Chapter 2: LAN 기술 및 네트워크 장비 규격 2003. 3.

LAN의 전송 매체 a) Unshielded Twisted Pair b) Shielded Twisted Pair c) Coaxial Cable d) Optical Cable

LAN의 전송 매체 트위스티드 페어(Twisted Pair, TP) 전기적인 간섭을 줄이기 위해 쌍으로 꼬아놓은 케이블 장점 : 값이 싸고 사용하기 편리, 설치 용이 UTP 케이블의 다섯 가지 구분 UTP Category 전송 속도 사용 예 Category 1 전화선 수준 전화 시스템에 사용된 기본 UTP Category 2 4Mbps 전화선으로 사용 Category 3 10Mbps 과거 10Base-T에서 널리 사용 Category 4 16Mbps 10Base-T와 Token Ring에서 사용 Category 5 100Mbps 10Base-T, 100Base-T와 그 외 고속 네트워크에 사용

동축 케이블과 광케이블 동축 케이블(Coaxial cable) 광케이블(Optical cable) 트위스티드 케이블보다 더 높은 주파수 영역의 신호 운반 외부를 금속의 외피로 덮음  잡음 차폐 효과 RG(Radio-Government) 등급에 따른 분류 RG-8, RG-9, RG-11, RG-58, RG75 광케이블(Optical cable) 광섬유의 한쪽 끝은 LED같은 광원이 위치, 반대편은 광 탐지기 위치 빛을 이용한 데이터 전달 장점 : 넓은 대역폭, 전송 속도가 높고 오류가 적음

LAN 장비 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 리피터(Repeater) PC를 LAN에 연결시키는 장비 OSI 2계층 담당 (MAC 주소 할당되어 있음) 리피터(Repeater) OSI 1계층 기능을 수행 물리적 저항과 임피던스로 신호의 감쇠가 발생할 경우 신호를 재생하고 신호의 타이밍 재조정

허브(Hub) OSI 1계층 기능 수행 기능면에선 리피터와 유사 여러 포트를 가지는 것이 리피터와 다름 신호 재생 및 신호의 타이밍 재조정 여러 포트를 가지는 것이 리피터와 다름 허브를 Multi-port repeater라고도 함. Active Hub vs. Passive Hub Intelligent Hub vs. Dummy Hub

브리지(Bridge) 두개의 LAN 세그먼트 연결 : 트래픽을 필터링하여 해당 LAN 세그먼트에 있어야 할지, 다른 LAN 세그먼트로 전달할지 결정 2계층 기능 수행: MAC 주소로 트래픽 전달 여부를 판단 장점 : 네트워크 효율 증가 단점 : 브로드캐스트 신호에 대해서는 차단하지 못함 포트번호 A B C D 데이터 브리지 세그먼트 1 세그먼트 2 1 2 100 200 300 400 1 100, 200 2 300, 400 포트에 연결된 MAC 주소 브리지 테이블 * MAC 주소는 100,200과 같이 간략하게 표현하였음

스위치(Switch) 2계층 기능 수행 기능면에선 브리지와 유사 여러 포트를 가지는 것이 브리지와 다름 MAC 주소를 기반으로 교환(switching) 수행. 기능면에선 브리지와 유사 입력 포트로 들어오는 프레임에 대해 MAC 주소를 기반으로 어느 출력 포트로 switching 할지를 결정 연결을 집중시키고 효율적으로 데이터 전송 여러 포트를 가지는 것이 브리지와 다름 스위치를 Multi-port bridge라고도 함.

라우터(Router) 3계층의 기능 수행: IP 주소를 기반으로 routing 수행. LAN을 WAN에 접속 시킴 3계층의 정보를 기반으로 패킷의 경로를 결정 라우팅 테이블을 통해 최적의 경로 선택, 적당한 출력 포트로 스위칭(switching) A B C D 데이터 라우터 세그먼트 1 세그먼트 2 1 2 1.1.1.1 1.1.1.2 2.1.1.1 2.1.1.2 1 1.1.1.0 2 2.1.1.0 인터페이스 목적지 네트워크 ID 라우팅 테이블 * IP주소는 1.1.1.1과 같이 간략하게 표현하였음

LAN의 표준화 802 위원회 : LAN 권고 표준 제정 데이터링크 계층을 매체 접근 제어와 논리 링크 제어의 두개 부 계층으로 나눔 LAN의 특수성 : 다양한 기술 존재 OSI 참조 모델과 호환성 유지를 위해 구분 데이터링크 계층 물리 계층 MAC 부 계층 LLC 부 계층 IEEE 802.3 CSMA/CD IEEE 802.4 Token Bus IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.11 Wireless IEEE 802.2 LLC

매체 접근 제어 (MAC) 공유한 전송 매체에 동시 접근을 막기 위해 접근을 제한하는 방법 경쟁 (contention) 방식 IEEE 802.3 CSMA/CD 대표적인 예 : 이더넷 토큰 전달 (token passing)에 의한 방식 IBM의 토큰링 대표적인 예 : FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

IEEE 802.3 CSMA/CD CSMA/CD의 원리 Carrier Sense : 말하기 전에 듣기 (listen before talk) Multiple Access : 아무도 이야기 하지 않을 때는 누구나 자유롭게 말하기 Collision Detection : 충돌이 발생한 것을 깨닫기. Collision 1010… 1010… 1010… 1010… 1010… 1010… 1010… 잼 신호 : 1010101010…(32비트)

CSMA/CD의 동작 Carrier Sensing Carrier 존재 Multiple Access 송신 개시 Collision LLC 계층으로부터 정보 전송 요구 CSMA/CD MAC 프레임 조립 Carrier Sensing YES Carrier 존재 NO Multiple Access 송신 개시 충돌로 인한 재전송 반복 시도 (최대 16회까지) Collision Detection NO 충돌 검출 YES NO MAC 프레임 송신 완료 32-비트 Jam 신호 송신 YES 임의 요소를 갖는 지연 시간(Back-off time) 만큼 대기 정상 종료

IEEE 802.5 Token Ring 토큰이 링 상을 돌고 있다. 근원지가 토큰을 받고 프레임을 전송한다. 근원지 목적지 프레임을 수신한 노드들은 프레임에 있는 목적지 주소가 자기 주소인지를 비교한다 비교하여 같으면 프레임을 복사하고 복사하였음을 프레임에 표시한다 소스는 프레임이 목적지까지 잘 도착했는지를 확인한 후 이상 없이 송신되었으면 프레임을 링에서 제거하고 토큰을 만들어 내보낸다

논리 링크 제어 (LLC) MAC에 의해 확보된 채널 전송권을 이용하여 프레임 전송 시 필요한 연결 관리 절차와 순서 제어, 흐름 제어 기능 담당 1 1 1 or 2 DSAP : Destination Service Access Point SSAP : Source Service Access Point MAC 프레임 LLC 프레임 DSAP SSAP 제어 사용자 데이터 프레임 헤더 프레임 트레일러

LAN 구축 기술 이더넷의 물리적, 논리적 토폴로지 토큰링의 물리적, 논리적 토폴로지 허브 a) Ethernet의 물리적인 토폴로지(스타) b) Ethernet의 논리적인 토폴로지(버스) 허브 a) Token Ring의 물리적인 토폴로지(스타) b) Token Ring의 논리적인 토폴로지(링)

이더넷, 토큰링, FDDI 비교 Ethernet Token Ring FDDI 매체 접근 표준 IEEE 802.3 CSMA/CD Token passing 논리적 토폴로지 Bus Ring 물리적 Star Dual ring 매체 접근 비결정론적 결정론적 비고 First come first serve 현재는 거의 사용 안 함 서서히 사라지고 있음

이더넷 (Ethernet) 프리엠블(preamble) : 비트 동기화에 사용된다. (7바이트) 프레임 시작(start of frame delimiter) : 프레임의 시작을 나타냄. (1바이트) 목적지 주소(destination address) : 수신측 주소를 나타냄. (6바이트) 근원지 주소(source address) : 송신측 주소를 나타냄. (6바이트) 종류 필드(type) : 상위 계층의 네트워크 프로토콜을 식별함. (2바이트) 데이터(data) : 실제 전송될 자료가 들어감. (46～1500바이트) 프레임 체크 시퀀스(frame check sequence) : 에러검사에 사용됨. (4바이트) Preamble Frame Delimiter Destination address Source Type data FCS 7 1 6 2 46 ~ 1500 Ethernet Frame Format Preamble Frame Delimiter Destination address Source Type data FCS 7 1 6 2 46 ~ 1500 IEEE 802.3 Frame Format

이더넷의 통신 구조 각종 MAC과 결합되는 데이터링크 제어 논리 링크 계층(LLC) 데이터링크 계층 송신권의 취득 제어 물리 매체 어테치먼트 (PMA) 물리 매체 케이블 커넥터 AUI 데이터링크 계층 물리 계층 트위스트 페어선, 동축 케이블, 광케이블 신호의 변, 복조 기능 신호의 부호화, 복호화 송신권의 취득 제어 CSMA/CD 각종 MAC과 결합되는 데이터링크 제어 물리 신호 제어(PLS) 매체 접근 제어(MAC) 논리 링크 계층(LLC)

Multimode Optical Fiber 이더넷 물리 계층 표준 종류 매체 최대 대역폭 최대 세그먼트 길이 물리 토폴로지 논리 토폴로지 10Base-2 Thin Coax 10Mbps 185m Bus 10Base-5 Thick Coax 500m 10Base-T CAT 5 UTP 100m Star 10Base-FL Multimode Optical Fiber 2000m 100Base-TX 100Mbps 100Base-FX 1000Base-T 1Gbps

LAN과 WAN의 인터네트워킹 LAN 1 LAN 5 라우터 FDDI WAN (IP, X.25, PSTN, ISDN, ATM 등) Token Ring FDDI LAN 1 LAN 2 LAN 3 LAN 4 LAN 5 라우터 브리지 허브

라우터 (b) 라우터 포트 (a) 라우터(위에서 본 모습) 1 3 2 4 5 6 7 8

라우터를 이용한 간단한 사설망 구성 스위칭 허브 더미허브 라우터 4 1 2 3 4 라우터 1 3 스위칭 허브 2 더미 허브 종단 시스템 1 2 3 4

Windows98의 네트워크 환경 설정 제어판의 네트워크 항목을 선택 네트워크 항목에서 [네트워크 구성->설치된 네트워크 구성 요소 -> TCP/IP-> 등록정보] 선택 IP 주소, 게이트웨이, DNS 정보 설정

Windows2000의 네트워크 환경 설정 [시작->설정->네트워크 및 전화 접속 연결]을 선택 로컬 영역 연결->등록 정보->인터넷 프로토콜->등록정보 선택 IP주소, 서브넷 마스크, 게이트웨이, DNS 서버 입력

UTP 케이블 종류 DTE DCE (a) 직렬 케이블 (Direct or Straight-through cable) 주황줄무늬 1 2 3 4 5 6 7 8 DTE DCE T+ T- R+ R- (a) 직렬 케이블 (Direct or Straight-through cable) 주황줄무늬 주황 녹색줄무늬 파랑 파랑줄무늬 녹색 갈색줄무늬 갈색 1 2 3 4 5 6 7 8 DCE DTE T+ T- R+ R- (b) 크로스오버 케이블 (Crossover cable) 녹색줄무늬 녹색 주황줄무늬 파랑 파랑줄무늬 주황 갈색줄무늬 갈색 1 2 3 4 5 6 7 8 Router (c) 롤오버 케이블 (Rollover cable) 주황줄무늬 주황 녹색줄무늬 파랑 파랑줄무늬 녹색 갈색줄무늬 갈색 PC

롤 오버 케이블 PC에서 라우터의 콘솔포트 접속 시 사용 라우터의 콘솔 포트와 PC 연결 접속 시 두 가지 종류의 어댑터 RJ-45-to-DB-9 Adapter RJ-45-to-DB-25 Adapter 라우터 Rollover 케이블 RJ45-to-DB-9 어댑터 PC 콘솔포트

UTP 케이블 제작 UTP 케이블 제작 시 필요한 부품 RJ-45 잭과 보호용 캡 니퍼 스트리퍼 UTP CAT5 케이블 UTP 툴(Tool) UTP 테스터(Tester)

UTP 케이블 제작 케이블 제단 및 피복 제거 라인 정렬 및 RJ45 잭 연결 케이블 작성 완료 및 동작 테스트

참고 문헌 서승호 외, AMAN2002를 이용한 TCP/IP 프로토콜 분석 및 네트워크 프로그래밍, 정익사, 2002. 김영탁 외, 데이터통신 및 컴퓨터 망, 정익사, 1999. Behrouz Forouzan, TCP/IP Protocol Suite, McGraw-Hill, 1999. Behrouz Forouzan, Introduction to Data Communications and Networking McGraw-Hill, 1999. Fred Halsall, Data Communications, Computer Networks and Open Systems, Addison Wesley Publishing Co., 1996. IEEE, "Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection(CSMA/CD) access method and physical layer specifications", 2000. http://www.cisco.com Jim Lorenz, CNAP Cisco Networking Academy Program: First-Year, Cisco Systems Inc. 2002. Jeff Doyle, CCIE Professional Development: Routing TCP/IP Vol. 1, Cisco Systems Inc. 2000. ITU-T Rec. X.200, Information technology - Open Systems interconnection – Basic Reference Model: Conventions for the definition of OSI services, 1993.