11 장 . 인터네트워킹

1. 11장. 인터네트워킹 강원도립대학교 정보통신개론

2. 학습목표 • 인터 네트워킹의 개념에 대해 이해한다. • X.25 프로토콜의 개념과 구조에 대해 이해한다. • 고속 WAN으로 분류되는 네트워크에 대해 이해한다. 정보통신개론

3. 1. 인터네트워킹(Internetworking) LAN, MAN, WAN등 다양한 통신망 혹은 컴퓨터 등을 상호 접속하여 연결해 만들어진 복잡한 네트워크를 인터네트워크(Internetwork)라고 하며, 이러한 별개의 네트워크들을 하나의 통합된 네트워크로 만들어가는 과정, 방법을 통틀어 인터네트워킹(Internetworking)이라한다. 정보통신개론

4. 인터네트워킹의 선결과제 • 서로 다른 주소 지정 방법의 해결 • 서로 다른 최대 허용 패킷의 크기 • 서로 다른 네트워크 액세스 방식 • 서로 다른 종료 시간(Time Out) • 서로 다른 에러 회복 기법 • 서로 다른 상태 보고 기법 • 서로 다른 네트워크의 사용 방식 • 서로 다른 전송로 연결 방식 정보통신개론

5. 인터네트워킹 장비 선택 시 고려 사항 • 연결하고자 하는 망의 지역적, 광역적 배선 시스템의 종류는? • 지원되어야 할 프로토콜은? • LAN간의 데이터 전송량은? • 필요한 통제와 관리의 수준과 종류는? 정보통신개론

6. 인터네트워킹 브리지 • 브리지의 기본 동작 • 브리지는 각 통신 포트로 수신되는 프레임 발신자의 데이터링크 계층의 주소를 해당 포트의 주소 목록에 유지한다.(Learning) • 수신된 프레임의 목적지 조소를 각 통신 포트의 주소 목록과 비교한다. • 만약 수신 포트의 주소 목록에서 목적지 주소가 있으면, 프레임을 폐기하며(Filtering) • 다른 포트의 주소 목록에 있으면, 해당 포트로 전송하고, 없으면 수신 포트를 제외한 모든 포트에 전송한다.(Forwarding) 정보통신개론

7. 인터네트워킹 라우팅 • 패킷 중계 단계 • 1. 상대방과 통신하기 위해 라우터를 거쳐야 하는 경우, 발신자는 라우터의 데이터 링크 계층 주소와 수신자의 네트워크 계층 주소를 가진 정보를 전송 • 2. 이 패킷을 수신한 라우터는 이 패킷의 네트워크 계층 주소를 통해 중계 여부를 결정 • 3. 다음 경유지가 최종 수신자가 아닌 라우터인 경우, 2의 과정을 반복. 정보통신개론

8. 2. X.25 • X.25는 데이터 통신에서 데이터 단말기기(Data Terminal Equipment : DTE)와 데이터 회선 단말 기기 (Data Circuit-terminating Equipment : DCE)사이를 연결하기 위한 표준 인터페이스 규격으로 원거리에 있는 사용자도 공중 데이타망 접속이 가능하도록 CCITT(국제 전신 전화 자문 위원회)에서 발표된 프로토콜이다. • ISO OSI 프로토콜의 1층에서 3층까지를 담당하며, DTE와 DCE사이에 Point-to-Point 쌍방향 통신을 정의한다. 정보통신개론

9. X.25의 계층구조 X.25의 레벨 1 사용자 단말(DTE : Data Terminal Equipment)과 회선종단 장치 (DCE : Data Circuit Terminating Equipment)사이에 비트를 보내고 접속을 설정해 주는 접속 규격을 정의하는 레벨이다. X.25의 레벨 2 OSI참조모델의 계층 2에 해당하는 데이터 링크 계층이며, LAP(Link Access Procedure), MLP(Multi Link Procedure)로 구성되어 있다. X.25의 레벨 3 패킷 레벨로 부르는데 여기에는 망에 접속하여 호출설정하고 패킷을 교환하며 통신이 끝난 후 호출을 해제하는 절차가 정의되어 있다. 이용자 패킷 이외에도 네트워크 운영에 필요한 제어 패킷도 포함되어 있다. 정보통신개론

10. X.25 용어정리 • PSTN(public switched telephone network) • 전세계적으로 연결된 음성 위주의 공중 전화망 집합을 의미하며, 상용망과 국가소유 모두를 포함한다. PSTN은 전화를 발명한 벨(Alexander Graham Bell)의 시대로부터 계속해서 발전해온 회선 교환방식 전화망의 집합체이다. • 오늘날의 PSTN은 전화국에서 사용자까지의 종단 링크 부분을 제외하고는 기술적으로 거의 완전히 디지털 방식으로 변화되었다. • PSPDN(packet switched public data network) • 패킷교환공중데이터망이라고 하며, 데이터 전송 서비스를 제공하는 것이 목적이다. • PSPDN에서 DTE(Date Terminal Equipment)와 DCE (Data Circuit Termination Equipment)사이의 통신은 X.25프로토콜에 의하여 규정되어 있으며, PSPDN의 망간 접속은 X.75프로토콜을 사용하도록 ITU-T에 규정되어 있다. • PSPDN과 성층권 중계기간의 연동은 망간의 연동이므로 PSPDN망에서 사용되는 X.75프로토콜을 성층권 중계기 신호방식으로의 변경이 필요하며, 이 작업은 IWF에서 구현되어야 한다. 정보통신개론

11. X.25의서비스 내용 • X.25 공중 패킷망에서 제공하는 서비스는 영구 가상회로(Permanent Virtual Circuit)와가상호출(Virtual call)로나눌 수 있다. • 영구 가상회로 서비스 • 전용선을 이용하는 것과 유사 • 가상호출 서비스 • 패킷구조 • 데이터그램은 매 패킷마다 발신자와 수신자를 같이 갖고 있어 호출 설정 과정 없이 즉시 전송이 가능한 패킷 전송 방법이다. 정보통신개론

12. PAD(Packet Assembly/Disassembly) • PAD[패드]는 데이터 전송을 위해, 데이터 흐름을 분리된 패킷들로 나누고, 수신 측에서는 패킷을 다시 재조립하는 하드웨어 또는 소프트웨어 장치를 일컫는다. • PAD 장비는 비동기 통신을 동기 통신으로 전환해 준다. • PAD는 패킷의 조립 분해뿐만 아니라 가상 호출 관련 기능도 수행 정보통신개론

13. 3. Frame Relay 프레임릴레이는 X.25 패킷 교환서비스를 간소화한 서비스의 일종으로 최소의 에러체크만으로 패킷을 전송하는 기술이다. X.25 패킷 교환망의 발전된 형태로 볼 수 있으며 프레임 단위로 데이터 교환(스위칭)을 수행한다. 프레임 릴레이의 프로토콜 프레임 릴레이 망에서의 데이터 전송은 LAPF(Link Access Procedure for Frame mode) 프로토콜에 의해 이루어지며 전송의 단위는 바로 프레임이다. 정보통신개론

14. 3.1 개요(1/2) • 등장배경 • 고속통신의 필요성 증가 • 종단 장비의 지능화 • 전송회선 환경의 개선 • 프레임릴레이란? • 통계적 다중화 방식의 효율성과 고속 전송 특성이 결합된 프로토콜 정보통신개론

15. 3.1 개요(2/2) • 프레임릴레이의 목적 • 기존의 패킷 교환 개념을 유지하면서 고속의 신뢰성 있는 전송로를 사용하여 데이터 전송서비스를 제공하는 것 정보통신개론

16. 3.2 프레임릴레이 개념 (1/7) • 데이터 전송과정 • 패킷 교환 vs. 프레임릴레이 • 에러 및 오류제어를 종단장치에서 수행 정보통신개론

17. 3.2 프레임릴레이 개념 (2/7) • 데이터 전송과정(내부기능 흐름도) 정보통신개론

18. 3.2 프레임릴레이 개념 (3/7) • 프로토콜 스택 비교 • X.25 vs. 프레임릴레이 • LAPF core 프로토콜의 기능 • 프레임 구분, 정렬, 투명성 제공 • 주소 필드를 이용한 프레임 다중화/역다중화 • 적당한 프레임 길이 조사 • 전송 에러의 발견 정보통신개론

19. 3.2 프레임릴레이 개념 (4/7) • OSI 7계층과의 계층 비교 • X. 25가 3계층이고 프레임릴레이는 1.5계층 • 프레임릴레이 전송속도 2Mbps • Cf. X.25의 최대속도 64Kbps 정보통신개론

20. 3.2 프레임릴레이 개념 (5/7) • 장점 • X.25 패킷 교환망의 복잡한 절차를 간소화 • 전송 능력 향항 • 프로토콜 독립성이 강화 • 인터네트워킹 비용 절감 정보통신개론

21. 3.2 프레임릴레이 개념 (6/7) • 단점 • 스위칭 가상회로를 지원하지 못함 • 영구 가상회로를 사용하여 지정된 경로만을 따라 데이터를 전송 • 지연에 민감한 데이터를 전송하기에 부적합 • 많은 데이터를 처리하는 곳이나 장시간 계속되는 통신에 부적합 • 표준화된 폭주제어 관리가 없으므로 프레임의 손실위험이 큼 정보통신개론

22. 3.2 프레임릴레이 개념 (7/7) • 전송 방식 비교 정보통신개론

23. 3.3 프레임릴레이 기본동작 – 프레임형식 (1/3) • 프레임 형식 정보통신개론

24. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - 프레임형식 (2/3) • DLCI(Data Link Connection Identifier) • 데이터가 전송되는 두 단말기간의 논리적인 단일채널 식별자 • PVC와 같은 의미 • C/R(Command/Response) • 명령 또는 응답을 지정, 현재 사용되지 않음 • EA(Extended Address) • 프레임의 헤더를 최대 2바이트까지 확장시켜서 주소공간을 늘이는데 사용 • D/C(DLCI controller) • If D/C = 0, DLCI 정보를 포함 • If D/C = 1, 제어 정보를 포함 정보통신개론

25. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - 프레임형식 (3/3) • FECN(Forward Explicit Congestion Notification) • 프레임릴레이 망에 의해 설정 • 해당 프레임이 목적지까지의 경로에서 혼잡상황을 겪었음을 수신 DTE에게 알리기 위해 사용 • BECN(Backward Explicit Congestion Notification) • 프레임릴레이 망에 의해 혼잡경로를 경험한 프레임의 전달 역방향으로 전송되는 프레임에 설정 • BECN 필드의 목적 • FECN 또는 BECN 표시를 통하여 흐름제어 능력을 가진 상위 프로토콜이 적절한 행동을 취할 수 있도록 하기 위함 • DE(Discard Eligibility) • 폐기할 프레임을 결정할 수 있도록 하는 기준을 제공 정보통신개론

26. 3.3 프레임릴레이 기본동작 – DLCI 동작 • DLCI 동작 • DLCI 값을 이용하여 프레임을 전송하는 가상회선 망 • DLCI 값은 데이터링크 계층에서 동작 • Cf. X.25에서는 가상회선 식별자가 네트워크 계층에서 동작 정보통신개론

27. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - 혼잡제어 (1/3) • 혼잡제어 • X.25는 네트워크 계층의 흐름제어 & 혼잡제어 존재 • 프레임릴레이는 FECN 및 BECN 비트를 사용하여 종단 DTE 들이 전송 계층에서 전송량을 조절 정보통신개론

28. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - 혼잡제어 (2/3) • 순방향 명시적 혼잡통지(FECN) 비트 • 수신측에서 혼잡제어를 수행하는 방식 • 모든 프레임의 주소영역에 있는 FECN 비트를 ‘1’로 설정하여 전송 • FECN이 설정된 프레임을 수신한 종단국은 이 사실을 자신의 상위계층 프로토콜(예 : TCP)에게 알려 트래픽을 감소시킬 것을 요구 • 역방향 명시적 혼잡통지(BECN) 비트 • 송신측에서 혼잡제어를 수행 • BECN 비트가 설정된 프레임을 수신한 송신측은 상위계층에게 이 사실을 알려 자신의 송신 윈도우를 감소 정보통신개론

29. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - 혼잡제어 (3/3) • 암시적 혼잡통지 방식 • FECN, BECN 비트를 지원하지 않는 망에서 사용 • 사용자에게 따로 혼잡사실을 알리지 않음 • 상위 계층에서 사용하는 재전송 타이머의 만기 또는 REJECT 프레임의 수신 등을 이용하여 망에서의 프레임 손실을 감지할 수 있는 경우에 사용 • 망의 혼잡 사실을 암시적으로 인지하여 송신률을 감소시키는 방법 정보통신개론

30. 3.3 프레임릴레이 기본동작 – LMI (1/5) • LMI(Local Management Interface) • 프레임릴레이 인터페이스 상에서 동작하는 PVC에 관련되는 상태와 구성정보를 이용자에게 제공 • 복잡한 신호방식(signaling)을 사용하지 않고서도 사용자가 현재의 망 상태정보를 획득할 수 있도록 고안된 PVC 관리용 프로토콜 • 상태정보 : PVC의 추가,삭제, 가용성에 대한 상태, 폴링순서 정보통신개론

31. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (2/5) • 메시지 형식 • UII(Unnumbered Information Indicator) : Poll/Final 비트가 0으로 설정된 LAPB UI(Unnumbered Information) 프레임 표시자와 같은 포맷 • PD(Protocol Discriminator) : 호 제어 메시지와 다른 메시지와의 구분을 위하여 사용 • CR(Call Reference) : SVC의 경우에만 사용되므로 PVC 인 경우 항상 0x00 정보통신개론

32. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (3/5) • 메시지 형식 • MT(Message Type) : 호 설정 메시지, 호 해제 메시지, 기타 메시지를 식별 • Status-inquiry 메시지 • 사용자 DTE가 망 상태를 질의하도록 하기 위해 제공 • Status 메시지가 status-inquiry 메시지의 응답 • Keepalives 메시지 • 종단간의 연결이 활성화 되어있다는 것을 양측이 계속 이 메시지를 송수신하여 감시 • PVC 상태 메시지 : PVC의 가용성 상태를 알려줌 • IE(Information Elements) • Status-inquiry 메시지나 Status 메시지를 수록하는 영역 정보통신개론

33. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (4/5) • LIM 프로토콜의 동작과정 • 단방향 신호방식 • Status 메시지와 Status-inquiry • 메시지를 사용하여 링크의 무결성, • PVC 추가,삭제 상태변화 및 • 활성화 정보추출 등의 기능 수행 정보통신개론

34. 3.3 프레임릴레이 기본동작 - LMI (5/5) • LIM 프로토콜의 동작과정 • 양방향 신호방식 • Status-inquiry 메시지를 DTE 만이 송신할 수 있는 단방향신호방식과 달리, DCE 측에서도 송신할 수 있는 방식 • T391 기간 마다 송신 • 비동기적 신호방식 • 주기적 폴링 방식에 비하여 망의 PVC 상태가 변하면 즉시 DTE에게 보고해 주는 장점 정보통신개론

35. 프레임 릴레이의 장단점 • 프레임 릴레이 망의 장점 • 가끔씩 단시간에 많은 데이터를 처리하는 데 유용하다 • 공중망의 백본을 공유함으로서 용량 업그레이드가 용이하다 • 손쉽게 접속지역을 추가하고 삭제할 수 있다. • 라우터와 스위치내의 프로세싱이 단순하다 • 저렴한 비용으로 고속전송이 가능하다 • 프레임 릴레이 망의 단점 • 지속적으로 많은 데이터를 처리하는 곳이나 장시간 계속되는 통신에는 적절하지 못하다 • 전송에러를 단말기가 처리해야 하므로 양단에는 고지능 단말기가 설치되어야 한다 • 전송로의 고품질이 요구된다 • 대량의 트래픽이 동시에 전송될 때 표준화된 폭주제어 관리가 없어 프레임이 손실될 위험성이 있다 정보통신개론

36. 정보통신개론

37. 3.6 프레임 릴레이와 X.25 비교 • X.25는 높은 에러율을 가진 링크상에서의 오류 없는(error-free) 전송을 목적으로 한다. 프레임 릴레이는 낮은 에러율을 가진 링크를 사용하고 X.25에서 제공하던 서비스를 상당 부분 제거하였다. 이를 통해 프레임 릴레이는 X.25보다 20배의 속도 향상을 이루었다. • X.25는 OSI 모델의 1, 2, 3계층에서의 처리를 명세하지만, 프레임 릴레이는 오직 1, 2계층에서 동작한다. 이를 각 노드에서의 프로세싱의 감소와 성능의 향상을 의미한다. • X.25는 패킷을 전송하지만, 프레임 릴레이는 프레임을 전송한다. X.25 패킷은 오류 제어(error control) 및 흐름 제어(flow control)을 위한 몇 가지 필드가 포함되어 있는 반면, 프레임 릴레이에는 이런 필드가 없다. 프레임 릴레이에서 사용되는 프레임에는 목적지까지 최소한의 프로세싱으로 프레임을 직접 전송하기 위한 확장된 주소 필드(expanded address field)가 포함된다. • X.25는 고정된 대역폭을 사용하는 반면, 프레임 릴레이는 물리 채널 및 논리 채널상에서 호 설정 협상 과정을 통해 동적으로 대역폭을 할당한다. 정보통신개론

38. 4. SMDS(Switched Multimegabit Data Service) • SMDS 망은 DQDB 프로토콜을 기초로 한, 53 바이트 셀 스위칭 방식의 고속 WAN이다. Connectionless 데이터 서비스의 한 방식으로 각각의 패킷 안에 수신측의 주소가 들어있어 하나의 패킷은 여러 개의 셀들을 포함할 수도 있다. 그러므로 망과 컴퓨터와 같은 끝점의 노드들은 데이터가 수신측에 도달하도록 자동적으로 스위칭하기 위하여 수신측 주소를 이용한다. 이 방식의 이점은 교환기능을 통한 고속의 전송속도를 제공하여 원거리의 통신에도 같은 거리에 있는 것처럼 동시에 화답이 가능하게 되고 점대점 전화선의 비용을 절감해 준다. • 1.5, 45, 155 Mbps 등의 속도를 제공해 주며, 망 내부 전송 매체로 광섬유를 사용한다. 정보통신개론

39. 5. ATM(Asyncronous Transfer Mode) • 데이터의 전달기술로는 기존의 회선 및 패킷 방식의 2가지가 전달모드가 널리 사용되고 있지만 회선모드는 독점적으로 사용하므로 회선의 이용률이 낮고, 다중화에 있어서 동기식 타임슬롯을 기본으로 하기 때문에 서비스의 추가가 용이하지 않으며, 망 자원을 효율적으로 이용할 수 없다는 단점을 가지고 있다. • 또한 패킷모드에서는 프로토콜의 대부분이 통신처리에 소모되므로 실제 정보전송에는 비효율적이며 실시산성 정보전송에 어려움이 따른다. 따라서 회선 및 패킷 모드의 결점을 보완하는 기술이 필요하게 되었는데 그에 부응하는 방식이 바로 비동기 시분할 다중방식(비동기 TDM)을 이용하여 패킷을 전송하고 교환하는 기술로서 미래 멀티미디어 통신환경을 수용할 비동기 전달 모드인 ATM이다. 정보통신개론

40. 정보통신개론

41. 5.1 개요 (1/4) • 등장배경 • LAN/WAN 연결의 필요성 • 데이터, 음성, 영상 망의 단일화 • 고속 마이크로프로세서 및 SOC(System On CPU) 기술의 발전 • 서비스 제공자의 효율적인 대역폭 사용의 필요성 • VOD(Video On Demand)와 같은 사용자의 대역폭 요구 증가 • 고속, 광대역, 멀티미디어 등을 모두 수용할 수 있는 광대역 정보통신망의 필요성 증대 정보통신개론

42. 5.1 개요 (2/4) • ATM 기본원리 • 데이터를 53바이트의 고정 셀로 나누어 비동기 방식으로 전송 • 데이터의 전송률과 전달지연 시간을 예측 가능 • 고정길이 패킷을 전송하기 때문에 정보통신개론

43. 5.1 개요 (3/4) • ATM과 STM의 비교 정보통신개론

44. 5.1 개요 (4/4) • ATM 스위칭과 STM 스위칭의 비교 정보통신개론

45. 5.2 ATM 교환 (1/3) • 셀의 이점 • 음성, 비디오와 같이 지연에 민감하고 실시간 통신 서비스에 필요한 적당한 서비스 수준을 보장 가능 • 셀이 고정된 길이이므로 스위칭 대기행렬 지연을 예측 가능하기 때문에 • 가변 길이 패킷보다 복잡성은 덜하고 신뢰성은 높음 • ATM 하드웨어는 더 효율적으로 구현 • 제어구조, 버퍼 등이 이미 알려진 크기 기준에 맞게 설계되므로 • 하드웨어에 의해 자동적으로 수행되는 에러정정이 용이 • 고정길이이므로 가변길이 패킷과 달리 용장비트도 고정적임 정보통신개론

46. 5.2 ATM 교환 (2/3) • 셀 교환망에서의 라우팅 • 셀 헤더내의 VPI(or VCI) 값을 이용하여 라우팅 정보통신개론

47. 5.2 ATM 교환 (3/3) • VPI/VCI를 이용한 교환기의 동작과정 • 1번 인터페이스를 통하여 VPI 507번 셀을 수신 • 맵핑테이블 룩업(look-up) • 3번 인터페이스를 통하여 VPI를 719번으로 변경하여 송신 • 1번 인터페이스를 통하여 VPI 42번 / VCI 81번 셀을 수신 • 맵핑테이블 룩업(look-up) • 1번 인터페이스를 통하여 VPI 382번 / VCI 499번으로 변경하여 송신 정보통신개론

48. 5.3 ATM 구성 기술 (1/4) • ATM 교환기에 필요한 제어 정보통신개론

49. 5.3 ATM 구성 기술 (2/4) • 호 접수 제어(Call Admission Control) 모듈 • 어떤 대역폭의 연결(Connection) 또는 호에 대해 망에서 사용자가 원하는 서비스 품질의 제공 여부를 결정하는 제어 • 망이 혼잡한 경우에는 대역폭을 줄여 받거나 접수허가를 하지 않는 등의 기능 • 입력회선 대응부 • 전송로와 ATM 교환기 간의 인터페이스 처리를 수행 • 사용량 변수 제어(Usage Parameter Control) 모듈 • 사용자 트래픽이 규정치 대로 송출되고 있는지를 감시하고 제어하는 기능을 수행 정보통신개론

50. 5.3 ATM 구성 기술 (3/4) • OAM(Operation, Administration and Maintenance) 모듈 • 전송로나 교환기가 정상적으로 동작하고 있는지를 검색하거나, 셀 손실 혹은 동작오류여부 등의 성능을 감시하는 기능 • 고장통지, 도통시험, 성능시험 • 헤더변환(Header Converter) 모듈 • 입력 VPI/VCI를 스위치 및 출력전송로에서 이용할 VPI/VCI로 변환하는 역할을 수행 정보통신개론