[네트워크]LAN(Local Area Network)

LAN(Local Area Network)

• LAN에 대한 기본적인 정의와 표준안
• LAN의 토플로지, 전송매체 및 매체접근제어방식에 따른 LAN의 분류 및 종류
• LAN의 매체 접근 제어 방식 : CSMA/ CD, 토큰링과 토큰버스

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1. LAN의 개요

LAN이란? 제한된 거리에 있는 다수의 독립된 컴퓨터 기기들이 상호간에 통신이 가능하도록 하는 데이터 통신 시스템

           - 단일 기관의 소유일 것

           - 수마일 범위 이내에 지역적으로 한정되어 있을 것

           - 어떤 종류의 스위칭 기술을 갖고 있을 것

           - 원거리 네트워크의 경우보다 높은 통신 속도를 가질 것

 

LAN의 특징

장점

- 네트워크의 확장, 단말장치의 이동 및 변경이 가능

- 많은 수의 단말을 연결 가능

- 낮은 비용이 드는 매체로 높은 대역폭을 제공

- 다른 네트워크와 연동이 가능

- 집중되어 있는 자원을 가장 편리한 장소에 분배하여 위치

- 하나의 중앙지점에서 모니터링이 가능하기 떄문에 이용률이나 가용성 등을 보장하기 위한 네트워크 관리 용이

- 구축 및 운영, 유지를 편리

 

단점

-짧은 거리에서의 통신만을 지원하므로, 확장하기 위해서는 별도의 네트워킹 장비(리피터, 허브, 브리지)가 필요함.

-접근제어방식으로 CSMA/CD방식으로 할 경우, 스테이션 수가 한정됨

 

IEEE 802 표준

2계층(데이터링크 계층)

-LLC : 네트워크 계층과 LAN의 MAC계층을 연결해주는 인터페이스(에러제어와 흐름제어 담당)

-MAC : 충돌을 피하기 위한 물리 네트워크에 대한 접근 제어를 담당

        MAC ADDRESSING : MAC 주소 지정 

802.3 - CSMA/CD 802.4 -토큰 버스 802.5 - 토큰링

 

2. LAN의 분류

-토폴로지: 스테이션을 연결하는 테이블의 구조

• 성형 : 각 스테이션이 허브라고 불리는 중앙 전송 제어 장치와 점대점으로 연결
• 버스형 : 하나의 킨 케이블이 네트워크 상의 모든 네트워크를 연결하는 중추 네트워크의 역할을 하는 형태
• 트리형 : 성형의 변형으로 트리에 연결되어 있는 스테이션은 중앙 제어 장치(1차 허브)에 연결되어 있지만 모든 장치가 중앙 제어장치에 연결되어있지는 않은 상태 (2차허브는 1차허브에만 연결)

                 2차허브의 장점 - 하나의 1차허브에 더 많은 스테이션을 위치시킴

                                            - 각 스테이션 간의 이동거리를 증가시킴

• 링형 : 닫힌 루프 형태로 각 스테이션이 단지 자신의 양쪽 스테이션과 전용으로 점대점으로 연결된 형태

 

-전송매체(광케이블, 트위스티드 페어 케이블, 동축케이블)

• 광케이블 : 데이터 신호의 빛에 의해 전송 , 전자기파에 무관하며 트위스티드 페어와 동축케이블에서 지원할 수 없는 높은 속도 제공, 철저한 보안
• 트위스티드 페어케이블 : 두 줄의 도선을 쌍으로 꼬아서 만든 케이블오, 잡음에 대한 내성을 가진 케이블

              - 차폐(STP) : 가격 비싸고 작업이 어려움

              - 비차폐(UTP) : 소규모 LAN환경, 가격 저렴

• 동축케이블 :  우수한 주파수 특성을 가지고 있으므로 높은 주파수와 빠른 데이터 전송이 가능

               - 기저대역 : 디지털 신호를 그대로 전송 

                             : 비교적 저렴(광대역보다)

                             : 버스 토폴로지에 사용 

               - 광대역 : 아날로그 신호를 전송하며 해당 대역폭을 할당하여 사용

                          : 주파수 분할 다중화를 통한 독립적인 채널

                          : 여러개의 빌딩간, 대규모 공장에서 많이 사용 

 

-전송신호(기저대역, 광대역)

• 기저대역 : 디지털 신호를 그대로 전송 , 하나의 전송 채널 사용, 맨체스터 혹은 차등 맨체스터 부호화 방식 사용, 버스 토폴로지에 주로 사용, TDM(시간 분할 다중화 방식)
• 광대역 : 아날로그 신호로 변조하여 전송, 먼거리 전송 가능, 한번에 한방향, FDM(주파수 분할 다중화 방식)

-매체접근방식 : 공유하고 있는 전송매체에 대한 채널의 할당에 대한 문제를 해결하는 방식

• CSMA/CD : 채널의 상태를 미리 감지하여 충돌을 피하는 방식
• 토큰 링 : 토큰을 사용하여 데이터를 보낼 권리를 정하며 데이터를 전송하는 방식
• 토큰 버스 : 물리적으로는 버스형태이지만 논리적으로는 링형태를 사용함

3. LAN구성장비

-리피터(물리계층)  ; 동일 LAN에서 거리의 연장이나 접속 시스템의 수를 증가시키기 위한 장비

-허브 : 중앙 연결지점을 제공하는 네트워크 장비, 단순히 수신한 신호를 재생하여 다른 쪽으로 내보내는 장치

• 더미허브 : 컴퓨터들간의 중계역할, 전체대역폭을 각 스테이션이 분할하여 쓰는 방식, 소규모 환경
•  스위칭 허브 : 스위칭 기능을 가지고 있는 허브로 점대점으로 접속시키는 장비 , 전이중통신, 충돌 발생 X -> 우수                      한 전송 속도를 가짐
•  스태커블 허브 : 허브와 허브 사이를 연결하는 장비 , 전용케이블 필요(케스케이드 케이블)

-브리지(데이터링크계층) : L복수의 LAN을 결합하기 위한 장비 , LAN들간의 상호작용성을 높임, 스테이션수나 거리를 확장, 트래픽 병목현상 감소, 보안성 증가

• 투명브리지 : 비연결형으로 다른 프레임들로부터 독립적으로 필터링하는 장비, 자동 구성
• 소스 라우팅 브리지 : 연결형, 필터링테이블을 만들로 이를 이용하여 필터링 , 수동적으로 관리자가 설치

-라우터(네트워크계층): IP네트워크간을 연결하거나 인터넷과 연결하기 위래 사용하는 장비, 효율적인 경로를 선택하는                                라우팅 기능, 에러 패킷에 대한 폐기 기능 

• 정적라우팅 - 관리자가 수동적으로 라우팅 테이블을 관리
• 동적라우팅 - 자동관리

4. LAN 구동 방식 

-CSMA/CD : 채널의 상태를 감지하여 충돌을 방지하는 방식 

               : 동작과정 : 채널상태를 감지해서 idle 상태이면 데이터를 전송하고 스테이션의 채널 상태도 idle이면 데이                                   터 전송 완료! 아니면 다시 기다렸다가 전송을 다시 시도한다.

               : 충돌 윈도우: 충돌을 감지하는데 까지 걸리는 시간

               : 재전송 알고리즘 : 슬롯타임 만큼 대기

               : 채녈 획득 방법 

                 - Non-persistent : 임의의 시간동안 대기하다가 idle상태면 전송

                 - 1-persistent : idle상태가 되면 바로 전송

                 - P-persistent : p확률을 가지고 데이터를 전송, 채널 상태에 따라 p확률로 전송하거나 q확률로 대기중! 

-토큰 링 : 각 스테이션이 교대로 데이터를 보내게 함으로써 공유 매체의 충돌을 방지 

           : 링 형태로 네트워크를 구성하고 토큰 패싱 방식을 사용하여 매체를 접근하려는 방식

           : 토큰을 사용하여 자격을 한정

           : 특징 : NIC 6바이트 주소를 이용해 주소를 지정

                   : 차등 맨체스터 부호화 방식을 사용

                   : 4mbps- 16Mbps까지 데이터 전송률을 지원

                   : 우선순위와 예약

-토큰 버스 : 물리적으로는 버스 접속형태이지만 논리적으로는 토큰 패싱 방식을 사용하여 매체를 제어하는 방식

               : 특징 : 동축케이블 사용

                       : 기저대역모드나 캐리어대역모드에서 동작

 

 

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