데이터 통신과 네트워킹 Chapter4 요약

이더넷(Ethernet)

- 1985년에 IEEE 컴퓨터 분회에서 다양한 제조업자들이 장치들 사이의 상호 연결이 가능하도록 하는 표준을 만들기 위해 프로젝트를 시작

- 주요 LAN 프로토콜의 물리층과 데이터 링크층의 기능을 명세화

- 이더넷을 제외한 대부분의 LAN은 시장에서 없어짐

- 이더넷 LAN은 1970년대에 개발

 

 

유선 LAN의 IEEE 표준

- 표준이더넷(10Mbps), 고속 이더넷(100Mbps), 기가비트 이더넷(1 Gbps), 10 기가비트 이더넷(10 Gbps) 등 4개 세대(generation)로 발전

 

표준 이더넷(10Mbps)

1) 10Mbps로 동작

2) CSMA/CD 방식으로 매체에 접속

3) 매체는 모든 지국들 사이에서 서로 공유

4) 발신지 주소는 항상 유니캐스트

5) 목적지 주소는 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트가 가능

6) 첫 번째 바이트의 마지막 비트가 0이라면 유니캐스트, 1이라면 멀티캐스트 주소

7) 48비트 모두 1인 멀티캐스트의 특별한 경우는 브로드캐스트라 함

 

고속 이더넷(100Mbps)

1) 표준 이더넷과 호환성 구축

2) 표준 이더넷과 동일한 48bits 주소체계 유지

3) 표준 이더넷과 MAC 부계층은 동일함

4) 표준 이더넷과 동일한 프레임 형식 유지

5) 자동협상: 두 지국이 전송 모드 또는 데이터 속도를 협상할 수 있도록 함

6) 데이터율 100Mbps

 

기가비트 이더넷(1Gbps)

1) 데이터 전송률 1Gbps로 상향

2) 표준 또는 고속 이더넷과 호환성 구축

3) 동일한 48bits 주소 사용

4) 동일한 프레임 형식 사용

5) 고속 이더넷과 동일한 자동 협상 기능 지원

 

10기가비트 이더넷(10Gbps)

1) 대도시용

2) 전이중 모드에서만 작동하므로 경합이 필요없음

3) CSMA/CD는 10기가비트 이더넷에서 사용되지 않음

4) 10GBase-SR, 10GBase-LR, 10GBase-EW 및 10GBase-X4의 네 가지 구현이 가장 일반적임

 

WiFi, IEEE 802.11 프로젝트

- IEEE는 물리 및 데이터 링크층을 포함하는 IEEE 802.11이라는 무선 LAN 사양을 정의

- 무선 이더넷이라고도 하며, WiFi라는 용어를 무선 LAN의 동의어로 사용

 

IEEE 802.11 구조

기본 서비스 집합(BSS: Basic Service Set)과 확장 서비스 집합(ESS: Extended Service Set) 서비스를 정의

기본 서비스 집합(BSS)

1) 고정/이동하는 무선국과 접근점(AP)으로 구성

2) 애드 혹 네트워크(ad hoc Network): AP없이 네트워크 구성, 외부와 연결 안됨

3) 기반구조(Infrastructure Network) BSS: AP를 가지 BSS

확장 서비스 집합(ESS: Extended Service Set)

1) AP를 가진 2개 이상의 BSS로 구성됨

2) 분산 시스템: BSS의 AP들을 연결 (스위치 등)

 

2가지 MAC 부계층

분산 조정 함수(DCF), 점 조정 함수(PCF)

IEEE 802.11 표준에서 MAC 층

 

분산 조정 함수(DCF)

 

1) 발신지 지국은 매체 감시 후 채널이 비어있으면 backoff 시간을 기다린 후 DIFS 시간 후 RTS라는 제어 프레임을 송신

2) 목적지 지국은 RTS 수신을 하고, SIFS 시간 후 CTS라는 제어 프레임을 발신지 지국으로 송신

3) 발신지 지국은 SIFS 시간 후 데이터를 송신

4) 수신지 지국은 데이터 수신 완료 후 SIFS 시간 후에 확인응답을 송신

 

*네트워크 할당 벡터(NAV: network allocation vector)

- 한 지국이 접근 권한을 갖고 있을때 다른 지국들이 자신의 데이터 전송을 뒤로 미룰 수(충돌 회피) 있도록 하는 방법

- 수신지 지국이 CTS 송신시 이 프레임에는 채널 점유 시간이 포함됨. 이 전송에 영향을 받는 모든 지국들은 NAV라는 타이머를 생성함

- 각 지국은 채널 사용 유무를 확인전에 NAV 타이머가 끝났는지를 먼저 검사함

- 채널 사용여부를 확인하기 전 대기해야 하는 시간 → 충돌 회피

 

점 조정 함수(PCF)

1) 기반 구조 네트워크에 구현되어 있느 선택적 접근 방법

2) DCF 상위에 구현되어 이쓰며 시간에 민감한 전송에 사용

3) 중앙 집중적이고 경쟁없는 폴링 접근 방법

4) AP는 지국을 위해 폴링을 수행하며 선택된 지국은 AP에 데이터를 전송

 

블루트수(Bluetooth)

- IEEE 802.15: 방이나 거실 규모의 영역에서 동작하는 무선 개인 통신망, (WPAN)으로 정의

- 서로 짧ㅅ은 거리에 있을 때, 서로 다른 기능을 가진 장치를 연결하기 위해 설계된 무선 LAN 기술

- 블루투스 LAN = 애드 혹 네트워크

- 장비를 서로 발견하여 피코넷(piconet)이라는 네트워크를 만듦

- 무선 LAN과 같은 2.4GHz 대역을 사용하여 서로 혼선이 발생할 수 있음

 

구조

2가지 네트워크 유형: 피코넷, 스캐더넷

피코넷(piconet)

1) 7개까지의 지국을 가질 수 있음(주국 포함 총 8개 지국)

2) 하나의 주국과 그 밖의 종국으로 구성

3) 모든 종국은 클락과 도약 주파수를 주국과 동기화

4) 주국과 종국은 일-대-일, 일-대-다로 통신

 

 

스캐터넷(scatternet)

1) 한 피코넷 안에 종국은 다른 피코넷에서 주국이 될 수 있음

2) 두 번째 피코넷에서 주국으로 동작함으로써 첫번째 피코넷에서 지국으로서 받은 메세지를 두 번째 피코넷의 종국에게 전달할 수 있음

3) 한 지국이 두 피코넷에 참가할 수 있음

 

블루투스 계층

블루투스는 인터넷 모델의 계층과 일치하지는 않는 여러 계층을 사용함

다중화 : L2CAP은 다중화 가능

1) 송신자측에서 상위 계층 프로토콜 중 하나로부터 데이터를 받아들인 후 프레임을 만들고 전달을 위해 기저대역층으로 보냄

2) 수신자측에서는 기저대역으로 부터 프레임을 받아들여, 데이터를 추출하고 적합한 프로토콜 계층으로 보냄

 

분할 및 재조립

1) 기저대역 계층(하위)의 최대 순수 데이터 크기는 339byte

2) L2CAP은 패킷을 발신지에서 분할하고 목적지에서 재조립한다

 

그룹관리

1) 장치들간의 논리 주소 지정을 허용

2) 2개 또는 3개의 종국 장치는 주국으로 부터 데이터를 받기 위해 멀티캐스트 그룹이 될 수 있다

 

기저대역 계층

1) 기저대역(Baseband) 계층은 LAN에서 MAC 부계층과 비슷함

 

TDMA(Time division multiple access)

1) 블루투스는 TDD-TDMA(Time Division Duplex TDMA)을 사용

2) TDD : 주국과 종국간에 통신이 시간적으로 분리되어 이루어짐(FDD : 주파수적 분리)

3) 종국에서 반이중 양방향 통신을 지원(단, 동시에 통신이 이루어지지는 않는다)

 

단일 종국 통신(Single-secondary communication)

1) 시간을 625us의 틈새로 나누어 주/종국은 각각 짝/홀수 틈새 사용

2) 틈새 0에서는 주국이 전송하고 종국이 수신함