[네트워크관리사2급] 근거리 통신 기술

1. 근거리 통신(LAN: Local Area Network)

01 | 근거리 통신 개요

(1) 근거리 통신 개념

- 근거리 통신망: 제한된 일정 지역 내에 분산 설치된 각종 정보기기들 사이에서 통신을 수행하기 위해 구성된 최적화되고 신뢰성 있는 고속의 통신 채널을 제공하는 것이다.

- 전송 거리가 약 50m 정도이다.

 

(2) 근거리 통신(LAN)의 특징

- 건물 내에서 데이터 통신을 위해 사용되고 공유 파일 서버, 프린터 공유 등을 위해서 사용된다.

- 10Mbps에서 100Mbps의 속도로 데이터를 전송한다.

- 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있다.

 

* 데이터 통신이라고 해서 우리가 흔히 생각하는 문서, 멀티미디어 데이터만 옮길 것 같지만, 서버나 망과 연결하여 네트워크, 인터넷이 되도록 하는 것도 근거리 통신이다. 벽포트에 연결해서 네트워크를 사용하는 방식을 생각하면 된다.

* 채널(Channel): 데이터 통신을 위해서 통신 매체에서 제공하는 통로로 채널을 점유하여 통신이 이루어진다. TV 채널이 그 예이다.

 

● LAN(Local Area Network)의 주요 내용

목적	설명
자원 공유	- 원격지의 자원을 공유 - 복수의 사용자에게 독점적 사용권을 부여함 - 불편 없이 모든 자원을 효율적으로 사용
분산 처리	- 독립된 각 장비에서 계산과 작업을 처리 - 전체 시스템의 능력은 연결된 모든 컴퓨터의 능력에 따라 결정
분산 제어	- 분산된 지역의 독립적인 장치 간의 통신을 통하여 프로세스를 제어 - 높은  데이터 전송 속도, 신뢰도 유지
정보 교환	- Video 및 Voice 신호 전달 - Text 데이터 전달

 

(3) 근거리 통신의 장점과 단점

1) 근거리 통신(LAN)의 장점

- 전송되는 패킷 손실 및 지연이 적다.

- 사용자 간에 쉽고 빠르게 자료(문서, 동영상 등)를 공유할 수 있다.

- 신뢰성이 높고 구축 비용이 적다.

- 오류 발생률이 낮다.

 

2) 근거리 통신(LAN)의 단점

- 전송 거리가 짧아서 거리에 제약이 있다.

- UTP 및 광케이블로 구축되지만, 네트워크에 노드가 많아지면 충돌이 발생하여 성능이 떨어진다.

 

02 | 근거리 통신에서 자원 공유

(1) 자원 공유 방법

근거리 통신에서 파일 공유 및 프린터 공유를 어떻게 하는지 알아본다. 공유를 원하는 폴더에서 마우스 오른쪽 버튼을 누르고 [속성]을 선택한다. [속성] 창이 나오면 [공유] 탭에서 [고급 공유] 버튼을 클릭한다.

 

(2) 자원 공유 검색

공유를 완료하고 근거리 네트워크에서 정상적으로 공유되었는지 확인하기 위해서 윈도우의 net share 명령을 사용할 수 있다.

piru라는 이름으로 E:\network를 공유했다.

 

03 | 근거리 통신 프로토콜

(1) ALOHA(Additive Links Online Hawaii Area)

- ALOHA는 중앙국에 의한 제어 없이 무작위로 공통 전송 채널에 접속하는 경쟁 방식의 다윈 접속 프로토콜이다.

- 송신 측: 전송할 패킷이 있으면 언제든지 패킷을 송신한 뒤에 수신 측으로부터  오는 확인 응답 신호를 기다린다.

- 수신 측: 패킷이 수신되면 패킷의 오류를 검사한 후 확인 신호를 송신 측으로 보낸다.

- 수신 측에서 보낸 확인 신호가 송신 측에 도착하면 다음 패킷을 전송한다.

- 패킷을 발송한 후 일정한 시간 내에 확인 신호가 들어오지 않으면 패킷이 손실된 것으로 인정하고 일정 시간 대기 후 재전송을 시도한다.

 

(2) Slotted ALOHA

- Slotted ALOHA는 중앙 제어국에서 보내 준 클럭 신호를 이용해 모든 국들을 동기화시켜 패킷을 전송한다.

- 패킷 충돌 확률을 감소시키고 성능을 개선했다.

- ALOHA보다 전송 처리율이 2배이다.

- 주로 무선 LAN에서 사용한다.

 

(3) CSMA/CD

CSMA/CD 및 CSMA/CA는 Slotted ALOHA의 방식이 발전된 형태로 전송을 바라는 스테이션이 전송 매체를 살펴서 다른 전송이 있는지 조사하고, 상대 스테이션의 전송이 끝날 때까지 전송을 하지 않는다.

 

1) CSMA/CD(CSMA with Collision Detection) LAN

CSMA를 발전시킨 것으로 충돌 감지를 빨리하고 충돌이 발생하면 즉시 검출해 데이터 프레임의 송신을 중단하고 대기 후, 회선이 사용 중이 아닐 때 프레임을 재전송하는 방식이다.

 

2) CSMA/CD 동작 방식: 충돌이 없는 경우

 

3) CSMA/CD 동작 방식: 충돌이 발생하는 경우

04 | IEEE 802 위원회의 LAN 표준안

- IEEE 802 위원회는 LAN 관련 표준화를 수행하는 표준화 기관으로, 대표적인 예가 무선 LAN 관련 표준안인데 무선 LAN은 모두 802.11로 시작한다.

- 무선 LAN을 위해서는 약 50m 전송 거리, 11Mbps 전송 속도 등을 요구사항으로 정의했기 때문이다. 이 조건을 만족하는 무선 LAN 표준들로는 IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g 등이 있으며 IEEE 802.11 요구사항은 좀 더 발전되어서 54Mbps, 100Mbps 등으로 변경되었다.

 

● IEEE 802 위원회 LAN 표준

표준	설명
802.1	상위 계층 인터페이스와 MAC BRIDGE
802.2	LLC(Logical Link Control)
802.3	CSMA/CD(Carrier Sense Mulitiple Access/Collision Detection)
802.4	토큰버스(Token Bus)
802.5	토큰링(Token Ring)
802.6	MAN(Metropolitan Area Network)
802.7	광대역(Broadband) LAN
802.8	광섬유(Fiber Optic) LAN
802.9	종합데이터 & 음성 네트워크
802.10	보안(Security)
802.11	무선 네트워크(Wireless Network)

 

2. 이더넷(Ethernet)

01 | 이더넷 개요

- 이더넷은 LAN을 위해 개발된 근거리 유선 네트워크 통신망 기술이다.

- 동축 케이블 또는 비차폐 연선(UTP 케이블)을 사용하고, 버스 형식으로 망을 구성한다.

- IEEE 802.3에 표준으로 정의되어 있다.

 

02 | 이더넷 장점과 단점

(1) 이더넷의 장점

- 적은 용량의 데이터를 전송할 경우 성능이 우수하다.

- 설치 비용이 저렴하고 관리가 쉬우며, 네트워크 구조가 간단하다.

 

(2) 이더넷의 단점

- 네트워크 사용 시에 신호 때문에 충돌이 발생하며, 충돌이 발생하면 네트워크에서 지연이 발생한다.

- 시스템의 부하가 증가하면 충돌도 계속 증가한다.

 

03 | 이더넷 표준

표준	설명
10Base-5	- 동축 케이블로 500m의 길이를 가짐 - Thick 케이블이라고도 부르며, 2.5m 간격으로 트랜시버를 연결하여 사용
10Base-2	- Thin 케이블이라고도 부르며 200m의 길이를 가짐
10Base-T	- UTP 케이블을 이용하는 것으로 현재 가장 많이 사용됨 - 100m의 길이를 가짐

 

04 | UTP 케이블(Cable)

- UTP 케이블은 5개의 카테고리로 분류되며 유선 LAN을 연결한다.

UTP 케이블

 

● UTP 케이블 카테고리(Category)

카테고리(Category)	설명
Category 1	전화 통신에 사용하며 데이터 전송에 적합하지 않음
Category 2	UTP 연결 방식 중 하나로 최대 4Mbps 속도로 데이터 전송
Category 3	10 Base-T 네트워크에 사용. 최대 10Mbps 속도로 데이터 전송
Category 4	토큰링 네트워크에서 사용. 최대 16Mbps 속도로 데이터 전송
Category 5	UTP 케이블 연결 방식. 최대 100Mbps 속도로 데이터 전송

 

05 | UTP 케이블의 배열

- UTP 케이블에는 각 케이블의 배열 정보를 의미하는 케이블 타입이 기록되어 있다.

- UTP 케이블은 카테고리 5를 사용하며, 4쌍의 꼬임선으로 총 8가닥이다.

- 케이블 배열에는 순서가 있고, T568A 타입과 T568B 타입이 있다. 다이렉트 케이블로 연결할 때는 양쪽 모두 같은 타입으로, 크로스 케이블로 연결할 때는 각각 다른 타입으로 사용한다.

 

● EIA-568A

핀 번호	케이블 색	신호
1	흰색 + 녹색	Tx+
2	녹색	Tx-
3	흰색 + 주황	Rx+
4	파랑	사용 안 함
5	흰색 + 파랑	사용 안 함
6	주황	Rx-
7	흰색 + 갈색	사용 안 함
8	갈색	사용 안 함

 

● EIA-568B

핀 번호	케이블 색	신호
1	흰색 + 주황	Tx+
2	주황	Tx-
3	흰색 + 녹색	Rx+
4	파랑	사용 안 함
5	흰색 + 파랑	사용 안 함
6	녹색	Rx-
7	흰색 + 갈색	사용 안 함
8	갈색	사용 안 함

 

3. 고속 이더넷(Fast Ethernet)

01 | 고속 이더넷 개요

- 기존 이더넷에 비해서 전송 속도가 향상되었고, 100Mbps로 데이터를 전송할 수 있다.

- 100Base-T로 정의되었으며, 100은 전송 속도를 의미한다.

- IEEE 802.3 매체 접근 제어 프로토콜과 프레임 형식을 사용한다. 10Base-T 이더넷과 프레임과 포맷이 같고, 매체 접근 방식도 CSMA/CD로 동일해 MAC 프로토콜 그대로 사용 가능하다.

 

02 | 고속 이더넷의 특징

- 성형(Star) 네트워크 토폴로지를 사용한다.

- CSMA/CD 방식을 사용하며, 100Mbps의 전송 속도를 갖는다.

- 케이블 길이는 최대 100m로 제한된다.

- 표준 이더넷과의 호환성을 구축하였고 동일한 48비트 주소체계와 동일한 프레임 형식을 유지하며 동일한 최소 프레임 길이 및 최대 프레임 길이를 유지한다.

 

* 프레임(Frame): 전송하는 단위를 의미하며, 동기화 신호, 시작 비트, 하드웨어 주소, 프레임 검사 비트 등을 포함한다.

 

03 | 기존 이더넷과 고속 이더넷 차이점

구분	이더넷(Ethernet)	고속 이더넷(Fast Ethernet)
표준	IEEE 802.3	IEEE 802.3
속도	10Mbps	100Mbps
토폴로지	성형과 버스형	성형
MAC 프로토콜	CSMA/CD	CSMA/CD
케이블	UTP, Fiber	STP, UTP, Fiber
전이중 케이블	지원	지원
다른 이름	10Base-T	100Base-T

 

4. 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)

01 | 기가비트 이더넷 개요

- 1초에 1 Gbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 이더넷 표준 기술이다. 100Base-X로 정의되었다.

- 기존 이더넷과 호환된다.

- CSMA/CD 프로토콜과 10Mbps, 100Mbps의 기존 이더넷 형태를 유지하며 이더넷과 고속 이더넷의 관리 시스템 이용이 가능하다.

 

02 | 기가비트 이더넷의 특징

- 성형(Star) 네트워크 토폴로지를 사용한다.

- MAC 프로토콜로 CSMA/CD 방식을 사용한다.

- 고속 이더넷보다 고가이지만, 10배의 전송 속도를 가진다.

- 케이블의 길이를 줄이고 전송 속도를 향상하였다.

 

* 채널 용량 단위

○ bps(bit per second): 초당 전송할 수 있는 비트 수이다.

○ Kbps(Kilo bit per second): 1000비트 단위로 초당 전송할 수 있는 비트 수이다.

○ Mbps(Mega bit per second): 100만 단위로 초당 전송할 수 있는 비트 수이다.

○ Gbps(Giga bit per second): 10억 단위로 초당 전송할 수 있는 비트 수이다.

 

5. 토큰패싱(Token Passing)

01 | 토큰패싱의 개요

- 토큰이라는 제어 비트를 송신하고 해당 토큰을 확보해서 통신을 하는 방식이다.

- 통신 회선에 대한 제어 신호가 논리적으로 형성된 링에서 각 노드 간을 옮겨가면서 데이터를 전송하는 방식이다.

- 링(Ring) 형태의 네트워크 토폴로지를 사용한다.

- 충돌이 발생하지 않는다.

 

02 | 토큰패싱의 특징

- 가변 길이의 데이터 프레임 전송이 가능하다.

- 하드웨어 장비가 복잡하고 평균 대기 시간이 높다.

- 부하가 높을 때에는 안정감이 있고, 접근 시간이 대략적으로 일정한 값을 유지한다.

- 링형 토폴로지 통신망에서 통신 회선에 대한 제어 신호가 각 노드 간을 순차적으로 옮겨 가면서 데이터를 전송하는 방식이다.

 

03 | 토큰패싱의 장점과 단점

구분	설명
장점	- 충돌이 발생하지 않음 - 성능 저하가 적음
단점	- 설치 비용이 고가이고 복잡함 - 노드가 많으면 성능이 떨어짐 - 토큰에 대한 분실이 발생할 수 있음

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기출문제

01. IEEE 802.3 표준안을 포함하고 있는 것은?

① Token Bus

② Ethernet

③ FDDI

④ Token Ring

②. IEEE 802.3은 이더넷(Ethernet) 표준으로 CSMA/CD 방식으로 액세스 하는 방법을 정의한 표준이다.

 

02. 다음 내용이 나타내는 매체 방식은?

- 자신 외의 다른 송신자가 네트워크를 사용하는지를 점검한다.
- 네트워크를 아무도 사용하지 않는다면 바로 패킷을 전송한다.
- 패킷이 충돌하게 되면 노드는 충돌 신호를 전송한 후 설정된 시간만큼 기다린 후 바로 다시 전송한다.

① Token Passing

② Demand Priority

③ CSMA/CA

④ CSMA/CD

④. CSMA/CD는 유선 LAN에서 충돌 방식으로 전송을 제어한다.

 

03. 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)의 특징 중 옳지 않은 것은?

① IEEE 802.3에 표준으로 정의되어 있다.

② 전송 방식으로 기존 이더넷상의 CSMA/CD를 그대로 사용한다.

③ 기존 이더넷상의 전송 속도를 초당 1기가 비트까지 향상시킨 것이다.

④ 기업의 백본(Backbone)망으로도 사용된다.

①. IEEE 802.3에 표준으로 정의되어 있다.

 

04. IEEE 802 프로토콜의 연결이 올바른 것은?

① IEEE 802.3: 토큰 버스

② IEEE 802.4: 토큰 링

③ IEEE 802.11: 무선 LAN

④ IEEE 802.5: CSMA/CD

③. 무선 LAN 표준은 IEEE 802.11이고 IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n 등이 있다. IEEE 802.3은 CSMA/CD 방식에서 액세스 방법 및 물리 사양을 표준화한 LAN에 대한 국제표준이다.

 

05. CSMA/CD의 특징으로 옳지 않은 것은?

① 충돌 도메인이 작을수록 좋다.

② 충돌이 발생하면 임의의 시간 동안 대기하므로 지연 시간을 예측하기 어렵다.

③ 네트워크상의 컴퓨터들이 데이터 전송을 개시하기 위해서는 반드시 "토큰"이라는 권한을 가지고 있어야 한다.

④ 컴퓨터들은 케이블의 데이터 흐름 유무를 감시하기 위해서 특정 신호를 주기적으로 보낸다.

③. 토큰링은 토큰이라는 권한을 가지고 있어야 네트워크를 사용할 수 있다. 그리고 CSMA/CD는 유선 LAN에서 사용하는 프로토콜이다.

 

06. 무선 LAN의 표준화를 담당하고 있는 기구는?

① IEEE

② IETF

③ ITU-T

④ ISO

①. 무선 LAN 표준은 IEEE 802 위원회에서 관리하고 있다.