Local Area Network

1. Topology

• Bus Topology

  

  • 모든 node들이 양 끝에 terminator (저항)가 있는 하나의 transmission medium에 의존해서 통신한다.
  • 통신 link가 끊어지게 되면 시스템이 마비된다.

• Star Topology

  

  • 각각의 노드들은 공통되는 중앙 노드에 연결되어 통신한다.
  • 2개의 point-to-point 링크를 사용한다.
    • 각각 전송, 수신 용도
  • 특정 노드와의 통신 link가 끊어지더라도 다른 노드들간의 통신에는 영향을 주지 않는다.
  • Central node
    • Hub : Bus Topology와 동작하는 방식이 동일하며 저렴하다.
      특정 노드들간의 통신중에는 다른 노드들이 통신 link에 접근이 불가능하여 동시에 여러 장비들과 통신이 불가능하다.
      
      -> A, B가 통신 중에는 C, D 노드는 medium에 접근이 불가하다.
      
      
    • Switch : 동시에 여러 장비간 통신이 가능함에따라 성능이 우수하고 높은 비용을 가지고있다.

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2. IEEE 802 Protocol Layers Compared to OSI Model

• OSI : Data의 flow, error control
• IEEE 802 : DataLink Layer를 Logical Link Control, Medium Access Control 두 개의 Layer로 분리한다.
  
  • Logical Link Control (LLC) : transmission medium에 접근해서 통신하는 노드들간의 논리적인 link를 제어한다.
    • Medium Access와는 독립적이다.
      -> Medium에 접근하는 방법은 모두 달라도 LLC 방법은 동일하다.
    • Error control, Flow Control
  • Medium Access Control (MAC) : transmission medium에 대한 접근을 여러방법으로 제어한다.
    • Random access, Using token, Polling
  • 각각의 header segment가 존재
    

• LLC Services

  1. Unacknowledged connectionless service
     -> Ethernet이 사용하는 방법이며 data의 전송이 보장되지 않는다.
     -> 데이터 수신시에 ACK을 전송하지 않는다.
     -> Error 자체적으로 correction
     -> No logical connection
     -> Required minimum logic (Preferred option)
     
     
  2. Connection-mode service
     -> 통신하는 노드들 사이에서 Logical connection set up 필요
     -> Flow & Error control 제공
     -> Used in simple devices
     
     
  3. Acknowledged connectionless service
     -> 데이터 수신시에 ACK을 전송한다.
     -> No logical connection
     -> Large channel needed
     -> Emergency control signals

• LLC Protocol

  • HDCL 기반
  • type1 : Unacknowledged connectionless service (Ethernet)
    -> LLC header를 사용하지 않는다.
  • type2 : Asynchronous balanced mode
  • type3 : Acknowledged connectionless service

• LLC PDU in a MAC Frame Format
  

• Medium Access Control Protocol (MAC) : transmission medium에 대한 접근권한을 제어하는 프로토콜로 여러가지 방법이있다.
  • Round robin : By using token
  • Reservation : By scheduler
  • Contention : By random access (경쟁)
    

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3. Bridges

• 동일한 (또는 서로다른) Physical & Datalink layer protocols를 가진 비슷한 LAN들을 연결한다.
  
  • Repeater : 서로 다른 Physical Layer를 연결해주며 상위계층에서는 같은 protocol을 가지고 통신하고있어야 한다.
  • Bridge : 서로 다른 Data Link Layer를 연결해준다.
    -> 서로 다른 MAC protocol(format)을 사용해도 bridge가 control 및 mapping 해준다.
  • Router : Network Layer에서 주소 정보를 보고 경로를 결정한다.
  • Gateway : 완전히 네트워크가 다른 장비들을 연결할 때 사용한다.
    
    
• 2개 이상의 LAN들을 연결한다.
• 각각의 station들은 bridge의 존재를 모른다.
  -> Transparent : 각각의 station들은 직접적으로 데이터를 전송한다고 생각한다.
• 라우팅과 어드레싱을 수행한다.

• Configuration of Bridges

  

  • 일종의 Routing : 각각의 station들이 데이터를 전송하는 과정에서 Bridge들은 본인에게 어떤 station들이 연결되어 있는지 routing table을 그려나가며 저장한다.
    • Spanning Tree 형태
      
      -> Frame forwarding
      -> Address learning: bridge port마다 연결되어있는 station들을 저장
      -> Loop resolution

      Loop of Bridges
      
      -> Station B가 Data를 전송하면 모든 Bridge로 전송
      -> α:2:B, β:1:B, β:2:B 정보가 table에 저장 (Infinite loop)
      -> Solution : loop를 생성하는 port를 blocking

  • 각각의 Bridge들은 Cycle이 존재하지 않도록 내부적으로 끊어버린다.
  • Traffic 분리 / 제어가 가능하다.

• Link-Layer Switch
  
  -> Switching table은 각 station들이 data를 전송하게 되면 Gradual하게 생성된다.
  -> Switching table에 정보가 없는경우 broadcast (전체전송)을 통해 테이블 정보를 생성해 나아간다.

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4. Configuration

• LAN Configuration
  

  • Router VS Switch, Bridge
    • Switch 또는 Bridge는 Spanning Tree를 만들어야한다.
      따라서, 데이터 전송을 위해 tree를 따라가야한다.
      -> Shortest path 불가능!
    • 반면 Router는 Network 계층에서 shortest path를 찾을 수 있다.

• VLAN Configuration
  

  • LAN끼리는 물리적으로 떨어져있지만 논리적으로 LAN이 연결되어있는 상태이다.
    -> 멀리 떨어져있더라도 동일한 LAN에 있는 것과같은 서비스를 제공한다.
  • 데이터 전송시에 같은 LAN Segment 안에있는 Station들은 데이터 수신가능하다.
    
    -> Virtual LAN 기능이 있는 Swtich 장비들이 동일한 Virtual LAN안에 속한 Station들에게 broadcast data를 전달 해야한다.
    
    -> 각 Switch에서 VLAN 소속 port 정보를 가지고 있고 Broadcast data가 전송/수신 하게되면 해당 VLAN에 속한 Station들에게 data를 전달해준다.