Ch12. Local Area Network

• Summary
  • Bus and tree topologies and transmission media
    • Topologies
    • Choice of topology
    • Choice of transmission medium
  • LAN protocol architecture
    • IEEE 802 reference model
    • LLC(Logical Link Control)
    • MAC(Medium access control)
  • Hubs and switches
    • Hubs
    • Layer 2 switches
  • Bridges
    • Function of a bridge
    • Bridge protocol architecture
    • Fixed routing
    • The spanning tree approach
  • Virtual LANs
    • The use of virtual LANs
    • Defining VLANs
    • Communicating VLAN membership

 

Bus and tree topologies and transmission media

• Topology
  • 네트워크에 연결된 엔드포인트 또는 스테이션이 상호 연결되는 방식
• Bus topology
  • 모든 스테이션은 탭을 통해 선형 형식으로 연결된다.
  • 스테이션과 탭 간 데이터를 전송한다.
  • 임의의 스테이션으로부터의 전송은 양방향이며, 다른 모든 스테이션에서 수신될 수 있다.
  • 버스 각 끝에는 모든 신호를 흡수해서 버스에서 제거하는 터미네이터가 존재한다.

- We don't know A'scard address.

- Why we using Protocol?? To find out A's phsical address,

- Since the IP address is known, a packet frame is sent when transmitting data.

 

• Star Topology
  • Each station connects to common central node -> Usually via two point-to-point links
  • One for transmission and one for reception
• Central node
  • Operate in broadcast fashion
  • Physical start, logical bus
  • Only one station can transmit at a time(hub)
  • Can act as frame switch

LAN protocol architecture

- 서비스를 요청하기 위한 Gate(Pointer, Buffer, ...)가 있다.

- LLC와 MAC은 Data Link 계층에서 발생한다.

 

• LLC(Logical Link Control)
  • Provide interface to higher levels
  • Perform flow and error control
  • 매체에 연결된 A, B, C, D, ,,,가 있을 때, 데이터를 보내면, 받는 A or B or ,,,,,등이 있지만, 링크가 형성 되어 있기에 link data전송 등의 충돌을 막기 위해 LLC가 필요하다.
• MAC(Media Access Control)
  • 전송시 data를 frame단위로 쪼갠다.
  • 수신측에서 frame을 받으면, 주소인식과 데이터 오류 검출을 진행한다.
  • Govern access to LAN transmission medium
  • MAC은 서로 다른 통신 매체들이 활성화 중일 때, 충돌을 방지하기 위해, Protocol을 사용한다.
  • Media에 접근하는 방식은 다양하게 존재한다.

• LLC Services
  • Unacknowledged connectionless service
    • Data-gram style service
    • Delivery of data is not guaranteed
  • Connection-mode service => 연결만 허가, LLC의 역할은 따로 없다.(Ethernet에서 사용하는 방법)
    • Logical connection is set up between two users
    • Flow and error control are provided
  • Acknowledged connectionless service
    • Data-grams are to be acknowledged, but no logical connection is set up

• MAC Protocol
  • Controls access to the transmission medium
  • Key Parameters:
    • where
      • Generator control, single point of failure
      • More complex, but more redundant
    • How
      • Synchronous
        • Capacity dedicated to connection, not optimal
      • Asynchronous
        • Response to demand
        • RR(round robin), Reservation(주파수 예약 -> Time reservation, Broadband), Contention

- 어떤 Ring구조로 연결되어 있는 매체 A, B, C, ,,,가 있을 때, Data전송시, Token이 있는 전송매체만 Data전송이 가능하다. 그래서 토큰을 다 쓰면 다른 쪽으로 토큰을 돌린다 -> Local Area Network을 연결하기 위한 다양한 장치

• MAC Frame Handling
  • MAC layer receives data from LLC layer
  • PDU is referred to as a MAC frame
  • MAC layer detects errors and discards frames
  • LLC optionally retransmits unsuccessful frames

 

Bridges

• Connects similar LANs with identical physical and link layer protocols
• Bridges use reasons
  • Relibability
  • Performance
  • Security
  • Geography
• Phy->Data->Network일 때, Datalink(-> Bridge), NetworkLink(->Router) => 서로 다른 계층에서의 프로토콜을 이어준다.

• Bridge Design Aspects
  • Peek demand에 대비한 충분한 버퍼 설정
  • 라우팅과 주소 정보를 반드시 탑재
  • 두 개 이상의 LANs연결

Connection of Two LANs by a Bridge

• Bridge -> Routing Function : Frame Input -> Destination Address -> 어느 쪽으로 보낼지 결정한다.(Makes Router)
• Path Cost : Bridge > Router(Station5랑 Station6를 라우터를 통해 연결할수도 있다.)
• 위의 그림을 보면, Loop network가 생성된 것을 볼 수 있음,이를 없애기 위해, Spanning tree를 만들고 이를 이용해서 Forwarding을 한다.
• At the Physically views, there is exist Loop, but Logically views, there no permitted about Loop, so, we cut off this loop

• Fixed Routing
  • Suitable for small internets and internets that are relatively stable
  • A fixed route is selected for each pair of LANs
    • Only change when topology changes
    • Widely used but limited flexibility
  • Only can see frame, never see the data in frame
  • IP address -> Routing
  • Bridge(Makes Table) -> Frame Unit
• Frame Forwarding
  • Maintain forwarding database for each port attached to a LAN 

• Address Learning
  • Can preload forwarding database
  • When frame arrives at port X, it has come from the LAN attached to port X
  • Use source address to update forwarding databse for port X to include that address
  • Have a timer on each entry in database
  • If timer expires, entry is removed
  • Each time frame arrives, source  address checked against forwarding databse
    • If present timer is reset and direction recorded
    • If not present entry is created and timer set

Loop of Bridges

- At first, there is nothing information about Routing Table

After a few time, Participated datas and then table information are added

Hub and Switch

• Hub
  • Star layout의 Active central element
  • 각각의 스테이션은 2개의 선으로 허브에 연결 돼 있다.
  • 허브는 중계기 역할을 한다.
  • Physically a star, Logically a bus
  • Trasmission from any one station is received by all other stations
  • If two stations transmit at the same time there will be a collision

Hub and switches

 

VLANs

• Bus LAN or HUB LAN을 Switch LAN으로 변환하기 위해 연결된 장치의 SW or HW를 변경할 필요가 없다.

• 물리적으로는 떨어져 있지만, 마치같은 LAN인 것처럼 행동한다.
• Frame Level방송 -> 방송한 것을 수신할 수 있는 범위(Definition of LAN)
• 다만, VLAN을 수행할 수 있도록 하는 장치가 있어야 한다.