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<토큰링>

각 호스트가 교대로 데이터를 보내게 함으로써 공유 매체의 충돌을 방지한다. IEEE 802.5로 규정

<토큰링 프레임>

1. 데이터 프레임

① SD(Start Delimiter) : 1바이트의 길이로 프레임의 도착을 알리는동시에 수신 타이밍 동기를 맞춤

② AC(Access Control) : 전체가 1바이트의 길이다. 처음 3비트는 우선순위 필드이며 000~111까지 8개를 나타낼 수 있다. 111이 가장 높은 우선순위임. 네 번째 비트는 토큰 비트로 0이면 토큰(토큰 프레임)이 전송되는 것이고, 1이면 데이터(데이터 프레임)가 전송되는 것이다. 다섯번째 비트는 감시비트이며 마지막 3비트는 링에 대한 접근을 예약하는 예약필드이다. 

③ FC(Frame Control) : 1바이트로 첫 번째 1비트는 PDU에 들어있는 정보의 유형을 나타낸다. 두번째 7비트는 토큰 링 제어에 필요한 정보가 포함

④ DA(Destination Address) : 6바이트의 길이로 프레임의 목적지 물리 주소를 가리킨다.

⑤ SA(Source Address) : 6바이트의 길이로 프레임의 송신지 물리 주소를 가리킨다.

⑥ PDU : 실제 데이터가 들어가는 필드로 4500바이트가 할당되어 있으며 802.3 프레임과는 달리 PDU의 길이나 유형에 관한 필드는 없다.

⑦ CRC(Cycle Redundancy Check) : 4바이트의 필드로 CRC-32  에러검출 정보가 들어있다.

⑧ ED(End Delimiter) : 1바이트로 데이터와 제어 정보의 끝을 알리는 필드

⑨ FS(Frame Status) : 프레임이 수신측에서 수신하였다는 것을 알리기 위해 수신측에서 설정하거나 프레임이 링을 순환하였다는 것을 나타내기 위해 사용되는 필드

2. 토큰 프레임

각 내용은 위에서 설명한 것과 같다.

3. 중지 프레임

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[케이블의 이름을 읽는 법]

광섬유는 빛이 전파되는 코어(Core)와 얇은 플라스틱으로 코어를 보호하는 클래드(Clad), 코어를 감싸는 코팅으로 구성되어 있다.

광섬유의 종류에는 단일 모드와 다중모드가 있다.

1. 단일 모드

단일 모드는 중계 장치 없이 수마일의 거리를 고속으로 전송할 수 있기 때문에 장거리 통신에 사용된다. 이런 전송 능력은 직경 9㎛의 작은 코어에 의해 가능하다. 작은 코어는 광케이블 안에서 하나의 빛 신호만 전달되도록 제한하고, 변질을 최소화 하여 향상된 신호 전송 거리를 갖는다.

2. 다중 모드

코어 직경이 광 파장보다 크기 때문에 한 가지 이상의 광 모드 전송을 할 수 있다. 다중 모드에서 사용되는 파장끼리 서로 방해할 수 있으므로 최대 속도는 제한된다. 단거리 통신 네트워크에 자주 사용된다.

광섬유의 굴절율 분포에 따라 계단형(Step Index)과 언덕형(Graded Index)로 나뉜다.

계단형은 core내의 굴절률이 일치한다.

언덕형은 core내의 굴절률이 다르다.

LAN상의 한 호스트가 프레임을 전송한 직후 다른 호스트가 프레임을 전송할 준비가 되어 있는 상태이면 전송을 위해 채널의 상태를 검사한다. 검사한 후 채널을 획득하는 방법에는 3가지가 있다.

<Non-persistent>

그러나, 채널이 busy 상태이면 채널의 상태를 계속적으로 검사하지 않고 임의의 시간이 지난 후 채널의 상태를 검사한다. 그 후, 프레임을 전송한다.

<1-persistant>

프레임 전송 전 채널 검사하여 채널이 idle 상태이면 프레임을 전송한다. 

<P-persistant>

이 방식은 채널이 슬롯으로 나뉜 슬롯 채널에서 주로 사용된다.

프레임 전송 전 채널을 검사하고, 채널이 idle 상태이면 P의 확률을 가지고 프레임을 전송한다.

확률 q=1-p를 가지고 다음 슬롯까지 기다린다.

다른 스테이션이 전송 중 일 때에는 마치 충돌이 있었던 것처럼 임의의 시간 동안 대기한 후 다시 전송한다.

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<UTP(Unshielded Twisted Pair, UTP) 케이블>

기존의 전화 시스템에 사용되는 매체이기 때문에 별도의 설치 비용이 들지 않음

전송 속도에 제한이 있어 소규모의 LAN 환경에 쓰임

Category 3(~16Mbps), Category 4(~20Mbps), Category 5(~100Mbps), Category 6(~150Mbps, ~250Mbps)

최대 설치길이는 100m 이내

8개의 색깔로 구분하며, RJ-45 Jack으로 연결

- 비용이 비싸고 작업하기 어려움

※ 트위스티드 페어(Twisted pair)

- 두 줄을 쌍으로 꼬아서 만든 케이블로 잡음에 대한 내성을 가지고 있는 케이블

- 전자 유도 현상을 줄이기 위해 선로들을 꼬아서 만듬

<동축 케이블>

트위스티드 페어는 낮은 주파수에서 좋은 특성을 갖지만, 주파수가 높아짐에 따라 전류는 점차 도선의 바깥쪽으로 흐르려하는 특성이 있다. 이 특성을 표피효과라고 한다.

표피효과를 줄이기 위해 케이블의 도선 단면적을 줄이기 때문에 도선의 저항값이 상승. 이러한 문제점을 줄이기 위해 동축케이블이 개발되었다.

1. 기저대역(Baseband) 전송 방식의 동축케이블

디지털 신호를 그대로 전송하는 경우

광대역 방식의 동축 케이블에 비해 비용이 저렴함

주파수 분할 다중화(FDM)방식을 이용하여 다중 채널을 사용할 수 없음

주로 버스 토폴로지에서 사용

2. 광대역(Broadband) 전송 방식의 동축케이블

아날로그 신호로 전송하며 해당 대역폭을 할당하여 사용

여러 개의 빌딩간 또는 대규모의 공장 등에서 많이 사용

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<Start형>

각 호스트가 허브라고 불리는 중앙 전송 제어장치와 점대점(Point-to-Point) 링크에 의해 접속되어 있는 초창기 사용 형태.

[장점]

- 고장 발견이 쉽고 유지 보수가 용이함

- 한 호스트의 고장이 전체 네트워크에 영향을 미치지 않음

- 확장이 용이함

[단점]

- 중앙 전송 제어 장치가 고장이 나면 네트워크는 동작이 불가능

- 설치 시에 케이블링에 비용이 많이 듦

- 통신량이 많은 경우 전송 지연이 발생함

​

​<Bus형>

[장점]

- 설치가 쉬움

- 비용이 저렴 

- 각 호스트의 고장이 네트워크 내의 다른 부분에 영향을 주지 않음

[단점]

- 재구성이나 결합 분리의 어려움

- 탭에서 일어나는 신호의 반사는 신호의 질을 저하시킴

- 기저대역(Baseband) 전송 방식을 사용할 경우 거리에 민감하여 거리가 멀어지면 중계기가 필요함

- 버스 케이블에 결함이 발생하면 전체 스테이션은 모든 전송을 할 수 없음

- 호스트의 수가 증가하면 처리 능력은 급격히 감소함(CSMA/CD)

- 네트워크에 부하가 많으면 응답시간이 늦어짐

​※ Baseband : 기본 신호를 그대로 전송하는 방법, 원거리 전송X

Broadband : 변조해서 전송, 원거리(장거리) 전송O​

<Tree형>

성형의 변형으로 트리에 연결된 호스트는 허브에 연결되어 있지만 모든 장치가 중앙 전송제어 장치에 연결되어 있지 않은 형태

​[장점]

하나의 1차 허브에 더 많은 호스트를 연결함

각 호스트 간의 신호의 이동거리를 증가시킴

<802.2/802.3프레임>

1. Preamble(7byte) : 프레임의 도착을 알리고, 동기를 맞춰주기 위한 용도. 10101010...의 반복

2. SFD(1byte) : Start Frame Delimiter로 프레임의 시작을 의미한다.

3. DA(6byte) : Destination Address로 목적지 MAC주소를 저장

4. SA(6byte) : Source Address로 송신지 MAC주소를 저장

5. PDU length : PDU(DSAP~data)의 바이트 수를 나타내는 필드

예를 들어 Length값이 002c라고 가정하자. 44byte = 3Byte(LLC이면 DSAP, SSAP, control 각 1바이트씩 이기 때문에 3바이트) + PDU(data+pad)인데, pdu값이 41바이트가 되는 것을 알 수 있다. 하지만 pdu는 최소한 43byte이상이어야 하기때문에 에러이다.

6. DSAP : Destination Service Access Point로 수신측에서 상위 계층의 프로토콜을 명시한다. EtherNet Frame의 Type필드와 같은 목적으로 제공되며 LLC의 정보영역을 어느 상위 프로토콜로 보낼지 결정

7. SSAP Source Service Access Point로 송신측에서 상위 계층의 프로토콜을 명시. DSAP와 같은 프로토콜 명시

8. control : 제어하는 부분

9. data : 실제 데이터가 들어가는 부분

※ IEEE 802.2를 LLC(Logical Link Control)라고 하는데 LLC란 무엇일까?

<이더넷 프레임>

2. Type(2byte) : 네트워크 프로토콜을 구별하는 식별자임

예를 들어 0800이면 IPv4, 86DD이면 IPv6, 0806이면 ARP를 말한다.

3. PDU : 실제 정보가 들어가는 데이터 필드

4. CRC : 오류검사에 쓰인다.

※ 참고로 DA~CRC까지 최소 64byte ~ 최대 1518byte사이여야 한다.

PDU필드는 46byte ~ 1500byte 사이의 값을 가져야한다. 이유는 DA, SA, type, pcs를 더한 값이 18byte인데 64 - 18byte를 하면 46byte이고 1518byte에서 -18byte를 하면 1500byte가 된다.

만약 그 이하 혹은 그 이상은 프레임이 깨졌다고 간주하거나 오류라고 간주해버린다.

30byte밖에 없으면 쓸모없는 값으로 채워넣는다. 이값을 PAD라고한다.

1500byte보다 큰 값이 나오면? 프레임을 잘라서 보낸다.

<SNAP 프레임>

<LAN (Local Network Area)>

제한된 거리에 있는 다수의 독립된 컴퓨터 기기들이 상호 간에 통신이 가능하도록 하는 데이터통신 시스템이다.
수마일 범위(약 5[km]) 이내에 지역적으로 한정되어 있고, 원거리 네트워크의 경우보다 높은 통신 속도(100[Mbps]이상)를 가진다.

[장점]
1. Plug-in 연결만으로 네트워크의 확장, 단말 장치의 이동 및 변경이 허용

2. 많은 수의 단말 장치 연결 가능

3. 비용이 저렴한 UTP로 높은 대역폭을 이용

4. 게이트웨이, 라우터, 스위치 등의 네트워킹 장비들을 이용하여 다른 네트워크와 연동이 가능

5. 중앙에 집중되어 있는 컴퓨팅 자원을 편리한 장소에 분배하여 위치

6. 하나의 중앙 지점에서 네트워크에 대한 모니터링이 가능하기 때문에 네트워크의 이용률이나 가용성 등에 대한 네트워크 관리가 용이

7. 널리 분포되어 있는 LAN 기술자들을 바탕으로 구축 및 유지하기가 편리(유지보수)

[단점]
1. LAN은 짧은 거리에서의 통신만을 지원하므로, 거리를 확장하기 위해서는 리피터, 허브, 혹은 브리지와 같은 장비를 사용 -> 현재는 광케이블의 사용으로 해결

2. CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)를 사용할 경우에는 한 매체에 연결되는 스테이션의 수가 한정

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1. 10진수를 2진수로 변환하기

10진수를 2진수로 변환하는 방법은 쉽게 배울 수 있을것이다. 

예를 들어보자.

255라는 숫자를 2진수로 나타내어보자.

먼저 무조건 나눠라!

255/2 = 127 --- 1

127/2 = 63 --- 1

63/2 = 31 --- 1

31/2 = 15 --- 1

15/2 = 7 --- 1

7/2 = 3 --- 1

3/2 = 1 --- 1

나머지들을 모두 나열하면 된다.

255를 2진수로 나타내면 1 1 1 1 1 1 1 1가 된다.

2. 2진수를 8진수로 변환하기

이번에는 2진수를 8진수로 나타내는 방법을 알아보자.

1 0 1 0 1 0 1 0 이 있다고 가정하자. 이것은 10진수로 나타내면  170이다

이것을 8진수로 나타내는 방법은 2진수를 오른쪽부터 3개씩 끊어서 읽으면 된다.

1 0 / 1 0 1 / 0 1 0

 2       5         2

1 0 1 0 1 0 1 0을 8진수로 나타내면 252이고 이것을 10진수로 나타내면 170이다.

3. 2진수를 16진수로 변환하기

1 0 1 0 1 0 1 0 을 이번에는 16진수로 나타내보자.

오른쪽부터 4개씩 끊어서 읽으면 된다.

1 0 1 0 / 1 0 1 0

   a           a

1 0 1 0 1 0 1 0를 16진수로 나타내면 aa이다. 

결론은 2진수를 8진수로 나타낼때는 3개씩 끊어서 읽고, 2진수를 16진수로 나타낼땐 4개씩 끊어서 읽는다.

거꾸로 16진수를 2진수로 나타낼때는 1개 가지고 4개로 분해하면 되고, 8진수를 2진수로 나타낼때는 1개 가지고 3개로 분해해서 읽으면 된다.

유니캐스트(Unicast), 브로드캐스트(Broadcast), 멀티캐스트(Multicast)는 네트워크에서 통신을 하는 방식에 따른 구분이다. 

1:1로 통신을 하는 방식이냐, 어떤 그룹을 대상으로 통신을 하는 방식이냐, 전부를 대상으로 통신을 하는 방식이냐 이런식의 구분으로 이루어 진것이다.

1. 유니캐스트

유니캐스트의 통신방식은 1:1통신방식으로 프레임 구조에 출발지 MAC주소와 도착지 MAC주소 모두를 써넣는 방식이다. 정확하게 받는 PC의 주소를 프레임 안에 써넣는데 이때 PC가 하나 여야 한다는 것이다.

예를 들기 쉽게 편지를 생각하자.

우리는 편지를 어떻게 쓰는가? 봉투에 받는 사람의 주소와 보내는 사람의 주소를 쓴다. 이런식이 유니캐스트 방식이다.

구체적으로 보자. 먼저, 유니캐스트 방식도 로컬 이더넷의 기본 성격이 붙어있는 모든 PC들에게 정보를 뿌리는 shared방식이기 때문에 같은 로컬 영역안에 있는 모든 PC들은 unicast를 받을 것이다.

프레임을 각각 받은 PC들은 자신의 랜카드와 MAC 주소를 비교해 다르면 버리게 된다.

맞다면? CPU에게 전달한다. 마치 편지왔어요~ 라면서 프레임을 CPU에게 처리하라고 던져준다.

2. 브로드 캐스트

로컬 랜 상에 붙어있는 모든 네트워크 장비들에게 보내는 통신이다. 여기서 로컬 랜이란 라우터에 의해서 구분지어진 공간이다.

이것을 예로들면 마치 마을 이장님이 마이크로 마을 전체에 방송하는 것과 같은것이다. "동네 사람들 회의가 있으니 지금 이장님 집으로 모두 모이세요~!"와 같은 것이다.

자 그렇다면 유니캐스트와 브로드캐스트의 차이점은 무엇일까? 유니캐스트도 프레임을 같은 이더넷 안에 있는 모든 PC들에게 프레임은 보낸다고 했다.

차이점은 브로드캐스트는 목적지 주소를 FFFF.FFFF.FFFF로 해서 모든 PC들에게 보낸다. 그렇게되면 그 프레임을 받는 랜카드는 비교 후 다르면 버리게 되는데 FFFF.FFFF.FFFF로 된 맥주소를 버리지 않고, CPU에게 편지왔어요~라고 전달한다.

유니캐스트는 맥주소가 다를때 랜카드에서 버려지는데 브로드캐스트는 CPU에게 까지 전달되는게 차이점이 있다. 자기가 듣기 싫다고 해서 들을 수 없는게 아니다. 무조건 받아봐야 하는 것이다. 브로드 캐스트의 나쁜점은 이렇게 CPU의 부하를 일으킨다는 것이다.

브로드캐스트를 많이 사용하는 예 중 하나가 ARP이다. "이 IP주소 가진 사람 누구야?" 라고 모든 사람들에게 물어보는 것이다. 그럼 어느 누군가가 "나야"라고 답변을 하고 서로의 맥 주소를 배우는 것이다.

3. 멀티캐스트

300명의 사용자가 있다고 가정하자. 그때 200명한테만 같은 정보를 보내야 하는 상황이라고 가정해보자. 그렇다면 이때 유니캐스트를 200번 사용해서 일일이 사용하는 방법이 있고, 두번째는 브로드캐스트를 한번에 보내서 쓸모없는 100명까지 싸그리 보내버리는 방법이 있다.

유니캐스트와 브로드캐스트의 방식을 합친것이 멀티캐스트이다.

어느 특정 그룹 멤버들에게만 한 번에 보내는 방법이다.