Dev Log Island

근거리 통신망은 OSI 참조 모델의 계층화 개념을 이용하고 IEEE 802 위원회에 의한 LAN 프로토콜의 표준화가 진행되면서 계속 발전되고 있음.

주요 용어

• MAU :
  매체접근장치 signaling, encoding 기능과 대체를 다루는 기능을 수행
• MAC :
  매체접근제어로 LLC와 MAU 사이의 인터페이스 역할, 데이터 전송 매체의 사용권을 모든 노드에게 균등하게 제공하는 기능을 수행
• LLC :
  논리링크제어로 MAC에 의해 확보된 데이터 전송권한을 이용해 흐름제어, 오류제어, 순서화 및 연결관리 등의 기능 수행
• IBSS :
  Independent Basic Service Set.
  무선 LAN의 애드훅(ad-hoc) 통신 방식으로 구성되는 독립적 단위의 무선 LAN
  • ad-hoc 통신방식이란 무선 LAN의 전파가 도달하는 범위 안에서 무선 LAN 카드를 장착한 노드들끼리 직접 통신하는 방식
• BSS :
  Basic Service Set.
  무선 LAN의 인프라스트럭쳐(infrastructure) 통신 방식에서 하나의 AP(Access Point)를 통해 구성되는 무선 LAN
  • 인프라스트럭쳐 통신 방식이란 무선 LAN 카드를 장착한 노드들이 허브나 라우터에 연결된 AP를 통해서 서로 통신하는 방식
• FDDI :
  Fiber Distributed Data Interface.
  광섬유 케이블을 사용하도록 설계된 이중 환형 구조의 LAN

LAN 참조 모델

OSI 참조 모델과 LAN 참조 모델

물리계층

• 물리 매체 (cable)
  • 케이블을 통해 전기적 신호를 전달하는 역할 수행
  • twisted pair cable, coaxial cable, optical fiber, electric wave
• 매체 접근 장치 (MAU)
  • signaling, encoding 기능과 매체를 다루는 기능 수행

데이터링크 계층

• 매체 접근 제어 (MAC)
  • MAU와 LLC 사이의 인터페이스
  • 데이터 전송 매체의 사용권을 모든 노드에게 균등하게 제공하는 기능 수행
• 논리링크 제어 (LLC)
  • MAC에 의해 확보된 데이터 전송 권한을 이용해 흐름제어, 오류제어, 순서화 및 연결관리 등의 기능 수행

LAN의 논리 링크 제어

논리링크제어 (LLC) 계층

• 중간 노드 없이 인접 두 노드 사이의 데이터 전송
• OSI 참조모델의 데이터링크 계층
• 차이
  • LLC는 다중접근을 지원
  • 매체제어는 MAC에서 해결하므로 LLC는 관여하지 않음
  • 데이터링크 계층 기능의 일부만 수행

LAN 관련 표준

IEEE 802 프로토콜

무선 LAN

개요

• 적외선이나 전파를 사용하여 노드들을 연결한 LAN
• 장점
  • 이동 중에도 통신할 수 있음
  • 빠른 시간 내에 네트워크 구축 가능
  • 노드들의 배치에 영향을 받지 않음
  • 복잡한 배선의 번거로움 제거 가능
• 단점
  • 유선보다 전송속도가 느림
  • 간섭 발생 가능성 높음
  • 보안에 취약함

전송 매체

• 적외선 기술 사용
• 대부분 무선 LAN은 2.4GHz ~ 5GHz대의 주파수 대역 사용

무선 LAN의 종류

• 802.11a
  • 5.7 GHz 주파수 사용
  • 최대 54 Mbps
• 802.11b
  • 2.4 GHz 주파수 사용
  • 최대 11 Mbps
• 802.11g
  • 2.4 GHz
  • 최대 54 Mbps
• 802.11n
  • 2.4 GHz || 5 GHz
  • 최대 600 Mbps

무선 LAN의 통신 방식

AD HOC

• 무선 LAN의 전파가 도달하는 범위 안에서 무선 LAN 카드를 장착한 노드들끼리 직접 통신하는 방식
• IBSS (Independent Basic Service Set) 라는 독립적 단위로 단독 네트워크 구성
• 하나의 IBSS 내의 노드들 끼리는 서로 통신 가능, 다른 IBSS 와는 데이터 송수신 불가능
• "특별한 목적을 위해서"라는 뜻의 라틴어
  1. 특정한 문제나 일을 위해 만들어진 관습적인 해결책
  2. 일반화 할 수 없는 해결책
  3. 어떤 다른 목적에 적응시킬수 없는 해결책

• 

인프라스트럭쳐

• 무선 LAN 카드를 장착한 노드들이나 허브나 라우터와 연결된 AP (Access Point)를 통해 서로 통신하는 방식
• BSS (Basic Service Set)
  • 하나의 AP로 구성되는 무선 LAN
• ESS (Extended Service Set)
  • 서로 연결된 BSS들의 집합을 하나의 BSS 처럼 보이도록 만든 무선 LAN

• 

고속 LAN

개요

• 고속 LAN
  • 기존의 LAN 프로토콜을 이용하면서 100 Mbps 이상의 속도를 지원하는 LAN
  • Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI
• LAN의 전송 속도
  • 80's : 이더넷 10 Mbps, 토큰링 16 Mbps
  • 90's : 고속 이더넷 100 Mbps, FDDI 100 Mbps
  • 90 말 : 기가비트 이더넷 1 Gbps

고속 이더넷

• 기존의 이더넷 기술(10 Mbps)를 발전시켜 100 Mbps를 지원하는 fast ethernet
• 기존 이더넷과 거의 동일하거나, 전송 가능한 케이블의 최대 길이를 줄임으로써 속도 향상
• 매체 접근 방식 : CSMA / CD (IEEE 802.3u)
• 종류
  • 100 BASE-TX : 주로 성형 LAN; CAT.5 UTP (최대 100m)
  • 100 BASE-T4 : 100BASE-TX와 유사; CAT.3, 4 UTP (최대 100m)
  • 100 BASE-FX : 광섬유 (최대 400m)
• 용어
  • CAT : Category
  • UTP : unshielded twisted pair
  • STP : shielded twisted pair
  • FTP : foil twisted pair
• 
• 
• 

기가비트 이더넷

• 기존의 Ethernet과 최대한 호환성을 유지하며 1 Gbps 속도를 지원하는 Ethernet
• 종류
  • 1000 BASE-X (IEEE 802.3z)
    • 1000BASE-SX (광섬유, 단파장 레이져)
    • 1000BASE-LX (광섬유, 장파장 레이져)
    • 1000BASE-CX (동축케이블, 25m 이내 단거리 전송)
  • 1000 BASE-T (IEEE 802.3ab)
    • 1 Gbps의 속도로 최대 100m까지 전송 가능
• IEEE 802.3ae 표준 활동
  • 10 Gbps Ethernet (광섬유 이용)

FDDI

• Fiber Distributed Data Interface
• 100 Mbps 전송 속도 제공
• ANSI 표준 -> ISO 표준
• 광섬유 케이블을 이용하는 이중 링 구조의 LAN
• 2 개의 링이 token passing 방식으로 운용
  • 정해진 규칙에 따라 1 개의 링을 선택하여 사용
  • multi token 방식 이용
  • 전송 방향이 서로 반대

• 

요약

1. LAN 참조 모델은 기본적으로 OSI 참조 모델에서 제시된 계층화 개념을 이용하며 7계층 중에서 하위 2계층만을 대상으로 하고, 나머지 상위 계층은 OSI 참조모델을 그대로 따름
2. LAN 참조 모델은 OSI 참조 모델의 데이터링크 계층을 두 노드 간에 오류제어와 흐름제어를 통한 데이터 프레임 전송 기능을 담당하는 LCC(Logical Link Control)와 충돌을 피하기 위한 공유 매체 접근 제어 기능을 담당하는 MAC (Medium Access Control)으로 세분화 함
3. LAN의 표준화는 IEEE 802 위원회에서 추진,
   • 802.2 : LCC 프로토콜
   • 802.3 : CSMA/CD
   • 802.4 : 토큰 버스 프로토콜
   • 802.5 : 토큰 링 프로토콜
4. 무선 LAN은 적외선이나 전파를 전송 매체로 사용하며, 통신 방식은 애드훅 방식과 인프라스트럭쳐 방식으로 나뉨.
   무선 LAN에 관한 표준은 802.11 작업 그룹에서 제정함
5. 고속 LAN은 100Mbps 이상의 전송속도를 지원, 고속 이더넷, 기가비트 이더넷, FDDI 등이 있음

출처 : 방송통신대 강의 자료실 정보통신망 강의록

대학이나 연구소, 기업 등에 가장 많이 구축되어 있고 고속의 정보전송을 지원하지만
지역적인 범위가 짧은 통신망으로 근거리 통신망(LAN)이 존재함.
근거리 통신망들은 서로 연결시켜 확장시켜 나감으로써 원거리 통신망이나 인터넷 등을 구성하게 됨.

주요 용어

• LAN :
  다수의 독립된 컴퓨터 기기들의 상호 통신이 가능하도록 해 주는 데이터 통신 시스템으로 좁은 지역 내에서 다양한 통신 기기의 상호 연결을 가능하게 하는 네트워크 (Local Area Network)
• WAN :
  둘 이상의 LAN이 넓은 지역에 걸쳐 연결되어 있는 네트워크, 일반적으로 지역과 지역, 국가와 국가간을 서로 연결하는 네트워크 (Wide Area Network)
• 베이스밴드 방식 :
  통신회선에 컴퓨터 내부 코드에 해당하는 디지철 신호를 변조하지 않고 직접 그대로 통신회선을 통해 전송하는 방식으로 하나의 고속 전송 채널만 사용
• 브로드밴드 방식 :
  디지털 신소를 아날로그 신호로 변조하여 단방향으로 전송하는 방식으로 송신 채널과 수신 채널이 각각 별도로 필요함
• CSMA/CD 방식 :
  최대한 충돌 없이 많은 양의 정보를 전송하기 위해 노드가 통신회선의 사용 상태점검을 통해 충돌을 감지하는 매체 접근 방식
• 토큰링 방식 :
  환형 형태의 위상을 가진 네트워크를 구성한 후 토큰이라 불리는 제어신호를 사용하여 토큰을 가진 노드만 데이터를 전송할 수 있도록 하는 매체 접근 제어 방식
• 토큰버스 방식 :
  이더넷과 토큰링의 특징을 결합한 것으로, 물리적으로는 버스형으로 구성되고 논리적으로는 토큰링 방식을 사용하여 매체 접근을 제어

근거리 통신망 개요

LAN의 정의

• Local Area Network
• IEEE 컴퓨터 표준 위원회
  • "다수의 독립된 컴퓨터 기기들의 상호 통신이 가능하도록 해 주는 데이터 통신 시스템"
• William Stallings
  • "좁은 지역 내에서 다양한 통신기기의 상호 연결을 가능하게 하는 네트워크"
• Kenneth J. Thuber & Harvey A. Freeman
  • LAN의 4가지 특성
    1. 단일 기관의 소유
    2. 수마일 범위 이내의 지역으로 한정
    3. 어떠한 종류의 교환 기술을 사용해야 함
    4. WAN과 비교하여 고속통신이 가능해야 함

• 

  
  

LAN의 역사

• 50 ~ 60년대 전반
  • 전반적으로 일괄처리(batch process) 방식
• 60년 후반
  • 컴퓨터의 소자가 트랜지스터에서 집적회로로 전환되면서 컴퓨터를 통한 정보처리 속도 향상
  • 공간적 제약을 벗어나 정보통신 시대를 열었음
• 70년대
  • 컴퓨터 수요 증가 및 미니 컴퓨터 성능 개선
  • 조직적인 네트워크 구조가 필요함에 따라 미니 컴퓨터를 연결시킬 수 있도록 WAN의 출현
• 80년대
  • 개인용 컴퓨터가 대량으로 생산되기 시작
  • 여러 기기의 상호 연결의 편리성을 위해 LAN 등장
• 90년대 이후
  • 기존 LAN의 속도를 향상시킨 고속 LAN 등장
• 현재
  • 이동성과 편의성 등의 이유로 적외선이나 전파를 전송 매체로 활용하는 무선 LAN 활성화

근거리 통신망의 특성 및 효과

LAN의 특성

1. 단일 기관의 소유
2. 광대역 전송매체의 사용으로 고속통신 가능
3. 네트워크 내의 어떤 기기와도 전송 가능
4. 패킷 지연의 최소화
5. 라우팅의 필요 없음
6. 낮은 오류율
7. 확장성과 재배치성이 좋음
8. 종합적인 정보처리능력을 가짐

LAN의 효과

1. 정보자원의 공유
2. 정보의 실시간 처리 및 정보 자원의 일관성
3. 비용 절감
4. 이기종 간의 통신
5. N : N 접속 기능 지원

근거리 통신망의 분류

위상에 의한 분류

성형 LAN

• 중앙의 제어기와 모든 노드가 점대점 방식으로 연결
  • 장점
    • 고장의 발견이 쉽고 유지보수 용이
    • 한 노드의 고장이 전체 네트워크에 미치는 영향이 적음
  • 단점
    • 중앙 제어기의 고장은 전체 네트워크의 마비 초래
    • LAN 설치의 초기 비용이 많이 소요

버스형 LAN

• 버스 (하나의 긴 통로)가 모든 노드를 연결
  • 장점
    • LAN 설치가 쉽고 초기 비용도 적게 소요
    • 한 노드의 고장이 네트워크의 다른 부분에 전혀 영향을 끼치지 않음
  • 단점
    • 베이브 밴드 전송 방식을 사용할 경우 전송거리가 멀어지면 신호의 세기가 급격히 약해짐
      • repeater 필요

환형 LAN

• 각 노드가 양쪽 노드와 점대점 방식으로 연결
• 신호는 보통 한 방향으로만 전송
  • 장점
    • 설치 및 재구성이 쉬움
    • 성형보다 구축 비용이 적게 소모
  • 단점
    • 노드의 추가시 통신선로의 절단이 필요, 환형 형태의 통신을 제어하기가 복잡함

트리형 LAN

• 계층형 LAN
• 성형 LAN의 변형
• 장단점은 성형 LAN과 유사
• 성형 LAN에 비해 많은 노드를 연결시킬 수 있고 노드간 전송 거리도 증가 가능

전송 매체에 의한 분류

• 꼬임선 케이블 (twisted pair cable LAN)
• 동축 케이블 (coaxial cable LAN)
• 광섬유 (optical fiber cable LAN)
• 무선 (wireless LAN)

전송 방식에 의한 분류

• 베이스밴드 LAN
• 브로드밴드 LAN

베이스밴드 LAN

• 디지털 신호를 직접 전송
  • 신호 감쇠 현상 -> 최대 1km 마다 리피터 필요
• 하나의 고속(10Mps 이상) 전송 채널만 사용
  • 양방향 전송 가능
  • 전송 효율을 위해 시분할 다중화 방식 사용
• twisted pair cable 또는 coaxial cable 사용

브로드밴드 LAN

• 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하여 전송
• 단방향 전송 방식
  • 송신 채널과 수신 채널이 각각 별도로 필요
• 주파수 분할 다중화
  • RF (Radio Frequency) 모뎀 사용
• coaxial cable 또는 광섬유 사용

매체 접근 방법에 의한 분류

• CSMA/CD LAN
• Token Ring LAN
• TOken Bus LAN

CSMA/CD

• 개요
  • Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
  • IEEE 802.3
  • Ethernet

• 

• CSMA/CD를 사용하는 LAN의 종류

  • 

• Ether 표기 : n BASE(BROAD) m - x
  • n : 전송속도 (Mbps 단위)
  • BASE / BROAD (Baseband / Broadband)
  • m : 전송 거리 (100m 단위)
  • x : 전송매체 (T : TP, C : CC, F : OF)

토큰링

• 개요
  • 토큰링(token passing ring)은 환형 형태의 위상을 가진 네트워크를 구성한 후
    토큰(token)을 가진 노드만이 데이터를 전송할 수 있도록 하는 매체접근 제어 방식
  • IEEE 802.5
  • IBM 사의 Ring-LAN

• 

• 

• 

• 

토큰 버스

• 개요
  • 토큰버스 (token passing bus) LAN은 Ethernet 과 Token ring의 특징을 결합한 형태
  • 물리적 구성은 버스형, 논리적으로는 토큰링 방식
  • IEEE 802.4
  • Data Point사의 ARCNET

• 

요약

1. 근거리 통신망(LAN)이란 건물/대학/연구소 등의 제한된 지역 내에서 여러 건물들을 연결하여 기존의 문자 데이터 뿐만 아니라 음성, 영상, 비디오 등의 종합적인 정보를 고속으로 전송할 수 있는 고도의 정보 네트워크를 의미함.
2. LAN
   • 단일기관의 소유
   • 광대역 전송매체의 사용으로 고속통신이 가능
   • 네트워크 내의 어떤 기기와도 전송이 가능
   • 패킷 지연이 최소화
   • 라우팅이 필요 없고, 낮은 오류율
   • 확장성과 재배치성이 좋음
   • 종합적인 정보처리능력
3. 근거리 통신망에 의해 정보 네트워크를 구축하여 얻을수 있는 효과로는 정보자원의 공유, 정보의 실시간 처리 및 정보자원의 일관성, 비용절감, 다른 기종간의 통신, N : N 접속 기능의 지원 등이 있음
4. 근거리 통신망은 위상, 전송매체, 전송방식, 배체 접근 방법 등에 의하여 분류 가능
5. 근거리 통신망은 위상에 의하여 성형, 버스형, 트리형, 환형으로 구분되고 사용되는 전송 매체에 따라 꼬임선 케이블 LAN, 동축 케이블 LAN, 광섬유 LAN, 무선 LAN등으로 구분됨
6. 근거리 통신망은 전송 방식에 따라 베이스 밴드 LAN과 브로드 밴드 LAN으로 구분되고 매체 접근 방식에 따라 CSMA/CD LAN과 토큰링 LAN, 토큰버스 LAN으로 구분됨

출처 : 방송통신대 강의 자료실 정보통신망 강의록