14 장 근거리통신망 : 이더넷 (Ethernet)

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14 14 장 근거리통신망 장 근거리통신망 : : 이더넷이더넷 (Ethernet)(Ethernet)

14.1 전통적 이더넷

14.2 고속 이더넷

14.3 기가비트 이더넷

14.4 요약


이더넷의 세 사지 세대

근거리통신망 근거리통신망 : : 이더넷이더넷 (Ethernet)((Ethernet)( 계속계속 ))


전통적 이더넷 10Mbps 로 동작 CSMA/CD 방식으로 매체에 접속 매체는 모든 지국들 사이에서 서로 공유

14.1 14.1 전통적 이더넷전통적 이더넷


MAC 부계층 접속 방식의 동작을 관장 상위 계층으로 부터 수신한 데이터를 프레임으로 만들고

부호화를 위한 PLS(Physical Layer Signaling) 부계층으로 전달

접속방법 : CSMA/CD

전통적 이더넷전통적 이더넷 (( 계속계속 ))


프레임 7 개의 필드로 구성 확인응답을 제공하지 않으므로 신뢰성이 없음 확인응답은 상위계층에서 구현

802.3 MAC 프레임



프레임 형식 프리엠블 (Preamble) - alert, timing, start synchronization

시작 프레임 지시기 (SFD;Start frame delimiter) - 프레임 시작

목적지 주소 (DA; Destination address) - 목적지 주소

발신지 주소 (SA; Source address) - 발신지 주소

PDU 길이 / 유형

데이터

CRC - 오류 발견정보 , CRC-32



프레임 길이 프레임의 최소와 최대 길이가 제한 최소 값 제한 : CSMA/CD 의 정확한 동작을 위함



주소지정 (Addressing) 이더넷 네트워크에 있는 NIC(network interface card) 는 6

바이트의 물리적 주소를 지국에게 제공

16 진법 표기법에 의한 이더넷 주소



유니캐스트 , 멀티캐스트 , 브로드캐스트 발신지 주소는 항상 유니캐스트 (unicast) 목적지 주소는 멀티캐스트 (multicast), 브로드캐스트 (broadca

st)



물리층 10Mbps 이더넷의 물리층



PLS(Physical Layer Signaling) PLS 부계층은 데이터 부호화와 복호화 맨체스터 부호화 방법을 사용



접속 단위 인터페이스 (AUI;Attachment Unit Interface) PLS 와 MAU 사이의 인터페이스를 정의 PLS 와 MAU 사이의 매체 독립적 인터페이스를 위해 개발



매체 접속 장치 (MAU, 송수신기 (Transceiver)) 매체 접속 장치 (medium attachment unit) 또는 송수신기는

매체 종속적 10Mbps 이더넷에서 사용되는 각 종류의 매체마다 별도의 M

AU 가 있음 송수신기는 매체를 통해 신호를 전송하고 매체를 통해

신호를 수신하고 충돌을 감지



매체 종속 인터페이스 (MDI; medium dependent interface) 내부 또는 외부의 송수신기를 매체에 연결하기 위해 필요 MDI 는 단지 매체와 송수신기를 연결해주는 하드웨어



물리층 구현



10Base5 : 굵은 이더넷 버스 토폴리지 사용 외부 송수신기는 탭을 통해 굵은 동축 케이블에 연결



10Base2 : 얇은 이더넷 내부 송수신기나 외부 송수신기를 거쳐 점 대 점 연결을

가지는 버스 토폴리지 사용 내부 수신기를 사용하면 AUI 케이블이 필요 없음



10Base-T : 꼬임 쌍선 이더넷 (Twisted Pair Ethernet) 물리적인 스타 토폴로지 사용 지국들은 허브 (hub) 에 연결되어 있음



10Base-FL : 광섬유 링크 이더넷 허브 (hub) 에 연결된 스트 토폴로지 사용



브리지형 이더넷 이더넷 발전의 첫 번째 단계 브리지들은 대역폭의 증가와 충돌 영역의 분리

대역폭의 증가



대역폭의 증가



충돌 영역의 분리



교환형 이더넷 브리지형 LAN 개념의 확장 2- 계층 스위치

패킷을 좀 더 빠르게 다룰 수 있는 N- 포트 브리지

스위치형 이더넷



전이중 양방향 이더넷 스위치형 이더넷의 발전 전이중 양방향 스위치형 이더넷 (full-duplex switched Ethernet)



CSMA/CD 의 불필요 CSMA/CD 방법의 불필요 각 지국이 두 개의 분리된 링크를 통해 스위치에 연결

MAC MAC 부계층과 LLC 부계층 사이에 MAC 제어 (MAC control)

추가 오류제어와 흐름제어 제공



고속 이더넷 100Mbps 의 데이터율

MAC 부계층 MAC 부계층을 그대로 유지 전통적인 이더넷과의 호환성을 위해 CSMA/CD 를 유지

14.2 14.2 고속 이더넷고속 이더넷 (fast Ethernet)(fast Ethernet)


자동 협상 (autonegotiation) 고속 이더넷에 추가 허브에게 단일 능력이 아닌 범위 능력을 허용 목적

비호환 지국들을 서로 연결 하나의 장치가 다중 능력을 갖는 것을 허용 지국이 허브의 능력을 검사할 수 있도록 함

고속 이더넷고속 이더넷 (fast Ethernet)((fast Ethernet)( 계속계속 ))


물리층 RS(Reconcilication), MII(Medium-Indepent Interface), PHY(Physical

Layer Entity), MDI(Medium-Dependent Interface)



RS(Reconcilication) 조정 부계층 (reconcilication sublayer) 10Mpbs 의 PLS 부계층을

대신 PLS 가 수행한 부호화와 복호화는 PHY 부계층으로 이동 4 비트 형식 (nibble) 의 데이터를 MII 에 전달하는 책임



MII(Medium-independent interface) AUI 는 매체 독립 인터페이스 (Medium-independent interface) 로

대체 10Mbps 에서 100Mbps 데이터율과 같이 사용할 수 있는

인터페이스로 개량



MII 의 특징 10Mbps 와 100Mbps 양쪽 모두에서 동작 PHY 부계층과 조정 부계층 사이에 4 비트를 보내는 병령 데이터

경로를 특징 관리 기능이 추가



PHY( 송수신기 ) 고속 이더넷의 송수신기는 PHY 계층 부호화와 복호화

MDI 매체에 내부 또는 외부 송수신기를 연결하기 위하여 매체 종속

인터페이스 (MDI) 가 필요 MDI 는 단지 특정 구현에 대한 하드웨어 부품



물리층 구현



100Base-TX 물리층 스타 토폴로지 두 쌍의 꼬임쌍선 케이블 ( 카테고리 5UTP 나 STP) 사용



송수신기 데이터의 송신과 수신 충돌 감지 부호화 / 복호화

부호화와 복호화



100Base-FX 물리적 스타 토폴로지 두 쌍의 광섬유 케이블 사용



송수신기 송신과 수신 충돌 감지 부호화 / 복호화

부호화와 복호화 4B/5B 사용



100Base-T4 카테고리 5UDP 나 STP 케이블 사용 음성급 꼬임쌍선 ( 카테고리 3) 을 설치한 빌딩에서는 비용명에서

비효율적 4 쌍의 UTP 를 사용



송수신기 (Transceiver) 100Base-T4 의 송수신기의 기능과 비슷

부호화와 복호화 8B/6T 사용



4 선을 사용한 전송 두 쌍은 단방향 전송을 위해 사용 나머지 두 쌍은 양방향 전송을 위해 사용



기가비트 이더넷 (Gigabit Ethernet) 1000Mbps

MAC 부계층 MAC 부계층을 그대로 사용 1-Gbps 의 속도로 전송할 때는 가능하지 않음

매체접속 CSMA/CD 를 이용하는 반이중 양방향 : 오늘날 사용하지 않음 CSMA/CD 가 불필요한 전이중 양방향

14.3 14.3 기가비트 이더넷기가비트 이더넷 (Gigabit Ethernet)(Gigabit Ethernet)


물리층 조정 부계층 GMII PHY

가비트 이더넷가비트 이더넷 (Gigabit Ethernet)((Gigabit Ethernet)( 계속계속 ))


조정 부계층 (RS) GMII 인터페이스를 통해 8 비트의 병렬 데이터를 PHY

부계층에게 전송

GMII(gigabit medium-independent interface) 조정 부계층이 PHY 부계층 ( 송수신기 ) 에 연결되는지를 정의 물리적인 구성요소가 아닌 논리적인 인터페이스



GMII 특성 1,000Mbps 에서 동작 RS 부계층과 송수신기 사이에 병렬 데이터 경로를 정의 관리기능리 추가됨 GMII 케이블이 없음 GMII 접속기가 없음



PHY( 송수신기 ) 부호화 / 복호화 연결을 제공하는 외부 GMII 가 없기 때문에 오직 내부에만 존재

MDI 송수신기를 매체에 연결 RJ-45 와 광섬유 접속기만이 정의 되어 있음



물리층 구현



1000Base-X 1000Base-SX 와 1000Base-LX 는 두 개의 광섬유 케이블을 사용 1000Base-SX 는 단파장 레이저를 사용 1000Base-LX 는 장파장 레이저를 사용



송수신기 송수신기는 내부에 존재 부호화 / 복호화 전송 / 수신 충돌 감지 ( 필요하다면 ) 1000Base-LX 는 장파장 레이저를 사용



부호화 8B/10B 사용



1000Base-T 카테고리 5 의 UTP 사용 1Gbps 의 전송률



송수신기 4D-PAM5(4 차원 , 5 레벨 펄스 진폭변조 ) 사용



14.4 14.4 요약요약

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