13장 유선 LAN: 이더넷 (Wired LANs: Ethernet)

Presentation on theme: "13장 유선 LAN: 이더넷 (Wired LANs: Ethernet)"— Presentation transcript:

1 13장 유선 LAN: 이더넷 (Wired LANs: Ethernet)

2 13장: 개요 13.1 이더넷 프로토콜 13.2 표준 이더넷 13.3 고속 이더넷 13.4 기가비트 이더넷 기가비트 이더넷 13.6 요약

3 13.1 이더넷 프로토콜 데이터 링크 층과 물리 층은 실제로 로컬 및 광역 네트워크의 영역
이것은 이 두개의 계층을 논의할 때 이것을 사용하는 네트워크에 대해 다룬다는 것을 의미 이번 장에서 유선 네트워크에 대해 논의

4 IEEE 프로젝트 802 프로젝트 802 1985년에 IEEE 컴퓨터 분회에서 다양한 제조업자의 장치들 사이의 상호 연결이 가능하도록 하는 표준을 만들기 위해 프로젝트를 시작 주요 LAN 프로토콜의 물리층과 데이터링크층의 기능을 명세화

5 13.1.1 IEEE 프로젝트 802 데이터 링크층 그림 13.1: LAN을 위한 IEEE 표준
논리 연결 제어(LCC, logical link control): 흐름 제어, 오류 제어와 프레임 생성 일부분에 대한 역할을 처리 매체 접근 제어(MAC, media access control): 각각의 LAN을 위한 특별한 접근 방법을 정의하고 포함 그림 13.1: LAN을 위한 IEEE 표준

6 이더넷 진화 이더넷(Ethernet) LAN은 Robert Metcalfe와 David Boggs에 의해 1970 년대에 개발 표준 이더넷(10Mbps), 고속 이더넷(100Mbps), 기가비트 이더넷(1 Gbps) 및 10 기가비트 이더넷(10 Gbps) 4세대로 발전

7 이더넷 진화 그림 13.2: 4세대를 통한 이더넷의 발전

8 13.2 표준 이더넷 표준 이더넷 MAC 부계층 접근방법 : CSMA/CD 10Mbps로 동작
매체는 모든 지국들 사이에서 서로 공유 MAC 부계층 접속 방식의 동작을 관장 상위 계층으로부터 수신한 데이터를 프레임으로 만들고 부호화를 위한 PLS(Physical Layer Signaling) 부계층으로 전달 접근방법 : CSMA/CD

9 13.2.1 특징 프레임 그림 13.3 이더넷 프레임 7개의 필드로 구성 확인응답을 제공하지 않으므로 신뢰성이 없음
확인 응답은 상위계층에서 구현 그림 13.3 이더넷 프레임

10 특징 프레임 형식 프리엠블(Preamble): 수신자 시스템에게 프레임이 도착하는 것과 동기화할 수 있게 만들어주는 0과 1을 반복하는 7바이트 필드 시작 프레임 지시기(SFD,Start frame delimiter): 1바이트( )로 프레임의 시작을 알리고, 마지막 2비트는(11)이며 수신자에게 이 다음 필드가 목적지 주소임을 알림 목적지 주소(DA,Destination address): 목적지국이나 패킷을 수신하는 지국들의 링크층 주소 발신지 주소(SA,Source address): 패킷을 보내는 송신자의 링크층 주소 유형(Type): 프레인 내에 캡슐화된 패킷에 대한 상위계층 프로토콜을 정의 데이터(Data): 상위층의 프로토콜로부터 캡슐화된 데이터를 운반 CRC – CRC-32형태의 오류 검출 정보

11 특징 프레임 길이 프레임의 최소와 최대길이가 제한 최소값 제한 : CSMA/CD의 정확한 동작을 위함

12 주소지정 이더넷 네트워크에 있는 각 지국(PC나 워크스테이션, 프린터 같은)은 자신의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 가지고 있음 각 NIC는 지국 내부에 설치되어 있고 6바이트의 링크층 주소를 지국에게 제공 이더넷 주소는 6바이트(48비트)이며, 일반적으로 각 바이트를 콜론으로 분리한 16진법 표기법으로 쓰임

13 13.2.2 주소지정 예제 13.1: 주소 47:20:1B:2E:08:EE는 온라인에서 어떻게 전송되는지 보여라.
해설: 주소는 왼쪽에서 오른쪽으로, 바이트 별로 전송된다. 각 바이트에서는 아래에서 보는 바와 같이 오른쪽에서 왼쪽으로, 비트 별로 전송된다.

14 13.2.2 주소지정 유니 캐스트, 멀티 캐스트, 브로드 캐스트
발신지 주소는 항상 유니 캐스트 (unicast) 목적지 주소는 멀티캐스트(multicast), 브로드캐스트(broadcast) 첫 번째 바이트의 마지막 비트가 0이라면 이는 유니캐스트 주소를 의미하고 1이라면 멀티캐스트 주소 목적지 브로드캐스트 주소는 48비트 모두 1인 멀티캐스트의 특별한 경우

15 주소지정 그림 13.4: 유니캐스트와 멀티캐스트 주소

16 13.2.2 주소지정 예제 13.2: 아래의 목적지 주소의 형태를 정의하라.
4A:30:10:21:10:1A 47:20:1B:2E:08:EE FF:FF:FF:FF:FF:FF 해답: 주소의 형태를 찾기 위해 왼쪽으로부터 두 번째 16진수 자릿수를 주목할 필요가 있다. 만약 그 주소가 짝수이면 유니캐스트 주소이고 그 주소가 홀수이면 멀티캐스트 주소이다. 그리고 모든 자릿수가 F이면, 이 주소는 브로드캐스트이다. 따라서 풀이는 아래와 같다.

17 13.2.2 주소지정 예제 13.2(계속): 값 A를 2진수로 풀면 1010(짝수)이므로 이 주소는 유니캐스트이다.
값 7을 2진수로 풀면 0111(홀수)이므로 이 주소는 멀티캐스트이다. 모든 자릿수가 F이므로 이 주소는 브로드캐스트이다.

18 주소지정 그림 13.5: 표준 이더넷의 구현

19 표준 이더넷의 효율 이더넷의 효율은 지국이 데이터를 전송하기 위해 매체를 점유한 시간의 비율로 정의된다. 실제 표준 이더넷의 측정은 파라미터 “a”가 매체에 적합한 프레임의 수 일 때 다음과 같이 정의된다.

20 표준 이더넷의 효율 예제 13.3: 10Mbps의 전송율을 가진 표준 이더넷에서 매체의 길이가 2500 미터이고 프레임의 크기가 512비트라고 가정하자. 케이블에서 신호의 전파 속도는 보통 2 x 108 m/s이다. 예제의 경우 a = 0.24 인데 이는 프레임의 0.24만이 전체 매체를 점유하는 것을 의미한다. 효율은 39 퍼센트인데 이는 61퍼센트의 시간동안 지국이 매체를 사용하지 않는 것을 의미한다.

21 구현 표 13.1: 표준 이더넷 구현의 요약

22 구현 그림 13.6: 표준 이더넷 구현상의 부호화

23 구현 그림 13.7: 10Base5 구현

24 구현 그림 13.8: 10Base2 구현

25 구현 그림 13.9: 10Base-T의 구현

26 구현 그림 13.10: 10Base-F의 구현

27 표준 변경 그림 13.11: 대역폭 공유

28 표준 변경 그림 13.12: 브리지가 있는 네트워크와 브리지가 없는 네트워크

29 표준 변경 그림 13.13: 브리지형 네트워크와 브리지형이 아닌 네트워크의 충돌영역

30 표준 변경 그림 13.14: 교환형 이더넷

31 표준 변경 그림 13.15: 전이중 양방향 교환형 이더넷

32 13.3 고속 이더넷 고속 이더넷(Fast Ethernet) CSMA/CD의 정상적인 동작을 위하여 전송률 100 Mbps
자동협상: 2개의 장비들이 동작모드 또는 데이터율을 협상 CSMA/CD의 정상적인 동작을 위하여 버스형 토폴로지를 배제하고 수동형 허브와 성형 토폴로지 사용 - 표준 이더넷과의 호환성 고려 전이중 연결이 존재하는 링크계층 교환기 사용 - 충돌의 여지가 없음(CSMA 불필요)

33 물리계층 그림 13.16: 고속 이더넷 구현을 위한 부호화

34 물리계층 표 13.2: 고속 이더넷 구현 요약

35 13.4 기가비트 이더넷 기가비트 이더넷 표 13.3: 기가비트 이더넷 형식의 요약 802.3z
데이터 전송률을 1Gbps 상향 주소길이와 프레임 형식, 최소/최대 프레임 길이를 유지 거의 모든 구현은 전이중 양방향 방법을 사용 표 13.3: 기가비트 이더넷 형식의 요약

36 물리계층 그림 13.17: 기가비트 이더넷의 부호화

37 13.5 10-기가비트 이더넷 10-기가비트 이더넷 표 13.4: 10-기가비트 이더넷 형식의 요약 802.3ae
이더넷을 LAN이나 MAN(도시 통신망)에서 사용 경합이 필요 없는 전이중 모드(CSMA/CD 필요 없다) 10GBase-SR, 10GBase-LR, 10GBase-EW, 10GBase-X4 표 13.4: 10-기가비트 이더넷 형식의 요약

38 13.6 요약 Q & A

39 연습문제 풀이해서 Report로 다음 주까지(일주일 후) 제출해 주세요! 알림