Chapter 6 Local Area Network

1. Chapter 6 Local Area Network • LAN(Local Area Network) 기술 • Bus/TreeTopology • Ring Topology • MAC(Medium Access Control) Protocol • LAN Protocol Performance

2. LAN(Local Area Network) 기술 • Transmission Medium • Network Topology • MAC(Medium Access Control Protocol) LAN ---- MAN ---- WAM MAN(Metroplitan Area Network), WAN(Wide Area Network) • Transmission Medium • Twisted-pair Cable • Coaxial Cable --- Baseband : 1 ~10Mbps Broadband : CATV 대역 • Optical Fiber ---- FDDI, DQDB, ATM-LAN에 이용 • Network Topology (Fig. 6.2) • Star 구조 • Ring 구조 • Bus 구조 • Hub 구조

4. Star 구조 • 중앙에 스위치를 이용하여, 회선 교환 방법으로 원하는 2-station간 연결 • Station과 중앙 Switch 사이에는 twisted pair cable 사용 • PABX etc • Ring 구조 • Topology는 Closed Loop 구조 • Data는 repeat 들 사이의 두 지점간 전송방식으로 돌아가면서 수행됨 • Packet에는 Data와 Source 및 Destination 주소가 포함되어 있음 • Data 전송 순서를 제어하기 위해 분산형 제어 프로토콜을 이용 • Bus 구조 • 모든 device는 하나의 통신 매체를 공유 ----> 한 쌍의 Device만이 통신 가능 • 전송 순서를 제어하기 위해 분산형 다중 액세스 프로토콜 사용 • Ring 구조와 같이 Source 및 destination 주소를 갖는 Packet 이용 • 동축 cable과 twisted pair cable를 주로 이용 • Hub/Tree 구조 • Bus 구조 또는 Ring 구조를 Hub에 압축시킨 형태

5. Base-band 방식 Broad-band 방식 • Digital 신호 • 전체 대역폭이 신호에 의해 소비 (FDM불가) • 양 방향성 • Bus Topology • 거리 : 수 Km • Analog 신호(RF Modem이 필요) • FDM 가능 --- 다중 데이터 채널, 음성, 영상 • 단일 방향성(Head End에서 채널 변경) • Bus or Tree Topology • 거리 : 수십 Km • Bus/TreeTopology • Bus/Tree 구조 LAN과 HSLN(High Speed Local Network)의 특징 • Bus/Tree topology 만이 Multipoint 매체 사용 가능 • Bus/Tree 구조의 LAN과 HLSN에서  Baseband 전송 ----- Digital 신호 자체를 전송하는 방식  Broadband 전송 ---- RF 신호를 반송파로 하여 Digital 신호를 전송하는 방식 • Bus/Tree 구조의 전송 기술 • Bus/Tree Topology에서 multipoint 특성 구현시 문제점  매체의 어느 Ststion에서 전송해야 하는가의 결정이 어려움 ---- MAC Protocol  신호의 balancing 유지 문제 ----- 수신 가능한 레벨 유지, multipoint 회선에서 신호 평형 유지

6. Baseband(기저대역) System • Digital 신호를 이용하여, 전달 매체에 전체 주파수 스펙트럼을 형성 • Bus Topology에 이용 ----- Digital 신호는 Jointer나 Splitter를 통과하기 어려움 • 전송거리 : 1km 정도 • Baseband Coaxial Cable • Coaxiable Cable 은 50  Cable을 이용 ---- CATV는 75  Cable 이용 예) 10 Base2 ----- 10Mbps, Baseband, 200m maximum length 10 Base5 ----- 10Mbps, Baseband, 500m maximum length < Baseband LAN 구성 예> • Network를 확장 시킬려면, “Repeater”를 이용 • 2개의 cable를 연결하는 역할 제공, Buffering 기능 없음, 신호 증폭 재생 기능만 제공 • 최대 4개의 Repeater를 이용하여 2.5km 까지 확장 가능 2.5m Coaxiable cable Transceiver Terminator 500m n<100 1 2 n

8. Broadband System • FDM Broadband LAN • CATV 주파수 대역을 사용, Data는 한 방향으로만 전송(그림6.4참조) • Data 송신은 Headend 쪽으로 신호를 보내고, Headend는 이 신호를 받아 다른 주파수로 변환한 후, 터미널 쪽으로 Data 전송

9. 1 bit delay from station from station to station to station [bypass state] [transmission state] [listen state] • Ring Topology • Ring-LAN의 특징 • 수 많은 repeater로 구성 ----> 한 방향 전송 링크를 통해 다른 repeater와 연결 ----> Ring 구조가 됨 • Repeater 기능 ----> Data 삽입, 추출, 제거 기능 : Data는 패킷 형태로 전송(송신 및 목적지 주소) ----> 패킷이 repeater를 통과 할때, repeater는 주소 부분을 복사하여 비교 ----> 동일 station이면, Data를 모두 복사하여 처리함 • Repeater가 Data를 삽입 추출 기능을 할때는 passive device 역할, 패킷 제거시는 active device 역할 : 패킷 제거 방법 ----  목적지 repeater에서 제거  송신 repaeter에서 제거 ---- 자동 Ack가 가능 • MAC Protocol • Repeater의 목적  Data를 올바르게 통과시켜 ring topology로 동작 ----> listen state  Station에 대해 data 송신 및 access 기능----> transmission stste

10. Ring Topology의 문제점 • 한 링크가 파괴되면, 모든network 기능 마비 : 새로운 repeater를 설치 하려면, 인접한 2개의 repeater에 대한 ID를 알아야 함 • Closed loop로 구성된 ring이기 때문에 packet 제거 기능이 필요 • MAC Protocol • Bus/Tree TopologyLAN • CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) • Token Bus • CSMA/CD MAC 1. 개 요 • 반송파를 감지하는 방법  전압 pulse 감지 --- baseband  RF 반송파 감지 --- broadband • 원 리  MAC sublayer는 data를 송신하기 위해 bus 전송 매체의 carrier를 조사함. 즉 모든 station이 송신하지 않을 때를 기다림 ----> carrier sense  그 후, LLC sublayer로부터 data 송신 요구가 있으면, 어떠한 station도 송신 가능함 ----> multiple access  여러 station이 동시에 송신하여 bus 상에서 충돌하지 않는가를 조사 ----> collision detection  송신 개시 후에 충돌이 발생하였을 때는 jam 신호를 발생시켜 다른 station의 송신을 억제함. 어느 정도 시간이 지난 후에 재전송함

12. MAC Sublayer  Data Frame 생성 • LLC(Link Layer Control) sublayer의 frame 송신 요구에 따라 MAC frame 구성 • preamble을 검출하고, MAC frame을 수신하여 frame 해석 - Framing : frame 경계의 결정과 frame 동기 - Address 처리 : Source Address, Destination Address 부가 및 식별 - 장애검출 : 물리매체상의 송신 장애 검출 매체 Access 관리 • CSMA/CD 알고리즘에 의해, 충돌을 피해 MAC frame를 송신하고, 충돌하였을 때는 재송신 처리함. 2. MAC Frame 구성 • preamble(7) : “10101010”의 bit열을 7회 연속 송신 • SFD(Start of Frame Delimiter) : 유효 frame의 선두 표시 “10101011” bit sequence • Destination Address • Source Address • LLC data : LLC의 송신 data(PDU) • FCS

13. 3. CSMA/CD 동작 • Frame 송신 : Frame 송신 처리 Flow는 Fig. 6.11  LLC sublayer에서 송신 요구에 의해(MA-UNITDATA REQ) 에 의해 MAC frame 조립 및 FCS 생성  bit 송신 : 동축 cable에 송신하기 위해 물리층에 bit data 열을 보냄  Carrier 검출 : MAC Sublayer는 carrier 검출 신호에 의해 물리 매체상의 신호 유무를 조사함 carrier 신호가 없으면, MAC sublayer는 inter frame gap 시간 동안 기다렸다가, frame 송신 시작 •  Collision 검출: 송신을 시작 후, 충돌이 검출되면, 송신을 • 중단하고 jamming 신호를 보냄. 강제로 전 station이 충돌을 • 검출하도록 함. •  재송신 : MAC Sublayer는 frame 송신시 충돌이 발생하면, • 일정시간 기다린 후, Frame 재 전송 시도 • Frame 수신 : Frame 송신 처리 Flow는 Fig. 6.11  Frame 식별 : SFD pattern, 즉 “10101011”를 수신하면, 연이어 계속되는 bit를 MAC 수신 매체 access 관리부에 전달  Address 식별  Frame 분해 ----- LLC에 전달

16. 3. CSMA/CD 동작(계속) • Frame 수신 : Frame 송신 처리 Flow는 Fig. 6.11  Frame 식별 : SFD pattern, 즉 “10101011”를 수신하면, 연이어 계속되는 bit를 MAC 수신 매체 access 관리부에 전달  Address 식별  Frame 분해 ----- LLC에 전달

17. 그림A 토근링과 CSMA/CD LSA에서 a를 변수로 한 처리율 그림B 토근링과 CSMA/CD LSA에서 N를 변수로 한 처리율

18. Protocol • LAN의 표준 프로토콜 : IEEE 802에 정의 --- LAN의 물리계층과 데이터 링크 계층 IEEE 802 Protocol Model

19. 송신 완료 의미 배달 완료 의미 • MAC Sublayer • MA-UNITDATA.request • MA-UNITDATA.indication • MA-UNITDATA.confirm MAC 이용자 서비스 프리미티브 (a) CSMA/CD (b)Token Ring/Bus

20. LLC Sublayer • 비접속 프로토콜을 사용하므로 SDN(Send –Data-with-No-Acknowledge)만 제공 • L-DATA.request ; 송수신 주소 및 이용자 데이터 관련 파라메터 포함 ; 송수신 주소에는 DTE의 MAC 부계층 주소와 SAP 주소 포함 LLC / MAC 부계층간 통신 절차

21. MAC과 LLC 간 동작 절차

22. Network Layer • Network 간에 Message Routing 기능 • Connectionless Mode로 동작 • DA 및 SA 등 AddressParameter는 MAC 부계층 주소와 SAP 주소 포함

23. Report 제출