[데이터통신] 근거리 네트워킹(LAN)

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<h1 id="lanlocal-area-network">LAN(Local Area Network)</h1> <p>동일 빌딩 내 또는 한정된 지역 내 등 <strong>비교적 좁은 지역</strong>에 분산 배치된 컴퓨터와 프린터 등의 단말기를 <strong>통신 회선으로 연결</strong>하여 각종 정보를 교환할 수 있는 통신 네트워크</p> <ul> <li>단일 기관의 소유 및 제한된 지역 내의 네트워크</li> <li>어떤 종류의 통신 시스템 기기와도 연결이 가능</li> <li>광대역 전송 매체의 사용으로 고속 통신 가능</li> <li>오류 발생률이 낮으며, 전송 지연을 최소화할 수 있다</li> <li>공유 매체의 사용으로 <strong>경로 선택없이</strong> 매체에 연결된 모든 장치로 데이터 전송 가능</li> <li>통신 기기의 <strong>재배치와 확장성이 좋다</strong></li> <li>노드 값이 저렴</li> <li>기본 형태는 스타형, 링형, 버스형, 계층형으로 분류</li> </ul> <h2 id="lan의-평가-요소">LAN의 평가 요소</h2> <ul> <li>지연 시간(<strong>Turn Around Time</strong>)</li> <li>시스템 신뢰성(<strong>System Reliability</strong>)</li> <li>응답 시간(<strong>Reponse Time</strong>)</li> <li>처리량(<strong>Throughput</strong>)</li> </ul> <h2 id="lan의-서비스-영역에-따른-구분">LAN의 서비스 영역에 따른 구분</h2> <ul> <li> <p><strong>CO-LAN</strong>(Central Office LAN)<br /> 대학, 병원 및 연구소, 기업체 등 LAN 구성 여건이 미비한 지역과 지역 사이를 기존의 통신망을 연결시켜 제공한 망으로 보통 공중 기업 데이터망이라 한다</p> </li> <li> <p><strong>MAN</strong>(Metropolitan Area Network)<br /> LAN의 지역적인 협소성을 경제적으로 개선한 망으로 서비스 범위는 대략 50Km 영역으로 규정짓고 있다. 도시형 통신망이라고도 하며, 대단위 아파트 단지 등을 대상으로 구성하는 통신망</p> </li> <li> <p><strong>WAN</strong>(Wide Area Network)<br /> 지역적인 거리와 무관하게 같은 이해 단체 간을 연결한 망 형태로 각기 다른 LAN을 통합해야 하는 어려움이 있지만 <strong>망간의 폐쇄성 때문에 안전성이 뛰어나</strong> 많이 사용되는 형태</p> </li> <li> <p><strong>VAN</strong>(Value Added Network)<br /> 통신회선을 직접 보유하거나 통신 사업자의 회선을 임차하여 단순한 정보 기능 이상의 <strong>부가가치를 부여</strong>하고 음성 또는 데이터 정보를 제공하는 광범위하고도 복합적인 통신 서비스 형태</p> </li> </ul> <h2 id="lan의-통신-방식에-따른-구분">LAN의 통신 방식에 따른 구분</h2> <ul> <li><strong>베이스밴드</strong> 방식 <ul> <li><strong>디지털</strong> 신호</li> <li>채널이 1개</li> <li>전송 속도는 1~10Mbps</li> <li><strong>양방향 통신</strong></li> <li>데이터 전송에 응용</li> </ul> </li> <li><strong>브로드밴드</strong> 방식 <ul> <li><strong>아날로그</strong> 신호</li> <li>채널이 20~30개</li> <li>전송 속도는 150Mbps</li> <li><strong>단방향 통신</strong></li> <li>음성, 영상 전송에 응용</li> </ul> </li> </ul> <h2 id="lan의-기본-형태">LAN의 기본 형태</h2> <h3 id="스타형성형">스타형(성형)</h3> <p><strong>중앙</strong>에 컴퓨터가 있고 이를 중심으로 단말기가 연결된 형태</p> <ul> <li>네트워크 구성의 가장 기본적인 형태로 교환 노드의 수가 적다</li> <li>온라인 시스템의 전형적인 방식</li> <li>중앙 집중 제어용이므로 보수 관리와 단말기의 추가, 삭제가 용이</li> <li>각 단말기마다 <strong>전송 속도를 다르게</strong> 할 수 있다</li> <li>하나의 단말기가 고장나도 <strong>다른 단말기에 영향을 주지 않는다</strong></li> <li>단말기의 고장 발견이 쉽다</li> <li><strong>독립된 경로를 갖고</strong> 있으므로 <strong>보안성이 뛰어나다</strong></li> <li><strong>중앙 컴퓨터가 고장나면 전체 시스템이 마비</strong></li> </ul> <h3 id="링형">링형</h3> <p>서로 <strong>이웃</strong>하고 있는 단말기가 컴퓨터끼리만 연결시킨 형태</p> <ul> <li>양쪽 방향으로 접근이 가능하여 통신 장애에 대한 <strong>융통성</strong>이 존재</li> <li><strong>LAN에서 가장 많이 채택</strong>되고 있는 방식</li> <li><strong>중계기의 수가 많아</strong>진다</li> <li>한 노드가 절단되어도 우회로를 구성하여 통신이 가능한 형태의 통신망</li> <li>단말기의 추가 및 삭제가 복잡</li> <li><strong>공유하는 경로를 갖고</strong> 있으므로 <strong>보안성이 떨어진다</strong></li> </ul> <h3 id="버스형">버스형</h3> <p>1개의 통신 회선에 여러 개의 단말기를 접속하는 형태</p> <ul> <li>통신 회선이 1개이므로 물리적 구조가 간단</li> <li>단말기의 추가 및 삭제가 용이</li> <li>하나의 단말기가 고장나도 다른 단말기에 영향을 주지 않는다</li> <li>공유하는 경로를 갖고 있으므로 보안성이 떨어진다</li> </ul> <h2 id="lan의-전송-매체">LAN의 전송 매체</h2> <ul> <li>케이블 규격 <blockquote> <p>X BASE/BROAD Y<br /> _{<strong>X</strong> : 데이터 전송 속도(단위-1Mbps)}<br /> _{<strong>Y</strong> : 길이(단위-100M)}</p> </blockquote> </li> <li>꼬임선 케이블(Twisted Cable) <ul> <li><strong>전기적 간섭 현상을 줄이기 위해</strong>서 균일하게 서로 감겨있는 형태의 케이블</li> <li>하나의 케이블에 여러 쌍의 꼬임선들을 절연체로 피복하여 구성</li> <li>다른 전송 매체에 비해서 거리/대역폭/데이터 전송률 면에서 제한적</li> <li>가격이 저렴하고 설치가 간편한 이점</li> <li>주파수 대역이 좁기 때문에 채널 수가 제한적</li> <li>내구성이 약하다</li> <li>스타형/링형/버스형에서 주로 사용</li> </ul> </li> <li>동축 케이블(Coaxial Cable) <ul> <li>신뢰성/경제성/내구성 우수</li> <li>버스형/링형에 주로 사용</li> <li>베이스밴드 방식<br /> 디지털 신호를 변조하지 않고 사용하며 데이터 통신에 적합</li> <li>브로드밴드 방식<br /> 주파수를 다중화시켜 사용하며 CATV에 적합</li> </ul> </li> <li>광 케이블(Optical Fiber Cable) <ul> <li>LAN의 전송 매체 중 가장 우수</li> <li>대역폭이 넓어 정보 전송 능력이 향상되며, 동축 케이블보다 신호 감쇠 현상이 매우 적다</li> <li><strong>전기적 잡음 영향을 받지 않기 때문에</strong> 신뢰성이 좋다</li> <li>광을 이용하여 전송하기 때문에 <strong>보안성</strong>이 뛰어나다</li> <li>동축 케이블에 비해 <strong>무게와 크기에서 이점</strong>을 가진다</li> <li><strong>전기적으로 무 유도성, 무 누화</strong>이다</li> <li>고속의 데이터 전송과 대량의 데이터 전송이 가능</li> <li>작은 크기와 적은 무게로 설치가 용이</li> <li>많은 중계 급 전선이 필요하지 않다(증폭기 간격 최대 119Km)</li> <li>버스형과 링형에 주로 사용</li> </ul> </li> </ul> <h2 id="lan-switch-방식">LAN Switch 방식</h2> <ul> <li> <p><strong>Cut Through</strong><br /> 목적지의 MAC Address만 확인 후 해당 포트로 전송</p> </li> <li> <p><strong>Store and Forward</strong><br /> 전체 Frame을 모두 저장하여 Error Check를 수행 후 전송</p> </li> <li> <p><strong>Fragment Free</strong><br /> Modify Cut Through<br /> Frame의 64비트를 검사, 헤더의 Error 검사 후 전송<br /> 512비트가 수신될 때까지 대기 후 에러가 존재하지 않으면 전송하는 방식</p> </li> </ul> <h2 id="van">VAN</h2> <p>통신 회선을 직접 보유하거나 통신 사업자의 회선을 임차하여 단순한 정보 기능이상의 <strong>부가가치를 부여</strong>하고 음성 또는 데이터 정보를 제공하는 광범위하고도 복합적인 통신 서비스</p> <h3 id="van-계층">VAN 계층</h3> <ul> <li>정보 처리 계층(응용 계층) - <strong>정보 처리 기능</strong> <ul> <li>업무 처리, DB 관리, 고객 관리, 회계 관리 등 제공</li> </ul> </li> <li>통신 처리 계층(표현/세션/전송 계층) - <strong>통신 처리 기능</strong> <ul> <li>속도 변환, 코드 변환, 포맷 변환, 미디어 변환, 프로토콜 변환</li> <li>메일 박스 : 메시지를 축적해두고 필요시 꺼내는 기능</li> <li>동보 통신 : 1번의 통신으로 다수의 상대방에게 동일한 메시지를 보내는 기능</li> <li>시각 지정 통신 : 정해진 시간에 메시지를 전송하는 기능</li> </ul> </li> <li>네트워크 계층(네트워크 계층) - <strong>교환 기능</strong> <ul> <li>패킷 교환, 회선 교환</li> </ul> </li> <li>기본 처리 계층(데이터링크/물리) - <strong>전송 기능</strong> <ul> <li>물리적 회선을 의미하여 정보를 단순히 전송하는 고유 기능</li> </ul> </li> </ul> <h2 id="이더넷ethernet">이더넷(Ethernet)</h2> <p>LAN의 가장 대표적인 버스 구조 방식으로 DEC, Intel, Xerox가 공동으로 개발시킨 <strong>표준 LAN</strong>을 이더넷이라고 부른다.</p> <p>이더넷은 데이터를 보내려는 컴퓨터가 먼저 통신망이 사용중인지 아닌지 판별한 후에 비어 있을 때 데이터를 보내는 CSMA/CD 방식을 사용</p> <ul> <li>접근 방법 : <strong>CSMA/CD</strong></li> <li>주소 지정 : <strong>6바이트</strong>의 물리적인 주소</li> <li>신호 방식 : <strong>맨체스터</strong> 디지털 부호</li> <li>데이터 전송률 : 1~100Mbps</li> </ul> <p><br /></p> <ul> <li>교환형 이더넷(Switched Ethernet) <ul> <li>10BASE-T형 이더넷의 성능을 향상시킨 모델</li> <li>물리적으로 스타형, 논리적으로 버스형의 형태</li> <li>이론적인 전송속도 : 10Mbps * N(교환기의 수)</li> <li>스위칭 기술의 도입으로 불필요한 패킷의 흐름을 막을 수 있다</li> </ul> </li> <li>고속 이더넷(Fast Ethernet) <ul> <li>영상처리/실시간 오디오/비디오와 같은 새로운 응용들이 구현되면서 10Mbps보다 높은 전송 속도가 필요하여 개발된 모델</li> <li>데이터 전송률 : 100Mbps</li> <li>변형된 스타형의 형태</li> <li>전송 속도가 증가되었으며 충돌 영역도 감소</li> </ul> </li> <li>기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) <ul> <li>광 케이블을 사용하며, 전송속도는 1Gbps</li> <li>전이중, 반이중 통신 방식 지원</li> <li>최소한의 충돌 감지를 위하여 프레임 크기를 64바이트에서 512바이트로 확장</li> <li>기존 네트워크와의 호환성</li> </ul> </li> </ul>

LAN(Local Area Network)

동일 빌딩 내 또는 한정된 지역 내 등 비교적 좁은 지역에 분산 배치된 컴퓨터와 프린터 등의 단말기를 통신 회선으로 연결하여 각종 정보를 교환할 수 있는 통신 네트워크

• 단일 기관의 소유 및 제한된 지역 내의 네트워크
• 어떤 종류의 통신 시스템 기기와도 연결이 가능
• 광대역 전송 매체의 사용으로 고속 통신 가능
• 오류 발생률이 낮으며, 전송 지연을 최소화할 수 있다
• 공유 매체의 사용으로 경로 선택없이 매체에 연결된 모든 장치로 데이터 전송 가능
• 통신 기기의 재배치와 확장성이 좋다
• 노드 값이 저렴
• 기본 형태는 스타형, 링형, 버스형, 계층형으로 분류

LAN의 평가 요소

• 지연 시간(Turn Around Time)
• 시스템 신뢰성(System Reliability)
• 응답 시간(Reponse Time)
• 처리량(Throughput)

LAN의 서비스 영역에 따른 구분

• CO-LAN(Central Office LAN)
  대학, 병원 및 연구소, 기업체 등 LAN 구성 여건이 미비한 지역과 지역 사이를 기존의 통신망을 연결시켜 제공한 망으로 보통 공중 기업 데이터망이라 한다

• MAN(Metropolitan Area Network)
  LAN의 지역적인 협소성을 경제적으로 개선한 망으로 서비스 범위는 대략 50Km 영역으로 규정짓고 있다. 도시형 통신망이라고도 하며, 대단위 아파트 단지 등을 대상으로 구성하는 통신망

• WAN(Wide Area Network)
  지역적인 거리와 무관하게 같은 이해 단체 간을 연결한 망 형태로 각기 다른 LAN을 통합해야 하는 어려움이 있지만 망간의 폐쇄성 때문에 안전성이 뛰어나 많이 사용되는 형태

• VAN(Value Added Network)
  통신회선을 직접 보유하거나 통신 사업자의 회선을 임차하여 단순한 정보 기능 이상의 부가가치를 부여하고 음성 또는 데이터 정보를 제공하는 광범위하고도 복합적인 통신 서비스 형태

LAN의 통신 방식에 따른 구분

• 베이스밴드 방식
  • 디지털 신호
  • 채널이 1개
  • 전송 속도는 1~10Mbps
  • 양방향 통신
  • 데이터 전송에 응용
• 브로드밴드 방식
  • 아날로그 신호
  • 채널이 20~30개
  • 전송 속도는 150Mbps
  • 단방향 통신
  • 음성, 영상 전송에 응용

LAN의 기본 형태

스타형(성형)

중앙에 컴퓨터가 있고 이를 중심으로 단말기가 연결된 형태

• 네트워크 구성의 가장 기본적인 형태로 교환 노드의 수가 적다
• 온라인 시스템의 전형적인 방식
• 중앙 집중 제어용이므로 보수 관리와 단말기의 추가, 삭제가 용이
• 각 단말기마다 전송 속도를 다르게 할 수 있다
• 하나의 단말기가 고장나도 다른 단말기에 영향을 주지 않는다
• 단말기의 고장 발견이 쉽다
• 독립된 경로를 갖고 있으므로 보안성이 뛰어나다
• 중앙 컴퓨터가 고장나면 전체 시스템이 마비

링형

서로 이웃하고 있는 단말기가 컴퓨터끼리만 연결시킨 형태

• 양쪽 방향으로 접근이 가능하여 통신 장애에 대한 융통성이 존재
• LAN에서 가장 많이 채택되고 있는 방식
• 중계기의 수가 많아진다
• 한 노드가 절단되어도 우회로를 구성하여 통신이 가능한 형태의 통신망
• 단말기의 추가 및 삭제가 복잡
• 공유하는 경로를 갖고 있으므로 보안성이 떨어진다

버스형

1개의 통신 회선에 여러 개의 단말기를 접속하는 형태

• 통신 회선이 1개이므로 물리적 구조가 간단
• 단말기의 추가 및 삭제가 용이
• 하나의 단말기가 고장나도 다른 단말기에 영향을 주지 않는다
• 공유하는 경로를 갖고 있으므로 보안성이 떨어진다

LAN의 전송 매체

• 케이블 규격

  X BASE/BROAD Y
  _{X : 데이터 전송 속도(단위-1Mbps)
  Y : 길이(단위-100M)}

• 꼬임선 케이블(Twisted Cable)
  • 전기적 간섭 현상을 줄이기 위해서 균일하게 서로 감겨있는 형태의 케이블
  • 하나의 케이블에 여러 쌍의 꼬임선들을 절연체로 피복하여 구성
  • 다른 전송 매체에 비해서 거리/대역폭/데이터 전송률 면에서 제한적
  • 가격이 저렴하고 설치가 간편한 이점
  • 주파수 대역이 좁기 때문에 채널 수가 제한적
  • 내구성이 약하다
  • 스타형/링형/버스형에서 주로 사용
• 동축 케이블(Coaxial Cable)
  • 신뢰성/경제성/내구성 우수
  • 버스형/링형에 주로 사용
  • 베이스밴드 방식
    디지털 신호를 변조하지 않고 사용하며 데이터 통신에 적합
  • 브로드밴드 방식
    주파수를 다중화시켜 사용하며 CATV에 적합
• 광 케이블(Optical Fiber Cable)
  • LAN의 전송 매체 중 가장 우수
  • 대역폭이 넓어 정보 전송 능력이 향상되며, 동축 케이블보다 신호 감쇠 현상이 매우 적다
  • 전기적 잡음 영향을 받지 않기 때문에 신뢰성이 좋다
  • 광을 이용하여 전송하기 때문에 보안성이 뛰어나다
  • 동축 케이블에 비해 무게와 크기에서 이점을 가진다
  • 전기적으로 무 유도성, 무 누화이다
  • 고속의 데이터 전송과 대량의 데이터 전송이 가능
  • 작은 크기와 적은 무게로 설치가 용이
  • 많은 중계 급 전선이 필요하지 않다(증폭기 간격 최대 119Km)
  • 버스형과 링형에 주로 사용

LAN Switch 방식

• Cut Through
  목적지의 MAC Address만 확인 후 해당 포트로 전송

• Store and Forward
  전체 Frame을 모두 저장하여 Error Check를 수행 후 전송

• Fragment Free
  Modify Cut Through
  Frame의 64비트를 검사, 헤더의 Error 검사 후 전송
  512비트가 수신될 때까지 대기 후 에러가 존재하지 않으면 전송하는 방식

VAN

통신 회선을 직접 보유하거나 통신 사업자의 회선을 임차하여 단순한 정보 기능이상의 부가가치를 부여하고 음성 또는 데이터 정보를 제공하는 광범위하고도 복합적인 통신 서비스

VAN 계층

• 정보 처리 계층(응용 계층) - 정보 처리 기능
  • 업무 처리, DB 관리, 고객 관리, 회계 관리 등 제공
• 통신 처리 계층(표현/세션/전송 계층) - 통신 처리 기능
  • 속도 변환, 코드 변환, 포맷 변환, 미디어 변환, 프로토콜 변환
  • 메일 박스 : 메시지를 축적해두고 필요시 꺼내는 기능
  • 동보 통신 : 1번의 통신으로 다수의 상대방에게 동일한 메시지를 보내는 기능
  • 시각 지정 통신 : 정해진 시간에 메시지를 전송하는 기능
• 네트워크 계층(네트워크 계층) - 교환 기능
  • 패킷 교환, 회선 교환
• 기본 처리 계층(데이터링크/물리) - 전송 기능
  • 물리적 회선을 의미하여 정보를 단순히 전송하는 고유 기능

이더넷(Ethernet)

LAN의 가장 대표적인 버스 구조 방식으로 DEC, Intel, Xerox가 공동으로 개발시킨 표준 LAN을 이더넷이라고 부른다.

이더넷은 데이터를 보내려는 컴퓨터가 먼저 통신망이 사용중인지 아닌지 판별한 후에 비어 있을 때 데이터를 보내는 CSMA/CD 방식을 사용

• 접근 방법 : CSMA/CD
• 주소 지정 : 6바이트의 물리적인 주소
• 신호 방식 : 맨체스터 디지털 부호
• 데이터 전송률 : 1~100Mbps

• 교환형 이더넷(Switched Ethernet)
  • 10BASE-T형 이더넷의 성능을 향상시킨 모델
  • 물리적으로 스타형, 논리적으로 버스형의 형태
  • 이론적인 전송속도 : 10Mbps * N(교환기의 수)
  • 스위칭 기술의 도입으로 불필요한 패킷의 흐름을 막을 수 있다
• 고속 이더넷(Fast Ethernet)
  • 영상처리/실시간 오디오/비디오와 같은 새로운 응용들이 구현되면서 10Mbps보다 높은 전송 속도가 필요하여 개발된 모델
  • 데이터 전송률 : 100Mbps
  • 변형된 스타형의 형태
  • 전송 속도가 증가되었으며 충돌 영역도 감소
• 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)
  • 광 케이블을 사용하며, 전송속도는 1Gbps
  • 전이중, 반이중 통신 방식 지원
  • 최소한의 충돌 감지를 위하여 프레임 크기를 64바이트에서 512바이트로 확장
  • 기존 네트워크와의 호환성