2. LAN의 연결구조와 공유매체 접근제어 (3장. LAN: Local Area Network)

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1 2. LAN의 연결구조와 공유매체 접근제어 (3장. LAN: Local Area Network)
연결구조: 네트워크 내 컴퓨터들을 어떤 구조로 연결할 것인가? 공유매체 접근제어: 공유매체를 통한 통신을 위해 어떻게 접근을 제어 할 것인가?

2 2.1 소개 1) 2~4강 내용: 전송매체, 신호의 코드화/디코딩, 모뎀 => 물리계층에서 전담함.
2) LAN은 연결비용을 줄이기 위해 전송매체를 공유함. => 공유매체접근제어(MAC)가 요구됨. 3) LAN의 연결구조: 네트워크 내 각 호스트들의 연결구조

3 LAN 통신프로토콜과 OSI 참조모델

4 2.2 점-대-점 네트워크 (Point-to-Point Network)
컴퓨터와 컴퓨터를 직접 연결하는 방식. 각 통신채널은 두 컴퓨터만의 연결과 통신을 위해 사용됨. 장점 각 연결이 독립적 : 하드웨어, 통신기술 독립적 사용 두 컴퓨터만 접근 : 보안과 사적 강화가 용이

5 단점 : 연결비용이 증대 요구되는 작업 연결 수 = N * (N – 1) / 2

6 2.3 전송매체 공유 네트워크 지역네트워크 혹은 근거리네트워크(LAN): 전송매체를 공유
원거리 네트워크(WAN) : Point-to-Point 연결방식을 사용. 근거리 네트워크(LAN) : 전송매체를 공유. (연결비용 감소, 대기시간, 중재의 어려움 발생) 공유매체 접근제어: 공유매체를 통한 패킷 전송을 조정. MAC(Media Access Control) 계층에서 전담함. 즉, MAC 계층은 공유도로의 접근제어를 위한 교통순경 역할.

7 1) 버스구조(Bus Topology) 2.4 LAN의 연결구조(Topology) : 네트워크 내의 각 컴퓨터들의 연결구조
버스라는 전송 케이블을 공유 어느 한 시점에 한 컴퓨터만이 신호를 전송하도록 조정해야 함 => 대기시간 발생 한 컴퓨터의 문제가 전체 네트워크에 영향을 미치지 않으나, 공유 케이블에 문제가 발생하면 전체 네트워크가 불능 됨. 컴퓨터의 추가 및 삭제가 용이함.

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9 2) 링 구조(Ring Topology) 원형의 연결 경로를 공유 새로운 컴퓨터의 추가 또는 삭제가 어려움 컴퓨터나 케이블에 문제 발생시 네트워크가 두절됨

10 3) 별 구조(Star Topology) 교환기로부터 유래된 네트워크. 중앙의 노드(Hub 혹은 Switch)에 연결된 네트워크 네트워크의 연결이나 설치가 쉬움. 반면, 중앙의 허브에 고장이 발생하면, 전체 네트워크가 통신불능 됨.

11 2.5 버스형 네트워크의 예: 이더넷(Ethernet)
이더넷의 역사 ◑ DIX 이더넷: Digital Equipment, Intel, Xerox 제안 ◑ 이더넷 세그먼트(Segment)는 200m(혹은 500m)로 제한됨. ◑ 컴퓨터 간의 연결은 최소 3m 간격이 요구됨. ◑ 초당 10 Mbps로 동작 => 100Mbps, 1Gbps로 고속화

12 맨체스터 인코딩(Manchester Encoding)
( 1 )의 비트 값을 전송하기 위해서 전압을 음에서 양으로 변환 ( 0 )의 비트 값을 전송하기 위해서는 전압을 양에서 음으로 하강

13 2.6 공유 매체의 접근제어 고정할당 방법: 공유매체를 균일하게 할당함 FDM, TDM, CDM
임의할당 방법: 임의시간 공유매체 접근을 허용함 CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA 요구할당 방법: 한 순간 한 컴퓨터에만 접근을 허용함 토큰방식의 LAN (Token Bus, Token Ring)

14 2.7 CSMA: Carrier Sense Multiple Access
- LBT(Listen Before Talk) 기법 ① 공유 매체가 다른 호스트에 의해 사용 중인 지를 확인. ② 매체가 사용 중이면 정해진 시간만큼 대기 후 단계 ①을 수행. 사용 중이 아니면 패킷을 전송한다. ③ 정해진 시간동안 ACK를 기다림. ACK가 수신되면 성공. 만약 ACK가 없으면 단계 ①을 수행한다. - Anmtions/anim06_1.htm ~ anim06_2.htm

15 2.8 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect)
두 개 이상의 신호가 충돌하였음을 발견하고, 재전송을 통해 충돌로부터 복구할 수 있다. 각 충돌 이후에 랜덤한 대기시간을 2배로 증가 시키는 방법을 이진지수대기(binary exponential backoff)라고 함. Backoff Time = a × 2 n – 1 ( n : # of collision) - anmtions/anim06_5.htm

16 2.9 무선 LAN과 CSMA/CA 1) 무선 LAN의 전송매체 라디오파, 마이크로파, 적외선
적외선: 실내 무선 LAN, 마이크로파: 실외 무선 LAN 미국에서는 915Mhz대역( Mhz), 2.4Ghz( Chz)대역, 5.8Ghz( Ghz) 이전 900MHz 주파수대 무선 LAN : 2 Mbps 전송 2.4 GHz 주파수대 (ISM: Industrial Scientific and Medical)를 사용하는 무선 LAN (WiFi로 불림)은 Mbps 전송. (IEEE 표준안) 블루투스는 IEEE802.15로 표준화

17 2.10 무선 LAN의 공유기법: CSMA/CA 충돌을 방지함.
◑ 너무 멀리 떨어져 있으면 서로 수신이 안됨 ∴ CD 방식불가 ◑ CSMA/CA: 전송 이전에 미리 전송에 대한 승인을 얻게 하여 충돌을 방지함.

18 2.11 링형 네트워크의 예: IBM 토큰 링 후 토큰을 다음 컴퓨터로 넘겨주어 공정한 접근을 보장함.
◑ 토큰: 특별히 예약된 제어메세지 ◑ 매체접근을 위해선 우선 토큰을 취득하여야 하고, 프레임 전송 후 토큰을 다음 컴퓨터로 넘겨주어 공정한 접근을 보장함. ◑ anim06_3.htm ~ anim06_4.htm

19 2.12 FDDI : 토큰 링 네트워크의 중요한 단점인 실패 오류(failure)에 대한 민감성을 제거.
1) 100Mbps 전송율로 데이터 전송 ◑ IBM 토큰 링 보다 8배 더 빠름, 이더넷 보다 10배 빠름 ◑ LAN 정합을 위한 백본망으로 많이 활용 2) 실패 오류를 극복하기 위한 중복성(redundancy) ◑ 두개의 완전한 링 첫번째 링: 올바르게 작업하고 있을 때 자료 전송 두번째 링: 첫번째 링이 실패 오류를 발생시만 사용 ◑ 교차 회전(Counter rotating) ◑ 자기복구(self healing): 실패 오류 시에 네트워크 재구성

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21 2.13 스타형 네트워크의 예: ATM 스위치가 모든 컴퓨터를 연결하도록 중앙에 허브를 형성