14. 근거리통신망(LAN)

(１) LAN

1) 정보통신 기술 발전에 의해 출현한 정보화의 한 형태로서, 한 건물 또는 공장, 학교 구내, 연구소 등의 일정지역 내의 설치된 통신망으로서 각종 기기 사이의 통신을 실행하는 통신망이다.

2) 구내나 동일 건물 내(제한된 지역)에서 프로그램, 파일 또는 주변장치들을 굥유할 수 있는 컴퓨터 통신망이다.

 

(２) LAN의 특징

1) 단일 건물 내에 설치된다.

2) 기본적인 회선망의 형태로 성형, 링형, 버스형, 트리형, 망형이 있다.

① 성형망(Star Network)

중앙에 컴퓨터가 있고 이를 중심으로 분산된 단말기들이 일대일로 연결되어 있는 중앙 형태의 회선망을 말한다.

 

 

② 링형(Ring Network)

컴퓨터와 단말기들을 서로 이웃하는 것 끼리만 연결시킨 형태이다.

 

 

③ 버스형(Bus Network)

하나의 회선에 여러 대의 단말기가 접속되어 있는 형태이다.

 

 

④ 트리형(Tree Network)

중앙의 컴퓨터와 일정 지역의 단말기까지는 하나의 회선으로 연결되어 있으며, 그 이웃하는 단말기는 이 단말기로부터 근처의 다른 단말기로 회선이 연장된 형태이다.

 

 

⑤ 망형(Mesh Network)

공중전화망(PSTN)과 공중데이터통신망(PSDN)등이 사용된다. 모든 단말기들이 1:1로 연결될 수 있으며, 최대 연결될 수 있는 간선의 수는 N(N-1)/2 이다.

 

3) 동축케이블, 광섬유, 꼬임선 등의 전송 매체를 이용한다.

4) 데이터 링크 계층에 속하여 경로 선택이 필요하지 않다.

5) 전송방식으로는 베이스밴드와 브로드밴드 방식이 있다.

 

 

① 베이스밴드 LAN(Baseband-LAN)

• 디지털 신호 정보를 직접 전송하는 방식

• 비교적 쉽게 통신이 가능하며 경제적임

• 디지털 신호를 디지털 신호로 변환

 

② 브로드밴드 LAN(Broadband-LAN)

• 통신 경로를 여러 개의 주파수 대역으로 나누어 쓰는 방식

• 데이터 이외의 영상, 음성등에 대한 전송도 가능

• 기본적으로 주파수 분할 다중화 방식을 이용

• 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환

 

(３) LAN의 확장 및 변형

 

그림 114. 네트워크의 형태

 

1) MAN(Metropolitan Area Network)

도시형 통신망이라고도 하며, 약 50Km 반경 이내의 도시, 번화가, 대단위 아파트 단지 등을 대상으로 구성하는 도시형 통신망이다.

 

2) WAN(Wide Area Network)

각기 다른 LAN을 통합시켜 관련이 있는 기관과 상호 연결시킨 광역 통신망이다.

 

3) CO-LAN

대학, 병원 및 연구소 등 근거리 통신망이 필요하면서도 여건이 안되는 기관간에 인근 전화국의 데이터 교환망과 기존 통신망을 연동시켜 구성하는 통신망을 말한다.

 

(４) LAN의 표준안

1) OSI 7계층 구조상 물리 계층과 데이터링크 계층을 대상으로 한다.

2) IEEE 802 주요 표준 규격

프로젝트 802는 1985년에 설립된 IEEE 표준화 프로젝트이다.

 

 

 

① 802.2 : 논리 링크 제어(LLC) 계층에 관한 규약

② 802.3 : CSMA/CD 방식에 매체 접근 제어(MAC) 계층에 관한 규약

③ 802.4 : 토큰 버스 방식의 매체 접근 제어(MAC) 계층에 관한 규약

④ 802.5 : 토큰 링 방식의 매체 접근 제어(MAC) 계층에 관한 규약

⑤ 802.11 : 무선 LAN에 관한 규약

 

(５) MAC(Medium Access Control) / LLC(Logical Link Control)

LAN 환경에서 OSI 2계층은 MAC과 LLC 계층으로 분리된다.

 

※ LLC(Logical Link Control)

IEEE 802 데이터링크계층의 상위 계층으로 모든 LAN 프로토콜에 공통이다.

 

※ MAC

데이터링크 계층의 하위 서브 계층으로 공유 매체 접근 방법을 제공한다.

 

 

 

(６) MAC(Medium Access Control)

매체접근제어(MAC, Media Access Control)는 LAN에서 하나의 통신 회선을 여러 단말 장치들이 원활하게 공유할 수 있도록 해주는 통신 회선에 대한 접근 방식이다.

 

 

1) 매체접근 방법에 따른 분류

매체접근 방법에 따라 CSMA/CD 방식과 TOKEN PASSING 방식으로 분류할 수 있다.

 

 

2) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collion Detection) 방식

데이터의 충돌을 막기 위해 송신 데이터가 없을 때에만 데이터로 송신하고 다른 장비가 송신중일 때에는 송신을 중단하며 일정시간 간격을 두고 대기하였다가 순서에 따라 다시 송신하는 방식이다.

 

① CSMA/CD 용어의 의미

• CS(Carrier Sense)

호스트는 공유 매체의 사용 가능 여부를 신호 감지로 확인한다. 즉, 송신 전에 케이블 사용 여부를 확인한다.

 

• MA(Multiple Access)

다수 호스트가 하나의 공유 매체에 연결되어 있고, 케이블이 비어 있으면 누구나 송신 가능하다.

 

• CD(Collision Detection)

공유 매체에서 데이터 충돌 여부를 확인한다. 즉, 충돌 발생 검출 및 재 전송이 이루어진다.

 

 

② CSMA/CD 의 특징

• 전송 도중 충돌이 감지되면 즉시 전송을 멈추고 다른 스테이션에 충돌을 알리는 잼(Jam) 신호를 전송한다.

• 잼(Jam) 신호를 전송 후 일정 시간이 흐른 뒤 데이터를 재 송신한다.

• 통신량이 적을 때 채널 이용률이 높다.

• 버스형 또는 성형 근거리 통신망에서 가장 일반적으로 이용된다.

• IEEE 802.3 표준 규약

 

3) Token Passing 방식

 

① 토큰 버스(Token Bus)

버스(Bus) 형태를 갖는 LAN에서 사용하는 방식으로 망을 구성하는 모든 노드들 사이에 논리적 링(Ring)이 형성되어 토큰을 잡은 노드만이 데이터 패킷을 송신할 권리를 가지며, 데이터 패킷을 전송한 후 토큰을 논리적 링 상의 다음 노드에 넘겨주는 방식이다.

 

 

• 물리적으로 토큰 버스 구조를 지원한다.

• 논리적으로 토큰을 이용한 링 구조를 지원한다.

• 데이터를 전송하기 위해서는 반드시 토큰을 확보해야 한다.

• IEEE 802.4 표준 규약

 

② 토큰 링(Token Ring)

링(Ring) 형태를 갖는 LAN에서 사용하는 방식으로, 물리적으로 연결된 링 형태의 망을 따라 한쪽 방향으로 순회하는 토큰에 의해 노드에게 데이터의 송신권이 주어지는 방식이다.

 

 

• 평소에 하나의 토큰이 링 주위를 순환한다.

• 토큰을 확보한 호스트만 데이터를 전송할 권한이 있다.

• 송신자가 전송한 데이터는 링을 한 바뀌 순환한 후, 송신자에 의해 회수된다.

• 목적지 주소가 자신인 호스트만 데이터를 보관한다.

 

4) CSMA/CD 와 Token Passing 방식의 비교

	CSMA/CD	TOKEN PASSONG
개요	- 전송로가 비어 있는지 확인한다. - 전송로가 비어 있으면 전송하고 사용중이면 대기한다. - 송신 중에는 충돌 발생을 감시한다. - 충돌이 발생하면 송신 중단 후 임의의 시간 후에 재 전송한다.	- 데이터 송신권을 가지는 토큰을 노드들 사이에 순환한다. - 송신할 데이터가 있는 노드에서 토큰 확보 후 송신한다.
장점	- 작업량이 적을 때 효과적이다. - 가격이 저렴하다. - 토큰과 같은 제어 정보가 존재하지 않아 장애 처리가 간단한 데이터의 충돌이 발생시 처리가 용이하다	- 임의 길이의 데이터를 안전하게 전송한다. - 지연 시간을 일정치 이내로 줄일 수 있다.
단점	- 회선 사용율이 많을 경우 충돌 발생으로 지연 시간이 급속히 증가한다.	- 토큰파기의 검출 및 외부 처리가 매우 복잡하다.
용도	- 버스형	- 토큰 링형, 토큰 버스형

 

5) IEEE 802.3 LAN 프로토콜

① CSMA/CD

② 이더넷(Ethernet)

• 이더넷의 특징

ü  고속 이더넷과 기가비트 이더넷이 있으며, 기존의 LAN과 같은 구성과 MAC 프로토콜을 그대로 사용할 수 있다.

ü  버스 토폴로지를 사용

ü  MAC 프로토콜로 CSMA/CD 방식을 사용한다.

ü  10Mbps 데이터 전송 속도를 지원한다.

ü  이더넷은 기저대역과 광대역의 두 영역을 정의한다.

-       기저(Base)라는 말은 디지털 신호를 의미한다.

-       광대역(Broad)라는 말은 아날로그 신호를 의미한다.

 

• 이더넷 기저대역(Baseband) 시스템 규격

ü  10 BASE T

10: 10Mbps

BASE: 베이스밴드 방식

T: 전송매체로 꼬임선(Twisted Pair Wire) 을 사용한다.

 

ü  10 BASE 2

얇은 동축 케이블을 이용한다.

2: 한 세그먼트의 케이블 길이가 최대 200m라는 의미이다.

 

ü  10 BASE 5

굵은 동축 케이블을 이용한다.

5: 한 세그먼트의 케이블 길이가 최대 500m라는 의미이다.

 

③ Fast Ethernet(고속 이더넷)

• 이더넷에서 MAC 계층에서 데이터율을 10배로 증가하였고, 충돌 영역을 1/10으로 감소하였다.

• 100Mbps로 동작하며, 저가의 호환 LAN을 위해 IEEE802.3 위원회에서 개발했다.

• 표준안의 총괄적인 명칭은 100BASE-T이다.

• 기존의 10BASE-T와 호환이 용이하다.

 

④ Gigabit Ethernet(기가비트 이더넷)

• 1995년 후반 IEEE802.3 위원회는 이더넷 구성을 초당 기가비트의 속도로 패킷을 전달하기 위한 방법을 연구했다.

• 기존의 100BASE-T 및 10BASE-T와 호환이 가능하며 원활하게 이전될 수 있도록 지원한다.

• 기가비트 이더넷의 전송매체는 광섬유를 이용한다.

• 기가비트 이더넷은 보통 고속 이더넷망들을 연결하는 중추(backbone) 역할을 한다.