1. Local Area Networks
Prof. Choong Seon HONG

2. 12장 근거리 통신망(LAN) 12.1 프로젝트 (Project) 802 12.2 이더넷(Ethernet)
12.3 토큰 버스(Token Bus)
12.4 토큰 링(Token Ring)
12.5 FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

3. 근거리 통신망(계속) 근거리통신망(LAN) LAN의 분류
제한된 지리적인 영역(연구소, 학교, 병원 등)에 있는 정보기기 간에 직접적인 통신을 제공하는 데이터 통신 시스템
LAN의 분류
이더넷(Ethernet)
토큰 버스(Token Bus)
토큰 링(Token Ring)
FDDI(Fiber Distributed Data Interface) : ANSI and ITU-T 표준안
Data Link Control of LAN are based on HDLC
IEEE 프로젝트 802 표준안

4. 12.1 프로젝트 802
IEEE 표준화 프로젝트(1985년 설립)
프로젝트 802와 OSI모델과의 관계

5. 프로젝트 802 (Cont’d)
프로젝트 802

6. 프로젝트 802 (Cont’d) LLC(Logical Link Control) IEEE 802.1
LAN간 인터네트워킹 표준 안
기존 어드레스지정, 액세스 및 오류 복구 메커니즘을 변경하지 않고 네트워크 구조 (architecture) 간의 비호환성 (incompatibility) 을 해결
LLC(Logical Link Control)
IEEE 802.2
데이터링크계층의 상위계층으로 모든 LAN 프로토콜에 공통
Containing the synchronization, flag, flow, and error control specifications
MAC(Medium Access Control)
데이터링크 계층의 하위 서브 계층으로 공유 매체접근방법 제공

7. 프로젝트 802 (Cont’d) 프로토콜 데이터 단위(PDU: Protocol Data Unit) LLC 레벨 데이터 단위
HDLC와 유사한 4개의 필드로 구성

8. 프로젝트 802(계속)
제어(Control) 필드
HDLC의 제어 필드와 동일

9. 12.2 이더넷(Ethernet) Xerox 사에서 개발된 802.3 표준 IEEE 802.3
Extended by DEC, Intel, and Xerox
IEEE 802.3
(PSK)

10. 이더넷(계속) ACCESS Method : CSMA/CD
Today the terms Ethernet, CSMA/CD, are used interchangeably

11. 이더넷(계속)
Collision in CSMA/CD

12. 이더넷(계속)
주소지정
이더넷 네트워크상의 각 Station (pc, workstation, print 등) 은 자신의 NIC(Network Interface card)를 가짐
6바이트 길이의 유일한 물리 주소

13. 이더넷(계속) 전자 규격 신호 방식(Signaling) 전송속도(data rate)
베이스밴드(Baseband)시스템 - Manchester digital Encoding
브로드밴드(Broadband)시스템 - differential PSK
전송속도(data rate)
1~100Mbps

14. 이더넷(계속) 프레임 형식( Frame Format)
Not providing any mechanism for acknowledging received

15. 이더넷(계속)
프레임형식
Preamble(7바이트) – combined the alert, timing, start synchronization
SFD(Start frame delimiter) - 프레임 시작
the everything that follows is data.
DA(Destination address) - 목적지 주소
SA(Source address) - 발신지 주소
PDU 길이/유형
802.2 프레임(PDU) - 46~1500 바이트길이
CRC - 오류 검출 정보, CRC-32

16. 이더넷(계속) 구현(Implementation) 10BASE5: Thick Ethernet
10BASE2: Thin Ethernet
10BASE-T: Twisted-pair Ethernet
1BASE5: Star LAN
Fast Ethernet

17. 이더넷(계속)
10BASE5: Thick Ethernet(버스형)

18. 이더넷(계속) 10BASE5: Thick Ethernet
RG-8 케이블: 표준 backbone thick 동축케이블
트랜시버(transceiver): MAU(medium attachment unit), transmitter-receiver
AUI(attachment unit interface) 케이블: 15-wire케이블(DB-15pin),최대길이 50m
트랜시버 탭(Transceiver Tap) : vampire tap

19. 이더넷(계속)
이더넷 세그먼트

20. 이더넷(계속)
10BASE5 트랜시버 연결

21. 이더넷(계속) 10BASE2 : Thin Ethernet NIC - thick Ethernet NIC + transceiver
Thin 동축케이블 - RG-58
BNC-T - T자형 연결자(3ports: NIC, input, output)

22. 이더넷(계속)
10BASE2 : Thin Ethernet(버스형)

23. 이더넷(계속) 10BASE-T : Twisted-pair Ethernet
The most popular standard defined in the IEEE series
Star형
UTP(Unshielded twisted pair) 케이블
전송속도: 10 Mbps
최대길이: 100M(hub to station)
Intelligent hub 이용
Four-pair RJ-45 케이블

24. 이더넷(계속)
10BASE-T : Twisted-pair Ethernet(star형)

25. 이더넷(계속) 1BASE5 : Star LAN AT&T제품 저속 전송속도: 1 Mbps Twisted-pair 케이블
Hub당 최대 10station

26. 이더넷(계속)
1BASE5 : Star LAN

27. 12.3 Other Ethernet Networks
An Ethernet network using a hub

28. Other Ethernet Networks (cont’d)
An Ethernet Network Using a Switch

29. Other Ethernet Networks (cont’d)
Fast Ethernet
고속 전송속도: 100Mbps
Star형
10base-T와 같은 MAC 프로토콜의 프레임 형식
4pair category3, category5 UTP (2 pairs for transmission and two pairs for reception)
100BASE-X : 2pair high-quality category5
100BASE-FX : two optical fiber
100BASE-TX : 2pair STP

30. Other Ethernet Networks (cont’d)
Categories of Fast Ethernet Implementations

31. Other Ethernet Networks (cont’d)
100Base-Tx Implementation

32. Other Ethernet Networks (cont’d)
100 Base-Fx
The distance between the station and hub (or switch) should be
less than 2000 meters

33. Other Ethernet Networks (cont’d)
100Base-T4 Implementation
Using four pairs of category 3 (voice grade) UTP
splitting the 100-Mbps flow of data into three Mbps flows
Using 8B/6T
Eight bits is transformed into six bauds of three voltage levels (positive, negative, and zero)

34. Other Ethernet Networks (cont’d)
100Base-T4 Implementation (cont’d)

35. Other Ethernet Networks (cont’d)
Gigabit Ethernet
1000 bps ~ 1 Gbps
MAC layer and access method remain same, but the collision domain is reduced
Physical layer – transmission media and the encoding system – is changed
Used for backbone to connect Fast Ethernet networks

36. Other Ethernet Networks (cont’d)
Use of Gigabit Ethernet

37. Other Ethernet Networks (cont’d)
Comparison between the Gigabit Ethernet Implementation
Feature
1000Base-SX
1000Base-LX
1000Base-CX
1000Base-T
Medium
Optical Fiber
(multimode)
(multi-or single-mode)
STP
UTP
Signal
Short-wave laser
Long-wave laser
Electrical
Max.
distance
550 m
550 m(multimode)
5000 m(single mode)
25 m

38. 12.4 토큰 버스(Token Bus) IEEE 820.4 물리적으로는 버스형
Physical Configuration of Ethernet
논리적으로 토큰을 이용한 링형(Ring using token)
Using the collision-free feature of token ring
공장 자동화와 프로세스 제어에 이용

39. 12.5 토큰 링(Token Ring) IEEE 802.5 token passing 방식 : access method
Using three-byte token
token possession
Token ring allows each station to send one frame per turn.

40. 토큰 링(계속)

41. 토큰 링(계속) 토큰 링 우선순위(Priority)와 예약(Reservation) 시간제한(Time Limit): 10ms
use of access control (AC) field
시간제한(Time Limit): 10ms
each station expects to receive frames within regular time intervals
감시(monitor) station
Monitoring, regenerating a new token 주소
6 바이트 주소 (imprinted on the NIC card)

42. 토큰 링(계속) 전자 규격 프레임형식 differential Manchester 디지털신호방식 전송속도: 4-16Mbps
데이터(data)
토큰(token)
중지(abort)

43. 토큰 링(계속)
토큰 링 프레임

44. 토큰 링(계속) 토큰링 데이터 프레임 For Differential Manchester Error Detected Bit
Control information or Data
How to use the information in the AC field

45. 토큰 링(계속) SD (Start delimiter) : 동기 타이밍 신호 AC (Access control) :우선순위
토큰 링 프레임
SD (Start delimiter) : 동기 타이밍 신호
used to alert the receiving station to the arrival of a frame
equivalent to the flag field in HDLC
adopted J and K violation to ensure transparency in the data field
AC (Access control) :우선순위
Three bits : priority field
the token bit : set to indicate that the frame is a data frame rather than a token or an abort frame
FC (Frame control) : 정보유형(제어, 데이터)
the first one bit : used to indicate the type of information contained in the PDU (control information or data)
7 bits : containing information used by the token ring logic (e.g., how to use the information in the AC field)

46. 토큰 링(계속) DA(Destination address) SA(Source address) Data:4500바이트
CRC:CRC-32 오류 검출
ED(end delimiter)
FS(Frame status): 수신자의 읽기 확인
set by the receiver to indicate that the frame has been read, or by the monitor to indicate that the frame has been already been around the ring
So, saying that the frame can now be discarded

47. 토큰 링(계속) 토큰 프레임 중지(Abort) 프레임 3개의 필드로 구성 : SD, AC, ED
used as a reservation frame to serve access to the ring
중지(Abort) 프레임
전송 종료
Just including SD and ED
generated either by the sender to stop its own transmission, or by the monitor to purge an old transmission from the line

48. 토큰 링(계속) Implementation
The ring in the Token Ring consists of a series of 150-ohm, STP sections linking each station to its immediate neighbors

49. 토큰 링(계속)
Token ring Switch

50. 토큰 링(계속)
MAU(Multistation Access Unit)

51. 12.5 FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
ANSI와 ITU-U(ITU-TX.3) 표준
전송매체 : 광케이블
Copper version of FDDI : CDDI
전송속도 : 100Mbps
FDDI 동작

52. FDDI (cont’d) Access Method : Token Passing
access is limited by allotted time
Each station has three Time Registers to control circulation of the token and distribute link access opportunities among the nodes equitably.
Values are set when the ring is initialized and do not vary in the course of operation
SA (Synchronous Allocation)
The length of time allowed each station for sending synchronization data (time sensitive data)
The time value is different for each station and is negotiated during initialization of the ring

53. FDDI (cont’d) TTRT (Target Token Rotation Time)
The average time required for a token to circulate around ring
AMT (Absolute Maximum Time)
A value equal to twice the TTRT
If a token takes longer than this time to make one rotation of the ring, the ring must be reinitialized.
Timers
Token Rotation Timer (TRT)
The actual time taken by the token to complete a cycle
Token Holding Timer (THT)
Begins running as soon as the token is received
Showing how much time remains for sending asynchronous frames

54. FDDI (cont’d) Station Procedure
When a token arrives, each station follows this procedure;
THT is set the difference between TTRT and TRT (THT = TTRT –TRT)
TRT is reset to zero (TRT = 0)
The station is set to zero (TRT = 0)
The station sends asynchronous data as long as the value of THT is positive.

55. 2
FDDI (Cont’d) 2
FDDI Example

56. FDDI (Cont’d) Addressing Electronic Specification
six-byte address similar to Ethernet address
Electronic Specification
Signaling (physical layer)
using a special encoding mechanism called 4B/5B
encoding by NRZ-I
Data Rate
up to 100 Mbps

57. FDDI (Cont’d)
Encoding by NRZ-I

58. FDDI(계속)
FDDI 계층구조

59. FDDI(계속)
FDDI 프레임 유형

60. FDDI(계속)
FDDI 링(Dual Ring)

61. FDDI(계속)
FDDI 링 절단
The secondary ring makes FDDI self-healing.

62. FDDI(계속) Nodes 이중 연결국(DAS : dual attachment station)
2개의 매체 인터페이스 연결기(MIC : media interface connector)를 이용하여 2개의 링에 연결
단일 연결국(SAS : single attachment station)
하나의 MIC를 가지며 하나의 링에 연결
워크 스테이션, 서버, 미니 컴퓨터 등을 MIC를 통하여 연결
이중 연결 집중기(DAC : dual attachment concentrator)
이중 링에 SAS 연결
제어 기능 수행

63. FDDI(계속)
Node connections

64. 12.6 LAN 비교 Network Access Method Signaling Data Rate Error Control
Ethernet
Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
Token Ring
FDDI
CSMA/CD
Token passing
Manchester
Several
Differential
4B/5B, NRZ-I
1, 10 Mbps
100 Mbps
1 Gbps
4, 16 Mbps No
Yes