LAN(Local Area Network)

• 등장 배경
  • LAN은 1970년대 미국 제록스사에서 개발한 새로운 분산 처리 시스템으로, 중심이 되는 컴퓨터를 가지지 않고 대등한 컴퓨터를 다수 수평으로 연결한 수평 분업형으로 분산 처리하고 있음
  • 수평으로 연결한 컴퓨터를 나중에 워크스테이션 또는 서버라고 부르게 되었는데, 이들 워크스테이션과 서버간의 통신 수단으로 LAN을 구축

     

• 이더넷(Ethernet)의 역사
  • DEC, Intel, Xerox 등의 회사들이 IEEE 802 표준으로 이더넷을 채택하기를 제안했고, 후에 이더넷 제안은 IEEE 802.3으로 재명명 되었음

       

• 고속 이더넷(Fast Ethernet)
  • 고속 이더넷의 종류
    • 100BASE-TX
      • 카테고리 5 UTP 케이블에서 동작하도록 설계되었으며, 기술적 특징은 4쌍의 동선 중 2쌍만 사용하도록 되어 있음
      • 모든 10BASE-T 이더넷 설치시 100BASE-TX와 같은 2쌍의 동선을 사용하므로, 10BASE-T를 사용하고 있다면 100BASE-TX도 문제 없이 운용할 수 있음
    • 100BASE-FX
      • 10Mbps 이더넷의 광섬유를 사용
      • 전달보다 거리 제한이 더 크기 때문에 이러한 제한을 극복하기 위해 많은 개발사들은 10Mbps 광섬유 전달만큼 멀리 전송이 가능한 전이중 광섬유 연결을 내놓고 있음
    • 100VG-AnyLAN
      • HP와 AT&T에 의해서 개발되었으며, 데이터의 제어는 CSMA/CD 대신 디맨드 프라이어리티 방식을 사용
      • 4쌍의 UTP 케이블을 사용하며, 10BASE-T의 2쌍의 UTP 케이블 시스템에서 100VG-AnyLAN으로의 성능 향상을 시도할 수 있음
    • 100BASE-T4

      카테고리 3 또는 4 UTP 케이블을 사용하고 있고, 100BASE-TX와 다른 점은 4상의 동선을 모두 사용한다는 점

         

• 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)
  • IEEE 802.3 표준 위원회는 고속 스터디 그룹을 결성하고 이더넷 포멧의 패킷을 초당 기가비트 속도로 전달하기 위한 수단을 연구하기 시작했으며, 2Com은 IEEE 미팅에서 고성능 1기가비트 이더넷 시스템에 대한 비전을 발표
  • 기가비트 이더넷은 1,000Mbps의 빠른 속도, 기존 기술인 이더넷 및 고속 이더넷과의 호환성, 표준 카테고리 5케이블링의 사용 등 고속 이더넷과 유사한 장점을 지니고 있으며, 고속 이더넷 스위치를 통합하는데 있어서도 최선의 기술
  • 기가비트 이더넷은 거리 제한과 낮은 신뢰성(경쟁 기술인 ATM에 비해)으로 인해 캠퍼스 백본으로는 접합하지 않으며, 동 기술의 도입은 주요 관리 소프트웨어의 변경을 수반한다는 단점이 있음
  • 현재 Bay, Cisco, 3Com과 같은 대형 벤더의 제품들이 출시되어 있으며, 이 외 소규모업체들의 제품도 시장에서 선보이고 있는데, 비록 기가비트로 불리고는 있지만 여러 가지 문제로 인해 현재 700Mbps 이하의 데이터 전송 속도만을 제공함
  • 기가비트 이더넷은 물리 계층의 매체로는 광섬유롸 구리선 2가지를 지원하며, 각 매체의 인코딩/디코딩 부분과 MAC, GMII로 구성
  • 100BASE-X
    • 송신과 수신 각각에 1라인(TP의 경우에는 1쌍)을 사용하는 방식
    • 물리 계층의 많은 부분에 광섬유 채널의 사양을 채용하고 있음
    • 구체적으로는 광섬유 채널의 레이어로 규정되고 있는 FC-0(최하위층)을 그대로 물리 매체 사양으로 채택
    • 인코드/디코더 방식도 FC-1에서 규정하고 있는 엔코드/디코드 방식인 8B/10B 변환 방식을 이용
  • 기가비트 이더넷은 크게 1000BASE-X와 1000BASE-T의 2종류로 구분되며, 전자는 다시 1000BASE-SX, LX, CX의 3가지 타입으로 나뉘어지므로 전체적으로는 4가지 타입으로 구분
    • 1000BASE-SX
      • 단거리 백본용
      • 850nm가지의 단파장을 통신에 사용하는 방식
      • 멀티 보드 광섬유를 사용하며, 코어 직경은 50㎛으로 550m까지의 배선 연장이 가능
    • 1000BASE-LX
      • 멀티모드는 빌딩 백본을, 싱글모드는 캠퍼스 백본을 대상으로 하고 있음
      • 1,300nm까지의 파장을 통신에 사용하는 방식
      • 싱글 모드 광섬유를 사용하거나 또는 1000BASE-SX와 마찬가지로 멀티 모드 광섬유를 사용하는 경우 코어 직경은 50㎛으로 550m까지 배선 연장이 가능
    • 1000BASE-CX
      • 구리선을 사용한 기가비트 전송
      • 150㎛의 STP를 사용하는 방식으로 배선 연장 거리는 25m
    • 1000BASE-T
      • 구리선을 사용한 기가비트 전송을 수행하고, 카테고리 5의 케이블을 사용
      • 통신 부하를 분산시키기 위해 2쌍이 아닌 4상을 사용하도록 하고 있는데, 이는 부하 분산과 데이터 압축의 조합에 의해 카테고리 5의 조건이 100MHz이하의 통신 부하로 하고 있기 때문

구분	규격 종류	물리 매체 종류	코어 직경(㎛)	밴드폭(MHz)	전송 거리(m)
1000BASE-X (802.3ab)	1000BASE-LX	멀티모드 광섬유	62.5	500	550
			50	400	550
				500	550
		싱글 모드 광섬율	9	제한 없음	5,000
1000BASE-X (802.3ab)	1000BASE-SX	멀티 모드 광섬유	62.5	160	220
				200	275
			50	400	500
				500	550
1000BASE-T (802.3ab)	1000BASE-CX	STP			25
	1000BASE-T	UDP			100

   

• 10GB 이더넷(10 Gigabit Ethernet)
  • 근래 통신/서비스 사업자들은 WAN 백본에 기가비트/테라비트 라우트, DWDM, OADM, OXC와 같은 고가의 전송 장비를 도입하여 WAN 영역에서의 대역폭 문제를 상당 부분 해소한 상태이나, 상대적으로 통신 사업자와 가입자를 연결하는 메트로 부분에서는 대역폭 부족으로 고민하고 있음
  • 통신 사업자, 특히 저렴한 통신 장비를 원하는 신규 사업자들에게 기존의 값비싼 시분할 다중화 방식의 전송장치보다 가격은 1/10 정도로 싸고 성능은 4배 뛰어난 10기가비트 이더넷과 같은 메트로 이더넷 기술이 유용
  • 10기가비트 이더넷 기술에 대한 요구는 메트로 영역에만 있는 것은 아니고, 기존의 UTP 카테고리 5동선을 사용하는 1000BASE-T 장비들의 단가가 점점 낮아지고 있어 데스크톱과 같은 작업 그룹을 통합하는 수준에서도 조만간 10기가비트 이더넷 사용이 확대될 것으로 예상
  • 현재까지는 사용자들이 기가비트 속도를 요구하고 있지는 않지만, 보다 큰 대역폭을 요구하는 데이터 센터 내 연결을 중심으로 LAN 백본에서도 10기가비트 속도에 대한 요구가 점차 커질 것으로 전망
  • 현재 IEEE 802.3 표준화 그룹에서 관심의 초점이 되고 있는 것은 기가비트 이더넷의 10배인 10기가비트의 전송 속도를 목표로 하는 802.3ae 임
  • 802.3x 기가비트 이더넷 표준이 완료되고 난 후 곧바로 10기가비트 이더넷 스터디 그룹이 결성되었고, 최근에 10BASE-T 장비 표준이 제정되었는데, 이는 UTP를 이용해 100m의 거리까지 데이터를 전송하는 장비의 표준임
  • 10기가비트 이더넷은 이전 이더넷 기술들과의 호환성을 유지하기 위해 최소. 최대 프레임 크기 및 IPG 등 기본적인 프레임 규격은 그대로 유지하면서 물리 계층의 전송 속도를 10기가비트로 향상시키는 기술
  • 10기가비트 이더넷은 기가비트 이더넷과 달리 LAN 또는 MAN 백본에서만 사용되는 기술로 개발되었기 때문에 전이중 방식으로만 작동하고, 물리 매체로는 광섬유만 사용가능
  • 전송 거리는 최대 40Km를 목표로 하고 있으며, 부호화 기법으로는 8B/10B 보다 효율적인 64B/66B를 사용
    • 8B/10B : 8비트로 데이터를 입력받아 10비트로 인코딩하여 출력하는 것
    • 64B/66B : 64비트 데이터를 입력받아 66비트로 인코딩하여 출력하는 것
  • 10GBASE-R은 LAN 사업자들이 지지하는 LAN-WAN 통합 방식으로, 선로 부호 방식으로는 오버헤드가 적은 64B/66B 방식을 이용하며, 물리 매체로 850nm/1,310nm/1,550nm 직렬(serial) 규격을 지원
  • WAN 접속용으로 정의된 10GBASE-W는 10GBASE-R과 동일한 사양에 SONET/SDH와의 연결을 위해 부호화 계층에 WIS(WAN Interface Sublayer) 계층이 추가된 형태
  • LAN 백본 용도인 10GBASE-X는 물리 매체로 1,310nm WDM 방식을 이용하며, 선로 부호 방식으로 기존의 8B/10B를 이용해 4개의 3,125Gbps 신호를 병렬로 전송하는 규격