LAN, WAN 그리고 MAN

 

 

LAN은 Local Area Network 이고 WAN은 Wide Area Network이다. LAN이 모여 WAN이 된다. LAN은 개인이나 회사가 설치하는 네트워크이고 WAN은 KT, LG, SKT 같은 통신회사가 서비스 목적으로 설치하는 네트워크이다. 그럼 작은 단위인 LAN부터 살펴보자.

 

LAN(Local Area Network)

 

거의 대부분의 LAN은 이더넷 방식을 사용한다. 이더넷 방식을 사용하는 이유는 싸고 단순해서이다. LAN은 OSI 2계층에 포함된다. OSI 2계층의 프로토콜의 가장 큰 목적은 MAC 주소가 가리키는 장비를 찾아가는 것이다. 한 마디로 얼마나 정교하고 정확하게 오류없이 데이터를 전송하느냐가 중요한 것이 아니라 얼마나 신속하게 목적지에 도달하느냐가 중요하다. 그러므로 복잡한 과정없이 단순하게 데이터 전송이 이루어지는 것이 좋다. 이더넷은 이런 조건을 만족하여 2계층 시장을 장악할 수 있었다.

 

Star형 그리고 Tree형

 

 

LAN에서는 미디어(선로)를 어떻게 사용할 것인가에 대한 전략이 필요하다. LAN은 주로 Star 형이나 Tree 형의 토폴로지로 장비를 연결한다. 그 이유는 이더넷이 Media Access 방식으로 경쟁방식을 채택하고 있기 때문이다.

 

스위치에 여러 대의 PC가 연결되어 있지만 스위치가 다른 스위치나 라우터와 연결되는 선로는 단 하나뿐이다. 선로가 하나 뿐이니, 선로(Media)를 차지하기 위한 경쟁과 충돌은 불가피하다. 그러므로 LAN에서는 적절한 Media Access 방식이 필요하다.

 

1) ALOHA

 

ALOHA 방식은 전적으로 운에 맡긴다. 데이터를 보냈는데 선로가 비어있으면 땡큐이고 누가 사용 중이면 충돌이 일어난다. 충돌이 일어나면 수신 측에서 데이터를 수신 못 하니 재전송 요청을 하게 되는데 그때 송신측은 다시 데이터를 재전송한다. 운에 전적으로 맡기는 것 외에도 시분할 방식을 도입한 ALOHA도 있다.

 

2) CSMA (Carrier Sence Multiple Access)

 

ALOHA에서 '운'을 사용하는 이유는 선로의 사용중 여부를 몰라서이다. 선로에는 데이터를 전송하는 선로인 Carrier(캐리어)가 있다. 캐리어에 전류가 흐르면 누군가가 선로가 사용 중이라는 의미이다. CSMA는 캐리어(Carrier)를 센싱(Sensing)하여 선로의 사용 중 여부를 판단한 후, Media Access 타이밍을 잡는다.

 

3) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)

 

캐리어의 사용여부를 감지하여 Media에 접근해도 충돌(Collision)이 일어난다. 캐리어가 사용 중이 아님을 감지한 장비가 하나만 있지 않기 때문이다. 비어있는 Media에 두 개이상의 장비가 동시에 데이터를 전송하면 충돌이 일어난다. CSMA 방식은 이런 충돌을 감지하지 못한다. 그래서 CSMA방식에 충돌 감지 기능까지 추가한 방식이 CSMA/CD 방식이다. 충돌을 감지한 장비들은 랜덤한 시간동안 잠시 휴식한다. 그 후, 다시 캐리어 센싱에 들어간다. 만약 캐리어가 비어있다면 Media Access를 다시 시도한다. 이렇게 서로 랜덤한 시간동아 잠시 휴식시간을 가지니 충돌이 다시 일어날 확률은 적어진다.

 

WAN(Wide Area Network)

 

LAN은 Star형과 Tree형의 토폴로지를 주로 사용하다보니 데이터를BroadCating 방식으로 전송한다. BroadCasting 방식은 근처 모든 선로에 데이터를 뿌리는 방식이다. Star형과 Tree형은 1대1로 연결된 방식이 아니라 1대 다로 연결된 방식이기에 데이터를 전체적으로 뿌려주고 프레임 헤더에 명시된 주소의 장비가 이에 반응하는 원리로 동작한다.

 

mesh 토폴로지

 

 

그러나 WAN은 다르다. WAN은 라우터들이 서로 1대1로 연결되어있는 구조이다. WAN의 라우터들은 서로 1 대 1로 데이터를 주고 받으면서 라우팅 상태를 공유해서 네트워크 상태를 체크한다. 라우터는 네트워크 상태를 나타내는 라우팅 테이블을 작성해야하므로 1대1로 연결되어 있다. 1대1 연결이 모여 mesh 토폴로지를 구조를 만든다.

 

mesh 토폴로지는 선로 하나를 독점하는 방식이기에 BroadCasting방식을 사용하지 않아도 된다. 경쟁방식도 사용하지 않으니 WAN으로 넘어가면 Media Access에 관한 전략이 LAN과는 전혀 달라진다. 그러므로 LAN에서 WAN으로 넘어 갈 때 프로토콜이 바뀌어야한다. WAN에서 사용하는 프로토콜은 IP프로토콜이다. 위의 그림은 근처 모든 장비와 1대1로 연결하는 Full-Mesh 방식이다. Full-Mesh 방식은 이상적인 방식이기는 하지만 현실적으로는 여러 제약조건이 있다.

 

MAN(Metropolitan Area Network)

 

MAN은 LAN과 WAN의 중간 규모의 지역에서 사용하는 네트워크이다. Star형과 Tree형이 LAN이고 Mesh 형이 WAN이라면 MAN은 어떤 토폴로지를 사용할까? MAN 토폴로지의 국제표준안은 DQDB(Distributed Queue Dual Bus)이다. DQDB는 Bus방식인데 Dual이므로 Bus 선로 두 개를 사용한다. 한마디로 이중버스구조이다.

 

 

 

두 개의 버스는 각각 단방향으로 전송방향이 서로 다르다. 그리고 노드는 각 버스에 데이터를 실을 큐를 갖고 있다. DQDB방식은 간단하다. 버스 끝단에 있는 슬롯생성기가 슬롯을 버스로 보내면 노드는 이를 감지하고 큐를 통해 슬롯 안에 데이터를 싣는다. 여기서 슬롯을 차지하는 방식은 LAN에서와 같이 경쟁방식이 아니다.

 

DQDB방식은 '예약'방식을 통해 슬롯을 차지한다. BUS A로 데이터를 보내고 싶으면 좌측에 있는 슬롯생성기에게 슬롯을 예약해야한다. 그러나 BUS A는 우측으로 데이터를 전송하니 BUS B를 통행 슬롯 예약을 한다. 이렇듯 예약은 보내고 싶은 BUS의 반대 BUS를 통해 이루어진다.

 

슬롯생성기는 주기적으로 슬롯을 생성하는데 예약이 들어오면 슬롯 하나에 예약정보를 담는다. 해당 슬롯이 버스를 이동하면 각 노드는 이를 감지를 한다. 이때 본인의 예약정보와 일치하는 슬롯이 지나가면 해당 슬롯에 큐에 저장된 데이터를 실어보낸다. 그러므로 예약을 먼저(First In)하면 예약 슬롯이 먼저 생성되니 노드의 위치와 관계없이 데이터를 먼저 Bus에 전송할 수 있다(First Out). 이와 같이 MAN은 어떤 경쟁없이 데이터를 전송시킨다.

 

MAN의 DQDB는 지난 포스팅에서 다루었더 ATM방식과도 유사하다. 그러므로 ATM 방식과 호환이 가능하도록 DQDB는 53바이트 프레임을 전송한다.

 

 

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참고자료