제 4장 LAN 4장 목차 LAN의 개요 LAN 구성 망 형상 접근 방식 Baseband와 Broadband

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1 제 4장 LAN 4장 목차 LAN의 개요 LAN 구성 망 형상 접근 방식 Baseband와 Broadband

2 제 4장 LAN LAN의 개요 LAN의 정의 LAN의 출현 배경
근거리 망(LAN: Local Area Network)은 일반적으로 사무실 또는 빌딩, 대학 캠퍼스 등의 일정 지역 내에 분산되어 있는 주변기기, 워크스테이션 등의 자원을 상호 연결하여 정보의 전송, 저장, 처리를 하는 통신망 LAN의 출현 배경 ⓐ 기술발달 : H/W 발전과 소형화, 데이터 통신 기술의 발전, 멀티미디어 지원 ⓑ 정보처리 개념의 변화 : PC의 저렴화로 인한 대량 공급, PC의 응용 S/W가 다량 공급, 정보처리 시스템의 구축과 사용의 보편화, 고객 욕구의 다양화 ⓒ 정보처리 기술의 중심이 되는 컴퓨터와 통신기술의 혁신적 발전과, 사회의 정보 처리 다양화 요구

3 제 4장 LAN LAN의 개요 LAN의 역사 DIX( DEC, Intel, Xerox)
TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할 다중 접근) FDDI(Fiber Distributed Data Interface, 광 분산 데이터 인터페이스) PARC(Palo Alto Research Center) ATM(Asynchronous Transfer Mode, 비동기 전송 모드)

4 제 4장 LAN LAN의 개요 LAN의 기대효과 ① 데이터 전송 속도의 향상 ② 경제적인 운영 ③ 접속의 용이성
④ 개인용 컴퓨터에 의한 고기능네트워크 구축 ⑤ 전자 우편에 의한 문서처리업무의 혁신 ⑥ 보수 및 관리의 용이성

5 제 4장 LAN LAN의 개요 LAN 도입의 고려 사항 ① 인터페이스 장비와 소프트웨어의 선택 ② 납품 업체의 기술 성숙도
③ 네트워크 관리자 양성 ④ 안정성 검토 ⑤ 기밀 및 보안 유지성 검토 ⑥ 네트워크의 확장성 검토

6 제 4장 LAN LAN 구성 서버와 클라이언트 서버 전용 서버와 PC 서버 클라이언트 PC와 LAN 카드 LAN 카드
네트워크 어댑터, NIU, LAN 보드

7 제 4장 LAN LAN 구성 LAN 카드 ⓐ LAN 카드의 속도
기본단위 : bps(bit per second, 초당 125Kbyte) 주종속도 : 10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps 실제속도 : 컴퓨터 내부의 입출력, CPU처리속도, 하드디스크 콘트롤러와 하드디스크, LAN 카드 사이의 입출력, 다른 LAN카드와의 운영상의 충돌 등으로 이론적인 최대 속도를 내지 못한다. ⓑ LAN 카드(NIC: Network Interface Card)의 기능 네트워크 케이블을 돌아다니는 전기적 신호를 만듦. 케이블을 액세스하기 위한 특별한 규칙 준수 물리적인 연결 생성(정보를 직류 전류 펄스로 변환)

8 제 4장 LAN LAN의 구성 LAN 카드 ⓒ 포트(port) 케이블을 연결하기 위한 접속장치
RJ-45, 트랜시버(AUI), 동축케이블(BNC)

9 제 4장 LAN LAN의 구성 LAN의 전송 매체

10 제 4장 LAN LAN의 구성 전송 매체- TP ① 10 BASE-T
전송매체로서 트위스트 페어 케이블을 사용하는 것으로서, 10BASE-T의 10은 전송속도가 10 Mbps 임을, BASE는 베이스밴드(디지털 신호 전송) 방식임을, T는 전송매체로 트위스트 페어 케이블을 사용함을 나타낸다. ② 10 BASE-2 전송매체를 얇은 동축케이블을 사용하는 Ethernet 구성 방법으로 10BASE-2의 10은 전송속도가 10 Mbps임을, BASE는 베이스밴드 방식임을, 2는 한 세그먼트의 최장거리가 약 200M 임을 나타낸다. ③ 10 BASE-5 전송매체를 굵은 동축케이블을 사용하는 Ethernet 구성 방법으로 10BASE-5의 10은 전송속도가 10 Mbps임을, BASE는 베이스밴드 방식임을, 5는 한 세그먼트의 최장거리가 500M임을 나타낸다.

11 제 4장 LAN LAN의 구성 전송매체- 동축케이블 ① thin cable (10base2)
10Mbps, 약185미터까지 사용 4개의 리피터를 이용하여 925미터까지 확장가능 허브를 사용하지 않고, 컴퓨터와 컴퓨터를 연결하는데 사용 한 가닥의 구리선에 절연 피복이 전자파와 노이즈를 방지하기 위한 철망으로 피복 케이블의 양 끝단에 터미네이터(terminator:패킷 순환방지를 위한 제거기)를 사용 ② thick cable (10base5) 10Mbps, 약500미터까지 사용 약간 먼 거리의 네트워크와 네트워크를 연결하기 위하여 사용 컴퓨터끼리의 연결보다, 네트워크 장비와 장비, 네트워크 대 컴퓨터 연결 시 사용

12 제 4장 LAN LAN의 구성 전송 장비- 허브 허브의 사용처 컴퓨터끼리의 네트워크 연결
근거리의 다른 네트워크(즉, 다른 허브)와 연결 라우터 등의 네트워크 장비와 연결 네트워크 상태 점검(모니터링 기능) 신호 증폭 기능(트랜시버의 역할) 허브의 장점 네트워크 관리가 용이 네트워크 에러를 검출 용이 병목 현상을 어느 정도 줄여줌 확장 용이 다른 네트워크와 네트워크 장비와 연결 가능 신호 증폭

13 제 4장 LAN LAN의 구성 전송 장비-리피터 ⓐ Physical Layer Connection
ⓑ Data 신호의 증폭 및 재생 ⓒ 2개 이상의 LAN을 연결하여 Station 간의 거리 및 네트워크의 Size 확장 ⓓ 상위 계층 프로토콜에 Transparency 제공 특징으로는 다른 전송 매체로 구성된 네트워크를 수용 단순히 segment와 segment 연결을 위해 사용

14 제 4장 LAN LAN의 구성 전송 장비-브리지 ⓐ 물리적인 연결 및 Data Link Layer 간의 연결
ⓑ 타 segment로 보내지는 데이터만을 filtering하여 전송 ⓒ 전체 네트워크의 throughput 향상 ⓓ Packet의 내용에서 영향을 미치지 않음 ⓔ Error Control. Flow Control(송수신간 속도 제어), Addressing, Routing

15 제 4장 LAN LAN의 구성 전송 장비-라우터 망 계층간의 연결 동일한 전송 프로토콜을 사용하는 분리된 네트워크를 연결한다.
경로 지정 방식은 경로표에 따라 네트워크를 인식하여 경로를 배정한다. Packet에 의하여 타 네트워크 또는 자신의 네트워크내의 노드를 결정한다. 여러 경로 중 가장 효율적인 경로를 선택하여 Packet Forwarding Load Balancing : 네트워크의 처리 능력을 개선했다. Flow Control Internetwork 내부에서 여러 Subnetwork 구성한다. 다양한 네트워크 관리 기능을 수행한다.

16 제 4장 LAN LAN의 구성 전송 장비-DSU 전용선로를 타고 오는 디지털 신호를 받아들이고 처리하는 모뎀으로 전용선을 통해 전달되는 쌍극(Bipolar) 펄스 신호를 컴퓨터에서 사용되는 단극(Unipolar) 펄스신호로 바꾸어주는 역할

17 제 4장 LAN LAN의 구성 전송 장비-트랜시버
AUI(Attachment Unit Interface) 포트에 꽂는 네트워크 장비로 BNC 혹은 RJ-45 커넥터와 연결하기 위해 사용한다. 워크스테이션이나 매킨토시 등의 컴퓨터에서는 AUI 포트만을 가지고 있으므로 트랜시버가 필요하다. 컴퓨터에 직접 연결하기 위해 사용되기 보다 동축케이블을 백본망(backbone)으로 사용하는 네트워크에서 서브 네트워크를 구성하기 위해 사용되는 경우가 많다.

18 제 4장 LAN 망 형상 ① 별형 별(star)형은 중앙스위치를 사용하여 망의 모든 요소를 연결하며, 중앙스위치에서 회선 교환 방법을 사용하여 통신하기 원하는 두 개의 스테이션에 전용회선을 만들어준다. 여러 스테이션들은 트위스트 페어를 통하여 중앙스위치에 연결된다. ⓐ 구성 : 중앙 제어 장치로부터 모든 기기는 점대점 방식 연결, 중앙 제어 장치가 통신을 집중 제어함 ⓑ 트래픽 질 : 트래픽이 일정한 시스템에 적당함 ⓒ 전송매체 : 페어 케이블 ⓓ 접속방식 : 시분할 다중 교환 방식 (디지털 교환기) ⓔ 전송거리 : 5 ~ 7km ⓕ 교환방식 : 회선 교환 방식

19 제 4장 LAN 망 형상 ① 별형 ⓖ 단점 : 중앙 제어 장치가 고장을 일으키면 모든 통신이 중단됨(bottle neck)
정보량이 증가하면 중앙 노드가 down됨 낮은 신뢰도, 높은 초기 설치비용 ⓗ 장점 : 간단한 프로토콜 낮은 추가시설 비용 쉽게 망을 감시하고 제어

20 제 4장 LAN 망 형상 ② 링 구조 링형은 점대점 통신 방식으로 거의 모든 전송매체를 사용할 수 있다. 보통 데이터 전송률이 10 Mbps인 트위스트 페어를 사용하며, 더 높은 속도를 원할 때는 동축케이블을 사용한다. ⓐ 구성 : 단방향의 점대점 형태로 연결 원형구성으로 통신 제어 구성은 루프 내의 각 장치에 분산 ⓑ 트래픽 질 : 다양한 트래픽에도 적당함 ⓒ 전송매체 : 페어 케이블, 광섬유 케이블, 동축케이블 ⓓ 접속방식 : 토큰 패싱(passing) 방식 ⓔ 전송거리 : 50 ~ 100km ⓕ 교환방식 : 패킷 교환 방식, 회선 교환 방식 ⓖ 단점 : 각 노드마다 능동 탭이 필요, 낮은 신뢰도, 전송매체 의존성 ⓗ 장점 : 간단한 프로토콜을 짧게 구성할 수 있음. 광섬유 전송 매체에 매우 적합함

21 제 4장 LAN 망 형상 ③ 버스 구조 버스 또는 트리 구조는 다지점(multipoint) 연결 구성을 가지며, 버스의 경우 모든 장치들이 하나의 통신 매체를 공유하므로 한 쌍의 장치만이 동시에 통신을 할 수 있다. ⓐ 구성 : 모든 노드들이 T형으로 상호 점대점 형식으로 연결 전송로 상에 케이블을 연결 ⓑ 트래픽 질 : 트래픽이 일정한 시스템에 적당함 ⓒ 전송매체 : 페어 케이블, 광섬유 케이블, 동축케이블 ⓓ 접속방식 : CSMA/CD 방식, 토큰 패싱 방식 ⓔ 전송거리 : 500m ~ 2km ⓕ 교환방식 : 패킷 교환 방식 ⓖ 단점 : 복잡한 프로토콜, 복잡한 접근 제어, 망 감시의 어려움 ⓗ 장점 : 쉽게 재구성이 가능, 높은 신뢰도, 전송매체 독립성

22 제 4장 LAN 접근 방식 CSMA/CD CSMA(Carrier Sense Multiple Access)방식은 주로 버스 망 구조에 사용되며, 각 노드가 데이터를 송신하기 전에, 통신 회선이 사용 중인가를 조사하여 사용중이면 기다렸다 다시 시도를 하고, 사용중이 아니면 데이터를 전송하는 방식 충돌을 방지하기 위해 non-persistent, p-persistent, 1-persistent 방법이 사용

23 제 4장 LAN 접근 방식 CSMA/CD 충돌이 발생하면 즉시 검출하여 데이터 프레임의 송신을 중단하고 일정 시간 동안 기다린 후 다시 전송을 시작하는 방식이 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) 방식이다. 이 방식은, 전송하고자 하는 스테이션이 전송 매체의 상태를 조사하다가 통신회선이 비어있는 경우 데이터를 전송하는 CSMA의 방식에다가 전송 후에도 계속 통신회선의 상태를 조사하여 다른 스테이션과의 충돌 발생을 감시하는 기능을 추가한 방식

24 제 4장 LAN 접근 방식 CSMA/CD 의 특징 ⓐ 모든 노드의 동작이 수동적이므로 노드의 장애가 전체적인 장애가 될 가능성이 적다. ⓑ 전송되는 데이터 프레임은 모든 노드에서 수신이 가능하다. ⓒ 노드가 상위 계층으로부터 데이터 프레임을 받아 전송을 완료할 때까지의 시간은 확률적으로 변한다. ⓓ 모든 노드는 동등한 접근 권리를 가진다.

25 제 4장 LAN 접근 방식 토큰 버스 토큰 버스 방식은 토큰이 통과되는 순서가 물리적인 버스상의 노드 위치에 관계없이 논리적인 링에 대응하며, 토큰에는 송신 및 수신 측의 주소가 부여된다. 토큰 버스는 다음의 토큰링과 유사하지만 몇 가지 점에서 다르다. 토큰은 논리적인 링의 위치와 관계없이 모든 노드가 가질 수 있고, 전송 중에 토큰 표시의 변경이 발생하지 않기 때문에 중계기의 기능이나 송신 데이터의 삭제 기능이 불필요하며, 노드의 추가와 삭제의 경우 논리적인 링의 수정이 필요한 것이 주된 차이점

26 제 4장 LAN 접근 방식 토큰 버스의 장단점 토큰 버스의 단점은, ⓐ 너무 복잡하며,
ⓑ 통신 량이 적을 때, 토큰을 옮기는 데 생기는 과부하의 비중이 커지며, ⓒ 평균 대기 시간이 길다. 장점으로는, ⓐ 가변 길이의 데이터 프레임의 전송이 가능하고, ⓑ 높은 부하에서도 안정하며, ⓒ 접근 시간이 대체적으로 일정하다.

27 제 4장 LAN 접근 방식 토큰 링 ⓐ free 토큰이 각 노드를 따라 순회를 하며,
ⓑ 전송할 것이 없는 노드는 free 토큰을 통과시키고, 전송할 것이 있으면 free 토큰을 busy 토큰으로 바꾼 다음 전송을 시작한다. ⓒ 데이터 프레임의 수신 측 주소를 조사하여 자기 것임을 안 수신측 노드는, 데이터를 복사하고 수신되었음을 표시한다. ⓓ 링을 한 바퀴 돌아 처음 위치에 온 토큰과 데이터는 정상 수신을 확인 후, 데이터 프레임을 링에서 제거하고 busy 토큰을 free 토큰으로 바꾸어 준 다음, 다음 노드로 토큰을 넘긴다.

28 제 4장 LAN 접근 방식 토큰 링

29 제 4장 LAN 접근 방식 슬롯 링 토큰 패싱 방식에서는 링 상에 하나의 데이터 프레임이 존재하는 비해, 슬롯(slot) 링은 복수 개의 데이터 프레임이 존재한다. 즉, 복수 개의 고정 길이의 슬롯을 링 상에 만들어 돌게 하고, 각 슬롯에는 이 슬롯이 비어있는지, 차 있는지를 표시하는 비트가 있다. 모든 슬롯들은 초기에는 비어 있도록 표시를 한다.

30 제 4장 LAN 베이스밴드와 브로드밴드 근거리망에서는 베이스밴드(baseband)와 브로드밴드(broadband) 의 두 가지 방법의 전송 기법이 사용된다. 베이스밴드는 디지털 신호를 사용하여 트위스트 페어나 동축케이블을 통하여 전송하는 방법이며, 광대역은 라디오 주파수 범위의 아날로그 신호를 사용하여 동축케이블을 통해서 전송하는 방법이다. baseband 근거리망은 전압 펄스 형태의 디지털 신호를 변조 없이 그대로 전송하는 방식으로, 전송 매체의 전체 주파수 스펙트럼이 신호를 형성하는 데 사용이 되어, 주파수 분할 다중화가 사용될 수 없다. 전송은 양방향으로 이루어지며, 전송 매체의 어떤 위치에 들어간 신호는 양끝으로 전달되어 양끝으로 흡수된다. 디지털 신호는 아날로그 신호와는 달리 결합부(joiner)나 분할부(splitter)를 통과하기가 힘들기 때문에 버스 형상에서만 사용되어진다. 베이스밴드는 신호의 감쇠 현상으로 먼 거리에서는 신호의 세기가 약해지기 때문에 약 1 Km 이내의 거리에서만 사용한다.

31 제 4장 LAN 베이스밴드와 브로드밴드 트위스트 페어 베이스밴드는 저 가격, 저 성능을 필요로 하는 시스템에 사용한다. 동축케이블 베이스밴드보다 속도가 늦고 부착된 스테이션의 개수가 적지만, 훨씬 낮은 가격으로 구성할 수 있다. 트위스트 페어의 장점으로 동축케이블보다 싼값으로 동등한 잡음의 면역성을 얻을 수 있고, 망을 구성하기가 간편하다는 점이다. 동축케이블을 사용하는 표준 Ethernet 케이블(10BASE5)의 사양을 보면 10 : 10Mbps 전송속도 BASE : Baseband 전송방식 5 : 세그먼트 길이 500m

32 제 4장 LAN 베이스밴드와 브로드밴드

33 제 4장 LAN 고속 LAN 이더넷 CSMA/CD 버스 통신망으로 가장 잘 알려진 것이 Ethernet 일 것이다. Ethernet은 1972년 Xerox 사에서 개발된 1-persistent 베이스밴드 통신망으로, 하와이 대학의 Aloha 시스템에서 수행된 연구를 기반으로 한다. Aloha 시스템은 하와이 대학의 중앙 컴퓨터 시설과 무선 전신으로 통신하는 하와이 전역에 흩어져 있는 다양한 스테이션으로 구성된 방송 통신망

34 제 4장 LAN 고속 LAN FAST 이더넷 고속 Ethernet(FAST Ethernet)은 1백Mbps 대역폭을 가지는 backbone 네트워크로 기존 Ethernet의 연장선상에 놓여 있다. 데이터전송방식으로 Ethernet과 같은 CSMA/CD를 채용하고 있으며 장비 구성 역시 동일하다. 표준안도 Ethernet 분야인 IEEE 802.3의 하위위원회에 명시돼 있다. 결국 고속 Ethernet은 Ethernet의 성능을 10배 확장시킨 것. 고속 Ethernet의정식 명칭은 100BaseT로 카테고리 5의 UTP 케이블을 사용

35 제 4장 LAN 고속 LAN FDDI 광섬유 분산 데이터 접속(FDDI: Fiber Distributed Data Interface)은 미국 국제 규격 협회(ANSI: American National Standard Institute)에 의해 개발된 고속 LAN 기술로서 IEEE 토큰링에 기초를 둔 100 Mbps의 광섬유 토큰 링 표준 FDDI는 광섬유로 연결된 이중 링 구조를 가지고 있으며, 최대 100 Km내에서 500개의 스테이션을 접속 FDDI에서 사용하는 링 형상은 IEEE802.5의 토큰링과 유사하지만 신호의 코딩 방법이나, 매체를 접근하기 위한 토큰 프로토콜은 토큰링과 다른 방법을 사용

36 제 4장 LAN 고속 LAN FDDI

37 제 4장 LAN 고속 LAN ATM LAN 기가비트 LAN
ATM LAN은 mesh 형상으로 구성되어지며 고속 셀 스위칭을 이용한 표준화된 ATM 프로토콜을 이용한다. ATM LAN은 기본적으로 ATM 셀 스위칭 기능을 갖는 ATM 스위치로 구현 기가비트 LAN 기가비트 Ethernet은 물리 계층의 매체로는 광섬유와 동선 두 가지를 지원하며, 각 매체의 인코딩/디코딩 부분과 MAC, GMII(Gigabit Media Independent Interface)로 구성되어 있다. GMII는 MAC과 물리 계층 사이에 위치한 인터페이스로 전이중/반이중 전송 모드를 모두 지원하며 FAST Ethernet의 MII(Media Independent Interface)를 확장한 개념

38 제 4장 LAN 고속 LAN 기가비트 LAN 기가비트 Ethernet은 크게 1000 BASE-X, 1000 BASE-T의 두 종류로 나뉘어지고, 전자는 다시 1000BASE-CX, SX, LX의 3 가지 나뉘어져서 전체 4가지 형태로 구분된다 BASE-SX는 단거리 backbone이며, 1000 BASE-LX의 경우에는 멀티모드는 빌딩 backbone으로, 싱글모드는 대학의 backbone을 대상으로 하고 있다. 동선을 통한 기가비트 전송에는 1000 BASE-CX와 1000 BASE-T의 두 가지가 있다.

39 제 4장 LAN 무선 LAN 유선 LAN의 단점 무선 LAN의 정의 시스템 배치의 변경 시 문제 휴대용 시스템에의 적용 문제
시스템 신뢰도의 문제 무선 LAN의 정의 네트워크 구축 시 유선(10 BASE 2, 5, T)을 사용하지 않고 전파나 빛 등을 이용하여 네트워크를 구축하는 방식으로 대기를 통신 채널로 사용한다. 유선 LAN이 트위스트 페어, 동축케이블, 광케이블 등을 전송 선로로 이용하는 반면 무선 LAN은 대기(atmosphere)를 통하여 전파 신호를 전송

40 제 4장 LAN 무선 LAN 무선 LAN의 장단점

41 제 4장 LAN 무선 LAN 무선 LAN의 종류 망 구성 방식에 의한 구분에는 국부적인 무선 LAN,
유선 backbone(중추망)에 무선 액세스포인트를 접속하는 방식, 캠퍼스의 원거리 두 건물을 외부 안테나로 연결하여 접속하는 방식

42 제 4장 LAN 무선 LAN ① 국부적인 무선 LAN 접속
단위 부서에서 전체적으로 무선을 설치한 방식으로 소규모의 단위 부서, 지사별로 사용 가능한 방식이다. 이 방식은 각 단말들이 peer-to-peer 방식 즉 분산제어 방식으로 각 파일을 공유하는 것이다.

43 제 4장 LAN 무선 LAN ② 유선 LAN에 접속된 서버를 공유하는 무선 LAN 접속

44 제 4장 LAN 무선 LAN ③ 유선 backbone에 무선 액세스포인트를 접속하는 무선 LAN 방식
Ethernet 또는 스타형 LAN의 유선 backbone에 MAC 브리지 기능(유무선 신호변환)을 하는 액세스포인트를 설치하여 무선 단말에서 기존 망의 자원(파일/프린터 공유, 호스트 접 속 등)을 공유할 수 있다.

45 제 4장 LAN 무선 LAN ④ 외부 안테나로 연결하여 접속하는 무선 LAN 방식
기존 망이 설치된 건물간에 케이블링 작업이 없고 최고 2Km정도까지 두 망을 연결할 수 있다. 두 개의 액세스포인트 또는 PC용 브리지/라우터/게이트웨이가 사용되며 두 건물간의 LAN을 연결하기 위해 방향성 안테나가 사용.

46 제 4장 LAN LAN의 실례 간단한 LAN

47 제 4장 LAN LAN의 실례 FAST Ethernet

48 제 4장 LAN LAN의 실례 ATM LAN

49 제 4장 LAN LAN의 실례 무선 LAN