Chapter 13

Chapter 13

유선 LAN : Ethernet

13장 유선 LAN : Ethernet

13.1 이더넷 프로토콜

13.2 표준 이더넷

13.3 고속 이더넷

13.4 기가비트 이더넷

13.5 10기가비트 이더넷

2

13.1 이더넷 프로토콜

 프로젝트 802

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

 주요 LAN 프로토콜의 물리계층과 데이터링크 계층의 기능을 명세화

IEEE 프로젝트 802

 데이터 링크 계층

 논리 연결 제어(LCC, logical link control): 흐름 제어, 오류 제어와 프 레임 생성 일부분에 대한 역할을 처리

 매체 접근 제어(MAC, media access control): 각각의 LAN을 위한 특 별한 접근 방법을 정의하고 포함

 LAN을 위한 IEEE 표준

4

이더넷 진화

 이더넷(Ethernet)

 LAN은 Robert Metcalfe와 David Boggs에 의해 1970 년대에 개발

 표준 이더넷(10Mbps), 고속 이더넷(100Mbps), 기가비트 이더넷(1 Gbps) 및 10 기가비트 이더넷(10 Gbps) 으로 발전

이더넷 진화 (계속)

 4세대를 통한 이더넷의 발전

6

13.2 표준 이더넷

 표준 이더넷

 10Mbps로 동작

 CSMA/CD 방식으로 매체에 접속

 매체는 모든 지국들 사이에서 서로 공유

 MAC 부계층

1) 접속 방식의 동작을 관장

2) 상위 계층으로부터 수신한 데이터를 프레임으로 만들고 물리 계층으로 전달

 접근방법 : CSMA/CD

특징

 프레임

 7개의 필드로 구성

 확인응답을 제공하지 않으므로 신뢰성이 없음

 확인 응답은 상위계층에서 구현

 이더넷 프레임

8

특징 (계속)

 프레임 형식

1) 프리엠블(Preamble): 수신자 시스템에게 프레임이 도착하는 것과 동기화할 수 있게 만들어주는 0과 1을 반복하는 7바이트 필드

2) 시작 프레임 지시기(SFD: Start frame delimiter): 1바이트(10101011) 로 프레임의 시작을 알림

3) 목적지 주소(DA: Destination address): 목적지국이나 프레임을 수신하는 지국들의 링크 계층 주소

4) 발신지 주소(SA: Source address): 송신자의 링크 계층 주소

5) 유형(Type): 프레임 내에 캡슐화된 데이터에 대한 상위계층 프로토콜 6) 데이터(Data): 상위 계층의 프로토콜로부터 캡슐화된 데이터

7) CRC : CRC-32형태의 오류 검출 정보

특징 (계속)

 프레임 길이

 프레임의 최소와 최대길이가 제한

 최소값 제한 : CSMA/CD의 정확한 동작을 위함

10

주소지정

 이더넷 네트워크에 있는 각 지국은 자신의 네트워크 인터페 이스 카드(NIC)를 가지고 있음

 각 NIC는 지국 내부에 설치되어 있고 6바이트의 링크계층 주소를 지국에게 제공

 이더넷 주소는 6바이트(48비트)이며, 일반적으로 각 바이

트를 콜론으로 분리한 16진법 표기법으로 쓰임

주소지정 (계속)

 주소 47:20:1B:2E:08:EE는 온라인에서 어떻게 전송되는 지 보여라.

 해답

 주소는 왼쪽에서 오른쪽으로, 바이트 별로 전송된다.

 각 바이트에서는 아래에서 보는 바와 같이 오른쪽에서 왼쪽으로, 비트 별로 전송된다.

12

주소지정 (계속)

 유니 캐스트, 멀티 캐스트, 브로드 캐스트

 발신지 주소는 항상 유니캐스트 (unicast)

 목적지 주소는 유니캐스트, 멀티캐스트(multicast), 브로드캐스트(broadcast)

 첫 번째 바이트의 마지막 비트가 0이라면 유니캐스트 주소를 의미하고, 1이라면 멀티캐스트 주소

 브로드캐스트 주소는 48비트 모두 1인 경우

주소지정 (계속)

 유니캐스트와 멀티캐스트 주소

14

주소지정 (계속)

 예제 : 아래의 목적지 주소의 형태를 정의하라.

a. 4A:30:10:21:10:1A b. 47:20:1B:2E:08:EE c. FF:FF:FF:FF:FF:FF

 해답

a. 값 A는 1010(짝수)이므로 유니캐스트이다.

b. 값 7을 0111(홀수)이므로 멀티캐스트이다.

c. 모든 자릿수가 F이므로 브로드캐스트이다.

표준 이더넷의 구현

16

구현

 표준 이더넷 구현의 요약

구현 (계속)

 표준 이더넷 구현상의 부호화

18

구현 (계속)

 10Base5 구현

구현 (계속)

 10Base2 구현

20

구현 (계속)

 10Base-T의 구현

구현 (계속)

 10Base-F의 구현

22

표준 변경

 브리지가 있는 네트워크와 브리지가 없는 네트워크

표준 변경 (계속)

 브리지형 네트워크와 브리지형이 아닌 네트워크의 충돌영역

24

표준 변경 (계속)

 교환형 이더넷

13.3 고속 이더넷

 고속 이더넷(Fast Ethernet)

 전송률 100 Mbps

 표준 이더넷과 호환 : MAC 부계층, 프레임 형식 및 길이가 변하지 않음

 CSMA/CD의 정상적인 동작을 위하여

 버스형 토폴로지를 배제하고 허브와 성형 토폴로지 사용 - 표준 이더넷과의 호환성 고려

- 케이블의 최장 길이를 10배 단축

 전이중 연결이 존재하는 링크계층 교환기 사용 - 충돌의 여지가 없음(CSMA 불필요)

26

물리계층

 고속 이더넷 구현을 위한 부호화

물리계층 (계속)

 고속 이더넷 구현 요약

28

13.4 기가비트 이더넷

 기가비트 이더넷

 802.3z

 데이터 전송율을 1Gbps 상향

 주소길이와 프레임 형식, 최소/최대 프레임 길이를 유지

 거의 모든 구현은 전이중 양방향 방법을 사용

 기가비트 이더넷 형식의 요약

물리계층

 기가비트 이더넷의 부호화

30

10-기가비트 이더넷

 10-기가비트 이더넷

 802.3ae

 이더넷을 LAN이나 MAN(도시 통신망)에서 사용

 경쟁이 필요 없는 전이중모드(CSMA/CD 필요 없다)

 10GBase-SR, 10GBase-LR, 10GBase-EW, 10GBase-X4

 10-기가비트 이더넷 형식의 요약