[컴퓨터 네트워크] LAN과 이더넷(Ethernet)에 대해 기본 다지기

LAN(Local Area Network)이란 무엇인가?

한 건물 내 혹은 인접한 장소인 사무실, 공장, 학교, 병원 등과 같은 한정된 지역 내에서 다양한 통신 기기의 상호 연결을 가능하게 하는 통신 네트워크로 정의하고 있다.

LAN은 여러 제한된 공간에서 정보처리 장치들을 연락하기에 최적화되어 신뢰성 높은 고속의 통신 채널을 제공하는 네트워크라고 할 수 있다.

다수의 독립된 컴퓨터 기기를 서로 상호 간 통신이 이루어지게 하며, 작은 지역 내 다양한 통신기기의 상호 연결을 가능하게 한다.

 

LAN 특징

제한적인 접속 길이 : 하나의 건물 혹은 학교 캠퍼스 등의 한정된 범위 내의 통신 거리를 가진다.

전송 용량 : 광대역 전송 매체를 사용할 경우 WAN보다 큰 전송 용량을 가진다.  그 전송 속도는 수십 Mbps와 수 Gbps 사이에 달한다.

브로트 캐스팅 형태의 패킷 네트워크로 복잡한 기술을 활용할 필요가 없다.

패킷 지연의 최소화 및 경로 선택 불필요 : 메시지의 경로 배정이나 네트워크 제어 절차 시 소요 시간이 적어진다.

낮은 오류율 : LAN은 WAN에 비해 오류율이 상당히 작다.

 

 

LAN 표준화

LAN의 표준은 OSI 참조 모델의 물리 계층(1 계층)과 데이터 링크 계층(2 계층)에 해당한다.

데이터 링크 계층의 경우 LAN에서 매체 접근 제어(MAC: Medium Access Control) 계층과 논리 제어 링크 (LCC: Logical Link Control) 계층으로 구성한다.

IEEE의 LAN 관련 위원회 구성

보기만 해도 복잡해진다면 여기서 딱 3가지만 주목해 보자.

• 이더넷 MAC에 해당하는 IEEE 802.3 ( CSMA/CD )
• 토큰 버스 MAC에 해당하는 IEEE 802.4
• 토큰 링 MAC에 해당하는 IEEE 802.5

 

OSI 모델(왼쪽) , IEEE LAN 표준 (오른쪽)

LAN 구성 형태(Topology)

영어 그대로 '토폴로지'라고도 불리며, 네트워크를 구성하는 물리적인 형상을 뜻한다. 근거리 통신망의 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 대표적인 예시는 스타형, 버스형, 링형이 있으며, 하나씩 자세히 설명해 보겠다..

 

스타(Star) 형

 

중앙에 교환 및 중계기능을 갖는 노트를 중심으로 다른 모든 노드와 연결하여 통신하는 구조이다. 즉, 중앙의 노트와 일대일 방식으로 연결되며 중앙집중형 구성이라고도 불리며, 모든 통신이 중앙의 노드로 집중되어 있으므로, 중앙노드가 지능화되어야 하는 것이 중요하다.

 

장점

고장발견이 쉬워 노드의 증설과 같은 설치 및 보수작업이 용이하며 서브를 쉽게 업그레이드할 수 있다는 장점이 있다.

하나의 노드가 고장이 난다고 해도 전체 시스템에 영향을 미치지 않아 안정적이다.

 

단점

허브가 고장 나면 전체 네트워크가 동작이 되지 않으며 네트워크의 성능을 허브의 처리 용량에 의존하는 단점을 갖고 있다.

처음 설치할 때 케이블링에 많은 노력과 비용이 든다.

 

버스(Bus) 형

'버스'라고 부르는 하나의 전송 매체를 통해 모든 시스템을 연결한 형태이다. 즉, 모든 시스템은 버스에 T형태로 연결되어 있다. 전송 매체는 연결된 여러 호스트들을 통해 상호 간에 공유되며, 매체 접근 제어(MAC:Medium Access Control)를 통해 호스트들이 전송매체를 공평하게 사용할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 버스형 구성에서 보통 이더넷이라 불리는 CSMA/CD 프로토콜과 토큰 버스 프로토콜을 사용한다.

 

장점

설치 부분에 대해서는 최소 비용을 차지하여 경제적이며, 어느 한 노드가 고장 난다고 해서 전체 LAN에 영향을 주지 않는다.

 

단점

메인 케이블에 고장이 나면 전체 네트워크에 영향을 주며, 네트워크의 부하가 심한 경우에 성능이 떨어진다는 단점이 있다.

 

 

링(Ring) 형

루프(Loop) 형이라고도 한다. 연결된 전체 구성이 원형을 이루며, 물리적으로 원형의 단방향 점-대점 링크를 통해 직접 혹은 중계기를 통하여 접속하는 형태를 말한다. 각 호스트는 두 개의 인접한 호스트와 연결된다.

모든 호스트가 전송매체를 공유하고 있으므로 전송매체의 접근을 제어할 수 있는 MAC 프로토콜이 필요하다.

대표적으로 IEEE 802.5의 토큰 링(Token Ring) MAC 프로토콜이 링형 구성에서 사용된다.

 

장점

구성이 비교적 단순하고 분산 제어 및 검사, 회복 그리고 집중제어 방식이 모두 가능하다.

 

단점

중계기나 노드의 장애가 전체 통신망에 영향을 줄 수 있으며, 노드의 변경이나 추가가 비교적 어렵고 고장이 발생하면 유지보수가 힘들다.

 

이더넷(Ethernet)

CSMA/CD → IEEE 802.3 MAC

제록사(Xeros)사에서 발표한 액세스 제어기법으로 버스형과 스타형 LAN에서 일반적으로 이용되고 있다. 컴퓨터를 다뤄보면서 다수의 사람들이 한 번쯤은 '이더넷'이라는 말을 들어봤을 정도로 가장 잘 알려져 있으며, 많이 이용하고 있는 LAN 방식이다

 

IEEE 802.3 MAC 작동방식

채널이 사용 중일 시 일정 시간만큼 기다린 후 다시 채널 상태를 살필 후 전송을 재시도한다.

채널이 미사용 상태가 되면 전송을 시작하는 데 이때 다른 호스트가 동시에 전송을 시작하게 되어 충돌이 발생하게 되어 데이터가 날아가버릴 수도 있다. 이럴 때에는 충돌감지 후 일정 시간이 지나고 나서 전송을 재개하게 된다.

이러한 시도를 최대 16번까지 할 수 있다.

 

 

토큰 버스, 토큰 링에 대해서 다음 포스팅에서 자세히 다뤄보겠다.