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Computer Science/data comm & network

[Network] 컴퓨터 네트워크 10~12 : 유선 LAN, Fast/Gigabit/10-G Ethernet, 802.3

by 사용자 펭귄대장 2021. 1. 17.

[ LAN (Local Area Network) ]

- 근거리 통신망

- 한정된 지역 내에서 노드들이 고속 전송 회선으로 서로 연결하여 프로그램 파일 등을 공유하는 네트워크 망

- station, 전송 매체, 연결 장치의 하드웨어로 구성

- 유선LAN은 꼬임쌍선케이블, 동축케이블, 광케이블 등 유도매체로 구성

- 무선LAN은 데이터 전송에 대기 매체 사용

- 네트워크 운영체제와 응용프로그램으로 LAN을 논리적으로 구성 및 활용

 

[ IEEE의 LAN 표준안 ]

- I triple E 라고 읽음

- 1985년 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 에서 LAN 표준을 만들기 위해 802 프로젝트 만듦

- 데이터 링크 계층을 LLC(logical link control), MAC(media access control) 으로 나눔

* MAC 은 어떻게 매체를 접근해서 사용할지에 대한 프로토콜 (eg: CSMA/CD), 매체가 사용하는 CABLE에 따라 매체 접근 방법이 달라지므로 MAC이 다양.

* LLC 는 flow control, 에러검출 등

[ IEEE802.1 ]

- 802.1 은 LAN 과 MAN 의 네트워크간 연결 담당

- 기존의 주소 지정, 접근, 에러 회복 매커니즘 등을 변경하지 않고 서로 다른 네트워크 구조간에 있을 수 있는 비호환성 문제 해결

 

[ LLC(logical link control) ]

- IEEE에서 규정한 모든 근거리 통신망의 공통

- 802모델은 HDLC프레임을 구조를 사용, 그것을 LLC와 MAC의 2가지 기능 집합으로 나눔

- LLC는 프레임의 최종 사용자에 해당하는 논리 주소, 제어 정보, 데이터 저장

 

[ MAC(media access control) ] 

- 802 모델에서 HDLC 프레임 구조 사용에 의한 두번째 집합

- 공유 매체에 대한 충돌 해결하는 기능(CSMA/CD)

- 패킷을 받아서 경로를 지정할 다음 station의 물리주소 뿐만 아니라 정보 전달에 필요한 동기화, 플래그, 흐름, 오류제어 정보가 들어있음

- MAC 프로토콜(Media Access Control)은 서로 다른 LAN(이더넷, 토큰 링, 토큰 버스 등)에 대해 독립적

 

[ 유선 이더넷 LAN ]

IEEE에 의해 표준화 된 첫 LAN 프로토콜 중 하나

IEEE802.3 으로 표기

CSMA/CD 를 사용

 

 

[ LAN (802.3) 의 종류 ]

- Baseband : digital

- Broadband : analog

 

1. 10Base5 : Thick Ethernet 

- 10Mbps/Baseband/500meters

- 굵은 동축케이블 사용

- 오늘날은 사용하지 않음

 

2. 10Base2 : Thin Ethernet

- 10Mbps/Baseband/200meters

- 얇은 동축케이블 사용

- 오늘날은 사용하지 않음

- 10MB

 

3. 10BaseT : Twisted-Pair Ethernet

- 10Mbps/Baseband/Twisted pair

- 허브에서 사용

RJ45 jack 은 UTP(Unshielded Twisted Pair) cable(흔히 말하는 랜선)

 

4. 10Base-F : Fiber Ethernet

- 10Mbps/Baseband/Fiber

 

baseband 간 비교

 

[ LAN 표준의 변화 ] 

1. Bridged Ethernet

- bandwidth 의 증폭

- collision domain의 분리

* 리피터 사용시 bandwidth 는 증폭되나 실질적으로 하나의 케이블을 사용함과 동일하여 collision domain 분리 효과는 없다. 또한 CSMA/CD 프로토콜의 경우 collision 을 detect 해야 하므로 리피터를 최대 4개까지만 연결 가능.

a: 리피터 사용(중간에 리피터 위치), b: bridge 사용(bridge로 케이블 분리)

* 오늘날은 대부분 bridge 보다 router 사용

 

2. Switched Ethernet

- 일반 Hub는 하나의 station 에서 데이터를 전송할 때 모든 station 에 데이터를 전송

- switch Hub는 데이터 전송시 station 주소를 기록해두었다가 이후 동일 station에서 데이터 전송이 발생할 경우 필요한 목적지에만 데이터 전송

일반 Hub에서의 데이터 전송

3. Full-duplex Ethernet (CSMA/CD 사용 불필요)

- 10Base5, 10Base2 는 전화선 branch 와 동일하여, half-duplex communication(반이중(송수신 동시 불가)통신) 

- Switch Hub(10BaseT 사용)는 4Pair(남는 케이블 존재)로 full-duplex(전이중 통신)가 가능 

- CSMA/CD 사용이 불필요

- bandwidth increase : 송수신이 동시에 가능하므로..

Switch Hub

 

[ 1. Fast Ethernet ]

- 100mb 

- CSMA/CD 프로토콜 그대로 사용

- star topology  (hub) 사용

- Autonegotiation : 10mb / 100mb 모두 사용이 가능

Fast Ethernet 종류. 100Base-T4는 half-duplex, 그 외는 full-duplex

 

[ 2. Gigabit Ethernet ]

- 1000mbps (1gbps)

- 802.3z standard

- 48bit address 동일하게 사용

- frame format 동일하게 사용

- Full-Duplex mode : 송수신 동시, collision 발생 없으므로 CSMA/CD가 불필요 (Half-Duplex mode도 사용이 가능, 이땐 CSMA/CD 사용)

- cable 제한이 없어짐

: 최소 프레임 64bytes 제한(CSMA/CD)이 없어졌으며, 10base5 의 500m + bridge 4개 = 2500m제한이 없어짐

 

* Half-Duplex 에서의 케이블 길이 제한 해결 방법

1) Traditional : 가능한 케이블 최대 길이인 2.5km 까지만 쓰기

2) Carrier extension : 최소 프레임 사이즈를 512bytes 로 늘려, 가능한 케이블 최대 길이를 늘리기

3) Frame bursting : 프레임을 여러개 붙여서 보내기

 

 

스위치와 스위치간의 연결을 담당하는 스위치는 속도가 빠르게 구성

 

Gigabit Ethernet 종류

 

[ 3. 10-Gigabit Ethernet ]

- 802.3ae standard

- 48bit address 동일하게 사용

- frame format 동일하게 사용

- Full-duplex 만 사용 (CSMA/CD 사용 불필요)

- fiber-optic cable 사용

 

※ KOCW 성균관대학교 안성진 교수님의 컴퓨터네트워크 강의 참고

※ LAN 관련 참고 : velog.io/@inyong_pang/LANLocal-Area-Network

 

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