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Part 04 네트워크 운용 기기

1. 네트워크 서버 운용 기기 2. 전송 매체(Transmission Media) 3. 무선 매체(Wireless Media) 4. 네트워크 운용 기술 5. 신기술 소개

Part. 04의 목표 NIC SCSI RAID Router Hub(Switch) Bridge Gateway 전송매체 최신통신기기에 대하여 알아봅시다.

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1. 네트워크 서버 운용 기기

1-1. Linux 일반 1-2. NIC(Network Interface Card) 1-3. 트랜시버(TRANSCEIVER) 1-4. 리피터(Repeater) 1-5. 허브(HUB) 1-6. 브리지(Bridge) 1-7. 스위치(Switch) 1-8. 라우터(Router) 1-9. 게이트웨이(Gateway)

1-1. Linux 일반 TCP / IP

네트워크 장비 일반 네트워크 장비는 서로 다른 기기 들을 연결해 주는 장비.

장비를 선택할 때는 사용목적, 사용프로토콜, 토폴로지, 호환성을 고려.

LAN과 WAN에서 사용되는 장비들과 OSI 7 Layer에서 분류 해볼 수가 있다.

계층 전계층 3계층 2계층 1계층 장비 Gateway Server router Bridge, Switch Repeter, Hub 계층에 의한 장비 분류 및 기능 기능 Data의 형태 변환 및 프로토콜 변환 경로 설정 기능 MAC 주소 지정, 필터링 신호의 재생 및 증폭 4

1-2. NIC

NIC의 개요 NIC은 LAN에 연결 지점을 제공하기 위해 컴퓨터에 설치하는 장치 어댑터이다.

5 NIC의 기능 (1) NIC은 장비와 LAN 사이의 통신을 준비.

(2) NIC은 좀 더 빠른 전송 속도를 위해 데이터를 인코딩하고 압축.

(3) 목적지 호스트의 NIC은 전송된 데이터를 수신, CPU로 데이터를 전달.

1-2. NIC(계속)

NIC의 구성 PC환경에서의 NIC은 버스 유형의 사용을 위해 설계, 버스 폭이 8,16,32 비트가 있다.

PCI버스를 위하여 설계된 32비트 NIC은 가장 우수한 성능을 가짐.

서버에는 이 32비트 NIC 사용을 권장.

NIC의 설계의 차이점은 전체 LAN 성능에 영향을 미칠 수 있다.

NIC의 선택 시 고려사항 (1) 데이터 전송 방법 - 직접 메모리 액세스 - 공유 어댑터 메모리 - 공유 시스템 메모리 - 버스 마스터링 (2) 주소 지정방법 - 지역 주소 지정 - 글로벌 주소 지정 6

1-3. 트랜시버

보통 네트워크상의 전송 매체 또는 접속 장치가 서로 다른 경우 사용되는 장치.

MAU 7

1-4. 리피터

OSI 7 Layer의 1계층에서 동작을 한다.

디지털 전기 신호를 증폭 또는 재생하는 기능만을 갖추고 있어 신호를 원거리 전송하는 경우에 사용.

8 리피터(Repeater)

1-5. 허브

허브 9 1

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Host A는 목적지 주소가 Host E를 가지는 프레임을 네트워크로 전송한다.

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–

Shared Media라는 개념으로 HUB에 연결된 모든 호스트에게 신호가 전달된다.

연결된 모든 호스트들은 이렇게 신호를 전달할 수 있는 버스를 하나의 개념으로 공유하는 방식이기 때문에 연결된 호스트가 많을수록 데이터를 전송할 수 있는 확률이 낮아지기 때문에 속도가 느려진다.

1-5. 허브(계속)

HUB종류 10 Passive HUB Active HUB Inteligent HUB HUB 특징 (1) Configuration이 간편하다.

(2) 공유 매체의 특성 때문에 트래픽이 많이 발생한다.

(3) 연결된 호스트가 많을수록 속도가 느려진다.

(4) 설치가 간편하다.

(5) 브로드캐스팅 프레임뿐만 아니라 모든프레임을 연결된 포트로 전송한다.

1-6. 브리지

브리지 개요 네트워크에 연결할 수 있는 포트를 2개 가지고 있어 LAN과 LAN의 연결 및 확장하는 기능이 있다.

브리지 동작 과정 브리지 동작과정 (1) HostA는 목적지 주소가 HostB를 갖는 프레임을 네트워크로 전송을 한다.

(2) Bridge는 수신된 프레임의 목적지 주소를 확인하고 MAC 테이블을 확인해서 목적지 주소가 어느 포트에 연결되어 있는지 확인한다.

(3) 목적지 주소가 Port 0에 연결되어 있으므로 Port 1로 프레임을 전송하지 않는다.

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1-7. 스위치

스위치 개요 모든 호스트의 MAC주소를 테이블에 기록해서 보관하고 수신된 프레임의 목적지 주소를 확인해 해당 포트로만 전송을 해준다.

스위치 동작 과정 스위치 동작과정 (1) 어느 호스트는 목적지 주소가 00-50-BF-12-23-22를 가지는 프레임을 네트워크로 전송.

(2) Switch는 수신된 프레임의 목적지 주소를 확인하고 MAC 테이블을 확인하고 어느 포트에 연결되어 있는지 확인한다. Port 2에 연결되어 있는걸 확인한 후 Port 2로만 정확히 전송.

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1-8. 라우터

라우터 개요 서로 다른 네트워크와 연결하기 위해서는 Router라는 장비가 필요.

수신되는 네트워크 계층의 목적지 주소를 보고 그 목적지까지의 최적의 경로를 설정해 주는 작업을 한다.

라우터 작동 과정 13 라우터 동작과정

1-9. 게이트웨이

라우터 개요 OSI 7 Layer의 응용계층에서 동작 하며, 네트워크상의 서로 다른 프로토콜 이나 또는 서로 다른 운영체제를 사용하는 노드가 있을 경우, 상호 연결을 시켜주는 장비를 말한다.

게이트웨이 동작 과정 1. Host A는 IBM사의 메인프레임을 사용하기 위해 네트워크 상에 있는 Gateway server에게 데이터를 전송한다.

2. 데이터를 수신한 Gateway server는 데이터의 목적 지를 확인해 목적지 주소에서 사용 가능한 적당한 프로토콜 또는 데이터의 format을 변환해 IBM사의 메인프레임으로 데이터를 전송.

3. 데이터를 수신한 메인프레임은 데이터의 처리 결과 를 다시 Gateway server에게 보내준다.

4. 처리결과를 받은 Gateway server는 받은 정보를 다시 Host A에게 전송해 준다.

게이트 동작과정 14

2. 전송 매체

2-1. Twisted Pair 케이블(이중나선) 2-2. 동축 케이블(coaxial cable) 2-3. 광섬유(Fiber Optics)

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2-1. Twisted Pair 케이블

두 개의 절연된 구리선이 원하지 않는 전기적 신호를 방출하거나 서로 간섭하는 것을 막기 위해 물리적으로 꼬여있는 형태를 가지고 있는 케이블.

Twisted Pair 케이블은 UTP 케이블과 STP 케이블의 두 종류가 존재.

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2-1. Twisted Pair 케이블(계속)

UTP 케이블 (1) UTP 케이블의 특징 - 과거 저속의 전화선으로 사용, 현재 성능이 발전해서 고속통신에 사용.

(2) UTP 케이블의 종류 - UTP 케이블은 여러 종류의 카테고리가 있으나 주로 카테고리3,5,6등이 사용.

- 카테고리란 ELA/TLA-568 UTP Wiring 표준 규격을 의미.

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2-1. Twisted Pair 케이블(계속)

(3) UTP 전송 측정 - 특성 임피던스와 구조적 반사 손실 - 감쇠 - 근단 누화(NEXT) 손실 - 전송 지연과 지연 왜곡 (4) UTP 케이블의 제작 - 다이렉트(Direct) 케이블 : 다이렉트 케이블은 이기종간의 장비를 연결할 때 사용.

- 크로스(Cross) 케이블 : PC와 PC를 직접 연결,스위치나 스위치,허브와 허브를 연결할 때 사용.

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2-1. Twisted Pair 케이블(계속)

STP 케이블 (1) STP의 개요 - 외부 피복 내에 외부 전자기 간섭으로부터 보호를 위해서 각 쌍들마다 얇은 금속 박막으로 둘러싸여 있으며 이 막은 땅에 접지되어져 있어야 한다.

- UTP 케이블에 비해 비싸고 다루기 어려워 UTP 케이블로 대체되고 있다.

(2) STP 케이블의 특징 - UTP 케이블에 비해 비싸다.

- 설치가 복잡하다.

- 이론상 500Mbps까지 가능하나 보통 16Mbps로 동작 - 백본의 최대 사용 길이는 100m로 제한된다.

- 금속박막에 의해 외부로부터의 간섭을 거의 받지 않는다.

2-2. 동축 케이블

개요 신호를 전달하는 도체에 차폐가 되어 있기 때문에 UTP 케이블보다 훨씬 잡음에 강하고 전송 거리 및 전송 속도가 월등히 우수하다.

디지털 신호와 아날로그 신호를 모두 전송.

특징 구조적 특성 때문에 외부와의 차폐성이 좋아서 간섭 현상이 적다.

전력 손실이 적다.

이중나선보다 뛰어난 주파수 특성으로 인해 높은 주파수에서 빠른 데이터의 전송이 가능 수백 Mbps의 고속 전송이 가능하다.

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2-2. 동축 케이블(계속)

구조 중앙의 도선을 플라스틱 절연체가 감싸고 있으며 외부의 전류로부터 보호하기 위하여 싸고 있는 외부 구리 망 위에 최종적으로 플라스틱 절연체가 덮고 이는 구조를 이룬다.

21 동축 케이블의 구조 종류 Thin-Net Cable : 신호를 전달하는 도체의 지름이 얇은 케이블.사용 표준은 10Base-2.

Thick-Net Cable : 신호를 전달하는 도체의 지름이 두꺼운 동축케이블.

사용표준은 10Base-5라 한다.

2-3. 광섬유

개요 19세기, 영국의 물리학자 John Tyndall이 자유 낙하하는 물줄기 속에서 빛이 빠져나가지 않고 진행할 수 있다는 원리가 발표, 광섬유에 대한 기초가 되었다.

빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관은 광학섬유라고도 한다.

광섬유를 여러 가닥 묶어서 케이블로 만든 것을 광케이블이며 주로 투명도 좋은 유리다.

구조 코어(core) : 높은 굴절률의 투명한 유리도선으로 빛이 통과하는 통로역할을 한다.

클래딩(cladding) : 낮은 굴절률의 투명한 유리 덮개로 코어 외부를 싸고 있으며 거울과 같은 역할을 수행하여 빛을 반사한다.

코팅(coating) : 코어와 클래딩을 보호하기 위해 합성수지로 만든 피복을 이용해 외부를 감싼다.

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2-3. 광섬유(계속)

종류 단일모드 광섬유(Single Mode) : 하나의 모드로만 빛을 전달할 수 있도록 제작한 케이블 단일 모드 광섬유 다중모드(Multi Mode) : 코어 내에 도파 되는 빛의 모드가 여러 개의 모드로 전송될 수 있도록 제작된 케이블.

다중 모드 광섬유 23

2-3. 광섬유(계속)

특징 주파수의 대역이 전자파보다 넓기 때문에 주로 백본 용도로 많이 사용 코어의 주재료인 유리 자원이 풍부하다.

전송되는 신호가 전기적인 특성을 가지고 있지 않기 때문에 외부로부터의 전자기 장애 에 강하고 기후의 영향을 받지 않으며 신호의 도청이 불가능해 보안에 강하다.

기존의 구리선로보다 정보 전달 대비 소형, 경량이며 굴절에 강하다.

기존의 동축케이블은 약1.5~1.4Km 간격으로 중계기가 필요하지만 50Km이상으로 중계거리를 연장할 수 있다.

기존의 구리선을 사용하는 전송로보다 데이터손실이 적고 전송용량이 매우 크다.

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3. 무선 매체

3-1. 라디오파(Radio Frequency Wave) 3-2. 지상 마이크로파(Terrestrial Microwave) 3-3. 위성 마이크로파(Satellite Microwave)

3-1. 라디오파

개요 저주파수 라디오파는 고정된 선로 전송 지점과 분산 컴퓨터 사이에 무선 링크를 제공.

기지국을 중심으로 사용자들의 밀도가 높은 곳이나 광범위한 적용지역의 서비스에 적합.

26 특성 감쇠 현상이 적다.

고출력 단일 주파수의 경우 저출력에 비해 원거리 전송이 가능하다.

대역 확산의 경우는 여러 주파수를 동시에 사요할 수 있다.

특정 주파수를 사용하고 잇는 네트워크와 인접하지 않은 곳에서는 그 주파수 대역을 재사용할 수 있다.

전송률이 Kbit 수준으로 낮다.

자연적, 인공적 물체에 의한 반사로 인해 많은 전송 경로로 전송된다.

지향성인 마이크로파와는 달리 특정한 방향이 없고 다 방향성이다.

3-2. 지상 마이크로파

개요 장거리에 대해 수십 Mbps의 데이터 전송속도를 제공, 주로 장거리 통신 서비스용.

지상의 대기를 통해 전파,케이블의 비용 없애 주나 인공 구조물과 기후의 영향을 받음.

27 특성 보통 접시 형 안테나(파라볼라)를 사용하고 직통중계(line of sight)조건이 만족되어야 하기 때문에 높은 지역에 위치한다.

장거리에 대해 높은 데이터 전송률을 제공.

장거리 통신 서비스용이나 TV나 음성 전송용 동축 케이블의 대용으로 사용 할 수 있다.

동축 케이블에 비해 훨씬 적은 증폭기와 리피터가 필요하다.

지구 대기를 통한 가시거리 마이크로웨이브 통신은 50km 이상 가능.

대기를 통해 통신이 이루어지므로 높은 구조물이나 기상 조건의 영향을 받는다.

3-3. 위성 마이크로파

개요 자유공간을 통해 전자기적 전파를 사용해서 데이터를 전송.

업 링크(up link)과정과 다운 링크(down link)과정을 통해서 통신이 이루어진다.

28 위성 통신의 종류 고정위성 서비스 - PSN(Pubilc Switched Network : 공중 교환망)관련 서비스 - 고속 데이터 링크 서비스 - 영상/음성 회의 서비스 - TV/라디오 프로그램 전송 및 CATV 프로그램 전송 서비스 - SNG(Satellite News Gathering) - VSAT(Very Small Aperture Terminal) 이동 위성 서비스

3-3. 위성 마이크로파(계속)

장점 많은 통신용량 에러율 감소 통신비용 감소 단점 Pont-to-Point 만 구성 가능 전송지연 비밀 보장이 어려움.

주파수 높아질수록 기후 조건에 따라 신호 감쇠.

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4. 네트워크 운용 기술

4-1. VLAN(Virtual LAN) 4-2. SCSI(Small Computer System Interface) 4-3. RAID( Redundant Array of Independent Disks)

4-1. VLAN

개요 Broadcast 프레임에 의해 네트워크의 성능이 저하되는 현상을 방지하기 위한 것으로 Broadcast 프레임이 전달되는 영역을 가상으로 분할해 수신된 포트가 속한 영역으로만 전달.

특징 통신할 수 있는 영역을 지정한 것으로써 VLAN안에 포함된 호스트끼리만 통신이 가능 하고 다른 VLAN과 통신을 하기 위해서는 Router장비를 사용.

종류 Port-based VLAN MAC Address VLAN Network Address VLAN Protocol-based VLAN Custom-based VLAN 31

4-1. VLAN(계속)

구성방법 (1) Port-based VLAN : 물리적인 포트를 통해서만 LAN이 구성 32 포트 기반 VLAN

4-1. VLAN(계속)

(2) MAC Address VLAN: Port-base VLAN과 비슷. 하지만 Switch장비는 호스트의 MAC 주소에 대하여 자동 학습하기 때문에 End-station의 이동이 있더라도 관리자의 새로운 Addressing은 필요 없다.

MAC 주소 기반 VLAN 33

4-1. VLAN(계속)

(3) Network Address VLAN : 네트워크 계층의 주소를 사용해 가상으로 LAN을 구성.

34 네트워크 주소 기반 VLAN

4-2. SCSI

개요 1986년 미국 표준학회(ANSI)에서 채택한 소형컴퓨터 데이터 전송 방식에 관한 규약.

특징 SCSI에 물려 있는 장치들은 스카시 어댑터에 의하여 관리되고 운영되므로 CPU는 주변기기의 관리 업무에서 해방되어 보다 충실한 업무 처리가 가능하다.

SCSI 인터페이스 커넥터 Microsystems에서 사용한 DD-50SA 커넥터 SCSI-2가 호환되는 장치 – 50핀사용 현재 많이 쓰이는 Centronics 커넥터

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50핀 사용 SCSI-3와 Wide SCSI-3 기술을 적용한 고밀도의 68핀 커넥터 35

4-2. SCSI(계속)

장점 SCSI 인터페이스는 호환성을 보장.

CD-R 레코딩에 있어서도 IDE 보다는 SCSI 방식의 인터페이스와 레코더가 안정적.

스카시 컨트롤러는 자체에 마이크로프로세서를 내장, 자체처리하여 CPU에 짐을 덜어 주어 시스템의 성능을 향상시킨다.

하나의 컨트롤러를 장착하면 7개의 주변기기를 달 수 있다.

스카시는 주변기기의 동시 작업이 가능.

단점 IDE 인터페이스에 비해 설치 과정이 복장하다.

가격이 IDE에 비하여 매우 비싸다.

SCSI를 사용하기 위해 주변기기뿐만 아니라 주변장치를 연결하기 위한 SCSI Adapter 도 필요하다.

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4-3. RAID

개요 1987년 버클리의 캘리포니아 주립 대학 연구팀에 의해 처음 제안.

데이터를 여러 대의 하드디스크에 저장하는 기법.

종류 37 (1) RAID 0 : 스트라이핑(Striping) (2) RAID 1 : 미러링(Mirroring) (3) RAID 2 : 해밍(Hamming) ECC (4) RAID 3 : 가상 디스크 블록 (5) RAID 4 : 전용 패리티 디스크 (6) RAID 5 : 스트라이프 패리티 (7) RAID 6 : 이중 패리티 (8) 기타 RAID

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RAID 10 , RAID 0+1

5. 신기술 소개

5-1. 유비쿼터스(Ubiquitous) 5-2. 와이브로(WiBro) 5-3. 위피(WIPI)

5-1. 유비쿼터스

개요 1986년 미국 표준학회(ANSI)에서 채택한 소형컴퓨터 데이터 전송 방식에 관한 규약.

39 특징 네트워크에 접속되어야 한다.

컴퓨터는 사용자에게 보이지 않아야 한다.

현실세계 어디서나 컴퓨터 사용이 가능해야 한다.

유비쿼터스 공간 유비쿼터스는 정보혁명의 연장선에 있으나 발상은 정반대.

정보혁명은 컴퓨터 속에다 집어넣은 혁명이지만, 유비쿼터스는 물리공간에다 컴퓨터를 집어넣은 혁명이다.

5-1. 유비쿼터스(계속)

유비쿼터스 분야 임베디드(Embeded) 시스템 RFID(Radio Frequency IDentification) IPv6 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems 센서(Sensor) 칩(Chip) 차세대 컴퓨팅 입는 컴퓨팅(wearable computing) 노매딕 컴퓨팅(nomadic computing) 퍼배시브 컴퓨팅(pervasive computing) 조용한 컴퓨팅(silent computing) 감지 컴퓨팅(sentient computing) 1회용 컴퓨팅(disposable computing) 임베디드 컴퓨팅(embedded compuing) 엑조틱 컴퓨팅 (exotic computing) 40

5-2. 와이브로

개요 실내의 유선 초고속인터넷 서비스를 실외에서 이동 중에도 사용할 수 있다.

41 와이브로 작동 방식

5-2. 와이브로(계속)

특징 높은 전송속도 이동성 저렴한 요금 다양한 콘텐츠 42 WCDMA와 와이브로의 비교

5-3. 위피(WIPI)

개요 위피(WIPI : Wireless Internet Platform for Interoperability),무선인터넷플랫폼 표준규격.

휴대폰에 내장되는 ‘무선인터넷 플랫폼’은 휴대전화로 무선인터넷을 할 수 있도록 도와주는 미들웨어.

위피 구조 본 규격에서 정의하는 모바일 표준 플랫폼은 개념적으로 다음 그림과 같은 구조다.

WCDMA와 와이브로의 비교 43

5-3. 위피(WIPI)

위피의 특징 응용프로그램 머신 코드 규격 다중 응용 프로그램 수행 위피에서 지원하는 프로그래밍 언어 C언어 Java WIPI 플랫폼 보안 44