Transcript 6강. lan의 연결구조와 공유매체접근제어

(3장. LAN: Local Area Network)
2. LAN의 연결구조와
공유매체 접근제어
연결구조: 네트워크 내 컴퓨터들을 어떤 구조로 연결할 것인가?
공유매체 접근제어: 공유매체를 통한 통신을 위해 어떻게 접근을
제어 할 것인가?
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2.1 소개
1) 2~4강 내용: 전송매체, 신호의 코드화/디코딩, 모뎀
=> 물리계층에서 전담함.
2) LAN은 연결비용을 줄이기 위해 전송매체를 공유함.
=> 공유매체접근제어(MAC)가 요구됨.
3) LAN의 연결구조: 네트워크 내 각 호스트들의 연결구조
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LAN 통신프로토콜과 OSI 참조모델
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2.2 점-대-점 네트워크 (Point-to-Point Network)
컴퓨터와 컴퓨터를 직접 연결하는 방식.
각 통신채널은 두 컴퓨터만의 연결과 통신을 위해 사용됨.
 장점
1) 각 연결이 독립적 : 하드웨어, 통신기술 독립적 사용
2) 두 컴퓨터만 접근 : 보안과 사적 강화가 용이
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 단점 : 연결비용이 증대
요구되는 작업 연결 수 = N * (N – 1) / 2
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2.3 전송매체 공유 네트워크
지역네트워크 혹은 근거리네트워크(LAN): 전송매체를 공유
1) 원거리 네트워크(WAN) : Point-to-Point 연결방식을 사용.
근거리 네트워크(LAN) : 전송매체를 공유. (연결비용 감소,
대기시간, 중재의 어려움 발생)
2) 공유매체 접근제어: 공유매체를 통한 패킷 전송을 조정.
MAC(Media Access Control) 계층에서 전담함.
즉, MAC 계층은 공유도로의 접근제어를 위한 교통순경 역할.
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2.4 LAN의 연결구조(Topology)
: 네트워크 내의 각 컴퓨터들의 연결구조
1) 버스구조(Bus Topology)
– 버스라는 전송 케이블을 공유
– 어느 한 시점에 한 컴퓨터만이 신호를 전송하도록 조정해야
함 => 대기시간 발생
– 한 컴퓨터의 문제가 전체 네트워크에 영향을 미치지 않으나,
공유 케이블에 문제가 발생하면 전체 네트워크가 불능 됨.
– 컴퓨터의 추가 및 삭제가 용이함.
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2) 링 구조(Ring Topology)
– 원형의 연결 경로를 공유
– 새로운 컴퓨터의 추가 또는 삭제가 어려움
– 컴퓨터나 케이블에 문제 발생시 네트워크가 두절됨
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3) 별 구조(Star Topology)
– 교환기로부터 유래된 네트워크. 중앙의 노드(Hub
혹은 Switch)에 연결된 네트워크
– 네트워크의 연결이나 설치가 쉬움.
– 반면, 중앙의 허브에 고장이 발생하면, 전체
네트워크가 통신불능 됨.
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2.5 버스형 네트워크의 예: 이더넷(Ethernet)
 이더넷의 역사
◑ DIX 이더넷: Digital Equipment, Intel, Xerox 제안
◑ 이더넷 세그먼트(Segment)는 200m(혹은 500m)로 제한됨.
◑ 컴퓨터 간의 연결은 최소 3m 간격이 요구됨.
◑ 초당 10 Mbps로 동작 => 100Mbps, 1Gbps로 고속화
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 맨체스터 인코딩(Manchester Encoding)
– ( 1 )의 비트 값을 전송하기 위해서 전압을
음에서 양으로 변환
– ( 0 )의 비트 값을 전송하기 위해서는
전압을 양에서 음으로 하강
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2.6 공유 매체의 접근제어
1) 고정할당 방법: 공유매체를 균일하게 할당함
– FDM, TDM, CDM
2) 임의할당 방법: 임의시간 공유매체 접근을 허용함
– CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
3) 요구할당 방법: 한 순간 한 컴퓨터에만 접근을 허용함
– 토큰방식의 LAN (Token Bus, Token Ring)
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2.7 CSMA: Carrier Sense Multiple Access
- LBT(Listen Before Talk) 기법
① 공유 매체가 다른 호스트에 의해 사용 중인 지를 확인.
② 매체가 사용 중이면 정해진 시간만큼 대기 후 단계 ①을
수행. 사용 중이 아니면 패킷을 전송한다.
③ 정해진 시간동안 ACK를 기다림. ACK가 수신되면 성공.
만약 ACK가 없으면 단계 ①을 수행한다.
- Anmtions/anim06_1.htm ~ anim06_2.htm
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2.8 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect)
– CSMA는 충돌을 방지할 수 없다.
충돌(collision)이란 두 신호 사이의 간섭을 말함.
– 두 개 이상의 신호가 충돌하였음을 발견하고,
재전송을 통해 충돌로부터 복구할 수 있다.
– 각 충돌 이후에 랜덤한 대기시간을 2배로 증가
시키는 방법을 이진지수대기(binary exponential
backoff)라고 함.
Backoff Time = a × 2 n – 1 ( n : # of collision)
- anmtions/anim06_5.htm
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2.9 무선 LAN과 CSMA/CA
1) 무선 LAN의 전송매체
– 라디오파, 마이크로파, 적외선
– 적외선: 실내 무선 LAN, 마이크로파: 실외 무선 LAN
– 미국에서는 915Mhz대역(902-928Mhz), 2.4Ghz(2.42.5835Chz)대역, 5.8Ghz(5.725-5.825Ghz)
– 이전 900MHz 주파수대 무선 LAN : 2 Mbps 전송
– 2.4 GHz 주파수대 (ISM: Industrial Scientific and
Medical)를 사용하는 무선 LAN (WiFi로 불림)은
11 Mbps 전송. (IEEE802.11 표준안)
– 블루투스는 IEEE802.15로 표준화
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2.10 무선 LAN의 공유기법: CSMA/CA
◑ 너무 멀리 떨어져 있으면 서로 수신이 안됨 ∴ CD 방식불가
◑ CSMA/CA: 전송 이전에 미리 전송에 대한 승인을 얻게 하여
충돌을 방지함.
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2.11 링형 네트워크의 예: IBM 토큰 링
◑ 토큰: 특별히 예약된 제어메세지
◑ 매체접근을 위해선 우선 토큰을 취득하여야 하고, 프레임 전송
후 토큰을 다음 컴퓨터로 넘겨주어 공정한 접근을 보장함.
◑ anim06_3.htm ~ anim06_4.htm
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2.12 FDDI
: 토큰 링 네트워크의 중요한 단점인 실패 오류(failure)에
대한 민감성을 제거.
1) 100Mbps 전송율로 데이터 전송
◑ IBM 토큰 링 보다 8배 더 빠름, 이더넷 보다 10배 빠름
◑ LAN 정합을 위한 백본망으로 많이 활용
2) 실패 오류를 극복하기 위한 중복성(redundancy)
◑ 두개의 완전한 링
첫번째 링: 올바르게 작업하고 있을 때 자료 전송
두번째 링: 첫번째 링이 실패 오류를 발생시만 사용
◑ 교차 회전(Counter rotating)
◑ 자기복구(self healing): 실패 오류 시에 네트워크 재구성
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2.13 스타형 네트워크의 예: ATM
스위치가 모든 컴퓨터를 연결하도록 중앙에 허브를 형성
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