1980년대에 사무실, 공장, 실험실 등에 분산 처리 방식이 확대되어 사용되기 시작하면서 컴퓨터, 터미널, 워드프로세서, 개인용 컴퓨터들이 서로 데이터를 주고받고 공통의 데이터베이스에 접근하여 데이터를 처리하고 보고서를 만들고 프로그램이나 비싼 주변기기(프린터, 디스크 등)를 공유해야 할 필요성이 커졌다. 이러한 배경과 목적으로 근거리 통신망 즉 LAN(Local Area Network)이 발생하게 되었다.
LAN제품이 시장에 등장한 것은 1970년대 말이지만 대부분의 LAN제품은 1980년대에 들어와서 등장하였고 1982년부터 IEEE에 의해 추진된 LAN표준화 안에서 버스(Bus) 방식은 이더넷, 토큰 버스(Token Bus) 방식은 데이터 Point사의 Arcnet, 토큰 링(Token Ring) 방식은 IBM의 LAN을 기준으로 정해졌고 이를 계기로 더 많은 LAN 제품들이 나오고 있다.
IEEE의 컴퓨터 표준 위원회에서는 LAN을 "다수의 독립된 컴퓨터 기기들이 상호간에 통신이 가능하도록 하는 데이터통신 시스템"이라고 정의하고 있다. 또 다른 정의로는 "적은 지역 내에서 다양한 통신기기의 상호 연결을 가능하게 하는 통신 네트워크", "사무실, 빌딩, 공장 등과 같이 제한된 지역에서 정보처리 장치들을 연결하기 위해 최적화 되고 신뢰성 있는 고속의 통신 채널을 제공하는 네트워크" 등도 있다.
위의 정의들의 두드러진 공통점은 통신 거리가 짧다는 것과 공통의 전송매체를 공동으로 이용하고 있다는 것이다.
LAN의 분류는 관점에 따라 위상(Topology)에 의한 분류, 전송 매체(Cable)에 의한 분류, 액세스 방법에 의한 분류, 케이블과 규격에 의한 분류 등이 있다.
우선 토폴로지는 네트워크를 구성하는 노드와 이들 노드간의 연결 상태에 대한 기하학적인 배치를 의미하며 "통신망 구조"라고도 한다.
교환기를 중심으로 한 일반적인 전화망에서 유래된 것으로 중앙의 제어 점으로부터 모든 기기는 점 대 점(point to point) 방식으로 연결된다. 이방식의 장점으로는 고장의 발견과 수리가 쉽고, 기기의 고장으로 전체 시스템의 영향을 배제할 수 있으며 시스템의 일괄 변경이 용이하고, 각 노드를 접속하는 배선이 서로 독립되어 있으므로 노드의 증설, 이전이 용이하다.
단점으로는 중앙의 접속용 제어 장치가 고장이 나면 LAN시스템 전체가 일시에 운용 불능에 빠지며 최초 설치 시 케이블링에 소용되는 비용과 노력이 크다. 이 형태는 IEEE의 표준화 대상에는 포함되지 않는다.
버스라고 부르는 공통 배선을 두고 이 버스에 시스템의 모든 요소를 연결한다. 기본적인 형태는 모든 노드들이 상호 포인트 투 포인트로 연결된 형태로서, 모든 노드들은 버스에 T자형으로 연결되며 버스와 노드의 연결은 접속기를 통하여 이루어진다. 버스의 끝은 종단기를 달아 신호의 반사에 의한 상호 중첩을 배제한다.
이 형태의 장점은 케이블링에 소용되는 비용이 최소이며, 각 노드의 고장이 네트워크 다른 부분에 영향을 미치지 않으므로 신뢰성이 좋다. 그러나, 베이스 밴드 전송 방식을 사용할 경우 거리에 민감하여 거리가 멀어지면 중계기를 사용해야 한다는 단점이 있다.
논리적으로 둥글고 단 방향 점 대 점 형태가 되고 노드의 연결은 각 노드에서 신호를 재생하여 다음 노드로 전달하기 때문에 버스 형태와 달리 제약이 적으며 잡음이 강하다. 또한 단 방향 전송로로 실현되므로 광섬유의 특성에 잘 부합된다.
분산 제어와 검사, 회복 등이 가능하지만, 노드의 변경이나 추가가 비교적 어렵고 노드의 고장에 대처하기 어려우며 한 기기의 고장이 다른 전체 네트워크에 영향을 미친다는 단점이 있다.
전송매체는 네트워크상의 각 노드를 연결시켜 주는 물리적인 채널을 말하는 것으로, 전송매체는 바운드(Bound)와 언바운드(Unbound) 두 종류로 크게 구분한다. 언바운드 전송매체는 대기와 같은 무선 매체를, 바운드 전송매체는 케이블과 같은 유선 매체를 일컫는 말이다.
트위스티드페어 케이블은 적은 비용으로 한 지역에서 다른 지역으로 정보를 보내는 가장 효과적인 방법으로 한 쌍의 꼬여진 전선을 말한다.
보통의 전선을 전기적인 간섭을 줄이기 위해 쌍으로 꼬이게 하여 전자적 유도 현상을 줄인 케이블이다. 음성신호에 적합하며 노드 부착이 쉽고 가격이 저렴하지만 잡음(Noise)에 약하고 전송 거리에 제한을 받는다.네트워크 전송매체로서 가장 값싸고 쉽게 설치할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 대역폭의 제한이 많고 동축, 광섬유에 비해 잡음이 많다. 주로 PC용 네트워크에 많이 이용된다.
동축케이블은 잡음을 최소화시키기 위해 통신 선을 전도체와 그 주위를 둘러싸고 있는 금속 끈으로 구성하고, 전도체가 외부에 노출되는 것을 방지하기 위해 전도체를 불 전도성 물체로 감싸고, 그 둘레를 다시 금속 끈 막으로 감싼 후 다시 플라스틱 물체로 외부 피막을 만든 케이블이다. 폭 넓은 대역폭(Bandwidth), 빠른 데이터 전송속도와 전기적 간섭이 적어서 LAN에서 많이 이용한다.
동축케이블에 사용되는 저항의 크기는 대게 50ohm에서 75ohm 사이를 사용한다. 이더넷의 경우에는 50ohm 규격의 동축케이블을 사용한다.베이스 밴드와 브로드밴드에서 사용되며 이때 사용되는 케이블의 크기는 각각 3/8인치, 1/2 인치이다. 베이스 밴드 LAN에서 사용 시, 동축케이블의 용량은 초당 10 - 12Mbit를 전송할 수 있다.
광섬유는 사람의 머리카락 굵기만큼의 가는 유리 섬유를 이용하여 정보를 보내는 것으로 광섬유의 한쪽 끝에는 레이저나 LED같은 광원이 위치하고 다른 한쪽에는 광 탐지기가 위치한다. 빛은 유리 섬유를 통하여 다른 한쪽 끝으로 보내지게 되고 정보는 광원을 잘 조절함으로써 나오는 빔에 실려서 전달된다.
광 섬유의 단면을 살펴보면 두 부분으로 나누며, 중심부를 코어(Core), 외곽을 클래드(Clad)이라고 한다. 빛이 광섬유를 통과하여 나갈 때에, 클래드는 거울과 같은 역할을 수행하여 빛을 반사한다. 이 반사된 빛은 다시 코아 속을 통과하고 다시 클래드로 가서 반사된다. 이러한 과정이 반복됨으로써 빛이 광섬유를 통하여 전송되는 것이다. 이때, 빛이 클래드 밖으로 나올 수 없게 광섬유가 만들어져 있다.
광섬유는 넓은 대역폭을 가지며 전송속도가 매우 높고 오류가 적다. 그리고 빛을 이용해 정보를 보내기 때문에 전기적인 간섭을 받지 않는다. 넓은 대역폭(3.3GHz)을 갖고 외부 간섭에 전혀 영향을 받지 않으며, 네트워크 보안성이 크다는 장점이 있다. 데이터의 전송속도는 대략 1Gbps이고, 오류는 1Gbit당 1bit로서 매우 적다. 케이블의 크기가 상대적으로 작고 가볍지만, 설치 시 고도의 기술이 요구된다
최근에는 더욱 고용량의 데이터를 고속으로 전송하기 위한 프레임 릴레이 망, ISDN망, ATM(Asynchronous Transfer Mode)을 기반으로 한 B-ISDN망 등이 전 세계적인 관심을 받고 있다. 그러나 최근까지의 데이터 통신 형태는 대부분 이중 와선 (Twisted Pair)이나 동축 케이블 또는 광섬유 케이블로 구성된 유선 망을 통하여 이루어져 왔다.
그러나 통신을 위해서 항시 컴퓨터간 케이블이 연결되어 있어야 한다는 제약은 시간과 장소에 관계없이 필요한 정보를 얻고자 하는 사람들의 정보 욕구를 충족시키기에는 역부족인 면이 있다. 또한 각 컴퓨터 및 주변기기에 연결되어 벽, 마루, 천정 등을 뱀처럼 휘감고 있는 케이블은 유선통신을 이용하는 이용자들, 특히 망 관리자에게는 큰 골치 덩어리이다.
이런 케이블은 기존의 사무실 환경에 설치하기도 번거러울 뿐 아니라, 설치 후에도 컴퓨터의 이동이나 추가 시마다 케이블 비용과 인건비를 추가 부담이 초래된다. 또한 케이블 공사 중에는 모든 시스템이 다운되어 있어야 하는 문제점을 갖고 있어 직·간접적인 망 관리 비용과 시간 낭비를 초래하고 있다.
따라서 최근에는 이동성이라는 사용자 요구에 부응하여 제약 없는 연결성을 제공하는 무선 LAN이 급속히 부각되고 있다.
무선 LAN은 다양한 정보와 자원을 공유할 수 있게 하는 LAN의 장점과 제약 없는 연결성 제공이라는 편리성을 동시에 제공하는 무선통신 기술의 결정체로서, 신뢰성 있는 데이터 전송 뿐 아니라 유연성(Flexibility)과 설치의 용이성(Installabilty)을 장점으로 갖고 있다. 특히 무선랜은 케이블을 이용하지 않기 때문에 지정학적인 설치의 제한을 받지 않으며, 단말의 위치 변동 또는 추가 삭제 시에도 선로의 증설이나 변경이 필요 없어 인적, 경제적 비용을 유선랜에 비해 현격히 절감할 수 있다. 이것은 성능향상 못지 않은 대단한 매력으로 작용하고 있다.
무선랜에 대한 국제 표준화는 1990년 10월부터 IEEE 802.11 위원회에 의해 무선 매체 접근 제어(Medium Access Control)와 물리 계층 규격에 대한 표준화가 OSI 참조 모델에 준하여 진행되고 있다.
현재 무선랜에 관련된 국제 표준은 아직 마련되어 있지 않다. 따라서 현재까지 소개된 무선랜 제품들은 상호간에 호환성이 없다. 비록 IEEE 802.11 위원회에서 스펙트럼 확산, 협대역, 적외선 방식에 적용할 수 있는 하나의 MAC 프로토콜을 표준화하고 있으나, 여전히 "어떤 무선랜을 선택해야 하는가"라는 현재의 고민은 해결하지 못할 것 같다. 또한 IEEE 802.11 표준에 따른다 해도 이용 주파수가 다를 경우에는 주파수 변환 브리지가 없으면 통신할 수 없는 문제를 계속적으로 숙제로 남기게 될 것이다.
그러나 무선랜은 설치 시 뿐 아니라 망의 이동이나 확장 시에도 케이블 작업이 필요 없어 유선랜에 비해 시간적, 경제적 이점을 제공할 수 있기 때문에 점진적으로 확대될 것으로 예상된다. 비록 초기에는 LAN 배선이 힘들거나, 이동이 빈번한 곳, 또는 유선으로 설치할 경우 위험하거나 비용이 비싼 곳에만 백본으로 유선을 두고 소량 이용되겠지만 점차적으로 유선랜이 차지했던 많은 부분을 대신하게 될 것이다.
액세스 방법에는 충돌을 감지하는 CSMA/CD 방법과, 링상에서 토큰을 전송 시키는 TOKEN PASSING 방법이 있다.
이방식은 채널을 사용할 때 우선 다른 사용자가 채널을 이용하는지의 여부를 감청한 다음, 사용하는 방법으로 사용 경쟁(Contention)에 의해 채널 사용권을 얻는다. 신호 검출(Carrier Sense)은 채널을 사용하기에 앞서 다른 노드가 현재 채널을 사용 중인지를 조사하는 것이다. 이때 채널이 비어 있으면 각 노드 중 원하는 노드는 누구라도 채널을 사용할 수가 있다. 이를 다중 접근(Multiple Access)이라고 한다.
각 노드는 메시지를 보낸 직후에 충돌 여부를 항상 알아봐야 하는데 이를 충돌 검출(Collision Detection)이라 한다. 즉 채널이 사용 중이 아닌 것으로 판단되어 전송을 시작했을 때 다른 이용자가 역시 전송을 시작하면, 이때 전송된 데이터는 상호 충돌에 의해 깨지게 된다. 이 충돌 현상이 일어나면 일정한 지연 대기 시간만큼 기다린 후 전송을 재개한다. 재충돌할 가능성은 난수 발생에 의해 시간이 조정되기 때문에 훨씬 줄어들며, 기기에 따라 기다리는 시간을 길게 혹은 짧게 조정할 수도 있는데 이러한 경우에는 우선 순위에 의하여 통신이 가능해 진다.
충돌 검출 방법으로, 베이스 밴드 수신기에서는 단일 송신기에서 보낸 어떤 기대치보다 훨씬 높은 전압 스윙을 검출함에 의해서, 그리고 브로드밴드 수신기에서는 보통 위성통신에서도 유사하게 이용되고 있는 송신 데이터와 수신 데이터의 비트 대 비트를 비교하는 것에 의해서 행해지고 있다. 충돌 감지는 트랜시버에서 검출하고, 검출된 인지 신호를 랜 카드에 전달하여 랜 카드에서 충돌(Jamming) 신호를 발생시켜 네트워크 상에 모든 노드들에게 브로드케스팅(Broadcasting) 한다.
채널 상에서의 충돌이 연속적으로 발생하는 경우에, 이더넷은 네트워크의 이상 유무를 확인하기 위해 자가 진단 프로그램을 수행시켜, 정확히 어느 곳에 문제가 있는지를 사용자에게 알려준다. 만약 연속적인 충돌이 16번 이상 생긴다면 각 노드는 채널의 사용을 포기하고 다른 명령이 오기를 기다리게 한다. 이 방식은 IEEE 802.3으로 표준화되어 있다.
접속되어 있는 노드들 사이를 토큰이라 불리우는 패킷이 순환하는 동안, 자신이 전송을 하고자 할 때 이 토큰을 취득하여 전송을 한 후, 전송이 완료되면 토큰을 반납하는 방식이다. 이 방식은 경쟁에 의한 방식에서 발생되는 충돌 현상은 발생되지 않지만 자신에게 토큰이 올 때까지 기다려야 한다. 그리고 토큰이 유실되었을 때는 노드들이 무한히 기다리는 단점도 있다.
이 방식은 TOKEN RING을 비롯하여 많은 LAN에 이용되어 지며, TOKEN RING은 4/16 Mbps의 속도를 보장하는 고속 데이터망으로 동축케이블을 전송 매체로 사용하며, IEEE 802.5로 표준화되어 있다.
전송매체로서 트위스트 페어 케이블을 사용하는 것으로서, 10BASE-T의 10은 전송속도가 10 Mbps임을, BASE는 베이스 밴드(디지털 신호 전송) 방식임을, T는 전송매체로 트위스티드 페어 케이블을 사용함을 나타낸다.
이 방식은 관리가 용이하고, 안정성이 뛰어나지만, 초기 설치 비용이 높다. 헙(Hub)에서 PC까지의 최대 거리는 UTP 케이블을 사용하여 100M까지 전송이 가능하고, 사용되는 컨넥터로는 RJ-45 잭을 이용한다.
전송매체를 얇은 동축케이블을 사용하는 이더넷 구성 방법으로 10BASE-2의 10은 전송속도가 10 Mbps임을, BASE는 베이스 밴드 방식임을, 2는 한 세그먼트의 최장거리가 약 200M 임을 나타낸다.
이 방식은 케이블이 얇고 설치가 쉬우며, 설치 비용이 저렴하지만, 케이블의 안정성이 떨어지고, 전송매체 단절 시 전 네트워크가 마비될 문제가 야기될 수 있다. 케이블의 전체 길이는 185M이며, 사용되는 컨넥터로는 BNC 잭을 사용한다.
전송매체를 굵은 동축케이블을 사용하는 이더넷 구성 방법으로 10BASE-5의 10은 전송속도가 10 Mbps임을, BASE는 베이스 밴드 방식임을, 5는 한 세그먼트의 최장거리가 500M임을 나타낸다. 안전성 있는 데이터 전송과 긴 전송 거리를 보장하며, 각 노드마다 트랜시버를 설치해야 한다.
이 방식은 케이블의 안전성은 있으나 유연성이 없고, 네트워크상 전송매체 단절 시 전 네트워크가 마비될 수 있다.
♥ 필자: 쌍용정보통신 통신사업본부
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