근거리 통신(LAN : local Area Network)

1. 근거리 통신 개요

개념 :

동일 건물이나 공장, 학교 구내 등 제한된 일정 지역 내에 분산 설치된 각종 정보기기들 사이에서 통신을 수행하기 위해 구성된 최적화되고 신뢰성 있는 통신 채널을 제공하는 것이 근거리 통신망, 근거리 통신망은 일반적으로 전송 거리가 약 50m 정도의 거리

 

특징 :

건물 내에서 데이터 통신을 위해 사용되고 공유 파일 서버, 프린터 공유 등을 위해서 사용됨
이 기종 통신과 연결되어 데이터를 송수신 할 수 있음
10Mbps에서 100Mbps의 속도로 데이터 전송 가능
멀티미디어 데이터를 전송 할 수 있음

• 채널(Chaanel)
  채널은 데이터 통신을 위해서 통신 매체에서 제공하는 통로로 채널을 점유하여 통신이 이루어짐, 채널의 예로서 TV 채널의 11번,10번 ..이 있음 티비를 볼 때도 채널을 점유해서 청취하게 되는 것

근거리 통신의 장점과 단점 
장점 : 전송되는 패킷 손실 및 지연이 적음
사용자 간에 쉽고 빠르게 자료(문서, 동영상 등)를 공유할 수 있음
신뢰성이 높고 구축 비용이 적음
오류 발생률이 낮음

단점 : 전송 거리가 짧아서 거리에 제약이 있음
UTP 및 광케이블로 구축되지만 네트워크에 노드가 많아지면 충돌이 발생하여 성능이 떨어짐

 

2. 근거리 통신 프로토콜

 

ALOHA(Additive Links Online Hawaii Area)
: ALOHA는 중앙국에 의한 제어 없이 무작위로 공통 전송 채널에 접속하는 경쟁 방식의 다원 접속 프로토콜이다.
송신측 - 전송할 패킷이 있으면 언제든지 패킷을 송신한 뒤에 수신측으로부터 오는 확인 응답 신호를 기다린다.
수신측 - 패킷이 수신되면 패킷의 오류를 검사한 후 확인 신호를 송신측으로 보낸다.
송신측에서는 수신측으로부터 확인 신호가 도착하면 다음 패킷을 전송함
패킷을 발송한 후 일정한 시간 내에 확인 신호가 들어오지 않으면 패킷이 손실된 것으로 인정하고 일정 시간 대기 후 재전송을 시도함

 

Slotted ALOHA
: Slotted ALOHA는 중앙 제어국에서 보내 준 클럭 신호 를 이용하여 모든 국들을 동기화시켜 패킷을 전송
Slotted ALOHA는 패킷 충돌 확률을 감소시키고 성능을 개선했음
ALOHA보다 전송 처리율이 2배
주로 무선 LAN에서 사용함

 

CSMA/CD
: CSMA/CD 및 CSMA/CA는 Slotted ALOHA의 방식이 발전된 형태로 전송을 바라는 스테이션이 전송 매체를 살펴 다른 전송이 있는지를 조사하고 상대 스테이션의 전송이 끝날 때까지 전송을 하지 않음

< CSMA/CD(CSMA with Collision Detection) LAN >
CSMA를 발전시킨 것으로 CSMA 방식에 충돌 감지를 빨리하고 충돌이 발생하면 즉시 검출하여 데이터 프레임의 송신을 중단하고 대기한 다음, 회선이 사용 중이 아닐 때 프레임을 재전송하는 방식

< CSMA/CD 동작 방식 : 충돌이 없는 경우 >

1 전송을 원하는 호스트는 네트워크에 캐리어를 감지해 전송이 가능한지 검사

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1 호스트는 전송이 가능할 경우 전송을 시작
2 호스트 A에서 발생한 프레임은 공유 매체를 통하여 호스트 B, C, D로 Broadcast됨
3 호스트 B, C는 목적지 IP주소가 자기가 아니라는 걸 알면 바로 프레임을 폐기

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1 호스트 D는 목적지가 자기라는 걸 알고 호스트 A에게 Unicast로 응답
2 하지만, Shared Device Hub 네트워크에서는 유니캐스트와 브로드캐스트의 차이가 없음

< CSMA/CD 동작 방식 : 충돌이 발생하는 경우 >

1 전송을 원하는 호스트는 네트워크에 캐리어를 감지해 전송이 가능한지 검사함

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1 호스트 A에서 발생한 프레임과 호스트 D에서 발생한 프레임은 공유 매체에서 Collision을 발생시킴

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1 Collision이 발생되면 Jam Signal 을 모든 호스트로 전송하여 Collision 발생에 대해서 알림
2 Jam Signal을 받은 호스트들은 일정한 시간 후에 다시 전송을 시작함
최대 15번까지 재전송

 

3. 이더넷

개요

이더넷은 LAN을 위해 개발된 근거리 유선 네트워크 통신망 기술로 IEEE 802.3 표준으로 정의되어있음.

이더넷의 장점 과 단점

 

장점 : 적은 용량의 데이터를 전송할 경우 성능의 우수 

설치 비용이 저렴하고 관리가 쉬움

단점 : 네트워크 사용 시에 신호 떄문에 충동이 발생 

시스템의 부하가 증가하면 충돌로 계속 해서 증가

 

4. 고속 이더넷

개요

IEEE 802.3에서 제안된 것으로 기존 이더넷에 비해서 전송 속도가 향상되었으며 100Mbps로 데이터를 전송할 수 있음
100Base - T로 이름으로 정의되었음, 여기서 100은 전송 속도를 의미
100Base - T 옵션은 모두 IEEE 802.3 매체 접근 제어 프로토콜과 프레임 형식을 사용함
기존의 10 Base - T이더넷과 프레임과 포맷이 같고, 매체 접근 방식도 CSMA/CD로 동일하며 MAC(Media Access Protocol) 프로토콜 그대로 사용함

 

특징 

성형(Star) 네트워크 토폴로지를 사용
CSMA/CD 방식을 사용하며 기존 이더넷의 10Mbpsqhek 10배 향상된 100Mbps의 전송 속도 를 갖는다.
케이블의 길이는 최대 100로 제한 (FDDI와는 다르게 적은 비용으로 고속의 LAN 환경 구축이 가능)되며 데이터 전송률을 100Mbps이다.
고속 이더넷은 표준 이더넷과 호환성을 구축하였고 동일한 48비트 주소 체계와 동일한 형식을 유지하며 동일한 최소 프레이 길이 및 최대 프레임 길이를 유지

• 프레임(Frame)
  : 프레임은 전송하는 단위 를 의미하고 동기화 신호, 시작 비트, 하드웨어 주소, 프레임 검사 비트 등을 포함함

4. 기가 비트 이더넷

개요

1초에 1Gbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 인터넷 표준 기술
100Base - X 로 정의 되었음
호환성이 좋아서 기존 이더넷과 호환됨
1995년 후반, IEEE 802.3 위원회는 이더넷 구성 형태에서 초당 기가비트의 속도로 패킷을 전달하기 위한 방법을 구하기 위해 고속 연구 그룹을 결성했음
CSMA/CD 프로토콜과 10Mbps와 100Mbps의 기존 이더넷 형태를 유지하며 이더넷과 고속 이더넷의 관리 시스템 이용이 가능

 

특징

성형(Star) 네트워크 토폴로지 를 사용
MAC 프로토콜로 CSMA/CD 방식을 사용
고속 이더넷보다 고가이지만, 10배의 전송 속도 를 가짐
케이블의 길이를 줄이고 전송 속도를 향상함

• 채널 용량 단위
  bps(bit per second) : 초당 전송할 수 있는 비트 수
  Kbps(Kilo bit second) : 1000비트 단위로 초당 전송할 수 있는 비트 수
  Mbps(Mega bit second) : 100만 단위로 초당 전송할 수 있는 비트 수
  Gbps(Giga bit second) : 10억 단위로 초당 전송할 수 있는 비트 수

5. 토큰 패싱의 특징

가변 길이의 데이터 프레임 전송이 가능
하드웨어 장비가 복잡하고 평균 대기 시간이 높음
부하가 높을 때에는 안정감이 있고, 접근 시간이 대략적으로 일정한 값을 유지
링형 토폴로지 통신망에서 통신 회선에 대한 제어 신호가 각 노드 간을 순차적으로 옮겨 가면서 데이터를 전송하는 방식
특정한 비트 패턴으로 구성된 짧은 프레임 형태
통신 회선의 길이가 무제한
확장성이 어려움
고속 버스트 전송에 유리

3 ) 토큰패싱의 장점과 단점

장점 : 충돌이 발생하지 않음
성능 저하가 적음

단점 : 설치 비용이 고가이고 복잡함
노드가 많으면 성능이 떨어짐
토큰에 대한 분실이 발생할 수 있