Chap 7. 근거리망 (LAN) 





	7.1 개요

    7.1.1 근거리망의 구분
  LAN MAN WAN
지역적 범위 빌딩이나 캠퍼스 도시 지역 전국적
토폴로지 공통 버스 / 링크 공통 버스나 Regular Mesh Irregular Mesh
속도 매우 높음 높음 낮음
에러율 낮음 중간정도 높음
Flow Control 간단함 중간정도 복잡함
라우팅 알고리즘 간단함 중간정도 복잡함
매체 접근 불규칙 스케줄 스케줄 없음
소유권 Private Private or Public Public
[그림 7-1] 근거리망의 구분 

(1) 토폴로지 (Topology)
	― 근거리망을 나타내는 요소로서, 버스형, 링형, 별(Star) 형,
	 허브/트리 형이 있다.
(2) 전송 매체
	― 전송 속도와 전송 거리를 결정하는 요소.
	― 광섬유, 트위스티드 페어 (Twisted Pair), 동축 케이블 등.
(3) 매체 접근 제어 방식 (Medium Access Control)
	― CSMA/CD, 토큰 방식 등.
	― 노드란?
		⇒ 전송 매체에 컴퓨터를 연결하는 부분.
	― LAN에서는 노드가 아주 간단한 대신에 매체 접근 제어 방식이
	 필요하고, WAN에서는 노드에 교환기를 사용하기 때문에
	 매체 접근 제어 방식을 사용하지 않아도 된다.
(4) 응용 분야
	― 학교, 병원, 기업체, 공장 등.



[그림 7-2]  LAN의  구분



    7.1.2 근거리망의 프로토콜 구조



[그림 7-3]  IEEE  표준  LAN의  프로토콜층



♣ OSI - 7 Layer 모델에서의 데이터 링크층이 LLC (Logical Link Control)와
 MAC (Medium Access Protocol)로 나누어진다.
	― LLC 계층 : LAN 종류의 차이에 관계없이 공통적인 흐름 제어 등의
		 데이터 링크층에서 다루어야 할 기능 수행.
	― MAC 계층 : LAN에 연결된 각 DTE가 전송 매체를 액세스하고
		 통신이 가능하게 제어.







	7.2 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access 

				with Collision Detect)

― 사무 및 설계 ·개발 환경에서 주로 사용.
	― 버스형의 Topology.
	― 동축 케이블 이용 ⇒ 10Mbps의 전송 속도.
	― Manchester Code로 전송.
		·0 = Transition from high to low in middle of interval.
		·1 = Transition from low to high in middle of interval.
	― 매체 접근 제어 방식
	: 근거리망에 연결된 다수의 DTE들이 전송로를 감시하고 있다가,
	 전송로가 Idle 상태로 되면 전송 시도를 하고, 만일 전송 도중에
	 충돌이 발생하면, 충돌 신호를 근거리망에 연결된 모든 DTE에
	 전송하는 것을 반복하는 방식.



[그림 7-4]  CSMA/CD의  MAC  흐름도



    7.2.1 Binary Exponential Backoff Algorithm
― 전송된 패킷간에 충돌이 발생하면 근거리망에 연결된
 각 DTE는 불특정의 지연 시간을 기다린 후 재전송을 시도.
― Binary Exponential Backoff Algorithm이란?
	⇒ ·지연 시간의 크기를 결정해 주는 알고리즘.
	   ·지연 시간의 범위를 DTE마다 다르게 해줌으로써,
	 계속적으로 반복되게 충돌이 일어날 기회를 줄여줌.
	(1) 원리
		― 전송되는 패킷이 n번만큼 연속적으로 충돌이
		 발생하고, n이 16보다 작은 경우에는, 다음의
		 집합부터 숫자 K를 하나 Random하게 선택.
			⇒ ·해당 DTE는 " K × 512 bit times " 만큼을
			    대기한 후 전송을 시도.
			   ·여기서 " 512 bit times " 는 Slot Time과 같다. 
			   (10 Mbps에서의 1 Bit Time은 초).

    7.2.2 프레임 구조 (802.3 CSMA/CD)



[그림 7-5]  프레임  구조



(1) Preamble
	― 프레임의 시작을 알리는 필드.
	― 반복되는 7개의 옥테트 (Octet)를 이용하여 프레임을
	 수신한 DTE에서 전송 클럭과 비트 동기화를 맞출 수 있게 함.



[그림 7-6]  Preamble  필드의  구조



(2) Start Frame Delimeter
	― 실질적인 프레임의 시작을 알리는 필드.
	― Value : " 10101011 "
(3) Address
	― 프레임의 목적지 / 송신지의 주소를 나타내는 필드.
	ⅰ) DA
		― 목적지 DTE의 어드레스.
		― DA 필드의 최상위 비트가 '0' 이면 개별적 주소를,
		 '1'이면 그룹 주소를 나타냄.
	ⅱ) SA
		― 수신지 DTE의 어드레스.
(4) Length
	― 프레임의 데이터 부분의 길이를 나타냄.
	― 단위 : 옥테트 (Octect)
(5) Pad
	― 프레임의 길이가 '최소 프레임 길이'보다 작을 때 삽입되는 
	부가적인 필드.
	― 최소 프레임 길이를 결정하는 공식.
		L min = 매체의 전송 속도 × Slot Time
	·Slot Time = 2 × Ts＋ Tc
	·Ts = 가장 멀리 떨어져 있는 DTE 간에 신호를 전달할 때
		 걸리는 시간.
	·Tc = Safety Margin.
(6) Frame Check Sequence
	― 프레임의 손상을 검사하기 위한 필드.

    7.2.3 CSMA/CD의 종류
	⇒ 속도, 전송 거리, 전송 매체 등의 물리 계층의 차이에 따라서 분류.



[그림 7-7]  CSMA/CD의  종류









	7.3 Token Ring

― 토큰 패싱 방식.
― 링형 토폴로지에 사용되는 근거리망의 방식.
― 토큰과 데이터 패킷은 전송링에서 한 방향으로만 전송됨.
― 4 Mbps, 16 Mbps
― 연구소나 사무 환경에서 사용.

    7.3.1 토큰링의 동작
― 전송할 데이터가 있는 각 DTE들이 빈 토큰 (Free Token)을 기다리고,
 빈 토큰을 가진 DTE는 전송로에 자신의 데이터를 전송할 수 있는
 권한을 가짐.
― 전송이 끝난 DTE는 다른 DTE가 전송할 수 있도록 토큰을 빈 상태로
 만들어 다시 링에 돌아다니게 함.

    7.3.2 Frame Format (Token Ring)




[그림 7-8]  Token  Ring의  프레임  구조



(1) Start Delimiter (SD) / End Delimiter (ED)
	― 프레임의 시작과 끝을 알리는 필드.
	― J와 K 심벌을 이용하여 부호화 규칙 (Manchester Code)에
	 어긋나게 부호화.
	― 데이터 투명성 (Data Transparency) 보장.
(2) Access Control (AC)
	― 우선권 (Priority), 프레임의 종류 등의 정보를 가진 필드.
		ⅰ) P (Priority Bits)
			― 프레임과 토큰의 우선권을 나타냄.
		ⅱ) T (Token Bit)
			― 비트가 0이면 프레임이 토큰임을 나타냄.
			― 비트가 1이면 일반 프레임임을 나타냄.
		ⅲ) M (Monitor Bit)
			 ― 송신된 프레임이 링에서 1번의 회전후, 송신 DTE에 
			흡수되지 않고, 링에서 무한정 계속해서 돌아다니는 
			것을 방지하기 위해서 사용.
		ⅳ) R (Reservation Bits)
			― DTE에서 우선권을 신청할 때 사용.
(3) Frame Control (FC)
	― MAC 프레임의 종류를 나타내는 필드.
	― 프레임이 MAC 제어 프레임인지, 데이터 프레임인지,
	 미사용 프레임인지를 나타냄.
(4) SA (Source Address) / DA (Destination Address)
	― 프레임의 목적지 / 송신지의 주소를 나타내는 필드.
	― 각각 48비트로 이루어짐.
	― 최상위 비트가 '0'이면 개별적 주소를, '1'이면 그룹 주소를 나타냄.
(5) FS (Frame Status)
	― 현재 프레임의 상태를 나타내주는 필드.
	― 송신측 DTE는 A=C=0을 세팅하여 프레임을 전송.
	― 프레임의 주소와 일치되는 DTE가 이 프레임을 인식하면
	 A 비트를 1로 세팅하고, 이 프레임을 DTE내로 복사하여
	 상위 계층에 보낸 후, C 비트를 1로 세팅.
		ⅰ) A ― 주소 인식 비트
		ⅱ) C ― 프레임 복사 비트.
(6) INFO (Information Field)
	― 사용자 데이터를 가지고 있는 필드.

    7.3.3 우선권 운용 (Priority Operation)
― 우선권은 데이터 프레임의 전송이 끝난 후, MAC 유니트에 의해
 우선권이 토큰에 할당됨.
― 이 우선권으로 프레임의 전송 여부 결정.

(1) 우선권 원칙 (Priority Policy)
	― 현재의 링 서비스 우선권보다 높은 우선권을 가진 프레임은
	 언제나 링에서 먼저 전송되고, 같은 우선권의 프레임을 가지는
	 모든 DTE는 링에 대해 동등한 접근 권리를 갖는다.
(2) 우선권 메커니즘
	― 토큰링은 8 레벨의 우선권을 제공.
	― 데이터 프레임 및 토큰 프레임에서 2개의 3 비트 필드 
	(Priority Field와 Reservation Field)에 의하여 주어짐.
		ⅰ) Pm
			― DTE에서 전송을 기다리는 프레임들 중에서
			 최고로 높은 우선권 값을 나타냄.
		ⅱ) Pr
			― 가장 최근에 통과한 토큰이나 프레임의
			 AC 필드의 I우선권 값을 나타냄.
		ⅲ) Rr
			― 가장 최근에 통과한 토큰이나 프레임의
			 AC 필드의 예약값을 나타냄.







	7.4 Token Bus

― 버스 구조에 토큰 Passing을 사용.
― 토큰을 사용하여 정해진 순서대로 송신권을 줌.
― 우선권 메커니즘에 의한 우선적인 송신권의 부여가 가능.
― 공장 환경에서 사용.





[그림 7-9]  토큰  버스의  구조



    7.4.1 토큰 버스의 특징
― 동축 (75 ohm) 케이블 사용.
― 브로드밴드 방식 또는 캐리어 밴드 방식 사용.
― 1, 5, 10 Mbps의 전송 속도.
― CSMA/CD의 버스 토폴로지를 가지고 있으나,
 논리적인 링을 가지고 있는 구조.



[그림 7-10]  토큰  버스의  구성



― 위 그림에서처럼 각 스테이션은 자신의 Predecessor와
 Succesor를 알고 있어야하며 토큰의 전송 순서는
 논리적 링으로 구성됨.

    7.4.2 논리 링의 관리
― 다음과 같은 관리 기능이 각 DTE에서 제공되어야한다.
	(1) 링 초기화.
	(2) DTE 추가 / 삭제 기능.
	(3) 링의 손상이나 중복된 주소를 DTE에 할당하는 등의
	 에러가 생겼을 때 복구할 수 있는 에러 조절 기능.







	7.5 LAN Protocol

    7.5.1 LLC Service
(1) Type - 1 서비스 (Unacknowledged Connectionless Service)
	― Connection을 설정하지 않고 데이터 프레임을 전송하고,
	 수신측에서는 이에 대한 긍정응답 (ACK)을 안 한다.
(2) Type - 2 서비스 (Connection-Oriented Service Similar to LAPB)
	― LAPB 프로토콜과 유사.
	― Connection의 설정, 데이터 프레임의 전송,
	 Connection의 해제의 3단계.
	― 수신측에서는 수신한 데이터 프레임에 대한
	 긍정/부정 응답(ACK/NAK)을 보낸다.
(3) Type - 3 서비스 (Acknowledged Connectionless Service)
	― Type-1의 서비스에 수신측이 긍정 응답을 하는 기능을 부가.

    7.5.2 LLC의 프레임 형태



[그림 7-11]  LLC의  프레임  형태



― 프레임의 종류에 따라 다른 제어 필드를 가짐.



[그림 7-12]  LLC  프로토콜의  데이터  유니트



― LLC 프로토콜의 데이터 유니트.

   7.5.3 LLC 서비스와 HDLC의 차이
― LLC에는 Type-1 Service가 있고, LLC는 두 개의 Address 
(Source / Destination Address)를 갖는다.
― MAC이 Framing, Error Detection 기능을 수행.
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