 기능 수행

5 연결 장치(계속) 라우터는 다중 상호연결 망에서 패킷을 중계

5 연결 장치(계속) 게이트웨이(Gateway) OSI 모델의 모든 계층의 기능 수행(프로토콜 변환기) Application Presentation Session Transport Network Data link Physical

5 연결 장치