제 2장 케이블링과 인터네트워크 장비

Contents 1 네트워크 케이블링 2 통신 기본 이론

1 -1 기본적 케이블 유형 케이블은 컴퓨터들 사이에서 신호를 운반하는 전송매체의 역할을 하며 여러 종류의 케이블이 있지만 일반적으로 다음의 세가지 유형의 케이블을 주로 사용한다. -동축 케이블 (coaxial cable) -트위스티드 페어 케이블 (twisted-pair cable) -광 케이블 (Optical cable) 1) 동축 케이블 동축 케이블은 절연체로 둘러싸인 구리선으로 만들어진 코어와 금속 피복 및 외부 커버로 이루어져 있다. 동축 케이블은 한때 가장 광범위하게 사용되던 네트워크 케이블이었으며 비교적 비용이 저렴하며 , 가볍고, 유연하고 다루기 쉬우며 트위스티드 페어 케이블 보다 전파 간섭과 감쇠에 강하다. 동축 케이블의 방식에는 10Base 2와 10Base 5 두 종류가 있다. 1) 동축 케이블 동축 케이블은 절연체로 둘러싸인 구리선으로 만들어진 코어와 금속 피복 및 외부 커버로 이루어져 있다. 동축 케이블은 한때 가장 광범위하게 사용되던 네트워크 케이블이었으며 비교적 비용이 저렴하며 , 가볍고, 유연하고 다루기 쉬우며 트위스티드 페어 케이블 보다 전파 간섭과 감쇠에 강하다. 동축 케이블의 방식에는 10Base 2와 10Base 5 두 종류가 있다. 10Base 2 (Thin Ethernet) -10Base 5 (Thick Ethernet)

1 네트워크 케이블링 -1 1) 동축 케이블 A) 10Base 2(Thin Ethernet) -직경 0.25 인치의 유연한 동축 케이블로 LAN 용으로 개발된 저가형 케이블 -한 세그먼트당 30 개의 컴퓨터가 연결 가능 -세그먼트의 최대 길이는 185M 이며 각 컴퓨터의 최소 간격은 0.5m이다. -T 커넥터를 이용하여 컴퓨터의 네트워크 어댑터에 직접 연결 -세그먼트의 양쪽 끝은 터미네이터로 종결되야 한다. -10 Base 5에 비해 잡음에 약하다. 10Base 2 동축 케이블 단면도 전송방식 10 Base 2 전송매체 속도 Mbps

1 네트워크 케이블링 -1 1) 동축 케이블 A) 10Base 2(Thin Ethernet) 터미네이터 10 Base 2

1 네트워크 케이블링 -1 1) 동축 케이블 A) 10Base 2(Thin Ethernet) 터미네이터 10 Base 2

1 네트워크 케이블링 -1 1) 동축 케이블 B) 10Base 5(Thick Ethernet) -한 세그먼트당 최대 100개의 컴퓨터가 연결 가능하며 한 세그먼트의 최대 길이는 500M 이다. -세그먼트의 양쪽 끝은 터미네이터로 종결되야 한다. -여러 개의 10 Base 2 기반 네트워크를 연결해 주는 백본으로 사용. -AUI 포트 커넥터를 이용하여 컴퓨터의 네트워크 어뎁터에 연결 -외장형 트랜시버가 필요. -10 Base 2 보다 잡음에 강하지만 설치 및 확장이 어렵다. 10Base 5 동축 케이블 단면도 전송방식 10 Base 5 속도 Mbps 전송매체

1 네트워크 케이블링 -1 2)트위스티드 페어 케이블(10 Base T) 트위스티드 페어 케이블의 가장 기본적인 형태는 두 개의 절연 처리된 구리선 다발을 서로 꼬아 놓은 것이다. 전선의 꼬임은 인접한 장치로부터 전기적 간섭을 줄이기 위해 사용되며 트위스티드 페어 케이블에는 비피복 트위스티드 (UTP)케이블과 피복 트위스티드 페어(STP) 케이블 두 가지 종류가 있다. 트위스티드 페어 케이블은 일반적으로 허브와 컴퓨터간의 연결을 위해 사용된다. 트위스티드 페어 케이블의 특징 -전기적 간섭을 줄이기 위해 한 쌍의 전선을 꼬아 사용한다. -가격이 저렴하고 설치 및 확장이 용이 하지만 잡음에 약하고 전송 거리에 제한을 받는다. -RJ-45 커넥터를 이용하여 컴퓨터의 네트워크 어댑터에 연결된다. 전송방식 10 Base T 속도 Mbps 전송매체

1 네트워크 케이블링 -1 2)트위스티드 페어 케이블(10 Base T) a)트위스티드 페어 케이블의 종류 UTP케이블은 절연물질을 이용하여 외부의 영향으로부터 차폐 효과를 거둘 수 있는가, 없는가에 따라 UTP(Unshielded Twisted Pair)와 STP(Shielded Twisted Pair)케이블의 두 종류가 있다. ■ UTP -10 BaseT 사양을 이용하는 UTP는 가장 많이 쓰이는 트위스티드 페어 케이블이며 가장 일반적인 LAN 케이블로 사용된다. -케이블 세그먼트의 최대 길이는 100 m이다. ■ STP -STP는 구리선 다발의 외피를 UTP의 외피보다 품질이 높고 보호 기능이 좋은 것을 사용하며 전선 쌍과 내부의 트위스티드 페어를 호일 랩으로 둘러 싼다. 이처럼 피복이 철저하기 때문에 UTP 보다 전자적 간섭에 강하고 더 먼 거리에서 더 높은 전송률을 제공한다.

1 네트워크 케이블링 -1 2)트위스티드 페어 케이블(10 Base T) b)트위스티드 페어 케이블의 구조 대부분의 전화선은 카테고리 1의 UTP 케이블을 사용한다. 만약 카테고리 3의 UTP를 이용하는 경우 전화와 데이터 전송을 위해 모두 사용될 수 있다. 일반적으로 10 Mbps의 LAN에서는 UTP 케이블을 사용하며 100 Mbps의 LAN에서는 카테고리 5의 UTP 케이블을 사용한다.

1 네트워크 케이블링 -1 2)트위스티드 페어 케이블(10 Base T) c)카테고리 -UTP는 두 개의 절연된 구리 전선으로 이루어져 있으며 각 용도에 따라 케이블 1피트당 꼬임 횟수가 각기 다른 여러 가지 UTP 사양이 있다. -EIA/TIA 에서는 제품의 일관성을 유지하기 위해 다음의 다섯 가지 카테고리를 이용하여 UTP 케이블의 사양을 정의 하였다. 카테고리 최대 속도 특성 카테고리1 1Mbps 아날로그 음성(일반적인 전화 서비스) 전송을 위해 사용. 데이터 전송을 위해 사용할 수는 없다. 카테고리2 4Mbps 주로 IBM의 토큰링 네트워크에 사용 카테고리3 10Mbps 데이터및 음성전달을 위해 사용될 수 있으며 10Mbps Ethernet의 케이블로 가장 많이 사용된다. 카테고리4 16Mbps 16Mbps 토큰링에서 사용되지만 일반적으로 많이 사용되지는 않는다. 카테고리5 100Mbps 100Mbps 패스트 이더넷 카테고리6 200-250MHz Gbit의 초고속 광대역 네트워크에 사용, 현재 비표준

1 네트워크 케이블링 -1 3)광 케이블 (a)광 케이블의 구성 광 섬유는 사람의 머리카락 굵기만큼의 가는 유리 섬유를 이용하여 정보를 보내는 것으로 광섬유의 한 쪽 끝에는 레이저나 LED 같은 광원이 위치하고 다른 한쪽에는 광 탐지기가 위치한다. 빛은 유리 섬유를 통하여 다른 한쪽 끝으로 보내지고 되고 정보는 광원을 잘 조절함으로써 나오는 빔에 실려서 전달된다. 광 케이블 커넥터

1 네트워크 케이블링 -1 3)광 케이블 (b)광 케이블의 방식 싱글모드 광선을 단일 전송하기 위해 설계된 광섬유로서 장거리 신호전송에 사용된다. 단거리용으로는 멀티모드 광섬유가 사용된다. 싱글모드 광섬유는 멀티모드 광섬유에 비해 훨씬 크기가 작은 코어가 사용된다. 멀티모드 하나의 코아 내에 약간씩 다른 반사각을 가진 다수의 광선을 동시에 운반할 수 있도록 설계된 광케이블을 말한다. 멀티모드 전송은 비교적 짧은 거리에서 사용되는데, 그 이유는 멀티모드를 장거리에서 사용하면 빛이 분산되는 경향이 있기 때문이다. 장거리 전송용으로는 싱글모드 광섬유가 사용된다. 멀티모드 광섬유는 싱글모드보다 더 큰 코어가 사용된다.

1 네트워크 케이블링 -1 (4) 신호 전송의 종류 (a)베이스밴드 전송 복잡한 주파수 변경을 행하지 않고, 디지털신호(펄스)를 전송매체에 그대로 실어 전송하는 방식으로 단일 송수신 주파수를 사용하여 네트워크에 접속되어 있는 모든 스테이션들이 모든 전송에 참여하는 특성을 가진 네트워크 기술의 한 방식. Ethernet은 베이스밴드 네트워크의 한 예이다. 베이스밴드는 보통 한 매체에 다른 신호들과 동시에 신호를 전송하는 멀티플렉싱을 위하여 신호를 더 높고 효율적인 주파수 대역으로 변조시키기 이전의 원래 주파수 대역을 말한다. (b)브로드밴드 전송 브로드밴드 전송 방식에서는 아날로그 신호와 일정 범위의 주파수를 사용한다. 브로드밴드 전송에서 신호는 한 방향으로만 전달된다. 대역폭이 충분한 경우에는 케이블 TV와 네트워크 전송 같은 여러 개의 아날로그 시스템을 하나의 케이블에서 동시에 지원할 수도 있다. 베이스밴드 시스템이 리피터를 사용하는데 비해 브로드밴드 시스템은 증폭기를 사용하여 아날로그 신호를 원래의 신호로 재생한다.

1 -1 네트워크 케이블링 (5) 케이블링 선택하기 특수한 작업 환경에 가장 적절한 케이블링을 선택하려면 다음과 같은 내용을 점검해 보아야 한다. -네트워크의 트래픽은 얼마나 될 것인가? -네트워크에 필요한 보안 기능은? -케이블을 설치해야 할 거리는? -케이블 옵션은 무엇인가? -케이블링의 예산은 얼마나 되나? 특성 10 Base 2 10 Base 5 트위스티드 페어 광 케이블 케이블 가격 트위스티드 페어 케이블보다 비싸다. 10 Base 2보다 비싸다 가장 저렴하다. 비교적 비싸다. 케이블의 전송 길이 185 미터 500 미터 100 미터 수십 킬로 미터 전송 속도 10Mbps 10Mbps ~100Mbps 100Mbps 이상 유연성 및 설치의 유용성 유연하며 설치하기 쉬움 덜 유연하며 설치하기 쉬움 가장 유연하며 설치도 쉬움 간섭에 대한 강도 간섭에 강함 간섭에 약함 전혀 간섭 받지 않음 특징 및 용도 전송 지원 부품의 가격이 트위스티드 페어 보다 저렴함. 데이터 보안이 중요한 큰 규모의 네트워크 전송 지원 부품의 가격이 트위스티드 페어 보다 저렴함 10 Base 2 보다는 비쌈 UTP: 예산 규모가 작은 네트워크에 적합 STP: 모든 규모의 네트워크에 적합 규모에 상관 없이 속도와데이터 보안 및 집적도가 요구되는 네트워크에 적합

(unshielded Twist-pair) 1 -2 네트워크 장비 연결 1) LAN 케이블 연결 및 종류 (1) 통신 매체 네트워크 장비를 연결하는데 사용되는 통신 매체에는 다양한 종류가 있지만, 주로 많이 사용되는 것은 UTP, 광케이블 그리고 동축케이블이 있다. 하지만, LAN구간에는 UTP 케이블을 많이 사용하며, 백본 이나 고속의 WAN 구간에서 광케이블이 많이 사용된다. 광케이블 UTP (unshielded Twist-pair) 케이블 동축케이블

1 -2 네트워크 장비 연결 1) LAN 케이블 연결 및 종류 (2) 장비 연결 Straight-through 케이블 : 특성이 다른 장비의 연결. DTE장비(컴퓨터,라우터) 와 DCE장비(허브, 스위치) 를 연결할 때 사용 Crossover 케이블 : 동일한 특성의 장비연결. DTE장비 – DTE장비, DCE장비 – DCE장비 연결에 사용 ① ② ③ ④ Straight-Through 케이블 Crossover 케이블 #1 ① RJ-45 커넥터 타입이며, 총 8핀으로 되어 있다. ② UTP 케이블이며, 총 8개의 선으로 되어있다. ③ 서로 다른 특성의 장비를 연결할 때 사용하는 다이렉트 케이블이다. 다이렉트 케이블은 보통 스위치와 컴퓨터 또는 라우터와 스위치 등을 사용할 때 사용한다. ④ 동일한 특성의 장비를 연결할 때 사용하는 케이블은 크로스 케이블이며, 그림과 같이 1번하고 3번하고 서로 위치를 바꾸며, 2번하고 6번호고 위치를 변경하면 바로 크로스 케이블이 된다. 크로스 케이블은 보통 스위치와 스위치 또는 컴퓨터와 컴퓨터 그리고 컴퓨터와 라우터 등 서로 연결하고자 할 때 사용을 한다.

1 -2 네트워크 장비 연결 2) WAN 연결 RS-232, V.35 DSU/CSU 라우터

1 -2 네트워크 장비 연결 3) 라우터 / 스위치 Console 연결 라우터 /스위치는 모니터나 키보드와 같은 입출력 주변장치를 제공하지 않는다. 따라서 라우터 /스위치를 조작하기 위해서는 PC와 같은 외부장치가 필요한데, 이에 라우터 /스위치는 외부에서 접근할 수 있도록 console port를 제공하고 있다. < Rollover 케이블을 이용한 console 연결 >

1 -2 네트워크 장비 연결 3) 라우터 / 스위치 Console 연결 (1) Console Port 콘솔 포트는 라우터와 스위치 등 네트워크 장비들 내부로 들어가기 위해서 사용되는 포트이다. 시스코 라우터나 시스코 스위치 허브의 콘솔 포트는 RJ-45 커넥터 타입으로 되어 있다. (2)Rollover 케이블 RJ-45의 8핀이 완전히 반대로 연결되어 있는 통신 케이블로 라우터/스위치와 PC간의 연결에 사용된다. (3) RJ-45 To DB-9 / RJ-45 To DB25 adaptor RJ-45 rollover 케이블을 PC의 RS-232 COM port 및 Parallel 로 연결하기 위하여 사용하는 어댑터이다. (4) 하이퍼 터미널 PC에서 console port를 통해 라우터/스위치로 접근하기 위해 사용하는 터미널 에뮬레이션 프로그램으로 9600bps, 8 data bits, no parity, 1 stop bit, no flow control로 통신 제어 값을 설정하여 사용한다.

1 -2 네트워크 장비 연결 4) 네트워크 구축 공구 및 악세사리 #1 #2 #1 :Lan 케이블 제작시 종단점에 연결하는 RJ45 커넥터 #2 : UTP 케이블 과 RJ45 JACK 을 연결 하기 위한 공구 #3 : 수십개의 UTP 케이블을 통합관리 하기위한 통합배선 판넬 #4 : UTP 케이블 정상 유무 및 네트워크 장애 진단 RJ 45 JACK RJ 45 JACK TOOLS #3 #4 케이블 테스트 툴 RJ 45 Patch Panel

2 -1 네트워크 토폴로지 1) 네트워크 토폴로지 네트워크 토폴로지란, 네트워크에서 컴퓨터와 케이블 및 기타 컴포넌트의 배열 또는 물리적인 레이아웃을 말한다. 토폴로지는 네트워크 성능에 영향을 미치며 다음 요소들은 어떤 토폴로지를 선택하느냐에 따라 영향을 받는다. 토폴로지는 대부분의 네트워크 전문가나 네트워크의 기본 설계를 언급할 때 사용하는 표준 용어로서 다음과 같은 용어도 네트워크 설계를 정의하는데 많이 사용된다. -설계 ( Design) -물리적 배치 (Layout) -다이어그램 ( Diagram ) 네트워크의 토폴로지는 네트워크의 성능에 영향을 미친다. 토풀로지의 선택에 따라 다음과 같은 요소가 영향을 받게 된다. -네트워크에 필요한 장비의 종류 -장비의 성능 -네트워크의 확장성

2 -1 네트워크 토폴로지 1) 표준 토폴로지 (1) 버스 버스 토폴로지는 가장 단순하고 일반적인 네트워킹 방법이다. 버스 토폴로지는 선형 버스라고도 부르며네트워크의 모든 컴퓨터를 일렬로 연결하는 트렁크(백본 또는 세그먼트)라는 하나의 케이블로 이루어져 있다. 버스 토폴로지 ■ 버스의 특징 -Multi-point 접속 방식으로 중앙의 전송 매체를 공유함 -한 번에 하나의 컴퓨터만 데이터를 전송. -수동적인 토폴로지. -신호 바운스를 막기 위한 터미네이터 장비가 필요. -거리의 연장을 위해 리피터와 같은 장치가 필요. ■ 버스의 장점 및 단점. 장점 단점 네트워크 구성이 간단. 케이블 구성의 경제성 저렴하고 사용하기 편한 매체 , 확장이 용이 컴퓨터 고장 시 전체 네트워크에 영향을 미치지 않는다. 케이블 장애 시 전체 네트워크에 영향을 미친다. 거리의 제약. 컴퓨터가 많이 연결되는 경우 네트워크 속도가 떨어 짐. 중앙 집중적인 관리의 어려움(문제가 생겼을 경우 원인 분석이 힘듬)

2 -1 네트워크 토폴로지 1) 표준 토폴로지 (2) 스타 스타 토폴로지에서는 허브라는 중앙 장치에 연결된 케이블로 컴퓨터들을 연결한다. 송신 컴퓨터가 전송한 신호는 허브를 통해 네트워크의 모든 컴퓨터로 보내진다. ■ 스타의 특징 -네트워크 중심에 허브와 같은 중앙장치가 필요 -중앙 허브에 문제가 생길 경우 전체 네트워크가 다운. -허브에 연결된 케이블이나 컴퓨터 중 하나에 문제가 생기면 그 컴퓨터 하나만 문제 발생. 나머지 네트워크는 정상 -현재 가장 많이 사용되는 방식 ■ 스타의 장점 및 단점. 장점 단점 중앙 집중적 네트워크 관리 용이 추가 컴퓨터의 연결 용이(네트워크 확장) 컴퓨터 하나에 문제가 생겨도 전체 네트워크에는 영향을 미치지 않는다. 허브에 오류 발생 시 네트워크 전체 다운 네트워크에 연결 할 수 있는 컴퓨터 수는 허브의 포트 수에 따라 결정

2 -1 네트워크 토폴로지 1) 표준 토폴로지 (3) 링 링 토폴로지는 컴퓨터를 하나의 원을 이루도록 연결한다. 신호는 원을 따라 한 방향으로 흐르면서 개별 컴퓨터를 모두 거치게 된다. 신호가 개별 컴퓨터를 두루 거치기 때문에 컴퓨터들 중 하나에 문제가 생기면 전체 네트워크에 영향을 준다. ■ 링의 특징 토큰 전달 방식을 이용. 링에 연결된 모든 컴퓨터가 리피터의 기능 수행 ■ 링의 장점 및 단점. 장점 단점 모든 컴퓨터에 대한 동등한 액세스 사용자가 많은 경우에도 성능 우수 호환성 부족으로 개방형 시스템 구축 난해 확장성 부족 컴퓨터나 하나에 문제가 생기면 네트워크 전체 다운 된다. 네트워크 재구성시 네트워크 운영의 중단.

3 -1 네트워크 구축 장비 네트워크를 구축할 때 기본적으로 사용되는 장비는 라우터와 더미허브 그리고 스위치 허브이다. 라우터는 주로 사용되는 목적은 LAN과 LAN 또는 LAN과 WAN을 서로 연결할 때 사용되며, 스위치와 더미허브는 사용자 PC와 라우터 사이에 존재하며 이들을 연결시켜준다. (1)허브(Hub) 가) Repeater와 같은 단순 신호재생 전달 나) 1계층 기능 수행 다) LAN길이 확장 라) 물리계층의 기능만을 가지고 있음 (2)스위치(Switch) 가) Bridge와 같은 데이터 필터링(MAC 주소 이용)제공 나) 2계층 기능 수행 다) LAN길이 확장 (100km 이내) 라) ‘인텔리전트 허브’라고도 부름 (3)라우터(Router) 가) 데이터 라우팅 (IP주소 이용) 제공 나) 3계층 기능  수행 다) 원거리의 LAN/MAN/WAN 연결 라) 다른 망을 연결하기 위해 반드시 필요

3 -2 네트워크 장비를 이용한 망구축 1) 허브를 이용한 하나의 LAN 세그먼트 구축 PC 허브(Hub) 1 2 3 4 PC 허브는 반이중 통신(Half Duflex)을 한다. 허브 전체는 1개의 충돌 도메인을 갖는다. 허브 전체는 1개의 브로드 케스트 도메인을 갖는다. A B Collision A 시스템과 B 시스템이 동시에 데이터를 전송했을 경우 하나의 전송로를 통해서 데이터를 서로 주고 받을 수가 있지만, 동시에 양 방향으로 통신을 할 수가 없다. 즉, 한쪽 방향에서 보내고 나면 다른 한쪽에서 전송할 수가 있다는 것이다. 만약, 양 방향에서 데이터를 전송을 하게 되면 충돌이라는 현상이 일어나 데이터를 잃어버리게 된다. 그래서 이러한 문제점이 일어나지 않기 위해서 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) 라는 것을 사용한다.

3 -2 네트워크 장비를 이용한 망구축 2) 스위치를 이용한 하나의 LAN 세그먼트 구축 스위치의 각 port는 하나의 LAN 세그먼트를 구축가능,여러개의 LAN 세그먼트로 구성된 LAN 구축 Hub PC1 PC2 LAN 1 LAN 2 LAN 3 LAN 4 스위치(Switch) -스위치의 각 포트는 하나의 LAN 세그먼트를 구축할 수 있으므로 각 포트는 고유한 충돌 도메인을 가짐, 만약 12 포트 스위치라면 12개의 충돌 도메인이 존재 - 스위치는 브로드캐스트 데이터를 그대로 전달하는 특징이 있으므로 허브와 마찬가지로 스위치로 연결된 모든 LAN 세그먼트들은 동일한 브로드캐스트 도메인에 속함

3 -2 네트워크 장비를 이용한 망구축 3) 라우터를 이용한 복합망 구축 라우터의 각 포트는 하나의 독립적인 네트워크 구축가능, 여러개의 LAN을 연결하여 복합망 구축가능 SW R Hub WAN B-LAN C-LAN A-LAN -라우터의 각 포트는 하나의 독립적인 네트워크를 구축할 수 있으므로 스위치와 마찬가지로 포트 수 만큼의 충돌도메인을 가짐,  즉, 포트가 4개인 라우터는 4개의 충돌도메인을 가짐. -라우터는 LAN의 브로드캐스트 데이터를 전달하지 않는 특징을 가지고 있으므로 포트 수 만큼의 브로드캐스트 도메인을 가짐 . 연결된 모든 LAN 세그먼트들은 다른 브로드캐스트 도메인에 속함.