네트워크 일반 : Section 2 근거리 통신 기술이란?

※ 근거리 통신 (LAN : Local Area Network)이란?

 

1-1) 근거리 통신의 개념

• 제한된 일정 지역 내에 각종 정보기기들 사이에서 통신을 수행하기 위해 구성된 것
• 고속의 통신 채널을 제공하며, 전송 거리는 약 50m이다.

 

1-2) 근거리 통신의 특징

• 공유 파일 서버, 프린터 공유 등을 위해 사용
• 데이터를 송수힌
• 10Mbps ~ 100Mbps의 속도
• 멀티미디어 데이터를 전송

 

목적	설명
자원 공유	- 원격지의 자원을 공유 - 독점적 사용권을 부여 - 모든 자원을 효율적으로 사용
분산 처리	- 전체 시스템의 능력은 연결된 모든 컴퓨터의 능력에 따라 결정
분산 제어	- 높은 데이터 전송 속도, 신뢰성 유지
정보 교환	- 비디오, 음성, 텍스트 데이터 전달

 

1-3) 근거리 통신의 장, 단점

장점	- 패킷 손실 및 지연이 적음 - 쉽고 빠르게 자료를 공유 - 신뢰성이 높고 구축 비용이 적음 - 오츄 발생률이 낮음
단점	- 전송 거리아 짧아 거리에 제약 - UTP 광 케이블로 구축되지만 네트워크에 노드가 많아지면 성능이 떨어짐

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2) 근거리 통신 프로토콜 종류

2-1) ALOHA(Additive Links Online Hawaii Area)

• 중앙국의 제어 없이 무작위로 공통 전송 채널에 접속하는 경쟁 방식의 다원 접속 프로토콜
• 송신측 : 언제든지 패킷을 송신한 뒤, 응답 신호를 기다림
• 수신측 : 패킷을 받고 오류 감사한 후, 확인 신호를 송신측으로 보냄
• 일정 시간 내에 확인 신호가 안오면 일정 시간 대기 후 재전송 시도

 

2-2) Slotted ALOHA

• 중앙 제어국에서 보내 준 클럭 신호를 이용하여 모든 국들을 동기화시켜 패킷을 전송
• 패킷 충돌 확률을 감소시키고 성능을 개선
• ALOHA보다 처리률 2배
• 무선 LAN에서 주로 사용

 

2-3) CSMA/CD

• 전송을 바라는 스테이션이 전송 매체를 살펴서 다른 정송이 있는지 조사한 후, 상대 스테이션의 전송이 끝날 때 까지 전송을 하지 않음
• CSMA/CD LAN
  • 충돌 감지를 빨리하고 충돌이 발생시 즉시 검출
  • 충돌 시 데이터 프레임의 송신을 중단하고 대기 후 프레임을 재전송

 

CSMA/CD 동작 방식 - 충돌이 없는 경우

1. 전송을 원하는 호스트는 네트워크에 캐리어를 감지해 전송이 가능한지 검사
2. 공유 매체를 통해 모든 목적지로 BroadCast
3. 수신측 호스트는 목적지 IP 주소가 본인이 아닐경우 프레임을 폐기
4. IP주소가 본인인 호스트는 송신측 호스트에게 Unicast

 

CSMA/CD 동작 방식 - 충돌이 발생하는 경우

1. 전송을 원하는 호스트는 네트워크에 캐리어를 감지해 전송이 가능한지 검사
2. 중간에 충돌이 발생할 경우 공유 매체에서 Collision을 발생
3. Jam Signal을 모든 호스트로 전송하여 Collision에 대해 알림
4. Jam Signal을 받은 호스트들은 일정한 시간 이후 최대 15번 재전송 

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3) IEEE802 위원회의 LAN 표준안

표준	설명
802.1	상위계층 인터페이스와 MAC BRIDGE
802.2	LLC (Local Link Contral)
802.3	CSMA/CD
802.4	토큰버스
802.5	토큰링
802.6	MAN
802.7	광대역 LAN
802.8	광섬유 LAN
802.9	종합데이터 & 음성 네트워크
802.10	보안
802.11	무선 네트워크

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※ 이더넷 (Ethernet)이란?

 

1-1) 이더넷 개요

• LAN을 위해 개발된 근거리 유선 네트워크 통신망
• 버스 형식으로 망을 구성

 

1-2) 이더넷의 장, 단점

장점	- 적은 용량을 전송할 경우 성능이 우수 - 설치 비용이 저렴하고 구조가 간단
단점	- 신호 때문에 충돌이 발생하며 네트워크에서 지연이 발생 - 시스템의 부하가 증가하면 충돌도 증가

 

1-3) 이더넷 표준

표준	설명
10Base-5	- 동축 케이블로 500m의 길이를 가짐 - 2.5m 간격으로 트랜시버를 연결
10Base-2	- 200m의 길이를 가짐
10Base-T	- UTP 케이블을 이용 - 100m의 길이를 가짐

 

1-4) UTP 케이블

• 5개의 카테고리로 분류되며 유선 LAN을 연결

카테고리	설명
Category 1	- 전화 통신에 사용
Category 2	- UTP 연결 방식의 최대 4Mbps 속도
Category 3	- 10 Base-T에서 사용하며 최대 10Mbps의 속도
Category 4	- 토큰 링 네트워크에서 사용, 최대 16Mbps의 속도
Category 5	- UTP 케이블 연결 방식, 최대 100Mbps의 속도

 

1-5) UTP 케이블의 배열

• 각 케이블의 배열정보를 의미하는 케이블 타입이 기록
• UTP 케이블은 카테고리 5를 사용하며 4쌍의 꼬임선 총 8가닥으로 이루어짐
• 케이블 배열에는 순서가 있는데 T568A, T568B가 존재
• 다이렉트 케이블을 연결할 때는, 양쪽 모두 같은 타입, 다른 타입을 사용할 경우는 모두 다른 타입을 사용

 

EIA-568A

핀 번호	케이블 색	신호
1	흰색 + 녹색	Tx+
2	녹색	Tx-
3	흰색 + 주황	Rx+
6	주황	Rx-

 

EIA-568B

핀 번호	케이블 색	신호
1	흰색 + 주황	Tx+
2	주황	Tx-
3	흰색 + 녹색	Rx+
6	녹색	Rx-

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※ 고속 이더넷 (Fast Ethernet)과 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)이란?

 

1-1) 고속 이더넷 개요

• 100Base-T로 이름이 정의되었다. (100은 속도)
• IEEE 802.3 매체 접근 제어 프로토콜과 프레임 형식을 사용

 

1-2) 고속 이더넷의 특징

• 성형(Star) 네트워크 토폴리지를 사용
• 기존 이더넷보다 10배 빠른 100Mbps의 속도
• 케이블의 길이는 최대 100M로 제한
• 적은 비용으로 고속의 LAN 환경 구축 가능
• 표준 이더넷과의 호환성을 구축하였으며 동일한 48비트 주소 체계와 동일한 프레임 형식
  • 프레임이란 전송하는 단위 (동기화 신호, 시작 비트, 하드웨어 주소, 프레임 검사 비트)

 

1-3) 이더넷 vs 고속 이더넷

구분	이더넷	고속 이더넷
표준	IEEE 802.3	IEEE 802.3
속도	10Mbps	100Mbps
토폴로지	성형, 버스형	성형
MAC 프로토콜	CSMA/CD	CSMA/CD
케이블	UTP, Fiber	STP, UDP, Fiber
전이중 케이블	지원	지원
다른 이름	10Base-T	100Base-T

 

2-1) 기가 비트 이더넷 개요

• 1초에 1Gbps의 속도로 고속 이더넷보다 100배 빠른 속도
• 100Base-X로 정의
• 기존 이더넷과 호환 

 

2-2) 기가 비트 이더넷의 특징

• 성형(Star) 포톨로지 사용
• CSMA/CD방식의 사용
• 고속 이더넷보다 고가지만 10배의 전송 속도
• 케이블의 길이를 더 줄이고 전송 속도를 향상

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※ 토큰패싱(Token Passing)이란?

 

1-1) 토큰패싱의 개요

• 토큰이라는 제어 비트를 송신하고 해당 토큰을 확보해서 통신을 하는 방식
• 통신 회선에서 논리적으로 형성된 링에서 각 노드를 옮겨가며 데이터를 전송
• 링(Ring) 형태의 네트워크를 사용
• 충돌이 서로 발생하지 않는다.

 

1-2) 토큰패싱의 특징

• 하드웨어 장비가 복잡하고 평균 대기 시간이 높다.
• 부하가 높을 때에는 안정감이 있다.
• 제어 신호가 각 노드간을 순차적으로 옮겨 가면서 데이터를 전송하는 방식
• 특정한 비트 패턴으로 구성된 짧은 프레임 형태
• 통신 회선의 길이가 무제한이다.
• 확장성이 어려우며 고속 버스트 전송에 유리

 

1-3) 토큰패싱의 장, 단점

장점	- 충돌이 발생하지 않음 - 성능 저하가 적음
단점	- 설치 비용이 고가이고 복잡함 - 노드가 많으면 성능이 떨어짐 - 토큰에 대한 분실이 발생할 수 있음