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근거리 통신망 (LAN)

근거리 통신망 (LAN). 프로젝트 802 이더넷 (Ethernet). 근거리 통신망 ( 계속 ). 근거리통신망 (LAN) ~ 제한된 지리적인 영역 ( 연구소 , 학교 , 병원 등 ) 에 있는 정보기기 간에 직접적인 통신을 제공하는 데이터 통신 시스템 LAN 의 분류 이더넷 (Ethernet) 토큰 버스 (Token Bus) 토큰 링 (Token Ring) FDDI(Fiber Distributed Data Interface) –ANSI 표준안. IEEE 프로젝트 802 표준안.

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근거리 통신망 (LAN)

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Presentation Transcript

  1. 근거리 통신망(LAN) 프로젝트 802 이더넷(Ethernet)

  2. 근거리 통신망(계속) • 근거리통신망(LAN) • ~ 제한된 지리적인 영역(연구소, 학교, 병원 등)에 있는 • 정보기기 간에 직접적인 통신을 제공하는 데이터 통신 • 시스템 • LAN의 분류 • 이더넷(Ethernet) • 토큰 버스(Token Bus) • 토큰 링(Token Ring) • FDDI(Fiber Distributed Data Interface) –ANSI 표준안 IEEE 프로젝트 802 표준안

  3. 프로젝트 802(계속) • 프로젝트 802 802.11 무선랜

  4. 프로젝트 802 (이더넷) • IEEE 802.3 : 10 BASE 5 • IEEE 802.3a : 10 BASE 2 • IEEE 802.3b : 10 BROAD 36 • IEEE 802.3i : 10 BASE T • IEEE 802.3 u : 100 BASE TX, 100 BASE-FX, 100 BASE-T4, 100 BASE-T2 • IEEE 802.3z : 1000 BASE-LX, 1000BASE-SX, 1000BASE-CX • IEEE 802.3ab : 1000 BASE-T

  5. 프로젝트 802(계속) • IEEE 802.1 • ~ LAN 인터네트워킹 표준 안 • LLC(Logical Link Control) • ~ IEEE 802 데이터링크계층의 상위계층으로 모든 LAN 프로토콜에 공통 • MAC(Medium Access Control) • ~ 데이터링크 계층의 하위 서브 계층으로 공유 매체접근방법 제공

  6. 12.2 이더넷(Ethernet) • Xerox 사에서 개발된 802.3 표준 • IEEE 802.3 1000Base-T

  7. 이더넷(계속) • 접근 기법 : CSMA/CD

  8. 이더넷(계속) • 주소지정 • ~ 이더넷 네트워크상의 각 스테이션 (pc, workstation, printer 등) 은 자신의 NIC(Network Interface card)를 가짐 • ~ 6바이트 길이의 유일한 물리 주소

  9. 이더넷(계속) • 전자 규격 • 신호 방식(Signaling) • - 베이스밴드(baseband)시스템 - 맨체스터 인코딩 • - 브로드밴드(Broadband)시스템 - 차동 PSK(differential PSK) • 전송속도(data rate) • 1~100Mbps

  10. 이더넷(계속) • 프레임 형식( Frame Format) IEEE 802.2 SNAP IEEE 802.2 LLC 3 2 1 1 1 OUI PID IEEE 802.3 MAC

  11. 이더넷(계속) • DIX 2.0 이더넷 : Preamble 수신지주소 송신지주소 Ether Type 정보 PAD FCS 8 Byte 6 6 2 1500 4 preamble : 10101010….1011 수신지 주소: 0 : 개별 주소 10 local addr. : multicast 주소 block code 예: 11 global addr. : “ 0020af : 3com 11111111(전부 1) : 방송 주소(broadcast) 0000f0 : 삼성 Block code(3) MAC 주소(3)

  12. 이더넷(계속) • IEEE 802.3 MAC 프레임 : Preamble SFD수신지주소 송신지주소 Length 정보 PAD FCS 7 Byte 1 6 6 2 1500 4 101010…10101011 LLC Header LLC Information 1 1 1 DSAP SSAP CTRL IP 등등 1 1 1 3 2 DSAP SSAP CTRL OUI PID IP 등등

  13. 이더넷(계속) • 프레임형식 • Preamble(7바이트) - alert, timing, start synchronization • SFD(Start frame delimiter) - 프레임 시작 • DA(Destination address) - 목적지 주소 • SA(Source address) - 발신지 주소 • PDU 길이/유형 • 802.2 프레임(PDU) - 46~1500 바이트길이 • CRC - 오류 검출 정보, CRC-32

  14. 이더넷(계속) • IF Length PDU의 값  1500 [ 참고: 0x600(1536)] • IEEE 802.3 • Otherwise DIX 2.0 Format • DIX 2.0 Format의 Ether Type : • 0800 : IP 0806 : ARP 8035 : RARP • 0000~05dc : IEEE 802.3의 길이영역 • 8137 : Netware IPX 등

  15. 이더넷(계속) • LLC인 경우: • MAC 계층에서는 단순히 길이 영역만을 검사한 후에 LLC 프레임 부분을 LLC 계층에 전달 • LLC 계층은 DSAP를 기초로 역다중화 한다. • DSAP 값: • 06 : IP f0 : NetBios e0: Netware IPX • aa : IEEE SNAP

  16. 이더넷(계속) • SNAP인 경우: Ether type를 수용한다.(DIX2.0 => IEEE 802.3 conversion) • DSAP : 0xaa • SSAP : 0xaa • CTRL : 0x03 • OUI : 000000 ==> Ether Type • PID ==> 0800(IP) • OUI : 0080C2 • PID = 0002 IEEE 802.3 • PID = 0003 IEEE 802.5 • PID = 0004 FDDI

  17. 이더넷(계속) • 최소 프레임 길이: 충돌을 감지할 길이 • slot time = 2 * 전파지연시간 + safety margin • 전파지연시간 = 2500 m / (0.6*300000 km/s) • = 13.89 s • Slot time = 51.2 s • 1 비트 지속 시간 = 1 / 10 M bits = 0.1 s • 최소 프레임 길이 = 512 bit (64 Byte)  PADDING • 수신지주소+송신지주소+Ether Type+정보+FCS • 6 6 2 4

  18. CSMA/CD DTE의 계층 구조 응용 ftp, telnet, snmp 표현 세션 트랜스포트 tcp, udp 네트워크 ip, arp, rarp 데이터링크 LLC null 또는 LLC MAC CSMA/CD 물리 계층 PLS Physical Layer Signaling : Manchester Encoding/Decoding AUI Interface between PLS and PMA PMA Physical Media Attachment: Carrier Sense, Collision Detection MDI Media Dependent Interface : Tap, BNC, RJ-45 Media Baseband Broadband, UTP, 동축케이블, 광케이블

  19. LAN Card(10Base-T Ethernet의 구성) Shared Memory PLS (Intel 82504/ AM7991/ DP8391) TP-PMA (82506/ DP 8392) MAC (AM/990/ DP 8390) Local CPU Gateway RJ-45 BUS Interface

  20. RJ-45 커넥터 1,2 송신 3,6 수신

  21. MAC 계층 요소 Main Memory IP ARP IPX Demux MAC Driver DMA Interrupt Local RX/TX Buffer LAN CARD MAC Controller NRZ(RxD) COL CRS NRZ(TxD) PLS Manchester PMA(Transceiver) RJ-45 Connector

  22. MAC 계층의 기능 - MAC 프레임의 구성 (Preamble,SFD,DA,SA,LENGTH,PADDING,FCS) - Carrier Sense 신호를 보고 받음 - Collision Detection 신호를 보고 받음 - Collision 감지시 jam 신호 송신 - 주소 검사 - CRC 검사 및 생성 - 재전송 동작 - MAC 프레임에서 데이터 부분 추출 (MAC Driver- S/W에 의해 수행)

  23. 송신 • MAC Driver : ① 상위계층으로부터 전송 데이터(IP등)가 저장된 메모리의 시작 주소, 수신측 주소, 길이 정보를 전달 받아 --> 송신 버퍼(Shared Local Memory)로 이동시킴 (메모리 copy 또는 DMA 이용) • ② 송신주소, EthetType(또는 길이영역)등의 헤더를 붙여서 MAC 프레임의 일부를 조합 ---> MAC Controller에게 송신 명령 • MAC Controller: ① CSMA/CD동작에 따라 PLS에서 보고되는 Carrier 상태 검사 • ② If Carrier is idle, PLS가 제공하는 TX clock에 맞춰 PLS에 전달하여 송신 개시 • ③ Preamble 및 SFD로 구성된 Header 전송후에 Shared local memory에 있는 프레임의 비트열 전송, 다음에 FCS 전송 • ④ 송신중에 Collision Detection 감지가 PMA로부터 PLS를 경유하여 보고되면 프레임의 송신 중지 --> jam 신호 전송 --> backoff 지연 후 재전송 시도

  24. 수신 • MAC Controller: • ① PLS 계층으로부터 전달되는 수신 비트열에서 SFD 감지 --> 목적지 주소와 자신의 주소 비교 • ② 만일 같으면, 프레임의 수신 계속, 아니면, 주소 검사후 폐기 • ③ 수신 바이트열 --> local buffer에 저장 --> FCS 검사 --> 목적지 주소부터 데이터의 마지막부분 까지 + 수신 완료 신호 ==(interrupt)==> MAC Driver에게 보고 • MAC Driver: • EthetType 검사 --> 해당 상위계층이 사용하는 메인 메모리에 MAC 프레임의 정보 영역 부분만을 이동후 ==> 상위 계층에 보고

  25. CSMA/CD의 송신부 동작

  26. CSMA/CD의 수신부 동작

  27. 이더넷(계속) • 구현(Implementation) • 10BASE5: Thick Ethernet • 10BASE2: Thin Ethernet • 10BASE-T: Twisted-pair Ethernet • 1BASE5: Star LAN • Fast Ethernet • Gigabit Ethernet

  28. 이더넷(계속) • 10BASE5: Thick Ethernet(버스형)

  29. 이더넷(계속) • 10BASE5: Thick Ethernet • RG-8 케이블: 802.3 표준 backbone thick 동축케이블 • 트랜시버(transceiver): MAU(medium attachment unit), transmitter-receiver • AUI(attachment unit interface) 케이블: 15-wire케이블(DB-15pin),최대길이 50m • 트랜시버 탭(Transceiver Tap)

  30. 이더넷(계속) • 이더넷 세그먼트

  31. 이더넷(계속) • 10BASE5 트랜시버 연결

  32. 이더넷(계속) • 10BASE2 : Thin Ethernet • NIC - thick Ethernet NIC + transceiver • Thin 동축케이블 - RG-58 • BNC-T - T자형 연결자(3port: NIC, input, output)

  33. 이더넷(계속) • 10BASE2 : Thin Ethernet(버스형)

  34. 이더넷(계속) • 10BASE-T • 스타(Star) 구조 • UTP(Unshielded twisted pair) 케이블 • 전송속도: 10 Mbps • 최대길이: 100M(hub to station) • 지능형 허브(Intelligent hub) 이용 • 4쌍의 RJ-45 케이블

  35. 이더넷(계속) • 10BASE-T : Twisted-pair Ethernet(star형)

  36. 이더넷(계속) • 1BASE5 : Star LAN • AT&T제품 • 저속 전송속도: 1 Mbps • Twisted-pair 케이블 • Hub당 최대 10개의 스테이션

  37. 이더넷(계속) • 1BASE5 : Star LAN

  38. 이더넷(계속) • Fast Ethernet • 고속 전송속도: 100Mbps • 스타형 • 10base-T와 같은 MAC 프로토콜의 프레임 형식 • 4 쌍의 category3, category5 UTP • 2쌍의 고품질 category5, 2개의 광섬유

  39. 이더넷(계속) • Fast Ethernet

  40. 10 Base-T & 100 Base -T 10 Base-T 100 Base-TX 100 Base-T4 100 Base-FX Speed 10 Mbps 100 Mbps 100 Mbps MAC CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD 전송부호 맨체스터 4B/5B + MLT-3 8B6T 4B/5B+NRZI Topology Bus, star Star Star Cable UTP 3-4-5 UTP-5 UTP 3-4-5 STP STP STP/UTP 쌍수 2 2 4 광파이버 ok

  41. 이더넷(계속) • Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet 1000 BASE-X (IEEE 802.3Z) 1000 BASE-T (IEEE 802.3ab) 1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-CX1000BASE-T MMF MMF/SMF 동축케이블 UTP cat 5(4 쌍) 550 M 5 KM 25 M 100 M 8B/10B 8B/10B 8B/10B 8B1Q4

  42. Ethernet과Fast Ethernet, Gigabit Ethernet Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Speed 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps MAC CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD Network diameter 2.5 km 205 m 25 ~ 100 m Topology Bus, star Star Star Cable Coax, UTP, Fiber UTP, Fiber UTP-cat 5,Fiber Standard 802.3 802.3u 1000Base-X(802.3z) 100BaseFx 1000BaseSX (MMF, 8B/10B) (4B/5B, NRZI) short wavelength – 850 nm 100 Base-TX 1000BaseLX (MMF/SMF, 8B/10B) (4B/5B, MLT-3) long wavelength – 1300 nm 2쌍 4선 UTP Cat. 5 1000BaseT (ieee 802.3 ab) UTP – Category 5 ( 4 쌍 ) 8B1Q4

  43. Slot Time Slot time 최대 프레임 길이 최소 길이 10 BASE-T 512 bit Time(64 옥텟 시간) 51.2 마이크로 초 512 비트 100 BASE-T 512 bit Time(64 옥텟 시간) 5.12 마이크로 초 512 비트 1000 BASE-T 4096 bit Time(512 옥텟 시간) 4.096 마이크로 초 512 비트

  44. 무선 LAN (IEEE 802.11) • 2.4 GHZ의 전파 또는 850-950 nm의 적외선 • 2.4 GHZ 대 : 11 Mbps / 5 GHZ 대 : 24 Mbps • 변조방식: 2Mbps = DQPSK • 무선에서는 수신 전력이 소멸되므로 충돌탐지가 어렵다 (CSMA/CD 사용 어려움) • CSMA/CA(Collision Avoidance) • (1) 패킷 송신전에 랜덤시간 간격을 갖는 펄스열 송출 • (2) 충돌 여부 탐색 • (3) 각 노드는 랜덤 펄스를 송출하는 구간에서 동시에 수신을 행하며, 이 윈도우에 자국이 아닌 펄스가 존재하는 경우 충돌이 발생한 것으로 간주하여 패킷 송출 보류 • (4) 충돌 회피

  45. 무선 LAN (IEEE 802.11) • 충돌 검출 윈도우 자국 랜덤 펄스 패킷송신 송신종료 캐리어 감지 다시 캐리어 감지 충돌 감지 캐리어 감지

  46. 인터커넥션 장비(Interconnection)

  47. 인터커넥션 장비(Interconnection) Repeater: 데이터 및 충돌 신호를 복구하는 PHY 장치 Hub: 다중 포트리피터 + 고장 탐지 및 회복 Bridge: 2 개 이상의 충돌 영역(collision domains)을 연결하는 데이터 링크 계층 장비. MAC multicasts는 확장 LAN을 통해 전파된다. Router: 네트워크 계층 장비. IP, IPX, AppleTalk. MAC 멀티케스트를 전파하지 않는다. Switch: 병행 경로(parallel path)를 갖는 다중 포트브리지

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