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Chapter13 LAN Technology

Chapter13 LAN Technology. LAN Architecture LAN Topology IEEE 802 Standards MAC Protocol ALOHA Ethernet Token Passing Protocol. LAN Architecture. LAN 의 필요성 좁은 지역의 많은 통신 장비들을 연결해야 함 새로운 기기의 잦은 접속 및 기기의 이동 많은 통신장치를 간단한 형태로 접속 가능 LAN 의 특성 10 km 정도의 제한된 지역에 한정

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Chapter13 LAN Technology

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Presentation Transcript

  1. Chapter13LAN Technology LAN Architecture LAN Topology IEEE 802 Standards MAC Protocol ALOHA Ethernet Token Passing Protocol

  2. LAN Architecture • LAN의 필요성 • 좁은 지역의 많은 통신 장비들을 연결해야 함 • 새로운 기기의 잦은 접속 및 기기의 이동 • 많은 통신장치를 간단한 형태로 접속 가능 • LAN의 특성 • 10km 정도의 제한된 지역에 한정 • Multi-Access Media를 기반으로 함 • 접속되는 장치들의 구성을 손쉽게 재구성 가능 • 통신 장치의 추가 및 삭제가 용이 • 다른 LAN 및 WAN과 간단하게 연결 • LAN의 자원 및 정보를 효율적으로 공유

  3. LAN Architecture • LAN의 Issue • Broadcast Network • 통신접속 방식으로 Multi-Access Media 기반 • 전송 매체의 사용권 결정이 중요 • 누가 사용하게 할 것인지 • 사용권의 결정은 어떻게 할 것인지 • LAN의 주요 작업 • Logical Link Control • 사용자 간의 신뢰성 있는 통신 • Medium Access Control • 전송 매체의 사용권 제어 • MAC은 네트워크 따라 결정 • 효율적인 MAC 제어 방식이 LAN의 성능을 결정

  4. LAN Architecture • Network의 종류 • LAN: Local Area Network • MAN: Metropolitan Area Network • WAN: Wide Area Network

  5. LAN Architecture • LAN(Local Area Network)의 정의 • 통신망의 크기는 수 Km 이내 일 것( 예: Building/Campus 등에 사용되는 통신망) • 통신망의 속도는 수 Mbps 이상일 것 • 한 기관의 소유일 것 • 예: Ethernet, Token-Ring • Topology, Media, MAC(Medium Access Control) Protocol에 따라 특징 지워짐

  6. LAN Architecture • MAN(Metropolitan Area Network)의 정의 • 도시지역을 Cover하는 통신망cf) WAN(Wide Area Network): 전국 혹은 세계를 Cover하는 통신망 • 수 백 Mbps 이상일 것 • 예: FDDI, DQDB 등

  7. LAN Architecture

  8. LAN Architecture • 전송 매체 • Twisted Pair Cable • 2개의 동선을 서로 꼬아 전기적 간섭효과를 최소화한 케이블 • UTP(Unsheld Twisted Pair : 10Base-T) • STP(Sheld Twisted Pair) • CoaxialCable • Twisted Pair Cable 보다 높은 주파수 신호를 전달할 수 있고, 전송거리가 길다. • 10Base2(Thin cable) • 10Base5(Thick cable) • Optical Cable • 광대역에 있어 가장 유망한 전송매체 • 10Base-F

  9. LAN Architecture • 네트워크 장비 • Repeater [1Layer] • 각 중계기에서 전송 신호의 재생하며 동일의 LAN에서 거리의 연장이나 접속 시스템 수를 증가시키기 위한 장비 • Bridge [2Layer] • 2개의 segment를 결합해서 하나의 네트워크인 것처럼 보이게 하는 장비 • Repeater의 기능과 Packet Filtering 기능 • Router [3Layer] • 이 기종 LAN의 접속, WAN의 접속, 경로의 이중화, 효율적인 경로를 선택하는 라우팅 기능, 패킷 폐기 기능

  10. LAN Architecture • Gateway [3Layer 이상] • 다른 프로토콜의 네트워크 시스템을 상호 접속하는 장치 • HUB [1Layer] • 한 사무실이나 가까운 거리의 컴퓨터들을 UTP 케이블을 사용하여 연결하기 위해 사용되는 네트워크 장비 • Dummy HUB • Switching HUB

  11. LAN Topology • LAN Topology의 종류 • Bus Topology • Ring Topology • Star Topology • Tree Topology

  12. LAN Topology

  13. LAN Topology • Bus Topology • 각 Node를 연결해 주는 Cable이 버스 구조 • 망의 구조가 간단 • 신뢰성이 높음 • 망의 거리가 제한

  14. LAN Topology • Ring Topology • 각 Node가 서로 연결되어 전체적으로 하나의 링 구조임 • 망의 거리에 제한이 적음 • 성능이 우수 • 망의 고장에 약함

  15. LAN Topology • Star Topology • 각 Node가 전용의 선로를 통해 중앙의 제어기에 연결됨 • 망의 관리가 용이 • 망의 고장에 약함

  16. LAN Topology • Tree Topology • 여러 버스형 케이블들이 전체적으로 하나의 트리 구조임 • 융통성 있는 망의 구조 • 망이 복잡해질 수 있음

  17. IEEE 802 Standards • 802.1 High level interface • 802.2 LLC(Logical Link Control) • 802.3 Ethernet(CSMA/CD bus) • 802.4 Token Bus • 802.5 Token Ring • 802.6 MAN(Metropolitan Area Network):DQDB • 802.7 Broadband LANs • 802.8 Fiber optic LANs • 802.9 Integrated voice and data LANs • 802.10 Security • 802.11 Wireless LANs • 802.12 Demand priority LAN

  18. IEEE 802 Standards • IEEE 802 LAN 표준의 예 • Data Link Layer • LLC(Logical Link Control) Layer • 상위 계층에의 인터페이스를 제공 • 흐름 제어와 오류 제어 등의 링크 제어 기능 • MAC(Medium Access Control) Layer • 전송 프레임을 조립하고 분해 • 전송 매체의 액세스를 제어

  19. IEEE 802 Standards

  20. MAC Protocol • Media Access Control • 공유된 전송 매체에 대한 사용을 제어 • 전송용량을 순서에 맞게 효율적으로 사용 • Where Control? • Centralized • Distributed • How Control? • Synchronous • Asynchronous

  21. MAC Protocol • Where Control? • Synchronous • Fixed Allocation like FDM, and STDM • Asynchronous • Dynamic Allocation

  22. MAC Protocol • Distributed, Asynchronous Control • Round-Robin • Reservation • Contention

  23. MAC Protocol • Round-Robin • Node가 경쟁 없이 공유 전송 매체를 사용할 수 있는 제어 구조 • 비교적 간단 • Heavy Traffic에 적합 • 예 : Token Ring, Token Bus

  24. MAC Protocol • Reservation • Time Slot(TDM) 혹은 Channel(FDM)을 미리 예약해서 전송 • 스케줄링을 위한 용량 및 Overhead 필요 • StreamTraffic에 적합 • 예 : satellite networks의 분산 스케줄링

  25. MAC Protocol • Contention • 공유된 전송 매체에 대해 여러 station이 경쟁적으로 전송 • Bursty Traffic에 적합 • 예)CSMA/CD, CSMA/CA

  26. ALOHA • ALOHA • 하와이 군도에서 Racket Radio을 이용해서 Multi-Access를 위해 개발된 Contention 방식 • 매우 간단한 제어 구조 • 동작 원리 • 각 Node는 전송할 Packet이 있으면 즉시 전송 • Sender는 ACK를 기다림(Round Trip Time) • ACK를 받으면 전송은 성공적으로 완료 • ACK가 없으면 Packet을 재전송 • ALOHA의 특징 • Packet 및 ACK 전송시 충돌 발생 가능성이 매우 높음 • 매우 낮은 효율 – 약 18%

  27. ALOHA Station A Station B Station C

  28. ALOHA • Slotted ALOHA • 동작 원리 • 모든 Node는 Packet을 슬롯의 시작점에서만 전송 • Sender는 ACK를 기다림(Round Trip Time) • ACK를 받으면 전송은 성공적으로 완료 • ACK가 없으면 Packet을 재전송 • Slotted ALOHA의 특징 • 부분적으로 겹치는 Collision은 발생되지 않음 • ALOHA의 효율을 향상시킴- 약 37%의 효율

  29. ALOHA Station A Station B Station C

  30. Ethernet • Ethernet의 특징 • Xerox에서 개발 • IEEE 802.3(CSMA/CD) • 버스형 동축 케이블 LAN • 전송 속도는 10Mbps • 전송 매체는 주로 동축 케이블을 사용 • Manchester Coding을 사용 • Traffic이 많아지면 충돌로 인해 전송 효율이 낮아짐

  31. Ethernet • IEEE 802.3 표준

  32. Ethernet • CSMA(Carrier Sense Multiple Access) • 각 Node는 Data 전송 전에 전송매체가 사용되고 있는지 확인함(listen before talking) • Non-persistent CSMA • 전송 매체가 idle하면, 전송 • 전송 매체가 사용되고 있으면, random Time 기다린 후 재확인

  33. Ethernet • Persistent CSMA • 전송하기 전에 전송 매체의 사용 여부를 검사하여, 사용 중이면 idle 할 때까지 계속 검사 • 사용중이 아니면 확률 1 혹은 p로 전송 시도 • 1-persistent CSMA • 전송매체가 idle이면,전송 • 전송매체가 사용 중이면, 채널이 idle이 될 때까지 감지하고 있다가 매체가 idle이 되면, 즉시 전송 • p-persistent CSMA • 전송매체가 idle이면, 확률 p로 전송 • 전송매체가 사용 중이면, 채널이 idle 이 될 때까지 감지하고 있다가 매체가 idle이 되면,즉시 확률p 로 전송

  34. Ethernet • CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) • Collision Duration을 줄이기 위하여 전송 후에도 Collision이 발생했는지 Check 하는 방식 • cf) CSMA 방식: 전송 전에 먼저 Check 하고 전송 후에는 Collision을 Check하지 않음

  35. Ethernet • 동작 원리 • 전송매체를 조사하여 Free이면 즉시 전송 • Busy이면 Free Slot을 만날 때까지 계속 조사(1-Persitent CSMA Protocol 처럼) • 전송 직후에는 충돌 여부를 조사하여 충돌이 발생되었으면 짧은 Jamming Signal을 보냄 • Jamming Signal이 있으면 Random Time 동안 기다린 후에 처음부터 반복

  36. Ethernet

  37. Token Passing • Token Passing • Ring이나 Bus형 통신망에서 Token을 통신망에 보내고 이것을 가진 Node만 통신할 수 있게 하는 방식 • 종류 • Token-Bus(IEEE 802.4) • Token-Ring(IEEE 802.5) • FDDI(ANSI)

  38. Token Passing • Token-Bus(IEEE 802.4) • 물리적으로는 Bus형, 논리적으로는 Ring형의 특성을 가짐 • Bus형으로 구성된 통신망에서 각 Node의 논리적인 순서를 Ring형으로 Ordering하고, Token을 차례로 전달함으로써 전송 권한을 전달하는 방식 • Token을 가진 Node만 정보를 전송할 수 있음

  39. Token Passing • 동작 원리 • 전송할 Data를 가지고 있는 Node는 Idle Token을 기다림 • Idle Token을 가진 Node은 Token을 Busy 상태로 바꾼 후에 Destination Address와 Data를 추가하여 다음 Node로 보냄 • 전송할 Data가 없는 Node는 다음 Node에게 토큰을 넘겨줌

  40. Token Passing • Token-Ring(IEEE 802.5) • IBM에서 개발 • TP 케이블 링형 LAN • UTP 케이블 - 4Mbps • STP 케이블 - 4Mbps / 16Mbps • Token의 2가지 상태 • Free Token(or Idle Token) • 매체 사용 가능 상태를 표시 • Free Token에 뒤따르는 비트열은 무시 • Busy Token • 매체가 데이터 전송에 사용중임을 표시 • Busy Token에 붙여 데이터가 전송됨

  41. Token Passing • 동작 원리 • 전송할 Data가 있는 Node는 Free Token을 대기 • Free Token을 만나면 Busy Token으로 바꿈 • Busy Token 뒤에 Destination Address와 Data를 붙여서 전송 붙여 다음 노드로 차례로 전달 • 각 Node는 Data 속에 들어있는 Destination Address를 조사하여 자신의 것이 아니면 Bypass함 • 자신에게 온 Data이면 Copy하고, Data의 맨 뒤에 ACK를 표시한 후 다음 노드에게 보냄 • Sender는 자신이 보낸 Busy Token이 돌아오면 Receiver의 수신여부를 확인함 • Ring에서 Busy Token을 제거하고, 새로운 Free Token을 만들어 Ring에 내보냄

  42. Token Passing

  43. Token Passing • FDDI(Fiber Distributed Data Interface) • ANSI에서 개발 • 건물과 건물을 연결하는 백본망에 주로 사용 • Topology • Dual Ring Topology • Transmission Media • Optical Cable(Multimode Cable), • Transmission Speed • 100 Mbps

  44. Token Passing

  45. Token Passing

  46. LAN System 비교 Address Length Data Rate Error Control MAC Network Signaling 6 bytes 6 bytes 6 bytes Ethernet Token ring FDDI Manchester Differential Manchester 4B/5B CSMA/CD Token passing Token passing 1, 10 Mbps 10-16 Mbps 100 Mbps No Yes Yes

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