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1. 근거리 통신망 개요
1.1 근거리 통신망의 역사
LAN의 정의
출처 | 정의 |
IEEE 컴퓨터 표준위원회 | 다수의 독립된 컴퓨터 기기들의 상호 통신이 가능하도록 해 주는 데이터 통신 시스템 |
윌리엄 스톨링 | 좁은 지역 내에서 다양한 통신기기의 상호 연결을 가능하게 하는 네트워크 |
Wikipedia (Gary Donahue, 2007) | 가정, 학교, 연구실, 대학 캠퍼스, 사무용 건물 등 제한된 지역 내 컴퓨터를 상호 연결하는 네트워크 |
케네스 투르버 & 하버 프리먼 (1980년대) | ① 단일기관 소유 ② 수마일 이내 지역 ③ 어떠한 교환 기술 사용 ④ WAN 대비 고속통신 |
핵심 정의: 지리적으로 한정된 지역 내에서 정보기기들이 서로 고속의 정보전송을 할 수 있도록 연결한 컴퓨터 네트워크의 일종
LAN의 역사
시대 | 내용 |
1950~1960년대 전반 | 일괄처리(batch process) 방식 |
1960년대 후반 | 트랜지스터 → 집적회로 전환, 정보처리 속도 향상, 공간적 제약 탈피 |
1970년대 | 컴퓨터 수요 증가 및 미니컴퓨터 성능 개선, WAN 출현 |
1980년대 | 개인용 컴퓨터 대량 생산, 기기 상호 연결 편의성을 위해 LAN 등장 |
1990년대 이후 | 기존 LAN 속도 향상시킨 고속 LAN 출현 |
현재 | 이동성·편의성으로 무선 LAN 활성화 |
1.2 근거리 통신망의 특성
LAN의 8가지 특성
특성 | 설명 |
단일기관의 소유 | 행정적·기술적 제약 없이 다양한 네트워크 구성 가능 |
고속통신 가능 | 광대역 전송매체 사용, 많은 이용자가 지연 없이 정보 송수신 |
모든 기기와 전송 가능 | 경우에 따라 우선순위를 부여하여 정보 전송 가능 |
패킷 지연 최소화 | 통신거리 제한/고속 전송/버퍼 크기 줄임 |
라우팅 불필요 | 다른 네트워크에 연결되지 않는 한 별도 전략 불필요 |
낮은 오류율 | 신뢰성 있는 정보 전송 가능 |
확장성과 재배치성 우수 | — |
종합적인 정보처리능력 | 문자·음성·영상·비디오 모두 전송 가능 |
1.3 근거리 통신망의 효과
LAN의 5가지 효과
효과 | 설명 |
정보자원의 공유 | 하드웨어/소프트웨어 자원 공유 |
정보의 실시간 처리 및 일관성 | LAN에 연결된 모든 기기 온라인화 |
비용 절감 | 기존: 대형 컴퓨터 1대에 단말기 다수 연결 → 새 대형 컴퓨터 추가 시 복잡한 회선 연결 필요 |
이기종 간의 통신 | 서로 다른 노드들과 연결하여 정보 교환, 프로토콜 변환 기능 제공 |
N:N 접속 기능 지원 | 기존 1:N, 1:1 통신만 가능했던 것을 개선 |
LAN의 이용 분야
분야 | 구체적 이용 처리 |
데이터 처리 | 데이터 입력, 파일 전송, 일괄처리, 트랜잭션 처리, 질의 및 응답 |
사무자동화 | 문서처리, 지능적 복사 및 팩시밀리, 이메일 |
공장자동화 | CAD/CAM, 부품 및 장치 감독제어, 재고 관리/주문 등록/선적 |
에너지 관리 | 냉난방, 환기 및 온·습도 조절 |
감시 및 보안 | 센서 및 경보장치, 카메라와 모니터 |
원격회의 | 음성 및 화상 정보의 전송, 전화 및 팩시밀리·전자칠판 이용 |
2. 근거리 통신망의 분류
2.1 위상에 의한 분류
성형 LAN
•
중앙의 제어기와 모든 노드가 점대점 방식으로 연결
장점 | 단점 |
고장 발견이 쉽고 유지보수 용이 | 중앙 제어기 고장 시 전체 네트워크 마비 |
한 노드 고장이 전체 네트워크에 영향 적음 | LAN 설치 초기 비용이 많이 소요 |
버스형 LAN
•
버스(하나의 긴 통신 선로)가 모든 노드를 연결
장점 | 단점 |
설치가 쉽고 초기 비용 적음 | 베이스밴드 전송 시 거리가 멀어지면 신호 세기 급격히 약해짐 |
한 노드 고장이 다른 부분에 영향 없음 | → 리피터(repeater) 필요 |
환형 LAN
•
각 노드가 양쪽 노드와 점대점 방식으로 연결
•
신호는 보통 한 방향으로만 전송
장점 | 단점 |
설치 및 재구성이 쉬움 | 노드 추가 시 통신선로의 절단 필요 |
성형보다 구축 비용 적음 | 환형 통신 제어가 복잡 |
트리형 LAN
•
계층형(Hierarchical) LAN, 성형 LAN의 변형
•
장단점은 성형 LAN과 유사
•
성형 LAN에 비해 많은 노드 연결 가능, 노드 간 전송 거리 증가 가능
2.2 전송 매체에 의한 분류
종류 |
꼬임선 케이블 (twisted pair cable LAN) |
동축 케이블 (coaxial cable LAN) |
광섬유 (optical fiber cable LAN) |
무선 (wireless LAN) |
2.3 전송 방식에 의한 분류
베이스밴드 LAN
•
디지털 신호를 직접 전송
•
신호 감쇠 현상 → 최대 1km마다 리피터 필요
•
하나의 고속(10Mbps 이상) 전송 채널만 사용, 양방향 전송 가능
•
전송 효율을 위해 시분할 다중화 방식 사용
•
꼬임선 케이블 또는 동축 케이블 사용
브로드밴드 LAN
•
디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하여 전송
•
단방향 전송 방식 → 송신 채널과 수신 채널이 각각 별도로 필요
•
주파수 분할 다중화, RF(Radio Frequency) 모뎀 사용
•
동축 케이블 또는 광섬유 사용
2.4 매체 접근 방식에 의한 분류
CSMA/CD
•
Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
•
여러 통신 주체들이 동시에 통신하여 발생하는 충돌을 막기 위한 프로토콜
•
IEEE 802.3 working group / Ethernet
CSMA/CD 동작 방식
단계 | 내용 |
① | 노드는 데이터 전송 전 다른 기기가 통신 회선 사용 중인지 점검 |
② | 회선 사용 중이면 임의의 시간만큼 기다린 후 다시 확인 |
③ | 회선이 미사용 중이면 데이터 전송 |
④ | 전송 중 충돌 감지 시 모든 노드에게 잼(jam) 신호를 전송하여 충돌 사실 알림 |
⑤ | 충돌 발생하면 임의의 시간 대기 후 다시 전송 |
CSMA/CD LAN 종류
구분 | 10BASE5 | 10BASE2 | 1BASE5 | 10BROAD36 | 10BASE-T |
전송매체 | 동축 케이블 | 동축 케이블 | 꼬임선 | 동축 케이블 | 꼬임선 |
전송방식 | 베이스밴드 | 베이스밴드 | 베이스밴드 | 브로드밴드 | 베이스밴드 |
전송속도 | 10Mbps | 10Mbps | 1Mbps | 10Mbps | 10Mbps |
최대 허용거리 | 500m | 185m | 500m | 3600m | 100m |
Ethernet 표기법: n BASE(BROAD) m - x
•
n: 전송속도(Mbps) / BASE·BROAD: 전송방식 / m: 전송거리(100m 단위) / x: 전송매체(T: TP, C: CC, F: OF)
토큰링 (Token Ring)
•
환형 위상의 네트워크에서 토큰(token)을 가진 노드만 데이터를 전송할 수 있도록 하는 매체접근 제어 방식
•
IEEE 802.5 / IBM사의 Ring-LAN
토큰링 동작 방식
단계 | 내용 |
① | A는 자유 토큰을 수신할 때까지 대기 |
② | A는 자유 토큰을 '사용 중'으로 변경, 목적지 C·송신지 A를 기록하고 데이터를 토큰에 실어 B에게 전송 |
③ | B는 목적지 주소 확인 후 자신이 아니므로 이웃한 C에게 토큰 전달 |
④ | C는 목적지가 자신임을 확인하고 데이터를 복사한 후 '수신 완료' 상태로 변경하여 D에게 전달 |
⑤ | D는 목적지가 자신이 아니므로 A에게 토큰 전송 → 자유 토큰으로 복귀 |
토큰버스 (Token Bus)
•
Ethernet과 Token Ring의 특징을 결합한 형태
•
물리적 구성은 버스형, 논리적으로는 토큰링 방식
•
IEEE 802.4 / Data Point사의 ARCNET
•
토큰에 이전 컴퓨터 주소(P)와 다음 컴퓨터 주소(S)를 기록하여 순서대로 전달