14 장 근거리통신망 : 이더넷 (Ethernet)

1. 14 장 근거리통신망 : 이더넷(Ethernet) 14.1 전통적 이더넷 14.2 고속 이더넷 14.3 기가비트 이더넷 14.4 요약

2. 근거리통신망 : 이더넷(Ethernet)(계속) • 이더넷의 세 사지 세대

3. 14.1 전통적 이더넷 • 전통적 이더넷 • 10Mbps로 동작 • CSMA/CD 방식으로 매체에 접속 • 매체는 모든 지국들 사이에서 서로 공유

4. 전통적 이더넷(계속) • MAC 부계층 • 접속 방식의 동작을 관장 • 상위 계층으로 부터 수신한 데이터를 프레임으로 만들고 부호화를 위한 PLS(Physical Layer Signaling) 부계층으로 전달 • 접속방법 : CSMA/CD

5. 전통적 이더넷(계속) • 프레임 • 7개의 필드로 구성 • 확인응답을 제공하지 않으므로 신뢰성이 없음 • 확인응답은 상위계층에서 구현 • 802.3 MAC 프레임

6. 전통적 이더넷(계속) • 프레임 형식 • 프리엠블(Preamble) - alert, timing, start synchronization • 시작 프레임 지시기(SFD;Start frame delimiter) - 프레임 시작 • 목적지 주소(DA; Destination address) - 목적지 주소 • 발신지 주소(SA; Source address) - 발신지 주소 • PDU 길이/유형 • 데이터 • CRC - 오류 발견정보, CRC-32

7. 전통적 이더넷(계속) • 프레임 길이 • 프레임의 최소와 최대 길이가 제한 • 최소 값 제한 : CSMA/CD의 정확한 동작을 위함

8. 전통적 이더넷(계속) • 주소지정(Addressing) • 이더넷 네트워크에 있는 NIC(network interface card)는 6바이트의 물리적 주소를 지국에게 제공 • 16진법 표기법에 의한 이더넷 주소

9. 전통적 이더넷(계속) • 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트 • 발신지 주소는 항상 유니캐스트(unicast) • 목적지 주소는 멀티캐스트(multicast), 브로드캐스트(broadcast)

10. 전통적 이더넷(계속) • 물리층 • 10Mbps 이더넷의 물리층

11. 전통적 이더넷(계속) • PLS(Physical Layer Signaling) • PLS 부계층은 데이터 부호화와 복호화 • 맨체스터 부호화 방법을 사용

12. 전통적 이더넷(계속) • 접속 단위 인터페이스(AUI;Attachment Unit Interface) • PLS와 MAU 사이의 인터페이스를 정의 • PLS와 MAU 사이의 매체 독립적 인터페이스를 위해 개발

13. 전통적 이더넷(계속) • 매체 접속 장치(MAU, 송수신기(Transceiver)) • 매체 접속 장치(medium attachment unit) 또는 송수신기는 매체 종속적 • 10Mbps 이더넷에서 사용되는 각 종류의 매체마다 별도의 MAU가 있음 • 송수신기는 매체를 통해 신호를 전송하고 매체를 통해 신호를 수신하고 충돌을 감지

14. 전통적 이더넷(계속) • 매체 종속 인터페이스(MDI; medium dependent interface) • 내부 또는 외부의 송수신기를 매체에 연결하기 위해 필요 • MDI는 단지 매체와 송수신기를 연결해주는 하드웨어

15. 전통적 이더넷(계속) • 물리층 구현

16. 전통적 이더넷(계속) • 10Base5 : 굵은 이더넷 • 버스 토폴리지 사용 • 외부 송수신기는 탭을 통해 굵은 동축 케이블에 연결

17. 전통적 이더넷(계속) • 10Base2 : 얇은 이더넷 • 내부 송수신기나 외부 송수신기를 거쳐 점 대 점 연결을 가지는 버스 토폴리지 사용 • 내부 수신기를 사용하면 AUI 케이블이 필요 없음

18. 전통적 이더넷(계속) • 10Base-T : 꼬임 쌍선 이더넷(Twisted Pair Ethernet) • 물리적인 스타 토폴로지 사용 • 지국들은 허브(hub)에 연결되어 있음

19. 전통적 이더넷(계속) • 10Base-FL : 광섬유 링크 이더넷 • 허브(hub)에 연결된 스트 토폴로지 사용

20. 전통적 이더넷(계속) • 브리지형 이더넷 • 이더넷 발전의 첫 번째 단계 • 브리지들은 대역폭의 증가와 충돌 영역의 분리 • 대역폭의 증가

21. 전통적 이더넷(계속) • 대역폭의 증가

22. 전통적 이더넷(계속) • 충돌 영역의 분리

23. 전통적 이더넷(계속) • 교환형 이더넷 • 브리지형 LAN 개념의 확장 • 2-계층 스위치 • 패킷을 좀 더 빠르게 다룰 수 있는 N-포트 브리지 • 스위치형 이더넷

24. 전통적 이더넷(계속) • 전이중 양방향 이더넷 • 스위치형 이더넷의 발전 • 전이중 양방향 스위치형 이더넷(full-duplex switched Ethernet)

25. 전통적 이더넷(계속) • CSMA/CD의 불필요 • CSMA/CD 방법의 불필요 • 각 지국이 두 개의 분리된 링크를 통해 스위치에 연결 • MAC • MAC 부계층과 LLC 부계층 사이에 MAC 제어(MAC control) 추가 • 오류제어와 흐름제어 제공

26. 14.2 고속 이더넷(fast Ethernet) • 고속 이더넷 • 100Mbps의 데이터율 • MAC 부계층 • MAC 부계층을 그대로 유지 • 전통적인 이더넷과의 호환성을 위해 CSMA/CD를 유지

27. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 자동 협상(autonegotiation) • 고속 이더넷에 추가 • 허브에게 단일 능력이 아닌 범위 능력을 허용 • 목적 • 비호환 지국들을 서로 연결 • 하나의 장치가 다중 능력을 갖는 것을 허용 • 지국이 허브의 능력을 검사할 수 있도록 함

28. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 물리층 • RS(Reconcilication), MII(Medium-Indepent Interface), PHY(Physical Layer Entity), MDI(Medium-Dependent Interface)

29. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • RS(Reconcilication) • 조정 부계층(reconcilication sublayer) 10Mpbs의 PLS 부계층을 대신 • PLS가 수행한 부호화와 복호화는 PHY 부계층으로 이동 • 4비트 형식(nibble)의 데이터를 MII에 전달하는 책임

30. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • MII(Medium-independent interface) • AUI는 매체 독립 인터페이스(Medium-independent interface)로 대체 • 10Mbps에서 100Mbps 데이터율과 같이 사용할 수 있는 인터페이스로 개량

31. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • MII의 특징 • 10Mbps와 100Mbps 양쪽 모두에서 동작 • PHY 부계층과 조정 부계층 사이에 4비트를 보내는 병령 데이터 경로를 특징 • 관리 기능이 추가

32. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • PHY(송수신기) • 고속 이더넷의 송수신기는 PHY계층 • 부호화와 복호화 • MDI • 매체에 내부 또는 외부 송수신기를 연결하기 위하여 매체 종속 인터페이스(MDI)가 필요 • MDI는 단지 특정 구현에 대한 하드웨어 부품

33. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 물리층 구현

34. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 100Base-TX • 물리층 스타 토폴로지 • 두 쌍의 꼬임쌍선 케이블(카테고리 5UTP나 STP) 사용

35. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 송수신기 • 데이터의 송신과 수신 • 충돌 감지 • 부호화/복호화 • 부호화와 복호화

36. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 100Base-FX • 물리적 스타 토폴로지 • 두 쌍의 광섬유 케이블 사용

37. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 송수신기 • 송신과 수신 • 충돌 감지 • 부호화/복호화 • 부호화와 복호화 • 4B/5B 사용

38. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 100Base-T4 • 카테고리 5UDP나 STP 케이블 사용 • 음성급 꼬임쌍선(카테고리 3)을 설치한 빌딩에서는 비용명에서 비효율적 • 4쌍의 UTP를 사용

39. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 송수신기(Transceiver) • 100Base-T4의 송수신기의 기능과 비슷 • 부호화와 복호화 • 8B/6T 사용

40. 고속 이더넷(fast Ethernet)(계속) • 4선을 사용한 전송 • 두 쌍은 단방향 전송을 위해 사용 • 나머지 두 쌍은 양방향 전송을 위해 사용

41. 14.3 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) • 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) • 1000Mbps • MAC 부계층 • MAC 부계층을 그대로 사용 • 1-Gbps의 속도로 전송할 때는 가능하지 않음 • 매체접속 • CSMA/CD를 이용하는 반이중 양방향 : 오늘날 사용하지 않음 • CSMA/CD가 불필요한 전이중 양방향

42. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • 물리층 • 조정 부계층 • GMII • PHY

43. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • 조정 부계층(RS) • GMII 인터페이스를 통해 8비트의 병렬 데이터를 PHY 부계층에게 전송 • GMII(gigabit medium-independent interface) • 조정 부계층이 PHY 부계층(송수신기)에 연결되는지를 정의 • 물리적인 구성요소가 아닌 논리적인 인터페이스

44. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • GMII 특성 • 1,000Mbps에서 동작 • RS 부계층과 송수신기 사이에 병렬 데이터 경로를 정의 • 관리기능리 추가됨 • GMII 케이블이 없음 • GMII 접속기가 없음

45. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • PHY(송수신기) • 부호화/복호화 • 연결을 제공하는 외부 GMII가 없기 때문에 오직 내부에만 존재 • MDI • 송수신기를 매체에 연결 • RJ-45와 광섬유 접속기만이 정의 되어 있음

46. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • 물리층 구현

47. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • 1000Base-X • 1000Base-SX와 1000Base-LX는 두 개의 광섬유 케이블을 사용 • 1000Base-SX는 단파장 레이저를 사용 • 1000Base-LX는 장파장 레이저를 사용

48. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • 송수신기 • 송수신기는 내부에 존재 • 부호화/복호화 • 전송/수신 • 충돌 감지(필요하다면) • 1000Base-LX는 장파장 레이저를 사용

49. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • 부호화 • 8B/10B 사용

50. 가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)(계속) • 1000Base-T • 카테고리 5의 UTP사용 • 1Gbps의 전송률