통신망의 이해 접속 장치 접속 형태 전송 매체 교환 통신망 근거리 통신망 이더넷 무선 LAN 한빛미디어(주)

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1 통신망의 이해 접속 장치 접속 형태 전송 매체 교환 통신망 근거리 통신망 이더넷 무선 LAN 한빛미디어(주)

2 네트워크 접속 장치 네트워크 인터페이스 카드 두 대의 컴퓨터로 네트워크를 구성하기 위해 각 컴퓨터에 부착하는 장치(랜 카드라고도 함) 네트워크에 연결되는 각 물리적 장치는 반드시 네트워크 인터페이스 카드를 가지고 있어야 함 전송매체에 접속시켜주는 역할, 데이터 입출력 및 송수신, 프로토콜의 처리 기능 등을 담당 이 카드는 마더보드의 확장 슬롯에 놓여 있으며, 네트워크 케이블을 연결하는 외부 포트를 포함 각 네트워크 카드는 MAC(물리적) 주소라는 자신만의 주소를 갖고 있음 네트워크상에서 장치를 식별하는데 사용 [그림 3-1] 네트워크 인터페이스 카드(NIC)

3 허브(물리 계층) 여러 대의 컴퓨터를 손쉽게 연결시켜주는 장치
공유 방식을 사용하며, 각 컴퓨터들은 주로 UTP 케이블을 통해 연결 더미 허브(dummy hub) 데이터를 네트워크의 다른 컴퓨터로 전송하는 것 전체 대역폭을 분할하여 사용하기 때문에 호스트가 증가하면 속도가 저하(더미 허브는 연결되는 호스트가 적은 소규모 네트워크 환경에서 사용) 근거리 통신망이 제공하는 대역폭을 노드의 수만큼 나누어서 제공 예) 10Mbps의 대역폭을 제공하는 이더넷에 4포트 허브로 컴퓨터 4대를 연결 시켰을 때 4대의 컴퓨터는 각각 2.5Mbps의 대역폭만을 할당받게 됨. 이런 한계로 허브는 점차 가정용 라우터 등의 용도로 사용되고, 그 자리를 스위치가 물려받고 있음 스위칭 허브(switching hub) 단순히 전송하는 기능을 넘어 수신지 주소로 스위칭 하는 기능이 있고 대역폭을 분할하지 않고 점-대-점(point-to-point)으로 접속시키기 때문에 네트워크의 효율이 훨씬 높아지게 됨

4 [그림 3-2] 스위치 허브

5 스위치(데이터링크 계층) 컴퓨터에 할당되는 대역폭을 극대화 시켜주는 장치이며 허브와는 달리 근거리 통신망이 제공하는 대역폭을 컴퓨터로 모두 전송 예)고속 이더넷 스위치는 자신에 연결된 컴퓨터의 대수에 상관없이 각각 100Mbps ~ 10Mbps의 대역폭을 제공 허브와 달리 포트별로 대역폭을 할당하기 때문에, 10Mbps의 대역폭을 제공하는 이더넷에 4포트 스위치로 컴퓨터 4대를 연결시켰을 때 4대의 컴퓨터는 각각 10Mbps의 대역폭을 할당받는다. 브리지와 마찬가지로 데이터 링크 계층에서 동작하며, 데이터를 처리할 때 하드웨어로 처리하므로 브리지에 비해 처리 속도가 빠름 브리지는 연결되는 포트들이 같은 속도를 지원하는 반면, 스위치는 서로 다른 속도를 연결해 줄 수 있는 기능을 제공하며 지원하는 포트의 수가 많음 브리지가 보통 2~3개 정도의 포트를 가지는 반면, 스위치는 몇 십 혹은 몇 백 개의 포트를 제공할 수 있음 [그림 3-3] 스위치

6 브리지(데이터링크 계층) 근거리 통신망에서 하나의 장치가 데이터를 송신할 때 다른 장치가 데이터를 송신하면 충돌이 발생
근거리 통신망에서 하나의 장치가 데이터를 송신할 때 다른 장치가 데이터를 송신하면 충돌이 발생 이처럼 네트워크에 노드 수가 늘어나면 충돌이 발생할 확률도 높아지고 통신 속도도 떨어짐 이런 문제는 브리지를 통해 해결할 수 있음 받은 신호를 증폭하고 입력과 출력을 연결시키는 스위치와 유사하지만, 전체 네트워크의 트래픽을 줄이기 위해 네트워크를 세그먼트(segment) 단위로 분할하는 측면에서 스위치와는 다름 [그림 3-4] 브리지

7 게이트웨이(응용 계층) 2개 이상의 다른 종류의 네트워크를 상호 접속하여 정보를 주고받을 수 있게 하는 장치
2개 이상의 다른 종류의 네트워크를 상호 접속하여 정보를 주고받을 수 있게 하는 장치 통신망에는 근거리 통신망(LAN), 공중 데이터망(PDN), 공중전화 교환망(PSDN) 등이 포함 브리지와 달리 서로 다른 프로토콜 통신망 간에 프로토콜을 변환하여 정보를 주고 받음 [그림 3-5] 게이트웨이

8 중계기(물리 계층) 네트워크의 전송 거리를 연장하기 위하여 사용되는 장치
신호를 수신하여 신호를 증폭한 후, 다음 구간으로 재전송하는 장치 장거리를 전송하게 되면 신호가 약해지거나 감쇠되는데 중계기는 노드 사이의 케이블에서 신호를 증폭시켜 이 문제를 해결 [그림 3-6] 중계기

9 라우터(네트워크 계층) 네트워크 계층에서 동작하는 장치로 서로 다른 네트워크 간 통신을 위해 사용하는 장비
서로 다른 구조를 갖는 망을 연결할 수 있어 근거리 통신망(LAN)과 대도시 통신망(MAN), 광역 통신망(WAN)을 연결하는 데 사용 네트워크 계층에서 동작하므로 IP 주소를 바탕으로 데이터가 수신지까지 갈 수 있는 경로를 검사하고 어떤 경로로 가는 것이 적절한지, 효율적인 경로를 선택하는 라우팅 기능을 수행 라우터가 가지고 있는 라우팅 테이블에 의해서 결정되는데, 라우팅 테이블은 인터넷상에서 수신지의 주소를 토대로 경로상의 다음 주소를 결정

10 [그림 3-7] 라우터

11 접속 장치와 OSI 모델 [그림 3-8] OSI 7계층과 접속 장치

12 네트워크 토폴로지(Network Topology)
네트워크에 연결되어 있는 여러 노드들과 링크들이 물리적 혹은 논리적으로 배치되어 있는 방식 두 개 이상의 노드가 하나의 링크에 연결되며, 두 개 이상의 링크가 접속 형태를 이룸 노드(node)란 네트워크에 연결되어 있는 주소를 가진 통신장치(device)를 말하며 컴퓨터, 프린터 등이 하나의 노드가 될 수 있음 네트워크 접속 형태는 네트워크상의 노드들에 대한 물리적인 배열보다는 상호 연결 방법을 나타낸 것이다. 성(star)형 접속 형태는 네트워크상의 모든 노드가 별 모양으로 허브에 물리적으로 놓여있는 것을 의미하는 것이 아니라 상호 연결방법을 나타낸 것 성형, 그물형, 트리형, 버스형, 링형 등이 있으며, 사용 목적, 확장성, 전송효율, 경제성 등에 의해 결정 [그림 3-9] 접속 형태에 따른 분류

13 성형 개념과 특징 가장 일반적인 네트워크 구성 형태 허브(hub)가 네트워크 중앙에 위치하고 다른 모든 노드들을 연결
중앙에 있는 허브가 회선 교환방식을 사용하여 통신하려는 두 개의 노드에 전용 회선을 만들어 줌 일대일로 구성되는 점-대-점의 확장 형태 메인 프레임이 중앙에 위치하고 여기에 터미널을 연결한 메인 프레임 시스템이 전형적인 성형 접속 형태 [그림 3-10] 성형

14 장점 단점 저렴한 설치 비용 중앙 집중적인 구조로 유지 보수와 확장이 용이 안정적인 연결 노드의 증가, 이전 용이
각 장치를 다른 장치와 연결하기 위해 링크 하나와 I/O 포트 하나만 필요함. 중앙 집중적인 구조로 유지 보수와 확장이 용이 안정적인 연결 만약 한 링크가 끊어져서 작동하지 않으면, 해당 링크만 영향을 받고 다른 링크들은 아무런 영향을 받지 않음 노드의 증가, 이전 용이 각 노드를 접속하는 배선이 서로 독립되어 있음 단점 통신량이 많은 경우 전송 지연 중앙에 있는 전송 제어 장치에 장애가 오면 네트워크 전체가 동작할 수 없음 많은 케이블 연결 필요 각 노드가 중앙 허브와 연결되어 있어야 한다는 이유 때문에 일부 다른 접속 형태(트리, 링, 버스)보다 많은 케이블 연결이 필요

15 버스형 개념과 특징 모든 네트워크 노드 및 주변 장치들이 파이프와 같은 일자형의 케이블(버스)에 연결되어 있는 형태
모든 네트워크 노드 및 주변 장치들이 파이프와 같은 일자형의 케이블(버스)에 연결되어 있는 형태 긴 케이블 하나가 모든 네트워크상의 장치를 연결 ⇒ 중추 네트워크 역할 모든 노드는 하나의 케이블에 연결이 되어 있고, 케이블의 시작과 끝에는 터미네이터(종단기) 장치를 붙여 신호가 케이블로 되돌아오는 것을 막음 [그림 3-11] 버스형

16 장점 단점 간단한 설치와 경제적인 케이블 비용 용이한 장비 추가, 장비 고장 시 전체 네트워크에 영향을 미치지 않음
적은 양의 케이블 사용 가능 중추 케이블은 가장 효과적으로 설치될 수 있고, 다양한 길이의 유도선에 의해 노드가 연결될 수 있기 때문에 성형, 트리형보다 적은 양의 케이블을 사용 단점 장비가 증가할수록 문제 발생 네트워크의 성능이 저하되고, 중앙케이블이 고장나면 네트워크 전체가 동작하지 않음 일부 손상 = 전체 손상 버스 케이블의 결함이나 파손은 모든 전송을 중단하게 하고, 끊어진 한쪽편 지역에 있는 장치간의 전송도 할 수 없게 됨 손상된 지역은 양방향으로 잡음이 일어나기 때문 데이터 충돌 발생 한 노드에서 데이터를 전송하는 경우 이미 다른 노드에서 데이터를 전송하고 있으면 충돌이 발생하고, 데이터는 나중에 다시 전송해 주어야 함

17 트리형 개념과 특징 성형의 변형으로 트리 형태의 노드에 전송 제어 장치를 두고 노드를 연결
모든 장치가 중앙 허브에 연결되지 않고, 대부분 중앙 허브에 연결된 2차 허브에 연결되어 있음 트리의 최상위 노드에는 허브가 위치하고, 하위의 다른 노드들을 제어 상위 계층의 노드가 하위의 노드들을 직접 제어하는 계층적인 네트워크에 적합 [그림 3-12] 트리형

18 장점 단점 제어가 간단하여 관리나 네트워크 확장 용이(성형과 유사)
하나의 중앙 전송 제어 장치에 더 많은 장비를 연결할 수 있으며, 각 장비간의 데이터 전송 거리를 증가시킬 수 있음 여러 컴퓨터를 분리하거나 우선순위를 부여할 수 있음 예) 특정한 2차 허브에 연결되어 있는 컴퓨터에 더 높은 우선순위 부여 가능 단점 병목 현상 및 네트워크 장애 발생 가능 중앙에 트래픽이 집중되어 병목 현상이 발생할 수 있고, 중앙 전송 제어장치가 다운되면 전체 네트워크에 장애가 발생함

19 링형 개념과 특징 모든 컴퓨터를 하나의 링으로 연결(노드가 링에 순차적으로 연결된 형태)
각 노드들은 두 개의 인접한 노드와만 연결되며, 전체 네트워크는 하나의 원을 형성 수신지 노드가 데이터를 수신하면 링에서 그 데이터를 제거 단방향 링형(Single Ring) 원의 한 방향으로만 데이터를 전송 이중 링형 구조(Double Ring) 한 방향으로 데이터를 전송하다가 장애가 발생하게 되면 반대 방향으로 데이터를 전송할 수 있음 [그림 3-13] 링형

20 장점 단점 단순한 구조 : 설치 및 재구성 용이함. 장애 발생 시 신속한 복구 가능 문제 발생 파악이 쉽도록 경보 발생
신호가 항상 순환되므로 만약 한 장치가 특정한 시간 내에 신호를 받지 못하면 네트워크 운영자에게 문제 발생의 사실과 발생 위치를 알려주는 경보를 낸다. 성형보다 케이블 비용을 많이 줄일 수 있음 단점 링을 제어하는 절차가 복잡함 새로운 장비를 연결하려면 기존의 링을 절단해야 함. 단순 링형의 결함 = 전체 결함 네트워크 내 한 장치가 사용 불가능한 경우 전체 네트워크를 사용할 수 없게 함. ⇒ 이러한 약점은 이중 링을 사용하거나 스위치를 사용하여 해결할 수 있음

21 그물형 개념과 특징 중앙 제어 노드가 없이 모든 노드들이 상호간에 점대점(point-to-point) 으로 연결되는 그물 모양의 형태 전용 : 연결되어 있는 두 장치간의 통신만 담당하는 링크가 있음을 말함 네트워크가 복잡하고 많은 통신 회선이 필요하기 때문에 비용이 높아지지만 신뢰성이 중요한 네트워크에서 사용 [그림 3-14] 그물형

22 장점 단점 전용 링크 사용으로 인한 통신량 문제 제거 일부 회선 장애 시에도 다른 경로를 통해 데이터 전송 가능
각 연결회선이 원하는 자료의 전송을 보장해 주기 때문에 많은 장치가 공유하는 링크에서 발생할 수 있는 통신량 문제를 없애줌 일부 회선 장애 시에도 다른 경로를 통해 데이터 전송 가능 비밀 유지와 보안 유지 모든 메시지를 전용선으로 보내기 때문에 원하는 수신자만 받을 수 있음 단점 설치와 재구성 어려움 노드가 다른 모든 노드와 연결되어야 하기 때문에 설치와 재구성이 어려움 전선 용적이 달라질 수 있음 실제 필요한 전선 용적이 벽 속이나 천정, 바닥 아래 등 전선을 수용할 공간보다 커질 수 있음

23 혼합형 개념과 특징 소규모 네트워크 외에는 순수 버스/링/성형 접속 형태 구현 어려움
실제 네트워크에서는 혼합형 형태를 사용함. 네트워크 효율 증대 및 결함 허용 능력 증대 목적 네트워크 서브넷이 서로 연결되어, 여러 접속 형태의 결합이 가능함. [그림 3-15] 혼합형

24 전송매체의 이해 네트워크는 접속 형태와 관계없이 노드와 노드 혹은 서버를 연결하기 위해 매체를 사용 유선 전송매체
네트워크는 접속 형태와 관계없이 노드와 노드 혹은 서버를 연결하기 위해 매체를 사용 매체 : 데이터가 송신측에서 수신측으로 전송되기 위한 케이블 또는 와이어 등 유선 전송매체 한 노드에서 다른 노드로 전송되는 통로를 제공 동축 케이블, 꼬임선, 광섬유 케이블 무선 전송 매체 라디오 방송이나 마이크로파 등이 전파되는 진공, 공기, 해수 등 [그림 3-16] 전송매체 분류

25 동축 케이블 케이블 TV 시스템에서 사용되는 케이블 방식과 유사 두 개의 전도체로 구성 하나는 케이블 가운데 있는 와이어
다른 하나는 첫 번째 와이어를 감싸고 있는 차폐용 그물망 이들 중간에 절연체가 들어있음 그물망 절연체 중앙 와이어 Use with Analog Video Signoils Characteristion 75 Ohrn Impedance Altengation Shickding Wellocity of Propilytion Insulitor Dielectric Shield Jacket [그림 3-17] 동축 케이블

26 10BASE2 동축 케이블 리피터(Repeater)를 사용하지 않고 전송할 수 있는 최대 거리는 185m 쉽게 구부릴 수 있는 구조여서 사무실 내의 컴퓨터에 직접 연결할 수 있음 10BASE5 동축 케이블 최대 약 500m까지 연결할 수 있음 쉽게 구부리기 어려운 구조여서 사무실에 있는 컴퓨터들은 드롭(Drop) 케이블(꼬임선을 많이 사용함)로 굵은 동축 케이블과 연결됨 [그림 3-18] 10BASE2 규격의 케이블과 10BASE5 규격의 케이블

27 꼬임선 : 이중 나선 케이블 플라스틱으로 덮여진 두 가닥의 전선으로 구성
두 가닥의 절연된 구리선을 나선형으로 꼬아서 만듬 일정한 거리를 두게 하여 TV나 비디오와 같은 전자 제품 옆을 지나갈 때 발생하는 간섭으로부터 오류를 줄일 수 있음 접속 형태 중 성형 구성에 많이 사용되며, 동축 케이블이나 광 케이블(광섬유)에 비해 설치가 용이 전화선의 설치와 동일한 방식으로 설치되므로 근거리 통신망을 구성할 때 비용이 적게 듬 최근에는 동축 케이블이나 광섬유 같은 다른 전송매체로 대체 중 [그림 3-19] 꼬임선

28 꼬임선 분류 차폐 보호망 사용 여부에 따라 결정 UTP(Unshielded Twist Pair)
전자기 간섭을 줄이기 위한 방법으로 케이블을 나선형으로 꼬아놓은 형태 근거리 통신망을 구성하는 전송매체로 사용 FTP(Foil Screened Twist Pair Cable) 전자기 간섭을 줄이기 위해 전체 케이블에 피복을 씌운 케이블 STP(Shielded Twist Pair Cable)로 분류 전자기 간섭을 막기 위해 전체 케이블에 피복을 씌우고, 은박지 같은 금속형 물질로 한 번 더 싼 것 피복의 정도에 따라서 전자기 간섭의 효과가 달라지므로 STP, FTP, UTP 순으로 간섭의 영향을 덜 받음 [그림 3-20] 꼬임선 분류

29 광섬유 케이블 구리선에 전기를 통해 데이터를 전송하는 것이 아니라 머리카락보다 가늘고 구부릴 수 있는 전송매체
구리선에 전기를 통해 데이터를 전송하는 것이 아니라 머리카락보다 가늘고 구부릴 수 있는 전송매체 전기신호 대신 빛을 이용하여 데이터를 전송하기 때문에 잡음의 영향을 받지 않음 광섬유는 최근 근거리 통신망과 광역 통신망 분야에서 가장 주목받고 있는 전송 매체 [그림 3-21] 광섬유 케이블

30 교환 통신망의 이해 통신망 노드의 전송 기능을 이용하여 데이터를 수신측까지 보내는 통신망
상호 연결된 노드들의 모임으로 구성되며, 노드들을 경유하여 송신측에서 수신측으로 데이터가 전송됨 일반적으로 그물형 접속 형태 구성 데이터는 노드에서 노드로 교환되면서 연결해 주는 적절한 경로를 통해 최종적으로 수신측까지 전송 [그림 3-22] 교환 통신망

31 회선 교환망 개념과 특징 장점 두 스테이션 간에 전용 통신 경로가 있음을 의미
데이터를 전송하기 전에 물리적인 하나의 경로가 설정되며, 설정된 경로는 통신이 종료될 때까지 독점 경로가 설정되는 시간 동안 지연이 발생하지만, 일단 경로가 설정되면 사용자에게 투명한 전송을 할 수 있음 예) 전화시스템 노드 간에 통신을 시작하기 전에 신호 방식을 이용해 회선을 설정 회선 교환기(노드)들은 비어있는 회선을 고정적으로 할당하게 됨 장점 회선을 전용선처럼 사용할 수 있기 때문에 많은 양의 데이터 전송에 적합 사용자에게는 고정적인 전송률로 정보를 전송할 수 있음 교환 노드에서의 처리 지연이 거의 없음 음성이나 동영상과 같은 실시간 전송이 요구되는 미디어 전송에 적합

32 단점 실시간 전송보다 에러 없는 데이터 전송이 요구되는 경우에는 부적절 회선 설정 후 에러 제어 기능이 없음
데이터를 전송하지 않는 기간에도 회선을 독점하므로 비효율적 [그림 3-23] 회선 교환 [그림 3-24] 회선 교환의 5단계 프로세스

33 메시지 교환망 가변 길이의 메시지 단위로 저장하여 전송 두 송수신측간에 데이터 전송을 위한 전용 통신로를 확보할 필요 없음
회선 교환의 비효율적인 회선 이용을 개선한 데이터 통신용 교환 방식 가변 길이의 메시지 단위로 저장하여 전송 저장/전송 방식 도착하는 메시지를 일단 저장한 후, 다음 노드로 가는 링크가 비어있을 때 전송해가는 방식 축적 전송(store-and-forward)이라고도 함 두 송수신측간에 데이터 전송을 위한 전용 통신로를 확보할 필요 없음 메시지들이 저장/전송 방식으로 링크를 동적으로 공유하여 전송함 메시지 논리적인 데이터 단위 이메일이나 컴퓨터 파일 등 다양한 길이를 가질 수 있음 패킷 교환과 유사하지만 패킷 단위가 아니라 메시지 단위로 교환 현재 거의 사용하지 않음 초기 전자메일 시스템에서는 사용되었으나, 처리 지연 문제 때문에 지금은 거의 사용하지 않음. 현재는 메시지 교환의 단점을 개선한 패킷 교환을 주로 사용

34 [그림 3-25] 메시지 교환

35 패킷 교환 개념과 특성 네트워크를 통해 전송되는 모든 데이터들은 송수신지에 대한 정보를 포함하고 있는 패킷들로 구성 패킷은 표준과 프로토콜을 사용하여 생성 데이터 네트워크를 통해 전송되기 전에 패킷이라는 작은 조각들로 나뉨 각 패킷들은 번호를 갖고 있어 수신측에 전송되었을 때 원래의 데이터로 재결합하여 구성됨 패킷 크기는 옥텟(octet)이라는 단위를 사용하며 8비트 사용 패킷의 구조 헤더 패킷의 송신지와 수신지, 패킷의 번호 등을 가지고 있으며, 플래그 정보, 패킷의 길이 등의 정보를 함께 가지고 있음 미리 정의된 최대의 데이터 크기를 가지며, 데이터가 최대 길이보다 크면 데이터는 보다 작은 조각들로 쪼개어져 여러 개의 패킷으로 나뉘어 전송됨

36 패킷 교환 방식 CRC(Cycle redundancy Check)
에러 검출 기법은 수신된 정보 내에 에러가 포함되어 있는지 여부를 검사하기 위해 미리 송신측에서 보내고자 하는 원래의 정보 이외에 별도로 데이터를 추가해두고 수신측에서는 추가 데이터를 검사함으로써 에러검출이 가능하게 됨 패킷 교환 방식 회선교환 방식과 메시지 교환 방식의 장점을 수용하고, 두 방식의 단점을 최소화한 방식 저장/전송 방식을 사용한다는 점에서 메시지 교환과 유사 메시지 교환은 하나의 메시지 단위로 전송 패킷 교환은 적당한 크기로 메시지를 분할하여 패킷 단위로 전송 전송 경로를 따라 각 패킷이 수신되면 일단 버퍼에 저장된 후 먼저 도착한 패킷들의 전송이 완료된 후에 다시 다음 노드로 전송

37 패킷이 수신측에 도착할 때까지 저장과 다음 노드로의 전송 과정 반복
패킷은 물리적 회선의 연결 없이 회선의 상황에 따라 패킷 내의 주소에 의해 경로 배정이(라우팅)되며, 수신지에 전송된 패킷들은 원래 패킷의 순서대로 재결합되어 최종 스테이션(단말)로 전송 데이터 전송 전에 회선 설정을 하는 회선 교환 방식과 달리 패킷의 수신측 주소 정보를 바탕으로 교환기(라우터)가 상황에 따라 적절한 전송 경로를 결정한 후 데이터를 전송하는 방식 패킷이 수신측에 도착할 때까지 저장과 다음 노드로의 전송 과정 반복 패킷은 물리적 회선의 연결 없이 회선의 상황에 따라 패킷 내의 주소에 의해 경로 배정이(라우팅)되며, 수신지에 전송된 패킷들은 원래 패킷의 순서대로 재결합되어 최종 스테이션(단말)로 전송 데이터 전송 전에 회선 설정을 하는 회선 교환 방식과 달리 패킷의 수신측 주소 정보를 바탕으로 교환기(라우터)가 상황에 따라 적절한 전송 경로를 결정한 후 데이터를 전송하는 방식 [그림 3-26] 패킷의 생성

38 회선 교환은 많은 양의 데이터를 연속적으로 전송할 때 적합 패킷 교환은 네트워크 통신과 같이 간헐적인 정보를 보내는 데 적합
장점(회선 교환 방식과 비교) 네트워크가 일종의 버퍼의 기능을 수행하므로 처리 속도가 다른 기기들 간의 정보 전송 가능 노드와 노드간의 회선을 다수의 패킷들이 공유하므로 전송이 없는 상태에서도 회선을 점유하는 회선 교환 방식에 비해 전송 효율이 높음 패킷별로 우선순위를 적용해 우선순위가 높은 패킷을 먼저 전송할 수 있음 데이터 전송 시 과부하가 발생하면 전송 지연이 발생하지만 패킷의 송신 가능 회선 교환은 많은 양의 데이터를 연속적으로 전송할 때 적합 패킷 교환은 네트워크 통신과 같이 간헐적인 정보를 보내는 데 적합 [표 3-2] 패킷 교환과 메시지 교환 패킷 교환 메시지 교환 데이터 단위 패킷 메시지 데이터 길이 일정(최대 1024바이트) 일정하지 않음 데이터 저장 시간 일정 시간 장시간 보유 수신 데이터 재결합 재결함 없음

39 가상 회선 방식 데이터그램 방식 데이터그램 : 독립적으로 전송되는 각 패킷을 의미
패킷을 수신한 라우터는 최적의 경로를 선택하여 패킷을 전송 한 메시지에서 분할된 여러 패킷들은 서로 다른 경로를 통해 전송 가능 송신측의 전송 순서와 수신측의 도착 순서가 다를 수도 있음(랜덤 전송) 수신측은 패킷들이 모두 전송되면 원래의 메시지로 재결합 송신측과 수신측 모두 비연결 지향형 짧은 메시지의 일시적인 전송에 적합함. 가상 회선 방식 데이터 전송 전에 송수신측 간 논리적인 연결 설정 후 모든 패킷을 전송 이때 설정된 연결을 가상회선이라고 함 데이터그램 방식과 달리 각 패킷은 전송된 순서대로 수신측에 도착 가상 회선을 연결한 후 데이터를 전송하기 때문에 연결 지향형 정해진 시간 내에 데이터를 전송하거나 다량의 데이터를 연속으로 보내는 전송에 적합함.

40 교환 통신망 비교 [표 3-3] 교환 방식의 특징 비교 교환 방식 패킷 교환 회선 교환 방식 전용 전송로 있음
실시간 대화식 사용 가능 메시지 저장 불가능 메시지 교환 방식 전용 전송로 없음 축적 전송이므로 대화식 불가능 메시지는 파일로 저장됨 각 메시지마다 경로 설정 데이터그램 패킷교환방식 대화식 사용 가능 패킷을 전송할 때까지 저장 가능 각 패킷마다 경로 설정 가상회선 전체의 전송을 위해 경로 설정

41 LAN의 개념 Local Area Network의 약자
여러 대의 컴퓨터와 주변 장치가 전용의 통신회선을 통해 연결되어 있는 통신 네트워크 비교적 가까운 지역에 한정되어 있는 통신망을 의미 컴퓨터 외에 근거리에 위치한 기타 네트워크 장비들을 연결, 접속하여 통신할 수 있도록 구성한 네트워크 시스템을 말함 프린터, 팩스, 단말장치 등 일반적으로 사설망으로 구축되고 사용됨. 한 전송매체에 연결된 모든 장치들이 전송매체를 공유 한 장치가 전송한 데이터는 모든 장치에 브로드캐스팅(Broadcasting)됨 브로드캐스팅 : 양방향으로 전송을 의미 한 전송매체에 연결된 모든 장치들이 수신함 [그림 3-27] 네트워크 범주

42 [그림 3-28] 근거리 통신망 구성

43 LAN의 발전 과정 [표 3-4] LAN 의 발전 과정 년도 발전 내용 1980 ~ 1990년
개인용 PC, 다양한 정보처리 수요가 폭발적으로 늘어남 산업 현장이나, 사무현장의 각 부서에서 컴퓨터와 주변기기, 혹은 OA기기등과의 통신처리의 필요성 증대 1980년 10Mbps Ver 1.0 Ethernet 발표 1982년 Ethernet Ver 2.0 발표 후 LAN 표준화 작업 추진 1985년 IEEE의 표준화 위원회에서 LAN 표준화 제정됨 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 전기전 자통신학회)에 의하여 LAN 표준화(CSMA/CD → 이더넷(Ethernet) 1990 ~ 2000년 1991 ATM 포럼 창설 1995년 패스트 이더넷 표준 제정 90년대 중반까지는 주로 텍스트 위주의 데이터 통신이 대부분 (백본 네트워크로 100Mbps의 FDDI 또는 10Mbps의 굵은 이터넷 활용) 90년대 중반 이후 인터넷 상용화 되면서 그래픽과 동영상 데이터를 주로 사용 (노드를 연결하는 망으로 10Mbps의 가는 이더넷 또는 16Mbps의 토큰링을 주로 사용) 1998 기가비트 이더넷 표준 제정 (IEEE 802.3z)‧ 2000년 ~ 현재 10Mbps 이더넷과 패스트 이더넷을 일반 노드 연결용 망으로 활용 기가비트 이더넷과 ATM LAN, LAN 스위치를 백본 네트워크로 구축 네트워크 용도나 규모에 따라 유연하고 다양한 속도의 LAN을 구축

44 LAN의 특징 단일 기관의 소유이며 수 Km 범위 이내의 지역으로 한정되어 있음 네트워크 내의 어떤 기기 간에도 통신 가능
광대역 전송매체의 사용으로 고속 통신 가능 좁은 구간에서의 네트워크이기 때문에 전송지연 시간이 적음 좋은 품질의 통신 회선을 사용, 관리하므로 통신 품질이 우수 주변 장치들을 쉽게 연결하여 사용할 수 있고, 확장이 용이 서버를 이용하여 데이터 관리 가능 신뢰성 있는 데이터 전송이 가능 전송 특성이 좋은 매체(동축케이블, 광섬유 케이블 등)를 사용 저렴한 가격에 네트워크 단말기를 사용하여 경제적 측면에도 유리 종합적인 정보 처리 가능 텍스트 정보뿐만 아니라 음성, 비디오, 영상 정보 등의 전송이 가능

45 [표 3-5] LAN 표준 종류 설명 이더넷 1976년 제록스에서 개발하여, 인텔, DEC과 함께 표준화
IEEE 802.3의 표준안으로 채택 10Mbps의 속도로 CSMA/CD 알고리즘 사용 10BASE-2, 10BASE-T 고속 이더넷 (Fast Ethernet) 1990년대 이더넷을 확장하여 개발 100Mbps의 속도 100BASE-T(이더넷에서 NIC 등이 개선) 기가비트 이더넷 (Gigabit Ethernet) 1Gbps의 속도 고속 이더넷에 비해 2~3배의 비용으로 10배의 속도 이더넷 방식을 그대로 사용 가능(호환성 좋음) FDDI (Fiber Distrubuted Data Interface)에 의해 표준화 미국 표준협회(ANSI)와 ITU-T 전송매체로 광섬유 사용하여 고속의 LAN 구현 가능 넓은 대역폭과 빠른 전송이 필요한 백본망에 많이 사용

46 LAN의 전송 방식 베이스밴드(Baseband) 방식 브로드밴드(Broadband) 방식
하나의 케이블에 단일 통신 채널을 형성하여 데이터를 전송하는 방식 한 개의 채널에 하나의 신호만을 전송하기 때문에 모뎀이 필요 없고 비용 또한 경제적 베이스밴드 방식은 데이터를 전송할 때 디지털 데이터 신호를 변조하지 않고 직접 전송하는 방식 일반적으로 랜은 베이스밴드 방식을 사용하며, 아날로그 전송보다 속도가 빠른 디지털 전송을 지원하기 위해 단일 채널을 사용 브로드밴드(Broadband) 방식 제한된 주파수만 전송매체에 전송 부호화된 데이터를 아날로그로 변조하고 필터로 주파수를 선별 하나의 케이블에 다수의 통신채널을 형성하여 데이터를 동시에 전송하는 방식으로 케이블TV와 유사 베이스 밴드와 달리 모뎀이 필요하므로 비용 부담이 있음. 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 때문에 대신 전송 거리를 수십 Km까지 늘릴 수 있다는 장점이 있음.

47 베이스 밴드 방식과 달리 데이터를 동시에 전송하는 아날로그 전송 방식
음성이나 영상 데이터와 같은 다중 신호들을 하나의 케이블로 동시에 전송 동축 케이블이나 광 케이블 사용 [표 3-6] 베이스밴드와 브로드밴드 방식 비교 특성 베이스밴드 방식 브로드밴드 방식 채널 수 단일 채널/ 단일 케이블 다수 채널/단일 케이블 채널상의 신호 양방향 통신(디지털) 각 채널과의 단방향 통신(아날로그) 접속 형태 버스형 또는 링형 버스형 또는 트리형 전송 거리 10Km 이내 10Km 이상(LAN일 경우는 이하) 장점 단순 기술, 저 비용, 설치 용이 적은 수의 채널, 원거리 전송 가능 단점 제한된 서비스, 전송 거리 제약 복잡한 기술, 고 비용의 설치비 데이터 종류 데이터 데이터, 음성, 영상 일반적 용도 빌딩 MAN 응용 분야 소규모의 데이터 전송 대규모용 멀티미디어 전송

48 매체 접근 방식 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(반송파 감지 다중접근/충돌검출) 버스형 통신망으로 알려진 이더넷(Ethernet)에 주로 사용 동축 케이블에 접속된 컴퓨터들의 단말을 서로 접속시키는 방식 모든 컴퓨터들은 버스(케이블)에 연결되어 있고, 전송매체는 컴퓨터들에 의해 공유할 수 있음 데이터를 송신하기 전에 반송파 존재여부를 감지한 후 데이터 전송 반송파가 감지되는 경우 : 다른 컴퓨터(스테이션)에서 데이터 송신 중임을 판단하여 데이터를 전송하지 않음 반송파가 없는 경우 : 컴퓨터들이 전송매체를 사용하지 않는 것으로 판단하여 데이터를 전송 송신 전에 반송파를 들은 후 송신을 시작한다는 의미에서 LBT(listen Before Talk)라고도 함

49 매체접근 방식 CSMA/CD 동작 원리 [그림 3-29] CSMA/CD 동작 원리

50 토큰 제어 방식 토큰링 방식 접속되어 있는 노드들 사이를 토큰이라는 패킷이 순차적으로 순환
자신이 전송하고자 할 때 토큰을 얻어 전송한 후 전송이 완료되면 토큰을 반납 CSMA/CD 방식처럼 충돌 현상은 발생하지 않지만, 토큰이 올 때까지 대기 구성 방식에 따라 토큰 버스 방식과 토큰링 방식으로 구분 형태만 다를 뿐 절차는 동일함 토큰링 방식 링(ring)을 따라 순환하는 토큰을 이용 모든 컴퓨터들이 휴지(idle) 상태에 있을 때의 토큰을 프리 토큰(free token) 데이터를 전송하려는 컴퓨터는 프리 토큰이 자신에게 올 때까지 대기해야 함 해당 컴퓨터에 토큰이 도착하면 비지 토큰(busy token)으로 상태를 바꾼 후 토큰 뒤에 전송할 데이터 프레임을 붙여서 다음 컴퓨터로 전송함 장점 각 컴퓨터(노드)마다 공평한 전송 기회 전송 권한을 얻기 위한 대기 시간이 정해져 있어 과 부하 시 성능 저하 방지 CSMA/CD 방식보다 실시간 처리가 요구되는 분야에 적합함 단점 : 구현에 어려움이 있고, 토큰의 운용 관리가 복잡함

51 [그림 3-30] 토큰링 방식

52 토큰 버스 방식 이더넷과 토큰링의 특징을 합한 형태의 방식
실시간 처리가 요구되는 공장 자동화에 많이 응용 물리적으로 버스형 접속 형태를 가지고 있지만, 버스 상의 모든 컴퓨터들은 논리적으로 링형 접속 형태를 구성 토큰 버스는 물리적으로 연결되었지만, 이 방식의 토큰 전달 순서는 논리적인 순서 방식을 사용하여 전송됨 토큰이 논리적인 링형 접속 형태를 따라 순환하게 되는데, 이 토큰을 확보한 컴퓨터가 일정 시간 동안 전송 권한을 갖게 되는 방식 토큰은 일정 시간이 지나면 논리적인 순서대로 다음 컴퓨터로 전송 토큰의 순환 순서 : 현재 컴퓨터에서 다음으로 낮은 주소를 가진 컴퓨터로 전송 토큰이 전송된 컴퓨터에 전송할 데이터가 없으면 다시 다음으로 낮은 주소를 가진 컴퓨터로 전송 전송할 데이터가 있으면 토큰을 수신하여 보낼 데이터를 전송한 후에 다음 컴퓨터로 토큰을 전송

53 [그림 3-31] 토큰 버스 방식

54 개념 구성 방식 이더넷 OSI 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당하는 서비스를 제공하고 있음
물리적 링크가 유일한 MAC 주소를 갖는 포트와 연결되는 성형 접속 형태 구성 방식 10BASE- T 안정성이 뛰어나고 관리가 용이하지만 초기 설치 비용이 높음 UTP 케이블을 사용하여 최대 100Mbps까지 전송 가능 10 : 전송 속도가 10Mbps BASE : 베이스밴드 전송 방식(디지털 신호 전송) T : 전송매체로 꼬임선을 사용함 10BASE- 5 최초의 IEEE 표준으로, 굵은 동축 케이블을 전송매체로 한 이더넷 구성 방식 10 : 전송속도가 10Mbps BASE : 베이스밴드 전송방식(디지털 신호 전송) 5 : 한 세그먼트의 최장거리가 500m 10BASE-2 베이스밴드 전송 방식을 사용하며 전송매체로 얇은 동축케이블을 사용 10BASE- 5와 같은 성능을 가지는 이더넷 구성 방식

55 FDDI(Fiber Distributed Data Interface)
전송매체로 광섬유를 사용 구리선보다 가격이 비싸고 설치 및 유지 보수가 어려움 데이터의 내구성과 안정성, 고속전송 등의 장점이 있음 고속의 전송 속도(100Mbps) 매체 접근방식으로는 토큰 제어 방식 사용 통신망 구조는 링형 접속형태의 구조 토큰링 방식과 유사한 형태지만, 다른 랜 구조와 달리 이중 링형 구조 사용 [그림 3-32] FDDI

56 고속 이더넷, 기가비트 이더넷 고속 이더넷 기가비트 이더넷 100Mbps의 고속 전송 가능 100BASE-T라고도 함
10BASE-T 이더넷과 프레임 포맷과 매체 접근 방식(CSMA/CD) 동일 기가비트 이더넷 약 1Gbps의 전송 속도를 가지는 이더넷 기존의 이더넷뿐만 아니라 FAST 이더넷과도 호환 가능 UTP 케이블을 사용하는 기존의 이더넷 케이블 또는 프로토콜 변경 없이 간단히 고속의 이더넷으로 업그레이드 가능

57 무선 LAN의 이해 가장 빠르게 성장하고 있는 기술 중 하나 유선 랜의 확장과 대안으로 구현된 유연한 데이터 통신 시스템
이동성, 편리성, 네트워킹, 유선 등으로 연결되기 어려운 서비스에 대한 요구를 충족시키기 위한 기술 복잡한 배선 없이 무선으로 랜을 구축하기 위한 통신 규격 한정된 공간 내에서 케이블 연결 없이 무선 주파수나 적외선(빛) 기술을 사용하여 허브에서 각 단말기까지 네트워크 환경을 구축하는 것 보통 저속 데이터 전송률로 사용자에게 이동성을 제공 무선 랜은 휴대전화가 발산하는 전력보다 낮은 전력 사용 전세계적으로 인정된 주파수 대역을 사용함으로써 국내에서 사용하던 무선 랜 카드를 미국이나 프랑스에서도 사용할 수 있음 [그림 3-33]무선 LAN 카드

58 무선 LAN의 종류 802.11b 2.4GHz의 주파수를 이용하여 11Mbps의 속도를 제공하는 무선 랜 방식이며, 이더넷과 같은 CSMA/CD의 매체 접근방식을 사용 802.11a 5.7GHz의 주파수를 이용하여 54Mbps의 속도를 제공하는 무선 랜 방식이며, 이더넷과 같은 CSMA/CD의 매체 접근방식을 사용 802.11g 2.4GHz의 주파수를 이용하여 54Mbps의 속도를 제공하는 무선 랜 방식이며, 이더넷과 같은 CSMA/CD의 매체 접근방식을 사용 [표 3-7] 무선 LAN의 종류 특성 논리적 접속 형태 물리적 접속 형태 주파수 대역 전송 속도 802.11b 버스형 성형 2.4GHz 11Mbps 802.11a 5.7GHz 54Mbps 802.11g

59 무선 LAN의 통신 방식 애드혹 모드(Ad-Hoc Mode)
컴퓨터에 무선 랜카드를 장착하여 연결하는 방법으로 일대일 통신이 기본 가정에서 많이 사용하는 방법 외부 네트워크에 직접 연결되어 있지 않아도 외부 연결 가능 네트워크를 구성하는 컴퓨터 중 하나가 외부 네트워크에 연결이 되어 있으면 간접적으로 외부 네트워크에 액세스 가능 [그림 3-34] 애드혹 모드

60 하부구조 모드(Infrastruxture Mode)
애드혹 모드보다 빠른 액세스 가능 중앙 집중식의 정보 공유를 하므로 빠른 속도로 액세스 할 수 있음 많은 수의 컴퓨터들을 공유할 경우에 효과적 데이터 전송을 AP가 전담하므로 효율적인 관리가 가능 IP가 독립적으로 인식되어 외부 네트워크에 직접 접속 대규모의 무선 네트워크 구축 가능 중앙 집중식 정보 공유로 빠른 속도로 액세스 가능 AP가 필요하므로 별도의 추가 비용이 소요 [그림 3-35] 하부 구조 모드

61 매체 접근 제어 이더넷에서 사용하는 CSMA/CD를 무선 랜에서는 사용 불가
무선 랜 환경에서 발생할 수 있는 문제를 해결할 수 없음 개발자들이 무선 랜을 위한 액세스 프로토콜 개발 CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple-Access with Collision Avoidance) [그림 3-36] 무선 LAN 접근 방법

62 CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple-Access with Collision Avoidance)
전송 매체를 올바르게 공유하고 있다는 것을 확실히 하기 위함 패킷을 전송하기 전에 수신자로부터 간단한 전송을 유발 모든 전송을 수신하기 위해 CSMA/CA는 패킷을 전송하기 전에 수신자로부터 간단한 전송을 유발 [그림 3-37] CSMA/CA 동작 원리

63 데이터 암호화 무선 랜은 눈에 보이지 않는 전파를 사용하므로 해당 전파가 전송되는 지역에 있는 모든 컴퓨터들은 네트워크 신호를 수신할 수 있음 802.11b 표준에서는 WEP(Wired Equivalent Privacy)이라는 데이터 암호화 기술을 통해 모든 데이터를 암호화해서 전송 미리 정해놓은 암호화키를 사용하므로 암호화 키를 모르는 경우는 데이터 전송 불가 최초 인증용 키는 고정되어 있지만, 전송 중에 주기적으로 암호를 변경해서 사용 무선 랜의 규모가 커지면 WEP 키를 사용자들에게 전송하는 과정이 불편해질 수 있음 따라서 표준에서는 802.1x 인증을 사용하도록 권장 사용자 계정을 이용하는 방식 무선 인터넷 서비스 같은 큰 규모의 무선 LAN에 적합

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