컴퓨터네트워크 11주차 Link Layer 02

주 교재 : Computer Networking : A Top-Down Approach

 

11주차 Link Layer 02

1. Ethernet
2. switches
3. VLANS

1. Wireless
   -1. Wireless links, characteristics

---

1. Ethernet

유선 LAN을 지배하는 기술

 

# Ethernet frame structure

preamble : frame의 시작과 끝을 알려주는 비트

• 7바이트의 10101010 과 1바이트의 10101011로 총 8바이트가 동기화를 위해 사용됨
• 수신기와 발신기의 clcck rates를 동기화하는데 사용됨

Address : 6바이트의 MAC 주소

type : 상위 계층의 프로토콜을 나타냄

CRC : cyclic redundancy check at receiver

 

# Ethernet physical topology

• Bus : Fail이 일어나면 같은 버스에 연결된 모든 노드가 작동 불가
• Star : 각각 분리돼서 이더넷 프로토콜 실행 -> Fail이 일어나도 해당 노드만 작동 불가.

---

2. Switch : multiple simulataneous transmissions

• routing 기능은 없는, 2계층의 인터페이스
• 이더넷 프로토콜은 각각의 incoming link에서 작동하고, 충돌이 일어나지 않음
• switching : 포워딩 테이블을 통해 충돌 없이 데이터 전송 가능

# self-learning, forwarding

1. 초기에 포워딩 테이블이 비어있다.
2. 모든 port에 요청을 다 보낸다.
3. 응답이 오는 포트에 대해서 포워딩 테이블 업데이트

# Ethernet : unreliable, connectionless

• connectionless : handshaking이 없다
• unreliable : NIC는 ack를 보내지 않는다.
  - 누락된 프레임의 데이터는 오직 sender가 높은 계층을 이용할 때만 복구되고, 다른 경우는 데이터를 누락한다.
• Ethernet's MAC protocol : unslotted CSMA/CD with binary backoff

# Ethernet swicth

• 링크 레이어 기기 : 활성화된 역할을 가짐
  - 이더넷 프레임을 저장하고, 전송함
  - 들어오는 프레임의 MAC 주소를 검증하고, 프레임이 세그먼트로 전송될 때 선택적으로 프레임을 하나 이상의 나가는 링크로 보내고, 세그먼트에 접근하기 위해 CSMA/CD 방식을 이용한다.
• transparent
  - 호스트는 스위치를 알지 못한다.
• plug-and-play, self-learning
  - 스위치를 구성할 필요가 없다.

# Switches vs routers

둘 다 store-and-forward 한다.

• routers : 네트워크 계층 기기 (네트워크 계층의 헤더를 검증)
• switches : 링크 계층 기기 (링크 계층의 헤더를 검증)

둘 다 포워딩 테이블을 가지고 있다.

• routers : 라우팅 알고리즘과 IP주소를 통해 테이블을 계산한다.
• switches : flooding, learning, MAC 주소를 통해 포워딩 테이블을 학습한다.

스위치는 릴레이로 가야하는 경우와 경로 계산을 할 필요가 없는 경우 이용한다.

-> 경로 계산은 라우터가 해주기 때문.

---

3. VLANs

이더넷은 실제 물리적으로 포트 연결을 시켜주는 경우가 있어서, 예를 들어 회사에서 부서 이동을 한다면, 포트 구성을 바꿔야하는 경우가 있다. 그래서 가변적으로 IP주소와 MAC 주소를 매핑해줄 수 있는 VLAN을 이용한다.

 

VLAN 기능을 지원하는 스위치는 단일 물리적 LAN 인프라에서 여러 가상 LAN을 정의하도록 구성할 수 있다.

 

#Port-based VLAN - 가변적

• traffic isolation : 1-8 포트로 들어오고 나가는 프레임은 오직 1-8 포트에만 접근 가능
• dynamic membership : 포트는 VLANs 사이에서 동적으로 할당 가능
• forwarding between VLANS : 라우팅을 통해 완료

---

1. Wireless

# Wireless and Mobile Networks

• wireless (무선)
• mobility (이동성)

# Elements of a wireless network

• wireless host
  - 노트북, 스마트폰
  - 어플 실행
• base station
  - 기지국
  - 유선 네트워크로 연결되어 있음
• wireless link
  - 모바일과 BS를 연결
  - 다양한 데이터 속도, 전송 거리
• infrastructure mode
  - BS는 모바일을 유선에 연결
  - handoff : 모바일이 기지국 범위를 벗어나는 경우
• ad hoc mode
  - BS가 없음
  - 노드는 오직 링크 범위를 통해 다른 노드에게 전송 가능

---

1-1. Wireless links, characteristics - CDMA

# Wireless Link Characteristics 1

• 신호 세기가 감소한다. : 거리에 따라 신호 세기가 달라짐
• 다른 자원으로부터의 간섭이 있다.
• 전파되는 길이 여러가지

# Wireless Link Characteristics 2

SNR : signal-to-noise ratio

SNR이 클수록 노이즈를 뚫고 나가기 쉽다.

 

SNR vs BER(Bit Error Rate) tradeoff

• 파워를 올리면, SNR이 증가하고, BER이 내려간다.

# Wireless Link Characteristics 3

• Hidden terminal problem
  - 장애물이 있으면 통신 불가

• Signal attenuation
  - 갈수록 신호 세기가 약해지는 문제

---

Code Division Multiple Access (CDMA)

encoded signal = (original data) X (chipping sequence)