SLIP, HDLC, PPP, 무선인터넷 (수업) #9

시리얼통신

• Serial = 하나 
• "하나의 신호 선"을 통하여 데이터를 전송하는 것 (눈에 보이는선들이 아닌 "신호 선이 몇개인지" 가 중요!)
• 병렬통신에 비하여 저속이지만 회선비용은 저렴함
• 주로 멀리 떨어져 있는 장비 간을 연결하는데 사용
• SLIP 프로토콜 / HDLC 프로토콜 / PPP 프로토콜

 

 

 

SLIP 프로토콜

• 시리얼포트를 통하여 네트워크에 접속하는 프로토콜
• IP 패킷을 캡슐화하여 시리얼라인을 통하여 전송
• 프레임의 시작과 끝은 END 문자로 구성
• "인터넷 표준 프로토콜이 아님!"
• CRC 기능이 없어서 신뢰성을 보장할 수 업음!
• IP 주소 필드가 없어서 양단 간에 IP 주소를 알아야함.
• 압축 SLIP

 

 

 

HDLC 프로토콜

• 컴퓨터 네트워크의 데이터 링크상에서 "데이터의 신뢰성 있는 송수신 기능"
• 문자동기의 베이직 전송방식보다 비트동기를 사용하여 전송효율이 높음
• 모든 프레임에 오류검출용 CRC 부호가 적용되어 신뢰성이 높음.(오류제어와 흐름제어를 한다는 뜻!)
• 문자전소에 비하여 비트의 투명성이 높음
• 네트워크의 시리얼 구간에 적용
• WAN 구간에서 사용!

HDLC 프레임 종류

 

 

PPP 프로토콜

• HDLC의 기본구조에 프로토콜 필드가 추가되어 프로토콜 종류에 따른 기능을 수행
• 프로토콜 필드의 추가로 링크 협상설정, 인증, 네트워크 협상 및 설정의 기능을 수행

 

 

HDLC와 PPP 프레임구조 비교

 

 

SLIP와 PPP 프로토콜 비교

 

 

 

PPP 프로토콜

• WAN 구간의 프로토콜로 사용
• 동기(송신자와 수신자가 타이밍을 맞춤) 링크와 비동기(타이밍을 맞추지않음) 링크를 모두 지원
• 문자 중심 프로토콜과 비트 중심 프로토콜을 모두 지원
• 다양한 상위 네트워크 프로토콜을 지원
• CRC(->오류제어검사->신뢰성)를 이용하여 오류검사를 수행
• IP 주소 및 다양한 프로토콜 파라미터를 협상
• TCP와 IP 헤더를 압축
• 다양한 데이터 링크 옵션을 협상

KT나 SKT처럼 WAN에 있는 구간 = PPT 프로토콜 구간

 

 

PPP 프로토콜 종류 / 계층구조

• HDLC 프레임에 "프로토콜 필드가 추가"되어 다양한 네트워크를 지원

LCP 계층, 인증계층, NCP계층 = PPL 계층

 

 

LCP 기능

• 링크 설정과 구성 협상
• 링크 상태 결정
• 네트워크 계층 프로토콜 구성 협상
• 링크 종료

 

 

LCP 프레임

 

 

LCP 메시지 종류

• 링크 구성 패킷
• 링크 종료 패킷
• 링크 관리 패킷

 

LCP 구성 옵션

링크의 기본 특성을 협상

 

 

 

 

PAP 인증

• PPP 설정단계의 인증 절차
• 원격지 호스트에 대한 서버의 인증 기능
• 양방향 핸드 쉐이크 방식 사용
• 클라이언트에서 ID, PWD를 서버에 보내 인증을 요청

 

PAP 인증 포맷

 

 

 

CHAP 인증

• PPP 서비스 동작 중 클라이언트의 유효성 인증
• 세 방향 핸드 쉐이크 방식을 사용
• 서버가 클라이언트에 유효성 확인을 요청
  -->> 클라이언트는 ID, PWD 응답
• 응답 계정이 적절하면 확인, 부적절 할 경우 차단

 

CHAP 인증 포맷

 

 

 

NCP

• LCP -> 인증 -> NCP
• PPP를 다양한 네트워크 프로토콜과 함께 사용할 경우 문제점 발생, 그리고 회선교환 방식인 PPP는 IP 주소 지정과 관리 기능의 적용이 어려움
• --> 따라서, 시리얼 통신 프로토콜과 다양한 네트워크 프로토콜의 차이점을 보완하기 위해 NCP를 사용!
• NCP 메시지
  => LCP와 동일한메시지 포맷을 가짐
• NCP 프레임
  => NCP 프레임과 LCP 프레임 구분
  ==>> PPP의 프로토콜 필드 값으로 구분!
  ==>> LCP(0x c021) // NCP(0x8021)

 

NCP 구성 요청 메시지 옵션 타입

IP 주소, DNS 서버 주소 등을 협의

 

 

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PPP 기본 동작 (순서)

1. LCP를 통한 데이터 링크 설정
2. 클라이언트와 서버 간의 PAP 인증
3. NCP를 통한 네트워크 프로토콜 설정

PPP 동작 절차

 

 

PPPoE 동작 (순서)

1. 물리매체 발견
2. LCP 협상
3. PAP 인증
4. NCP 협상

PPP + 물리매체 발견 추가

 

 

LAN에서의 PPP 동작

• PPP서버 인증 -> 인터넷 접속

 

 

 

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무선 인터넷 회선

• 무선 = 주파수 = 전파
• 무선 단말에 내장된 무선 LAN(무선중계기 = AP), 무선 모뎀 등을 통하여 인터넷에 접속
• 모뎀 (디지털 -> 아날로그 변환)
• 케이블 배선으로부터 자유로운 단말 이동성, 단기적으로 요구되는 신속한 LAN 환경 구축 가능!
• 한정된 주파수 자원, 무선으로 인한 신뢰성/보안성 문제

 

 

무선 인터넷 종류

• WiFi 접속 : IEEE 802.11 기반의 무선 LAN
• Wibro 접속 (Wireless Broadband Internet) : 무선 광대역 인터넷, 모뎀을 이용, 서비스 중단 예정
• 무선 핫 스팟 접속 : 사용자가 많은 지역에서 무선인터넷 접속을 최대화하기 위해 설치된 하나 이상의 AP지역
• 테더링(Tethering) 접속 : 무선 인터넷 사용이 가능한 기기를 다른 외부기기에 1:1로 연결해서 사용
• 4G LTE 접속
• 블루투스 접속
• B-WLL 접속 (Broadband Wireless Local Loop) : 초고속 인터넷 가입자 망을 무선으로 대체하려는 기술

 

 

 

무선 LAN 주파수 대역

• ISM (Industrial Scientific Medical) 주파수 대역을 사용
• ISM 밴드는 산업, 의료, 과학 분야에서 사전 허가 없이 사용할 수 있는 주파수 대역
  - 2.4GHz 대역, 5GHz 대역

 

이동통신 주파수 대역

• 기존의 이동통신망 주파수 대역 사용
• 800MHz~900MHz 대역, 1.7~1.8GHz 대역, 2.1GHz~2.6GHz 대역
• -> 고정된 것은 아니고 정부 정책에 따라 달라질 수 있음.

 

 

IEEE 802.11 물리 계층 -> 물리 매체에서 각 비트를 신호로 변환하여 전송하는것에 대한 명세

 

무선 LAN 프로토콜 계층 구조 / 무선 LAN MAC 프레임 헤더 구조

 

 

 

매체 액세스 (CSMA/CA) 방법

• 단말이 미디어 상태를 확인 후 사용 가능하면 RTS를 전송
• AP가 데이터를 전송할 준비가 되면 CTS신호로 응답
• 두가지가 완료되면 사용권이 허가됨!

 

 

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유선 인터넷 케이블

• 직렬 케이블
• 병렬 케이블

 

 

직렬 케이블

• 케이블에 물리적으로 여러 회선일지라도 "데이터 전송 회선은 하나 인 것"
• 케이블 선을 짤라서 8줄이 나왔는데 신호 전송이 1개이면 직렬 케이블
• "장거리 구간"은 회선 비용이 많이 들어서 주로 직렬 케이블 사용
• 하나의 데이터 회선을 사용하여 병렬 케이블에 비하여 속도가 늦음

 

 

병렬 케이블

• 케이블에서 여러 개의 전송회선을 가지고 "동시에 병렬로 데이터를 전송"
• 비용을 고려하여 주로 "시스템 내부"나 "가까운 거리"에 사용
• 직렬 케이블에 비해 "고속전송 가능"

 

 

단말과 주변장치 간의 데이터 전송 케이블

 

 

직렬 케이블 기능 비교 / 232 vs V.35 (WAN구간에서 주로 사용하는 2개)

 

 

 

DTE (Data Terminal Equipment)

• 데이터 단말장치
• 데이터 처리 장치로 입출력 기능
• 통신 기능
• 통신 제어기능
• 쉽게 이야기해서 PC로 생각해도 됨!

 

DCE (Data Circuit-terminating Equipment)

• DSU : 디지털 신호를 디지털 회선으로 연결하기 위한 신호 변환기
• Modem : 디지털 신호 -> 아날로그 회선 

 

 

DTE(라우터)--DCE(DSU) 간의 접속 케이블

• RS -232 직렬 케이블
• V.35 직렬 케이블

DTE와 DCE 사이의 선

 

 

꼬임선의 종류

• UTP 케이블 (가격이 저렴, 주로 사용)
  - CAT 3 (10Mbps) 
  - CAT 5 (100Mbps)
  - CAT 6 (1000Mbps)
• STP 케이블 (가격이 비쌈)
  - FTP케이블 (Foiled Twisted Pair, 호일같은것)
  - S-STP 케이블 (Screened-shielded Twisted Pair, 그물)

 

 

다이렉트 케이블(Straight through cable)

• PC와 스위치, 스위치와 라우터의 접속
• 주띠 주 녹띠 파 파띠 녹 갈띠 갈

 

크로스 오버 케이블(Crossover calbe)

• 스위치와 스위치, PC와 PC, 허브와 허브 연결에 사용
• 녹띠 녹 주띠 파 파띠 주 갈띠 갈

 

콘솔 접속 케이블

• 스위치 또는 라우터와 제어장치인 PC를 콘솔로 연결하여 사용
• 9600bps로 비동기식 모뎀에 접속 가능
• 변환기 (RJ45 to DB9)

 

 

동축 케이블

• 주로 집에 있는 안테나선이 동축케이블
• 중심축을 기준으로 1개의 심선 도체를 유전체가 둘러쌓는 형태
• 내부 도체 : 실제적인 신호를 전송
• 외부 도체 : 그물형태의 알루미늉/구리로 만들어진 차폐 구조
• 굵은 케이블(Thick Cable) : 10 Base 5 (전송속도 10 Mbps, 전송거리 500미터)
• 가는 케이블(Thin Calbe) : 10 Base 2 (전송속도 10 Mbps, 전송거리 185미터) -> 주로 집에서 사용
• 차폐된 구조로 외부적인 간섭이 영향을 미치지 못함.
• "도파 관 구조를 사용"

 

 

 

광 케이블의 구조

• 코어 부분: 빛이 통과
• 클래딩 부분 : 빛이 밖으로 새어 나가지 못하도록 하는 역할
• 광섬유 : 코어 부분의 굴절률이 바깥 부분인 클래딩 부분의 굴절률보다 약간 크도록 설계되어 "전반사"를 함
• 싱글 모드 케이블 : 케이블 전송 품질이 좋은 장거리 용
• 멀티 모드 케이블 : 단거리의 장비 간을 연결
• 계단(Step Index) 굴절율 광 케이블 : 2단계 굴절구조로 입사각이 작은 빛이 계단 형태로 전반사 하면서 전달
• 경사(Graded Index) 굴절율 광 케이블 : 코어의 중심부는 굴절율이 가장 높고 주변으로 감에 따라 점차 낮아지는 구조
• 광의 속도는 굴절률의 반비례!
• 유리섬유로 만들어 전자기적 간섭이 없고, 전송 대역폭이 매우 큼
• 보안성이 뛰어나고, 가늘고 가벼워서 강하고 유연함
• 전송 손실이 거의 없고 전송 품질이 우수하여 장거리 전송에 적합함!

 

 

광 케이블의 도파 원리

• 코어의 굴절률을 클래드의 굴절률 보다 크게 할 경우
• --> 코어에 들어온 광은 코어와 클래드의 경계에서 "전반사"를 반복하여 코어 부분을 통하여 진행

 

 

광 전송 회선의 종류

1. FTTH : 광케이블을 홈까지
2. FTTO : 광케이블을 오피스까지
3. HFC
4. AON : Acitve
5. PON : Passive