LAN(Local Area Network) IEEE802.X 전송매체 OSI 7 Layer Ethernet

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1 LAN(Local Area Network) IEEE802.X 전송매체 OSI 7 Layer Ethernet
정보통신기초 LAN(Local Area Network) IEEE802.X 전송매체 OSI 7 Layer Ethernet

2 LAN이란? LAN이란 Local Area Network의 약칭인 근거리 통신망이다.
LAN은 제한된 거리 안에 있는 컴퓨터,PDA,휴대폰 등 각종 정보 통신 기기를 특정 전송 매체와 전송 기술을 이용, 연결하여 정보 통신 기기 간에 원활한 정보의 공유 및 교환을 가능하게 하는 고속 데이터 통신망이다.

3 LAN외 대표적인 통신망의 종류 MAN [Metropolitan Area Network]
도시 지역을 잇는 통신망을 말한다. 랜(LAN)의 기능을 포함하면서, 최대 범위가 75km정도이다. 미국 같은 넓은 땅을 가진 국가라면 사용 할 수 있는 통신망이 되겠지만 우리나라 같이 땅이 좁은 국가는 굳이 MAN을 사용 할 필요가 없다. WAN[Wide Area Networks] 광역통신망라고도 불리는 원거리 통신망(WAN)은 근거리 통신망(LAN) 또는 중거리 통신망(MAN) 을 다시 하나로 묶는 거대한 네트워크로서, 하나의 도시, 나라, 대륙과 같이 매우 넓은 지역에 설치된 컴퓨터들 간에 정보와 자원을 공유하기에 적합하도록 설계한 컴퓨터 통신망이다.

4 네트워크 토폴로지 토폴로지(망 구성방식)는 컴퓨터 네트워크의 요소들(링크, 노드 등)을 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식을 말한다. 로컬 영역 네트워크(LAN)은 물리적 토폴로지와 논리적 토폴로지 둘 다 보여 줄 수 있는 네트워크의 한 예이다. 링 버스 스타 트리 메시

5 링형 링토폴로지는 각각의 노드는 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리와 같이 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식이다. 데이터는 노드에서 노드로 이동을 하게 되며 각각의 노드는 고리모양의 길을 통해 패킷을 처리한다. 링 토폴로지는 어떤 두 노드간에 오직 하나의 길을 제공하기 때문에 링 네트워크는 단 하나의 연결 오류만으로도 전체의 연결이 끊기게 된다.

6 버스형 버스 토폴로지는 구축이 쉽다는 장점이 있지만, 만일 케이블의 어느 한 곳이 끊어진다면 통신이 불가능해 진다는 단점이 있다. 또 다른 문제점은 네트워크에 연결될 수 있는 컴퓨터의 댓수에 제한이 있다는 것이다. 많은 컴퓨터가 연결될수록 보내진 신호를 확인하는 컴퓨터의 수가 늘어나게 되고, 이는 전송을 지연시키는 요인이 된다. 다시 말해서 네트워크의 트래픽이 늘어날 수록 네트워크의 성능이 떨어지게 되는 것이다.

7 스타형(성형) 성형은 컴퓨터와 모든 단말기는 각각의 통신회선을 이용하여 연결되므로 회선이 많이 필요하며 중앙의 컴퓨터나 교환기에 의해 통신망이 제어 된다. 또 고장의 발견이 쉽고 수리가 용이하며, 한 기기의 고장이 전체에 영향을 미치지 않는다. 또 한 시스템의 일괄 변경과 데이터베이스 관리가 용이하다. 하지만 중앙의 컴퓨터나 교환기가 고장이 나면 시스템은 일시에 운영 불능 상태에 빠지게 된다.

8 트리형(분산형) 트리형의 최상위 노드에는 허브 등의 장비가 위치하고, 하위의 다른 노드들을 제어 한다. 상위 계층의 노드가 하위의 노드들을 직접 제어하는 계층적인 네트워크에 적합하게 구조 되어 있다.

9 메시형(그물형) 메시형은 모든 단말기를 통신 회선으로 상호 연결 시킨 형태이다. 통신 회선에 장애가 발생하더라도 다른 경로를 통하여 데이터를 전송 할 수 있다. 전체 시스템이 신뢰성이 있고 집중 및 분산 제어가 가능하며 하나의 컴퓨터가 고장이 나더라도 다른 시스템에 영향이 적다. 단 시스템을 구성하는 비용이 많이 든다.

10 구분(年) 내 용 1960~ 호스트 컴퓨터와의 온라인 통신 개념 실용화 단계 1972 미국의 제록스사가 이더넷 제품 개발 1970말 LAN의 고유 특성을 이용한 본격적 실용화 시작 1982 이더넷 2.0으로 공식적으로 바뀌게 됨. 1983 CSMA/CD 표준 제정 미국의 노벨사가 넷웨어 개발 1985 토큰링 표준 제정 1991 ATM 포럼 창설 1995.6 패스트 이더넷 표준 (IEEE 802.3u) 제정 1998.6 기가비트 이더넷 표준 (IEEE 802.3z) 제정 2001말 10기가 이더넷 표준 제정 (IEEE 802.3ae) 제정 2006.7 무선 LAN 서비스 활발 (IEEE a/b/g) 랜의 발전과정

11 CSMA/CD 이더넷 (10/100/1000Mbps,10Gbps)
IEEE 802.X 란? 미국표준협회(ANSI)에 의하여 미국국가표준을 개발하도록 인증받은 전문기구로, 인증조직 형태의 표준개발기구. 1963년 전기공학협회(IEE)와 무선공학협회(IRE)를 합병하여 1963년 미국에서 전기·전자·컴퓨터 공학의 이론과 실체를 향상하기 위해서 설립되었다. 표준 기관 권고 번호 주요 내용 IEEE 802.2 논리적 링크 제어 802.3 CSMA/CD 이더넷 (10/100/1000Mbps,10Gbps) 802.5 토큰링 802.10 LAN 보안 802.11 무선 LAN 802.12 100BaseVG LAN 802.15 무선 PAN(Bluetooth 등) ANSI X3T9.5 FDDI ATM 포럼 ATM LAN, 무선 ATM LAN

12 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 1972년 미국의 제록스사에서 처음 개발한 이더넷에 채택된 매체 접근 방법이다. 1983년 IEEE 표준이 되었으며, 모든 종류의 이더넷에 적용 될 만큼 실용화된 매체 접근 방법이다. 하지만 노드 수가 많고 각 노드에서 전송하는 데이터량이 많을 경우, 패킷 충돌이 많아져 데이터의 손실이 발생하는 단점이 있다. CSMA/CD의 기본 동작은 아래 그림과 같다.

13 플로우차트로 본 CSMA/CD

14 토큰링(Token Ring) 1984년 IBM의 토큰링에서 사용한 매체 접근 방법으로 1985년 IEEE802
토큰링(Token Ring) 년 IBM의 토큰링에서 사용한 매체 접근 방법으로 1985년 IEEE802.5 표준이 되었다. 토큰링의 기본 동작을 살펴보면 링 내의 어떤 노드도 데이터를 전송하고 있지 않을 때 프리 토큰이 케이블을 따라 한 방향으로 순환한다. 노드 수가 많거나 데이터량이 많은 경우에도 출돌이 발생하지 않기에 CSMA/CD 방식과는 달리 비경쟁방식인 것이다. 또 CSMA/CD보다 안정적이라는 것이 장점이며, CSMA/CD보다 구현이 복잡하고 가격이 높아 유지 보수가 어렵다는 것이 단점이다. 초기 LAN에서 많이 활용한 기술이다.

15 전송 매체 구분 굵은 동축 케이블 10Base5 가는 동축 케이블 10Base2 UTP 케이블 광케이블 케이블 종류 RG-8
CAT 3,4,5 단일/다중 모드 전송 속도 10Mbps 10Mbps~수 Gbps 거리 제한 500m 185m 100m 수 Km 유연성 조금 있음 있음 아주 좋음 없음 설치 쉬움 아주 쉬움 어려움 전자파 간섭 민감 가장 민감 신호 전송 방식 베이스 밴드

16 10BASE5와 10BASE2 - 10BASE5나 10BASE2의 경우 현재는 거의 사용하지 않는다.
- UTP선의 손상이 심할 것으로 예상되는 경우(뜨거운 열을 방출하는 공장 등)에 사용하는 경우는 있다고 한다.

17 랜 케이블 제작하기 케이블의 역할 다이렉트케이블은 허브(HUB)와 PC를 연결할 때 위해 필요하다.
즉 다른 기기들을 연결 할 때는 다이렉트 케이블을 사용하면 된다. 크로스케이블은 PC와 PC 혹은 허브와 허브를 연결할 때 필요합니다. 즉 같은 기기들을 연결 할 때 크로스 케이블을 사용하면 된다. *서버와 라우터를 연결 할 때는 크로스를 쓴다.

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22 물리 계층 1계층 : 물리 계층(Physical Layer) 실장치 연결을 위한 전기적, 물리적 세부사항에 대한 정의를 한다.
물리적인 정보 전달 매개체에 대한 연결의 성립 및 종료. 여러 사용자들 간의 통신 자원을 효율적으로 분배하는데 관여한다. 물리적 연결을 설정 유지 해제 하기위한 수단 제공. 데이터 교환 방식: 회선교환,메시지 교환,패킷 교환 .

23 데이터 링크계층 2계층 : 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
Point To Point 간 신뢰성 있는 전송 보장을 위한 계층 CRC기반의 오류제어, 흐름제어 관여함. MAC 주소를 통한 인접한 시스템으로의 안전한 데이터 전송 가능. 데이터 링크 층은 물리적 링크를 통한 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공한다. 이 계층은 물리적 어드레싱, 네트워크 토폴로지, 회선 사용 규칙, 오류 검출, 프레임 전달 그리고 흐름 제어 등에 관계한다

24 네트워크 계층 3계층 : 네트워크 계층(Network Layer)
경로 설정, 서비스 품질(QoS) 제공을 위한 기능적, 절차적 수단 제공. 라우팅, 흐름제어, 세그멘테이션, 오류제어, 인터네트워킹 등 수행. IP주소를 통한 데이터 전송경로 설정

25 전송 계층 4계층 : 전송 계층(Transport Layer)
End To End의 사용자들이 신뢰성있는 데이터 주고 받을수 있도록 한다. 시퀀스 넘버 기반의 오류제어 방식 사용. 오류검출 및 복구 흐름제어 수행. 데이터 분할. 

26 세션 계층 5계층 : 세션 계층(Session Layout)
End To End의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법 제공. 통신 방식, 체크포인팅, 유휴,종료, 다시시작 등 수행. 사용자 끼리의 동기화, 오류복구 명령.

27 표현 계층 6계층 : 표현 계층(Presetation Layer)
코드간의 번역 담당. 사용자시스템에서 데이터의 형식상 차이를 제거해줌. 압축, 암호화, 복호화 수행. 데이터 형태 변경. 

28 응용 계층 7계층 : 응용 계층(Application Layer) 응용 프로세스와 관계하여 일반적인 응용 서비스 수행.
사용자가 이용. 애플리케이션 층은 OSI 모델에서 유저와 가장 가까운 층이다. 이 계층은 OSI의 다른 어떤 계층에도 서비스를 제공하지 않는다는 점에서 다른 계층과 다르다. 이 계층에는 스프레드 쉬트, 워드 프로세싱 등이 속한다.

29 계층별 프로토콜 계층 프로토콜 응용 계층 HTTP. SMTP. SNMP. FTP. TELNET 등 표현 계층
AFP. SMB 등 세션 계층 NET BIOS. APPLE TALK 등 전송 계층 TCP. UDP. 등 네트워크 계층 IP. ICMP. IGMP. ARP. RARP. BGP. OSPF. RIP 등 데이터 링크 계층 FDDI 물리 계층 PSTN

30 이더넷이란? 근거리통신망(LAN)의 대표적인 통신 프로토콜. 오늘날 우리가 사용하는 컴퓨터 통신의 대부분은 이더넷 기술을 바탕으로 운영된다. 1973년 보브 멧칼프 박사가 처음으로 발명했고 1980년 미국의 제록스, 인텔 등이 공동 개발해 '이더넷 1세대'라는 이름으로 상용화했다. '이더넷'이라는 이름은 우주에 존재한다는 가설 속의 물질인 에테르(ether)에서 따온 것이다. 이더넷은 인터넷 프로토콜이라는 프로그램을 사용해 광범위한 통신 및 컴퓨터 기기를 연결한다. 데이터 공유 및 전송 기술, 랜카드나 라우터 등 네트워크 장비들이 이더넷 기술의 산물이라고 할 수 있다.

31 - 이더넷의 전송 프로토콜이며, IEEE 802. 3에 규격화 되어있다
- 이더넷의 전송 프로토콜이며, IEEE 802.3에 규격화 되어있다. - Carrier Sence Multiple Access / Collision Detection - 망의 사용의 가능하고, 경쟁 상태 여부를 검사하여 사용 권리를 취득한다. - 전송로를 각 단말이 공동사용, 단말이 규칙에 따라 송신권 확보한다.

32 OSI 7계층, TCP/IP 계층에서 본 이더넷(Ethernet)
- TCP/IP 계층에서 Network Interface 계층에 해당한다. (위 그림에서는 Network Access 계층이라고 표시) - 물리 계층인 이유는 이더넷 구현에 따라 케이블 종류 등을 정의해놓았기 때문이다.

33 이더넷(Ethernet)의 프레임(Frame)
- Ethernet(DIX)과 IEEE 802.3프레임은 엄밀히 따지자면 다르지만 프레임 구조가 거의 비슷하다. - Ethernet과 802.3프레임을 구분하기 위한 방법은 Ethernet의 Type와 IEEE 802.3의 Length의 영역 값으로 구분한다. - 수신된 프레임의 영역 값이 0x0600이상이면 Ethernet II의 Type으로 해석하고, 0x0600미만이면 IEEE 802.3의 Length로 해석한다. - 프레임의 구조가 복잡하여 간과하는 경우가 많은데, 프레임의 구조를 모르면 2계층에 대해 전혀 모른다할 정도로 굉장히 중요하다

34 프레임이란? 프레임의 구조 설명 Preamble 송수신 속도를 맞추는 동기화 역할 SOF(Start of Frame)
프레임의 시작을 맞추는 표시 DA(Destination Address) 목적지의 물리 주소 SA(Source Address) 출발지의 물리 주소 Length 프레임 정보의 길이를 표시하는 영역 DATA 상위 계층의 프로토콜로서 캡슐화된 데이터 전달 FCS 오류검출 정보

35 이더넷의 구현 -802.3 모델은 MAC 계층에서 물리적인 규격을 정의한 것이다. (따라서 1계층 물리 계층도 포함)
-이더넷 구현에 사용되는 전송 속도, 전송 방식, 케이블 종류를 정의한다. -전통적인 이더넷은 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T, 10BASE-FL이 있다. 

36 고속 이더넷(패스트 이더넷) 인터넷 활성화에 따라 멀티미디어 데이터 처리 등의 고속 데이터 전송률이 요구되었다.
- 100BAES-T라고도 불리우는 이더넷의 고속 버전이다. - 전통적인 이더넷에 비해 10배빠르나, 네트워크의 길이는 감소되었다.(10BASE5의 경우 500m였고, 100BASE-T의 경우 100m) - 케이블의 사용에 따라 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX가 있다. 이더넷의 종류 설명 100BASE-TX 100BASE-TX는 물리적인 성형 접속형태에서 두 쌍의 꼬임 쌍선을 사용한다. 100BASE-FX 100BASE-FX는 물리적인 성형 접속형태에서 광섬유 케이블을 사용한다. 100BASE-T4 100BASE-TX는 100Mbps의 데이터 전송률을 제공하지만 카테고리 5 꼬임 쌍선을 이용해야 한다.

37 기가비트 이더넷 - 더 높은 데이터 전송률의 요구로 기가비트 이더넷 프로토콜이 설계되었다.
- 전통적인 이더넷 방식과는 달리 전이중 전송방식의 교환 네트워크이다. (CSMA/CD 제거) - 백본(Backbone)네트워크에서 사용되며, 실제로 전이중으로만 연결되어있게 설계되어 있음을 알 수 있다. 이더넷의 종류 설명 1000BASE-X 1000BASE-SX와 1000BASE-LX로 나눌 수 있으며, 모두 두 쌍의 광섬유 매체를 사용한다. 둘의 차이점은 단지 전자가 짧은 파장의 광원을 사용하는 반면 후자는 긴 파장의 광원을 사용하는 것이다. 1000BASE-T -1000BASE-T는 카테고리 5 UTP를 사용하도록 설계되었다.

38 정보통신기초 by 한국정보통신기능대학 정보통신설비학과 김 지훈 문의 사항 메일 및 페이스북 : 네이트온 :