근거리 통신망

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1. 개요
2. 역사
3. 정의
4. 종류
5. 분류
6. 구성 요소
7. 기술적 특징
8. 광의의 LAN (대규모 LAN)
참조

1. 개요

근거리 통신망(LAN)은 제한된 지역 내에서 컴퓨터 및 기타 장치 간의 데이터 교환을 위한 네트워크이다. 1960년대에 개발되었으며, 초기에는 컴퓨터 간의 고속 연결을 위해 사용되었다. 1970년대에 이더넷, 토큰 링, ARCNET 등 다양한 기술이 개발되었고, 1980년대에는 개인용 컴퓨터의 보급과 함께 LAN이 널리 확산되었다. 현재는 이더넷이 표준으로 사용되며, 무선랜(Wi-Fi) 기술도 널리 보급되었다. LAN은 전송 매체, 전송 방식, 망 구성 형태, 매체 접근 제어 방식에 따라 분류되며, 스타형, 버스형, 링형 등의 토폴로지를 사용한다. LAN은 네트워크 인터페이스 카드, 스위치, 라우터 등의 구성 요소를 가지며, 유선 또는 무선 방식으로 인터넷에 연결될 수 있다.

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근거리 통신망
컴퓨터 네트워크 유형
기본 정보
정의	제한된 영역에서 장치를 연결하는 컴퓨터 네트워크
특징	일반적으로 단일 건물 또는 작은 그룹의 건물에 국한됨 이더넷 또는 와이파이 기술 사용
유형
유선 LAN	케이블을 사용하여 장치를 연결하는 네트워크
무선 LAN	무선 기술을 사용하여 장치를 연결하는 네트워크 (WLAN)
가상 LAN	논리적으로 분할된 네트워크 (VLAN)
스토리지 영역 네트워크	스토리지 장치 전용 네트워크 (SAN)
관련 기술
주요 기술	이더넷 와이파이
기타
사용 예시	가정 네트워크 사무실 네트워크 학교 네트워크 기업 네트워크
참고 자료
참고 자료	Computer Hardware, Software, and Networks What is a LAN? Local Area Network

2. 역사

LAN의 역사는 1960년대 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 핵무기 연구를 지원하기 위해 시작되었다.^[11] 1960년대 후반, 대학 및 연구소에서 컴퓨터 사용이 증가하면서 컴퓨터 시스템 간의 고속 연결이 필요해졌다. 1970년 로렌스 버클리 국립 연구소의 보고서는 "Octopus" 네트워크의 성장에 대한 내용을 담고 있다.^[12]

1970년대에는 여러 초기 LAN 기술들이 개발되었다. 1973년부터 1974년까지 제록스 PARC에서 이더넷이 개발되었고,^[13]^[14] 1974년부터 케임브리지 대학교에서 케임브리지 링이 개발되었다.^[15] 데이터포인트는 1976년에 ARCNET을 개발하여 1977년에 발표했으며,^[16] 1977년 12월 뉴욕의 체이스 맨해튼 은행에 최초로 상용 설치되었다.^[17] 1979년에는 유럽 의회 전자 투표 시스템이 설치되었는데, 이는 수백 개의 마이크로프로세서 제어 투표 단말기를 멀티드롭 버스와 마스터/슬레이브 (기술) 중재를 사용하는 중앙 장치에 연결하는 LAN의 초기 사례였다.^[19]

1970년대 후반 CP/M 운영 체제를 사용하는 개인용 컴퓨터의 개발과 1981년부터 시작된 DOS 기반 시스템으로 인해 컴퓨터 수가 급증했다. 초기 네트워킹의 동기는 저장 장치와 프린터를 공유하는 것이었다. 1983년부터 몇 년 동안 컴퓨터 업계 전문가들은 매년 "LAN의 해"라고 선언하기도 했다.^[20]^[21]^[22]

그러나 호환되지 않는 물리 계층과 네트워크 프로토콜 구현, 자원 공유 방법의 범람으로 인해 어려움을 겪었다. 노벨 넷웨어(Novell NetWare)는 이러한 문제에 대한 해결책을 제시하며 등장했다. 바니언 바인즈(Banyan Vines), 3Com(쓰리콤)의 3+Share(쓰리플러스셰어), 마이크로소프트의 MS-Net(엠에스넷) 등이 경쟁했으나, 넷웨어가 1983년 출시 이후 1990년대 중반 윈도우 NT(Windows NT) 출시 전까지 PC LAN 시장을 지배했다.^[23]

1983년, TCP/IP는 실제 응용 프로그램을 지원할 수 있음을 입증했다.^[24]^[25] 텔넷(Telnet), FTP(에프티피) 등을 지원하는 TCP/IP 기반 LAN은 세계 군사 지휘 통제 시스템(Worldwide Military Command and Control System, WWMCCS) 컴퓨터를 상호 연결하는 데 사용될 수 있음을 보여주었다.^[26]^[27] 같은 기간 동안 유닉스 워크스테이션은 TCP/IP 네트워킹을 사용하고 있었으며, 이 기술은 인터넷과 모든 형태의 네트워킹에 영향을 미쳤고, TCP/IP 프로토콜은 IPX(아이피엑스), 애플토크(AppleTalk), NBF(엔비에프) 등을 대체했다.

1981년 에이콘 컴퓨터(Acorn Computers)는 에이콘 아톰(Acorn Atom)과 에이콘 시스템 2(Acorn System 2)/3/4 컴퓨터용 에코넷(Econet)을 개발했다.^[28]^[29] 1980년대에는 토큰 링 네트워크 구현 방식이 여러 가지 개발되었고,^[30]^[31] IBM은 1985년 자체 토큰 링 구현 방식을 출시했다.^[32]^[33] IBM은 자사의 토큰 링 시스템이 이더넷보다 우수하다고 주장했지만 논쟁의 여지가 있었다.^[35]^[36] IBM의 토큰 링 구현 방식은 IEEE 802.5 표준의 기반이 되었다.^[37] 16 Mbit/s 버전의 토큰 링은 1989년 표준화되었다.^[38] 1990년에는 IBM 장비가 토큰 링 네트워크에 가장 널리 사용되었다.^[39]

광섬유 분산 데이터 인터페이스(FDDI)(Fiber Distributed Data Interface)는 1990년대 초중반 백본 네트워크 기술로 여겨졌다. 1994년까지 시스코 시스템즈(Cisco Systems), 내셔널 세미컨덕터(National Semiconductor), 네트워크 페리퍼럴스, 마벨 테크놀로지 그룹(Marvell Technology Group), 3Com 등이 FDDI를 제공했다.^[40] FDDI 설비는 대부분 이더넷 배포로 대체되었다.^[41]

이더넷(Ethernet)은 1973년 제록스(Xerox) 파로앨토 연구소에서 로버트 메트칼프(Robert Metcalfe)를 중심으로 개발되었다. 이보다 앞서 1960년대 중반 폴 배런(Paul Baran) 또는 도널드 데이비스(Donald Davies)의 패킷 통신 연구와 1970년대 초 하와이 대학교의 ALOHA 프로젝트에서 진행된 다중 랜덤 액세스 통신 방식 연구가 기반이 되었다.

이더넷과 관련된 주요 연혁은 다음과 같다:

연도	내용
1980년 2월	IEEE 802 위원회 발족, 가변 크기 패킷 전송 네트워크 검토, 같은 해 DIX 표준 이더넷 I 발표
1982년	DIX 표준 이더넷 II 발표
1983년	IEEE 802.3 10Base5 표준화
1984년	IEEE 802.3a 10Base2 표준화, IBM 토큰 링 개발
1987년	미국 국가 표준 협회(ANSI)(ANSI)에서 FDDI 표준화
1990년	IEEE 802.3i 10Base-T 표준화
1995년	IEEE 802.3u 100Base-TX 표준화
1998년	IEEE 802.3z 1000Base-SX, LX 표준화
1999년	IEEE 802.3ab 1000Base-T 표준화
2006년	IEEE 802.3an 10GBase-T 표준화
이후	40GigabitEthernet, 100GigabitEthernet 개발 계속

3. 정의

LAN은 미국전기전자기술자협회와 국제 표준화 기구(ISO)에서 다음과 같이 정의한다.

한정된 지역에서 컴퓨터를 기본으로 하는 여러 가지 전자기기 사이의 자유로운 정보교환
구축한 사용자가 직접 관리, 운영함.
서로 다른 밴더의 기기 간에도 통신 가능.

4. 종류

과거에는 여러 가지 방식의 랜(LAN)이 사용되었지만, 현재는 이더넷 기반의 TCP/IP를 사용하는 것이 일반적이다. 무선랜(IEEE 802.11 시리즈)이 널리 보급되어 있으며, 홈 네트워크를 위한 HomePNA, 전력선 통신(PLC) 등도 활용된다.

4. 1. 유선 LAN

대부분의 유선 네트워크 인프라에서는 5종 또는 6종 꼬임선 케이블과 RJ45 호환 단자를 사용한다. 이 매체는 많은 IP 인식 장치에 있는 이더넷 인터페이스 간의 물리적 연결을 제공한다. 케이블 등급과 설치 품질에 따라 최대 10Mbit/s, 100Mbit/s, 1Gbit/s 또는 10Gbit/s의 속도를 지원한다.

LAN 상용화 초기 단계에서 표준화된 LAN 종류는 다음과 같다.

'''이더넷''' (Ethernet, DIX 표준, 이더넷 II, IEEE 802.3)
'''토큰 버스''' (Token Bus, IEEE 802.4)
'''토큰 링''' (Token Ring, IEEE 802.5)
'''FDDI'''(Fiber-distributed data interface, ANSI X3T9.5 등)

이 중 이더넷이 상업적으로 널리 보급되었고, 이후 고속화된 후속 규격이 사실상 표준이 되었다.

HomePNA는 가정 내 기존 전화선을 이용하는 LAN이다.

기존의 전등선·배전선을 이용하는 PLC도 가정 내 LAN의 새로운 기술로 주목받고 있다.

4. 2. 무선 LAN

무선 근거리 통신망은 사용자가 커버리지 영역 내에서 자유롭게 이동할 수 있게 해준다. 설치가 용이하여 주택과 소규모 사업체에서 많이 쓰이고 있다. 대부분의 무선 근거리 통신망은 Wi-Fi를 무선 어댑터로 사용하며, 무선 라디오 신호 기술을 사용한다. 이는 IEEE에서 인증한 802.11 네트워크이다. 대부분의 무선 기능이 있는 가정용 장치는 802.11b 및 802.11g의 경우 2.4 GHz, 802.11a의 경우 5 GHz 주파수로 작동한다. 일부 가정용 네트워킹 장치는 두 가지 무선 주파수 대역 신호로 모두 작동하며 802.11n 또는 802.11ac 표준에 해당된다.^[4] Wi-Fi는 IEEE 802.11 기술에 대한 마케팅 및 규정 준수 인증이다.^[4] Wi-Fi 얼라이언스는 호환 제품을 테스트하고 상호 운용성을 인증한다. 이 기술은 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 및 노트북에 통합될 수 있다. 게스트에게는 종종 핫스팟 서비스를 통해 인터넷 접속이 제공된다.

최근에는 무선 방식의 무선랜(IEEE 802.11 시리즈)도 보급되고 있다.

4. 3. 기타 LAN 기술

HomePNA는 가정 내 기존 전화선을 이용하는 LAN이다.

기존의 전등선·배전선을 이용하는 PLC도 가정 내 LAN의 새로운 기술로 주목받고 있다.

5. 분류

근거리 통신망(LAN)은 전송 매체, 전송 방식, 망 구성 형태, 매체 액세스제어 방식 등으로 분류할 수 있다. 각 계층에 대한 자세한 내용은 OSI 참조 모델을 참고하면 된다.

표준 명칭	규격 명칭	전송 매체
IEEE 802.3	10Base5	외경 9.5mm, 특성 임피던스 50Ω의 동축 케이블(Thick 케이블)
IEEE 802.3a	10Base2	외경 5mm, 특성 임피던스 50Ω의 동축 케이블(Thin 케이블)
IEEE 802.3i	10BASE-T	카테고리 3 이상의 꼬임쌍선
IEEE 802.3u	100Base-TX	카테고리 5 이상의 꼬임쌍선
IEEE 802.3ab	1000Base-T	카테고리 5e 이상의 꼬임쌍선

^[1]

전송 방식은 변조 방식에 따라 베이스밴드 방식과 브로드밴드 방식으로 나뉜다. 베이스밴드 방식은 디지털 데이터를 부호화하여 변조하지 않고 전기 펄스로 전송하는 방식(이더넷, FDDI)이며, 브로드밴드 방식은 디지털 데이터를 부호화하여 변조 후 반송파를 통해 아날로그 전송로에 전송하는 방식(토큰 버스)이다.

망 구성 형태(Topology)는 스타형 LAN, 버스형 LAN, 링형 LAN으로 나눌 수 있다. 스타형은 중앙의 허브를 통해 모든 단말을 연결하는 형태로, 배치 변경이 쉽고 고장 부위 특정이 용이하다. 버스형은 버스(전송로)에 모든 단말을 연결하는 형태로, 버스 일부에 고장이 발생하면 통신이 불가능해진다. 링형은 단말을 순차적으로 연결하여 원형을 이루는 형태로, 전송로를 이중화하여 장애에 강하다.

매체 접근 제어(MAC) 방식은 OSI 참조 모델의 데이터 링크 계층에 속하는 기술이다.

5. 1. 전송 매체

동축 케이블은 외경 9.5mm, 특성 임피던스 50Ω의 Thick 케이블(IEEE 802.3, 10Base5)과 외경 5mm, 특성 임피던스 50Ω의 Thin 케이블(IEEE 802.3a, 10Base2)이 있다.^[1] 꼬임선은 카테고리 3 이상의 UTP(IEEE 802.3i, 10BASE-T), 카테고리 5 이상의 UTP(IEEE 802.3u, 100Base-TX), 카테고리 5e 이상의 UTP(IEEE 802.3ab, 1000Base-T) 등이 있다.^[1] 광섬유 케이블도 전송 매체로 사용된다.^[1]

대부분의 유선 네트워크 인프라에서는 5종 또는 6종 꼬임선 케이블과 RJ45 호환 단자를 사용한다.^[1] 이 매체는 많은 IP 인식 장치에 있는 이더넷 인터페이스 간의 물리적 연결을 제공하며, 케이블 등급과 설치 품질에 따라 최대 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s 또는 10 Gbit/s의 속도를 지원한다.^[1]

무선 통신은 전파를 이용하여 이루어진다.^[1]

표준 명칭	규격 명칭	전송 매체
IEEE 802.3	10Base5	외경 9.5mm, 특성 임피던스 50Ω의 동축 케이블(Thick 케이블)
IEEE 802.3a	10Base2	외경 5mm, 특성 임피던스 50Ω의 동축 케이블(Thin 케이블)
IEEE 802.3i	10BASE-T	카테고리 3 이상의 꼬임쌍선
IEEE 802.3u	100Base-TX	카테고리 5 이상의 꼬임쌍선
IEEE 802.3ab	1000Base-T	카테고리 5e 이상의 꼬임쌍선

5. 2. 전송 방식

전송 방식은 변조 방식에 따라 베이스밴드 방식과 브로드밴드 방식으로 나뉜다.

'''베이스밴드 방식'''은 컴퓨터에서 처리되는 디지털 데이터를 부호화하여 변조하지 않고 전기 펄스로써 전송로에 전송하는 방식이다. 이더넷과 FDDI(TP-PMD, CDDI)가 이 방식이다.
'''브로드밴드 방식'''은 컴퓨터에서 처리되는 디지털 데이터를 부호화하여 변조하여 반송파로써 아날로그 전송로에 전송하는 방식이다. IEEE 802.4(토큰 버스)가 이 방식이다.

5. 3. 망 구성 형태 (Topology)

'''스타형 LAN'''은 중앙에 집선 장치인 허브를 두고 모든 단말을 연결하는 형태이다. 배치 변경이 유연하게 가능하고 고장 부위를 쉽게 특정할 수 있어 널리 보급되어 있다. 하지만 허브에 고장이 발생하면 모든 단말에서 상호 통신이 불가능해지므로, 신뢰성이 필요한 경우 허브를 이중화하는 등의 대책을 취하는 경우가 많다. 꼬임선(ツイストペアケーブル)을 이용한 이더넷(10Base-T, 100Base-TX, 1000Base-T 등), 토큰링^[42] 등이 스타형 LAN의 예시이다.

'''버스형 LAN'''은 버스라고 불리는 전송로에 모든 단말을 연결하는 형태이며, 기간 케이블에 단자 형태로 단말이 매달리는 형태가 된다. 버스의 일부에서 고장이 발생하면 고장 지점을 넘는 통신은 불가능해진다. 구성상 버스를 늘리는 것 외에 신뢰성 향상 수단이 없으므로, 신뢰성을 높이기 어렵다. 동축 케이블을 사용하는 이더넷(10Base5, 10Base2), 토큰버스 등이 버스형 LAN의 예시이다.

'''링형 LAN'''은 단말을 순차적으로 전송로에 연결하여, 전송로가 염주알처럼 연결된 원형을 이루는 형태이다. 전송로 및 전송로 장비에 장애가 발생하면 LAN 전체가 정지하므로, 전송로를 이중화하는 경우가 많다. 전송로를 이중화하면 중간에 전송로 장비의 고장, 전송로의 단선 등 각종 장애에 대해 매우 강해지므로, 기간망으로 사용되는 경우가 많다. FDDI가 링형 LAN의 대표적인 예시이다.

LAN 토폴로지에 관한 논의는 전송 매체(케이블, 광케이블)와 데이터 링크 계층을 연결하는 장비 간에 공유하는 이더넷(10Base5, 10Base2), FDDI가 현역이었던 1990년대까지는 의미가 있었지만, 그 이후 LAN 스위치의 보급 확대에 따라 최근에는 거의 모두 스타형 배선이 되어 있다.

5. 4. 매체 접근 제어 (MAC) 방식

Medium access control, MAC^영어 방식은 OSI 참조 모델의 데이터 링크 계층에 속하는 기술이다.

6. 구성 요소

소규모 사무실의 LAN 개념도. 두 개의 방이 있으며 각 방에는 스위치, 파일 서버, 유선 및 무선 연결이 혼합되어 있다. 이는 스타 토폴로지이다.

사무실이나 학교 건물의 간단한 LAN은 일반적으로 케이블과 하나 이상의 네트워크 스위치로 구성된다. 스위치는 LAN의 장치가 이더넷을 통해 서로 통신할 수 있도록 한다. 스위치는 인터넷 접속을 위해 라우터, 케이블 모뎀 또는 ADSL 모뎀에 연결될 수 있다. 주택의 LAN은 일반적으로 단일 라우터를 가지며 종종 무선 중계기를 포함할 수 있다. LAN에는 방화벽, 부하 분산기, 네트워크 침입 탐지 시스템과 같은 다양한 네트워크 장치가 포함될 수 있다.^[5] 무선 장치를 네트워크에 연결하려면 무선 접속 지점이 필요하다. 라우터에 이 장치가 포함되어 있으면 무선 라우터라고 한다.

7. 기술적 특징

대부분의 유선 LAN은 5종 또는 6종 꼬임선 케이블과 RJ45 호환 단자를 사용한다.^[4] 이 매체는 많은 IP 인식 장치에 있는 이더넷 인터페이스 간의 물리적 연결을 제공한다. 케이블 등급과 설치 품질에 따라 최대 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s 또는 10 Gbit/s의 속도를 지원한다.

무선 근거리 통신망에서는 사용자가 커버리지 영역 내에서 자유롭게 이동할 수 있다. 대부분의 무선 근거리 통신망은 Wi-Fi를 무선 어댑터로 사용하며, 무선 라디오 신호 기술을 사용한다. 이는 IEEE에서 인증한 802.11 네트워크이다. 대부분의 무선 기능이 있는 가정용 장치는 802.11b 및 802.11g의 경우 2.4 GHz, 802.11a의 경우 5 GHz 주파수로 작동한다. 일부 가정용 네트워킹 장치는 두 가지 무선 주파수 대역 신호로 모두 작동하며 802.11n 또는 802.11ac 표준에 해당된다. Wi-Fi는 IEEE 802.11 기술에 대한 마케팅 및 규정 준수 인증이다.^[4] Wi-Fi 얼라이언스는 호환 제품을 테스트하고 상호 운용성을 인증한다.

DHCP는 로컬 영역 네트워크 구성원에게 내부 IP 주소를 할당하는 데 사용된다. DHCP 서버는 일반적으로 라우터^[7]에서 실행되며 최종 장치를 클라이언트로 한다. 모든 DHCP 클라이언트는 DHCP 프로토콜을 사용하여 구성 설정을 요청하여 IP 주소, 기본 경로 및 하나 이상의 DNS 서버 주소를 얻는다. 클라이언트가 이러한 설정을 구현하면 해당 인터넷에서 통신할 수 있다.^[8]

상위 네트워크 계층에서는 NetBIOS, IPX/SPX, 애플토크(AppleTalk) 등의 프로토콜이 한때 흔했지만, 오늘날 거의 모든 근거리 통신망에서 인터넷 프로토콜 스위트(Internet protocol suite)(TCP/IP)가 표준으로 자리 잡았다.

LAN은 전용선, 임대 서비스 또는 가상 사설망(VPN) 기술을 사용하여 인터넷을 통해 다른 LAN과 연결을 유지할 수 있다.

8. 광의의 LAN (대규모 LAN)

기업 등 사업장 내에서 사용하는 컴퓨터 네트워크로서의 LAN에서는 여러 개의 LAN을 브리지, 라우터, LAN 스위치를 이용하여 연결하여 네트워크를 확장한다.

네트워크 확장에 있어서는 LAN 기술 외에 시리얼 회선, ATM, WDM 전송 장치 등이 이용되는 경우가 있다.

광의의 LAN(대규모 LAN)은 IP 및 관련 기술, 더 나아가 상위 계층을 포함한 기술의 복합체로 이루어져 있다.

참조

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_[39] 논문 Sponsers, [sic] Communities, and Standards: Ethernet vs. Token Ring In The Local Area Networking Business http://hcd.ucdavis.e[...] Taylor & Francis Ltd 2003-12-00
_[40] 뉴스 Wading Through Plethora of Options Poses Challenge for Life on the Fast LAN https://books.google[...] 1994-03-21
_[41] 서적 Optical Fiber Communication: Principles and Systems https://books.google[...] Tata McGraw-Hill Education
_[42] 문서 토큰링이라는 명칭이지만, 배선, 기기의 구현은 트위스트 페어 케이블에 의한 스타형 토폴로지이다.
_[43] 서적 Network Warrior O'Reilly 2007-06-00

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