Chapter 8 Chap-8 (Layer2: LAN) Enterprise Networks 8.1 Introduction 8.2 LAN 8.3 Ethernet/IEEE802.3 8.4 Token Ring 8.5 Bridges 8.6 FDDI 8.7 High-speed LAN 8.8 LAN Protocols 8.9 Multi-site LAN Interconnection Technologies
8.1 Introductions Four Architectures Ethernet Token Ring Token Bus Fiber Distributed Data Interface (FDDI) Standards IEEE s project 802 : Ethernet Token Ring and Bus ANSI: FDDI The data link control of the LAN protocols - are all based on HDLC - has adapted HDLC to fit the specific requirements of its own technology
IEEE 802 (1) Chap-8 (Layer2: LAN) In 1985, the Computer Society of IEEE developed Project 802. It covers the first two layers of the OSI model and part of the third level
IEEE 802 (2) LLC takes the structure of an HDLC frame divides it into two sets of functions contains the end-user portions of the frame» the logical addresses, control information, and data MAC resolves the contention for the shared media contains the synchronization, flag, flow, and error control specification necessary to move information form one place to another are specific to the LAN using medium
Network Protocols Chap-8 (Layer2: LAN) Network Layer CSMA/CD Bus 802.3 802.3 CSMA/CD Bus IEEE 802.2 Logical Link Sublayer (LLC) Token bus 802.4 802.4 Token bus 802.1 Internetworking/Briging Token ring 802.5 MAN 802.6 Physical Layer 802.5 Token ring 802.6 MAN BBTAG 802.7 802.7 BBTAG FOTAG 802.8 802.8 FOTAG IS LAN 802.9 802.9 IS LAN IEEE 802.1 Overview and Architecture management 표 1-1
Network Protocols Chap-8 (Layer2: LAN) Network Layer 802.1 Internetworking/Bridging Network layer IEEE 802.2 Logical Link Sublayer (LLC) LLC LAN Security 802.10 Wireless LAN 802.11 Demand Priority 802.12 Cable-TV Protocol 802.14 FDDI ATM MAC Physical Layer 802.10 LAN Security 802.11 Wireless LAN 802.12 Demand Priority 802.14 Cable-TV Protocol FDDI SONET STM T1/T3 Phy. Layer
IEEE 802.X Working Group Chap-8 (Layer2: LAN) WG 이름 WG 약칭 담당내용 802.1 HILI 802.2 LLC 802.3 CSMA/CD 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.6 MAN OSI 참조 model 이나 network 간접속, network 관리등의고위층. Interface 에대해검토하고표준을작성한다. OSI 제 2 층인 data Link 층가운데, media access 방식에의존하지않는 link level 기능에대해검토하고표준을작성한다. OSI 제 2 층인 data Link 층내의 MAC sub layer 에서 CSMA/CD 방식의기능에대해검토하고표준을작성한다. OSI 제 2 층인 data Link 층내의 MAC sub layer 에서 token bus 방식의기능에대해검토하고표준을작성한다. OSI 제 2 층인 data Link 층내의 MAC sub layer 에서 token ring 방식의기능에대해검토하고표준을작성한다. OSI 제 2 층인 data Link 층내의 MAC sub layer 에서 metropolitan area network(man)access 방식의기능에대해검토하고표준을작성한다. 802.7 BBTAG Board band cable 에관해서검토하고 802.3 및 802.4 에기여하는기술지원 group 802.8 FOTAG 광 fiber cable 에관해서검토하고 802.3 및 802.4 에기여하는기술지원 group 802.9 IVD LAN 음성 /data 통화 LAN 의기능에대해검토하고표준을작성한다. 802.10 SILS LAN 에관한 Security 문제를검토하고표준을작성한다
WorkGroup 별목적과심의내용 <LAN의표준정의 : IEEE802위원회 > 802.1 - 명칭 : HlLI(High-level Layer Interface, 고위층인터페이스 ) - 목적 : OSI 의데이터링크층을둘로나눈 MAC 층과 LLC 층그리고 상위층 ( 데이터링크보다상위 ) 과의인터페이스를주로표 준화대상으로한다. 1)IEEE 802 위원회전체가다루는 LAN 아키텍처와전체구성 2)LAN 과 WAN 접속에대한인터네트워킹 3) 네트워크관리 (LAN/WAN 관리등 ) - 심의내용 : 1)LAN-WAN 접속, LAN 간접속 2) 라우팅 ( 경로선택 ) 방식 (MAC Bridge)802.1 의스패닝트리 방식과 802.5 의소스라우팅방식의정합성 3)OSI 네트워크관리 (CMIP) 와의정합성
802.2 - 명칭 : LLC(Local Link Control, 논리링크제어 ) - 목적 : OSI참조모델제2층데이터링크층의반쪽인 LLC를심의함. 제2층하위반쪽의 MAC에독립적이면서, 데이터를주고받는절차의표준화가대상이다. - 심의내용 : 1)LLC 타입 1/2/3/4 2)802.10(LAN Security) 에서의심의중인제 2 층의 SDE(Secured Data Exchange) 와이미표준화된 LLC 와의정합성및 LLC 관리
802.3 Chap-8 (Layer2: LAN) - 명칭 : CSMA/CD(Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection, 반송파감지다중액세스 / 충돌검출 ) - 목적 : OSI참조모델제2층의하위반쪽에위치하는 MAC인 CSMA/CD방식의표준화를대상 ( 부호화방식은맨체스터부호화방식 ) 으로한다. - 심의내용 : 1)10Base 5/10Base 2/1Base 5/10Broad 36/10Base-T 10Base-F 2)FOIRL(Fiber Optic Inter Repeator Link) 의표준화광파이버둘레 :62.5/125.85/125 3)100Base-T4 /100Base-TX /100Base-FX 4) 전이중통신방식, 100Base-T2
802.4 - 명칭 : Token Bus Chap-8 (Layer2: LAN) - 목적 : OSI 참조모델제 2 층의하위반쪽에위치하는 MAC 인토큰버 스 ( 브로드밴드 / 케리어밴드 ) 의표준화를대상으로한다. - 심의내용 : 1)1/5/10Mbps 브로드밴드방식 802.5 - 명칭 : Tonen Ring 2) 캐리어밴드방식 ( 헤드엔드없는간이형 ) 3) 심의종료 - 목적 : OSI 참조모델제 2 층의하위반쪽에위치하는 MAC 인 토큰링 ( 베이스밴드 ) 방식의표준화를대상. - 심의내용 : 1)4/16Mbps 토큰링 (STP: 쉴드된트위스티드페어케이블 ) 2)MAC 브릿지의한기능인라우팅방식과소스라우팅방식 3)4/16Mbps 의 UTP( 케이블 ) 표준 / 광파이버표준 4) 전이중통신방식
802.6 Chap-8 (Layer2: LAN) - 명칭 : MAN(Metropolitan Area Network, 도시규모네트워크 ) - 목적 : OSI 참조모델제2층의하위반쪽에위치하는 MAC인 DQDB(Distributed Queue Dual Bus, 역방향이중버스전송로방식 ) 의표준화를대상으로한다. - 심의내용 : 1) 미국규격 DS 1(Digital Signal Level 1,1.5Mbps) 용물리층인터페이스 2)DS3(45Mbps) 용물리층인터페이스 3)SONET( 광동기통신망 ) 용물리층인터페이스 4)B-ISDN( 광대역 ISDN) 의 ATM 셀과의호환성 5)622Mbps 전송속도에대한대응
802.7 - 명칭 :BBTAG(Broadband Technical Advisory Group; 광대역기술지원그룹 ) - 목적 : IEEE 802.3이나 802.4 표준과관련되는브로드밴드 ( 광대역 ) LAN의물리규격을작성하는것에대한기술적인지원을한다. 심의완료 802.8 - 명칭 : FOTAG(Fiber Optics Technical Advisory Group; 광파이버기술지원그룹 ) - 목적 : IEEE 802.3/802.4/802.5/802.6/802.12 등의 LAN/MAN 에사용하는광파이버의물리규격작성에대한기술적 지원을한다.
802.9 - 명칭 : IS LAN(Integrated Service LAN; 음성 / 데이터통합 LAN) - 목적 : 기존의음성계디지털 PBX, 데이터계 LAN 들의각기술들 과의정합성을취하고또한 ISDN 과의정합성까지도 고려한멀티미디어 LAN 의표준화를대상으로한다. - 심의내용 : 1) 전송속도 ( 거리 ):4Mbps(450m),20Mbps(135m) 2)MAC:Request( 송신요구 )/ 그랜트 ( 허가 ) 방식 3)PBX나 ISDN과의정합성을취한채널구성 4) 배선은 4선방식으로전이중통신이가능 ( 전화선이나 Twisted pair선이라도가능 ) 5)Isochronous Ethernet(16Mbps) 표준
802.10 - 명칭 : LAN Security - 목적 : IEEE 802 표준 802.3/802.4/802.5의제정과정에서, 전송매체가동축 /U(S)TP/ 광파이버등으로다양화되고, 전송미디어가음성 / 데이터 / 영상으로멀티미디어화됨에따라 LAN에서의 Security 표준화의중요성이커져, 1988 년 7월부터심의를개시했다. - 심의내용 : 1)OSI 제 7 층 Application 층에위치하는암호 key 관리의심의 2)OSI 제 2 층 Datalink 층의 LLC 와 MAC 사이에위치 하는 SDE(Secured Data Exchange) 의심의
802.11 Chap-8 (Layer2: LAN) - 명칭 : Wireless LAN( 무선 LAN) - 목적 : 터미널의소형화 / 휴대화에따라다른 802 표준 LAN과정합성을갖는무선LAN의 MAC과물리규격의표준화를대상으로한다. - 심의내용 : 1)1Mbps/2Mbps의커넥션리스형, 서비스지역 : 20m 20m 2) 물리층프로토콜 (PHY):2.4GHz(ISM 밴드 ) 의스펙 트럼확산방식의 FH( 주파수호핑 ); DS( 직접확산방식 ) 와적외선의세개표준 3)MAC 층으로서 CSMA/CD(Collision avoidance) 등의심의
802.12 - 명칭 : Demand Priority(100VG-Any LAN) Chap-8 (Layer2: LAN) - 목적 : OSI 참조모델제2층의하위반쪽에위피하는 MAC인디맨드우선방식의표준화를대상 ( 부호화방식은 5B6B,NRZ방식 ) 으로한다. - 심의내용 : 1) 전송속도 100Mbps/3단케스케이드접속으로최대 2.5km 2)802.3 과 802.5 의프레임포맷과 MAC 서비스의 제공 3)4 쌍 UTP/2 쌍 STP/ 광파이버의새매체 4)MII(Media Independent Interface, 매체비의존인터페이스 ) 5) 이후 2 쌍 UTP, 100Mbps 이상의전송속도심의
802.14 Chap-8 (Layer2: LAN) - 명칭 : Cable-TV Protocol - 목적 : OSI 참조모델제2층의하위반쪽에위치하는 MAC인 Cable-TV프로토콜의표준화를대상으로한다. - 심의내용 : 1)CATV 헤드엔드 ( 주파수변환장치 ) 에의대응 2) 멀티미디어데이터의서비스품질 (QOS) 에대한대응 3)802.14 LAN 에뮬레이션기능의심의
802.15 - 명칭 : Wireless Personal Area Network - 목적 : 근거리무선연결기술인 'bluetooth (Bluetooth) 의표준. 802.15.1이휴대폰과컴퓨터, handheld 기기를근거리범위에서무선연결하는표준으로널리채택될것으로전망된다. 802.16 - 명칭 : Broadband Wireless Access Working Group - 목적 : 광대역무선엑세스 ( 무선액세스 (wireless access) 는 무선을이용한코어네트워크로의사용자접속 ) 이러한무선액세스응용은 ITU 에서정의된무선서비스인 FS(Fixed Service), MS(Mobile Service), FSS(Fixed Satellite Service), 그리고 MSS(Mobile Satellite Service) 의틀에서제공될수있다
802.17 - 명칭 : Resilient Packet Ring Working Group (RPRWG) - 목적 : RPR 은시스코 (DPT) 와노텔 (ipt) 이중심이되어 IEEE 에서표준화작업중이며이를위해작년말에 IEEE 802.17 RPR WG 이생성되었고올해 1 월에이에관한표준화작업을가속화시키기위해 RPR Alliance 가결성되었다.
IEEE 802 무선인터넷 4개의 Working Group 802.11: WLAN 802.15: WPAN(Wireless Personal Area Network) Bluetooth UWB(Universal Wireless Broadband) 802.16: BWA(Broadband Wireless Access) WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access) WiBro HSDPA(High Speed Download Packet Access) HSUPA, HSHPA 802.20: MBWA (Mobile BWA) 각작업그룹의표준화프로젝트의특징은데이터속도및이동성측면에서 ( 그림 1) 에서와같이요약될수있으며각각상이한서비스를지향하고있음을알수있다
8.3 Ethernet/IEEE802.3 Chap-8 (Layer2: LAN)
. IEEE P802.3 Trunking Study Group. o IEEE P802.3 Higher Speed Study Group o IEEE P802.3 DTE Power via MDI Study Group. o IEEE STD 802.3z-1998, Gigabit Ethernet. o IEEE STD 802.3aa-1998, Maintenance Revision #5 (100BASE-T). o IEEE STD 802.3ab-1999, 1000BASE-T. o IEEE STD 802.3ac-1998, VLAN TAG. o IEEE STD 802.3ad-2000, Link Aggregation. o IEEE STD 802.3ag-2002, Maintenance Revisions #6. o IEEE Std 1802.3-2001, Conformance Test Maintenance #1. o IEEE P802.3 Ethernet over LAPS liaison Ad hoc. o IEEE P802.3 100BASE-FX over dual Single Mode Fibre Call For Interest.
Access method: CSMA/CD Evolution of CSMA/CD Addressing: its own network interface card (NIC) has 6bytes physical address Implementation: types of cable, connection, signals in MAC and PHY layer
Implementations Chap-8 (Layer2: LAN)
Wiring Configurations 10Base2 Thin-wire (0.25 inch diameter) coaxial cable Max segment length of 200m 10Base5 Thick-wire (0.5 inch diameter) coaxial cable Max segment length of 500m 10BaseT Hub (star) topology with twisted-pair drop cables 100m to hub 10BaseF Hub (star) topology with optical fiber drop cables 1.5Km to hub
Hub configuration principle Chap-8 (Layer2: LAN) Repeater Hub
8.4 Token Ring Chap-8 (Layer2: LAN) IBM token ring 4/16Mbps IEEE 802.5 Active Repeater : CSMA/CD보다장거리전송 높은 traffic에서 CSMA/CD보다유리 보다복잡하며 / 고가 차등멘체스터코딩사용
Token ring network: principle of operation B 해당되는수신자가데이터를복사하여받는다 A C Data B D B Data Free Token A C A C Free Token D -Free 토큰을찾는다 -Free 토큰을 busy 로바꾸고데이터를붙임 D 수신자에게응답을받으면 Free Tocken 상태로 release
Token ring wiring configurations
Token Passing Bus IEEE 802.4 표준 Bus 형태, Logical Ring의구조로 contention이없다 Broadband나 Carrier band cable 사용 Successor of C A P=C S=D C P=B S=A Logical Ring Predecessor of C B P=D S=C D P=A S=B
8.5 Bridges Chap-8 (Layer2: LAN) Physical Layer OSI Layer 2 OSI Layer 3-7 Repeater Bridge Router Gateway Same Different Different Different Same Same Different Different Same Same Same Different
Repeaters Chap-8 (Layer2: LAN)
Bridges Chap-8 (Layer2: LAN)
Transparent bridge schematic: architecture
8.6 FDDI(Fiber Distributed Data Interface) ANSI X3T9 standard Dual counter rotating ring Fiber optic cable 100Mbps Max 4500Byte frame size Up to 200Km ring Max node distance 2Km/Max node 500 Frame 구조 Preamle SD Frame-CTR DA SA DATA FCS ED FS Preamle SD FC ED PA: Preamble SD: Start Delemeter DA: Destination Address SA: Source Address FCS: Frame Check Sequence FS: Frame Status
FDDI Network components Chap-8 (Layer2: LAN)
FDDI wiring schematic Chap-8 (Layer2: LAN)
FDDI Protocol Logical Link Control IEEE 802.2 Connection based service, Connectionless service 들과이에관련된제어기능 Media Access Control (MAC) Physical Layer Protocol (PHY) Frame 과 Token 의 Foramt, Error 검출, 링초기화방법, 링 Fault Isolation 및각종 timer 제어방법 Data Encoding, Decoding, Clock 동기 Physical Medium Dependent Layer(PMD) Connector, Jitter, Outputpower, Input sensitivity, 감쇄한계 FDDI 망구조 T Concentrator Router WAN T Bridge T Router/Gateway IEEE 802.3 LAN Network T T T
Comparison Chap-8 (Layer2: LAN)
Fast Ethernet Switched Fast Ethernet Gigabit Ethernet 8.7 High-speed LANs
Ethernet 발전단계 Chap-8 (Layer2: LAN)
Gigabit Ethernet 의전송거리요약
Gigabit Ethernet Migration: Upgrading Switch to Server Links
Gigabit Ethernet Migration: Upgrading Switch-to- Switch Links
Gigabit Ethernet Migration: Upgrading Switched Fast Ethernet Backbones
Gigabit Ethernet Migration: Upgrading a Shared FDDI Backbone
Fast Ethernet 규격 Chap-8 (Layer2: LAN) 100BASE-TX : 100 Mbps의속도, baseband 전송, 2 쌍의 twsited pair를사용하는규격을말함. 100BASE-FX : 100 Mbps의속도, baseband 전송, 2 쌍의광섬유를사용하는규격을말함. 100BASE-T4 : 100 Mbps의속도, baseband 전송, 4 쌍의 twsited pair를사용하는규격을말함. 위의 3 가지규격들중에서 100BASE-TX 와 100BASE-FX 는 100BASE-X 라함.
Gigabit Ethernet 규격 1000BASE-SX : 1Gbps의속도, baseband 전송, 2 쌍의 Short wavelength multi-mode optical fiber를사용하는규격을말한다. 1000BASE-LX : 1Gbps의속도, baseband 전송, 2 쌍의 Long wavelength multi-mode 또는 single mode optical fiber를사용하는규격을말한다. 1000BASE-CX : 1Gbps의속도, baseband 전송, 2 쌍의 short shielded Copper wire를사용하는규격을말한다. 1000BASE-T : 1Gbps의속도, baseband 전송, 4 쌍또는8 쌍의category 5 UTP를사용하는규격을말한다.
Gigabit Ethernet Chap-8 (Layer2: LAN)
FDDI 를중심으로 10Mbps Ethernet Repeater 로구성된네트웍
FDDI 를중심으로 10Mbps Ethernet Switch 로구성된네트웍
LAN 환경에 Fast Ethernet Switch
LAN 환경에 Gigabit Ethernet Switch
Fast Ethernet switch and 10/100baseT hubs
High-Speed Network Capabilities
초고속무선 LAN (1) Chap-8 (Layer2: LAN) 케이블을연결하지않고도사무실 공항 캠퍼스 철도역 병원 호텔등에서노트북컴퓨터또는개인휴대단말기 (PDA) 를사용, 초고속인터넷을즐길수있는무선랜 (LAN) 과관련한기술개발이국내외에서활발히진행. 광대역무선액세스네트워크의망구성을위해유럽의표준화기구 (ETSI) 는 2000년 4월에 5GHz대에서 6 54Mbps의전송속도를갖는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식의고속무선랜의표준안이최종확정.
초고속무선 LAN (2) [ 공중망의연동지원이가능!] 기존의이더넷기반 IMT2000(UMTS) 망 비동기전송모드 (ATM) 망 IP망등의이동단말 유선광대역망등과연동 Chap-8 (Layer2: LAN) => 4 세대혹은 3 세대이후의무선통신시스템에서요구 되는 2Mbps 이상의고속인터넷과광대역멀티미디어 서비스에적합
고속무선랜과관련된표준안 [ 규격분류 ] 1. 미국 IEEE 802.11, 11a, 11b, 11g 규격 CDMA/CA (Collision Avoidance) 2. 유럽 ETSI BRAN(Broadband Radio Access Networks) 의하이퍼랜 (HIPERLAN : High Performance Radio LAN) 규격 3. 일본 MMAC-PC(Multimedia Mobile Access Communication Systems-Promotion Council) 규격
IEEE 802.11 [ IEEE 의표준안 ] Chap-8 (Layer2: LAN) 인가없이사용할수있는 ISM(Industrial, Scientific and Medical) 밴드의 2.4 GHz를사용하여 2Mbps 까지전송할수있는기존방식. 802.11b 기존변복조기술을일부변경하여전송속도를 11Mbps 까지고속화한방식. IEEE 802.11a ISM 밴드의 5 GHz대역에서 6 54Mbps 의전송속도를갖는 OFDM 방식. IEEE 802.11n 500Mbps 의전송속도를갖는방식. 250Mbps 가양산중
[ ETSI BRAN 표준안 ] Chap-8 (Layer2: LAN) 최대 5 km내의가입자를위한광대역고정가입자망 (B- WLL) 인하이퍼액세스. 30m 범위의옥내환경또는 150m 내의옥외환경을지원하는 5 GHz대의하이퍼랜 2 하이퍼액세스노드와하이퍼랜 2 간의초고속 (155Mbps) 점대점연결링크로기간망역할을하는하이퍼링크가있다. => 이중고속무선랜에해당하는하이퍼랜 2 는 2000 년 4 월에표준안이완성됐으며하이퍼액세스와하이퍼링크에대한표준안은현재진행중에있다.
[ IEEE 802.11a 와하이퍼랜 2 ]
[ IEEE 802.11a 와하이퍼랜 2 ] 주파수대역폭이넓은 5GHz대의무선주파수사용 고속의데이터전송에적합 (2GHz에비해상대적 ) 주파수효율이높은 OFDM 변복조방식을공통적으로사용 미국 유럽 일본 -> 5GHz대역을활용 -> 옥내외에서여러광대역무선서비스와이와관련된제품의개발에박차를가하고있다. => 국내 -> 2001 년 2 월정보통신부에서차세대무선랜도 입에대비한 5GHz대역무선접속망연구전담반 을전파연구소에산 학 연의각계전문가로구성했다.
IEEE 802.11 과하이퍼랜 2 의차이점 Chap-8 (Layer2: LAN)
8.8 LAN protocols Chap-8 (Layer2: LAN)
Interlayer primitives an parameters Chap-8 (Layer2: LAN)
PDU format Chap-8 (Layer2: LAN)
Control field of a PDU Chap-8 (Layer2: LAN)
Protocol Data Unit (PDU) A data unit in the LLC level: called PDU contains four fields familiar from HDLC a destination service point (DSAP) a source service point (SSAP) a control field an information field DSAP s first bit : indicates individual or a group SSAP s first bit: indicates a command or response PDU Control is identical to the control field in HDLC PDU frames can be I-frame, S-frame, or U-frames no flag fields, no CRC, no station address» are added in the lower sub-layer (MAC layer)
8.9 Multisite LAN interconnection technologies