Switching Standards Organization n IEEE NIST ISO ITU

Switching 이론

• Standards Organization n IEEE NIST ISO ITU CCITT n IETF n n Institute of Electrical & Electronics Engineers National Institute of Standards & Technology International Organization for Standardization International Telecommunications Union International Consultative Committee for Telegraphy and Telephony Internet Engineering Task Force

• Packet 생성 Layers User Program Layers Incoming Frame Reduction Layer 7 Application C 6 Layer 5 Session C 5 Layer 4 Transport C 4 Layer 3 Network Layer 1 Physical User Program Data Layer 7 Application C 7 Layer 6 Presentation Layer 2 Data Link Hi < c/r > C 3 C 2 Layer 6 Presentation Data 6 Layer 5 Session Data 5 Layer 4 Transport Data 4 Layer 3 Network Data 3 Data 2 Complete Frame C 2 Layer 2 Data Link Layer 1 Physical

• Signaling Methods n Baseband l l l n 한번에 하나의 신호만을 전송 Digital Signal : 전압차 이용 양방향 신호 Baseband Ethernet è Manchester Encoding 사용 Baseband Token Ring è Differential Manchester Encoding 사용 Broadband l l 주파수 차이를 이용해서 많은 Channel로 전송 Analog signal : modulation 이용 Directional flow이용 CATV에서 이용

n Switch l l 여러 Segment 간의 Traffic을 고속으로 각 Segment로 전송 각 Segment는 Switch와 연결된 Interface에 따라 속도 결정 LAN Segment 1 LAN Segment 2 LAN Segment 3 LAN Segment 4 Switch LAN Segment 5 LAN Segment 6

• LAN → Broadcasting Boundary!! n Traffic의 증가에 따른 Speed의 고속화 요구 n 방안 l l Fast Ethernet Gigabit Ethernet Fast Ethernet 기존기술과 신기술간의 연 동방안 필요 → Switching 기법 등장

802. 3 표준화 체계 IEEE 802. 3의 구성 802. 1 : Bridge 및 망 관리에 관한 규정 802. 2 : Logical Link Control이라는 MAC의 상위부 계층에 대한 규정 802. 3 CSMA /CD 802. 4 Token Bus 802. 5 Token Ring IEEE 규정 802. 3 802. 6 DQDB 802. 7 Broad band TAG 명 칭 802. 8 Fiber optic TAG 802. 9 Integrated LAN 표준연도 802. 14 802. 11 802. 12 802. 10 Wireless 100 Base CATVSILS LAN -VG LAN 특 징 10 Mbps MAC PLS AUI 1983. 6. 24 10 Base 5, 50 , 동축 Cable (Thick), Bus 802. 3 a 10 Mbps Cheapernet MAU 1985. 6. 13 10 Base 2, 50 , 동축 Cable (Thin), Bus 802. 3 b 10 Mbps Broadband MAU 1985. 9. 19 10 Broad 36, 75 , 동축 Cable, Bus 802. 3 c Baseband Repeater 1986. 3. 13 802. 3 d 10 Mbps FOIRL MAU 1987. 12. 1 Fiber Inter-Repeater Link 802. 3 e 1 Mbps “star. LAN” MAU 1987. 6. 11 1 Base 5, UTP Cable, Manchester Code, star. LAN, Hub 사용, Star, 500 m/2. 5 km 802. 3 h Layer Management for 10 Mbps DTEs 1990. 9. 28 802. 3 i 10 Mbps UTP MAUs 1990. 9. 28 10 Base. T, UTP Cable, Hub 사용, NIC-HUB : 100 m, star

IEEE 규정 명 칭 표준연도 특 10 Base. FP, FB & FL, 광 Cable, 점대점 연결 (2 km) 802. 3 j 10 Mbps Fiber Optic MAUs 1993. 9. 15 802. 3 k Layer Management for 10 Mbps Repeater 1992. 9. 17 802. 3 l PICS Performa for 10 Mbps UTP MAU 1992. 9. 27 802. 3 p Management for 10 Mbps Integrated MAUs 1992. 9. 27 802. 3 q GDMO formatting of Layer Management for 10 Mbps DTEs 1993. 6. 17 802. 3 r PICS Performa for 10 Base 5 MAU 802. 3 t Informative Annex to 10 Base. T for 120 Cabling 1995. 6. 14 802. 3 u 100 Mbps Standard, MII, PHY and MAUs 1995. 6. 14 802. 3 v Informative Annex to 10 Base. T for 150 Cabling PAR approved 802. 3 w Enhanced MAC Algorithm (BLAM) PAR approved 802. 3 x Full Duplex Ethernet PAR approved 802. 3 y 100 Mbps UTP MAU for 100 Base. T 2 PAR approved 802. 11 100 Base. VG 802. 3 z Gigabit Ethernet 징 PAR approved 1995 1997 Alliance 100 Base. Tx : UTP Cable, NIC-HUB : 100 m 전송 거리, star 100 Base. Fx : Fiber Optic Cable, star UTP Cable, NIC-HUB : 100 m 전송 거리, star

Ethernet • History n n n 1973 Xerox의 PARC에 의해 개발 1976 Ethernet prototype 구현 1980 DIX 에 의해 Ethernet Ver. 2 발표되어짐 1983 IEEE 802. 3 10 Base 5 승인 1988 IEEE 802. 3 b 10 Base 2 승인 1990 IEEE 10 Base. T 승인

• Ethernet 구성요소 n Wiring or Transmission Type l l 10 Base 5 è Thick Ethernet, 15 pin connector, external transceiver 10 Base 2 è Thin Ethernet, BNC connector, internal tranceiver 10 Base. T è RJ 45 connector, “Hub” technology, internal transceiver 10 Base. F è Fiber connector, backbone technology, external transceiver Transceiver n Terminators n

• Ethernet connections Ethernet Drop Cable Mainframe Outside World Strata. Com Bridge/Router VAX Cluster Transceiver 10 Base. T Hub

• Ethernet Frame n IEEE에 의해 최소, 최대 Frame 크기 정의 l l 최소 = 64 bytes 최대 = 1518 bytes 최소 크기는 전송 station에 의해 발견되어질 수 있는 collision에 안전함 n Frame의 전송 후에 휴지 시간 존재 n l n Interframe gap Frame Type l l l Ethernet II Standard 802. 3 Ethernet / RAW 802. 3 Ethernet IEEE 802. 3 SNAP Ethernet

n Ethernet Frame within Version II 8+ bits Preamble 48 bits 16 bits Dest Addr Src Addr 46 -1500 bytes 32 bits Type Data Packet FCS Control User Data

n Ethernet frame within IEEE 802. 3 Dest Src Preamble SFD Addr Length DSAP SSAP Control Data Packet User Data Pad FCS

n Ethernet Frame with a SNAP header Dest Src Preamble SFD Addr Length DSAP SSAP Control Data Packet SNAP Header Pad User Data FCS

Fast Ethernet • 기술적 검토 n n n n 기존의 Ethernet IEEE 802. 3 표준의 확장 기존의 802. 3 Media Access Control(MAC) Layer를 이용 세 종류의 Physical Layer중의 하나와 Media-independent interface (MII) Layer를 통해 접속 MII Spec. 은 10 Mbps Ethernet (AUI)와 유사 100 Base. TX, 100 Base. T 4, 100 Base. FX 등 세 가지 Media Spec. 을 제공 10 Mbps CSMA/CD MAC의 Bit Time(매Bit의 전송시간)을 10배 로 감소시킴으로써 Packet Speed의 10배 향상 Packet Format과 Packet Length, Error Control, Management Information등은 10 Base. T와 동일

• Adapter Architecture Direct-coupled : 모든 중요한 transceiver circuit는 adapter내 부에(PHY circuit라함) 포함한 것으로 이점은 low cost, MII connector, MII cable, external transceiver element등이 따로 요구되지 않는다. n External transceiver : PHY와 MII connector가 분리되어 있는 형태로 이점은 flexible하다는 것이다. n Fast Ethernet은 어떤 특별한 bus architecture에도 제한이 없다. (ISA, EISA, PCI, Sun s-bus 등) n 100 Mbps Adapter Dual Speed 10/100 Mbps Adapters 100 Base. T 4 Four Pair Category 3 UTP 100 Base. T 4 & 10 Base. T 100 Base. Tx Two Pair Category 5 UTP, STP 100 Base. Tx & 10 Base. T 100 Base. Fx Two Strand 62, 5/125 m Multimode Fiber 대부분의 Fast Ethernet Fiber Adapter는 한 가지 속도로만 동작

• IEEE 802 표준 100 Mbps LAN의 분류 IEEE 802. 3 100 Base-X 100 Base-T 4 100 Base-FX IEEE 802. 12 100 Base-T 2 100 Base-VG

• 지원되는 Cable Transceiver Type Cable Type Pair의 수 100 Base. T 4 Cat. 3 UTP Cat. 4 UTP Cat. 5 UTP 4 4 4 Workhorse design for category 3 cable, 최대 거리 100 m 100 Base. Tx Cat. 5 UTP 150 UTP 2 2 2 pair 만 필요, 최대 거리 100 m 100 Base. Fx 62. 5/125 m Multimode Fiber 2 FDDI와 같은 광 Cable, 최대 거리 2 km n 비 고 Fast Ethernet은 모든 media type들의 link distance를 EIA/TIA 568 -A와 ISO/IEC 11801 building wiring standard에 따른다.

• Fast Ethernet의 이점 n n n High Performance Standard-Based Technology 기존의 장비와 Cabling Infrastructure 및 Network Management System을 최대로 활용함으로써 Cost-effective Migration 제안 대부분의 네트워크 장비를 지원하는 Vendor에 의해 제공됨 Optimum Value(표준의 완성)

• MAC Parameters Values Bit time 10 ㎱ Slot. Time 512 bit times inter. Frame. Gap 0. 96 ㎲ attempt. Limit 16 backoff. Limit 10 jam. Size 32 bits max. Frame. Size 1518 octets min. Frame. Size 64 bytes MACaddress. Size 6 bytes

• 10/100 M Ethernet 비교 10 Mbps MAC 100 Mbps MAC frame 생성, CSMA/CD 동작 (SFD로부터 바이트 및 동기수행 Bit 단위 송수신 Nibble 단위 송수신 PLS/PCS Manchester encoding/decoding 송/수신 Clock 생성 및 추출 8 B 6 T(OR 4 B/5 B)코드 encoding/decodin 송/수신 클럭 생성 및 추출 Collision Detection PMA Collision Detection 파형변환/복원 전기적인 isolation PMD: o/e 변환 Medium 매체

Gigabit Ethernet • Gigabit Ethernet 목표 Ethernet과 Fast Ethernet과의 완벽한 호환성 n Ethernet 표준 사용 n Fast Ethernet의 10배 성능 제공 n 10 Mbps, 1000 Mbps 간 간단한 forwarding 기능 제공 n

• Gigabit Ethernet Protocol Stack n IEEE 802. 3 Ethernet specification과 ANSI X 3 T 11 Fiber Channel specification 이용 IEEE 802. 3 LLC IEEE 802. 3 Ethernet ANSI X 3 T 11 Fiber channel IEEE 802. 3 CSMA/CD IEEE 802. 3 Physical layer FC-4 Upper layer Mapping FC-3 Common Services FC-2 Signaling FC-1 Encode/Decode FC-0 Interface and Media Upper layer IEEE 802. 3 LLC CSMA/CD or Full-Duplex MAC 8 B/10 B Encode/Decode Serializer/ Deserializer Connector IEEE 802. 3 z Gigabit Ethernet

• Gigabit Ethernet의 기능적 구성 요소 Media Access Control (MAC) Full Duplex and/or Half Duplex Logical “Media Independent Interface” MAC PHY 8 B/10 B Encoding/Decoding 1300 nm SMF Optics Single-Mode Fiber 2 Km~10 Km Copper PHY Encoder/Decoder 780 nm Fiber Channel Optics 50 m/62. 5 m Multimode Fiber (200 m~550 m) Full-Duplex Links (200 m~1 Km link 거리 지원) Twisted Pair Transceiver Twisted Pair 25 m~100 m (signaling 방법에 따라) Half-Duplex Links (200 m network diameter 지원)

• Ethernet Coding Mechanism 구 분 Ethernet(PLS) Fast Ethernet FDDI Coding Mechanism Manchester 4 B/5 B 100 Base-T 4 8 B 6 T 100 Base-T 8 B 6 T(or 4 B/5 B) 100 Base-TX 4 B/5 B 100 Base-FX 4 B/5 B 100 VG-Any. LAN 5 B/6 B NRZ

• Ethernet Family의 비교 Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet 10 Mbps 1000 Mbps CSMA/CD 방법 사용 사용 사용 Star topology 지원 지원 지원 Ethernet Frame 사용 사용 사용 Full & Half Duplex operation 지원 지원 지원 802. 3 x Flow Control 사용 사용 사용 Copper Cable Distance 100 m 25 m~100 m Multimode Fiber Optic Cable Distance 2 Km 200 m~550 m Single mode Fiber Optic Cable Distance 60 Km 2 Km~10 Km 특징 속도

LAN Switching 개요 • 1990년대 중반부터 기존 LAN 환경 변화 n Switching 시대의 도래 • 기존의 Shared LAN에서는 점점 늘어나는 HOST와 다양한 Packet을 지원하기에 한계 n Dedicated LAN을 사용하므로써 해결 • Switching의 종류 Circuit Switching for Voice Communication n Packet Switching for Data Communication n Cell Switching for ATM Communication n

VLAN • 구성 하나의 Bridge Domain을 구성하는 HOST 혹은 Router와 Bridge 같은 네트워크 장비로 구성됨 n IEEE 802. 10과 ISL 같은 2계층 Bridge Protocol은 VLAN이 LAN Switch와 같은 여러장비들 상에 존재할 수 있도록 함 n • 기능 n Broadcast Control l n Security l n Broadcast와 Multicast traffic을 Domain에 한정 VLAN안에 Router를 포함시키지 않으면 VLAN과 밖 사용자는 통신 불가 Performance l 특정 Application에 따른 Grouping이 가능하므로 Performance 향상

VLAN 구성