LAN과 WAN(2)

WAN

WAN에서 사용하는 케이블은 Serial 케이블을 사용한다. Serial 통신은 직렬 통신이어서 동시에 크게 송신하기 때문에 케이블의 굵기가 굵고 원거리 통신이 가능하다.

 

일반적으로 케이블에서 송신을 시작하면 일정 거리가 지나면 신호가 약화되면서 사라진다. LAN 선이 장거리 통신이 되지 않는 이유가 이런 이유인데, 이를 유지시켜주기 위해서는 일정 수준 이상 약화되기 이전에 리피터(증폭기)를 달아서 신호를 다시 증폭시켜 신호가 사라지지 않고 끝까지 갈 수 있게 만들 수 있다. 그러나 리피터는 고가의 장비여서 장거리 통신을 위해서 사용하기에는 굉장히 비용이 많이 소비되기 때문에 사용이 불가능하다. (서울에서 부산까지 약 400km 이상의 거리에 500미터 간격으로 리피터 설치 시, 천연 대가 필요한데, 현재 리피터의 단가가 1개당 약 10만 원대 후반에 거래됨) 따라서 직렬 통신이 가능한 Serial Cable을 개발하였다.

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Clock Rate

Serial 케이블은 WAN 구간에서 사용하는 것으로 데이터를 보낼 때, 멀리 보내야 하기 때문에 디지털 신호를 전기적 신호인 아날로그 신호로 보낸다. 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸는 과정을 인코딩이라고 하는데 2진수의 디지털 신호를 1에는 전압을 주고 0은 전압을 주지 않는 식으로 변환하여 표현할 수 있다.

 

디지털 신호 → 아날로그 신호 (인코딩)

다시 신호가 도착할 경우 다시 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 것이다. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정을 디코딩이라고 한다(인코딩과 디코딩 과정을 모두 합쳐서 코덱이라고 함). 여기서는 5V를 디지털 신호 1, 0V를 디지털 신호 0으로 인코딩하였다. 그러나 디코딩 과정에서 인코딩된 신호만 봐서는 1과 0은 구분을 할 수 있지만, 1이 얼마나 들어오고 0이 얼마나 들어왔는지 확인은 힘들다. 따라서 이를 확인하기 위하여 "Clock Rate" 개념을 도입하였다. 만약 1초 간격으로 데이터를 전달한다고 하였을 때,

 

아날로그 신호 → 디지털 신호 (디코딩, Clock Rate 적용)

 

위와 같이 시간을 계산해서 1과 0의 길이를 측정할 수 있다. 여기서는 데이터를 구분할 시간을 1초 기준으로 하였는데, 이것이 Clock Rate를 1로 준 것이다. 그리고 이 간격을 0.7초 0.5초 0.3초 등으로 점점 작게 줄수록 데이터를 더 빠르게 전달하겠다는 의미이다.

 

이러한 방식으로 Clock rate를 적용해서 인코딩 과정을 거쳐 아날로그 신호로 장거리 송신을 가능하게 한다. 모든 라우터 제조회사는 라우터의 전송속도가 서로 다르다. 전송 속도가 다른 두 개의 라우터 간의 전송 시에는 속도가 작을 쪽을 기준으로 하향평준화하여 전송한다. 예를 들어 A 라우터는 분당 약 5만 6000번 진동하여 전송하고, B 라우터는 약 200만 번 진동하여 전송한다. 따라서 B 라우터의 성능이 더 좋은데, 두 장비 간의 전송을 할 때, B 라우터의 성능에 맞출 경우 A 라우터는 성능을 따라잡지 못하고 문제가 발생할 것이다. 그러나 성능이 좋은 쪽을 속도를 낮춰서 송수신하는 것은 문제가 없기 때문에, 하향평준화하여 송수신을 한다.

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Back-to-Back 연결

원래 라우터와 라우터를 연결할 때에는 전용선을 사용해서 연결한다. 전용선을 연결하기 위해서는 라우터 뒤에 모뎀 장비인 DSU/CSU가 붙고 그 뒤에 전용선을 연결한다. DSU는 "Digital Sevice Unit"의 약자로 아날로그 신호가 디지털 방식의 전송로에서 이동하기에 적합한 형태로 바꾸어 주는 장비이다. CSU는 "Channel Service Unit"의 약자로 디지털 전송로에서 사용되는 전송 장비이다.

 

라우터 실제 구성

실제 구성에서는 라우터는 DTE 장비가 되고, DSU/CSU는 DCE 장비가 되며, V.35 케이블은 DTE 케이블이 된다. DCE는 "Data Communication Equipment"로 클럭 신호(Clock Rate)를 보내는 쪽이며, DTE는 "Data Terminal Equipment"로 클럭 신호(Clock Rate)를 받는 쪽이다.

 

하지만 Back-to-Back 연결은 라우터와 라우터를 DSU/CSU 없이 직접 연결하여 전용선 구간에서 연결한 것처럼 만드는 기술이다. 실습 환경에서는 중간에 DSU/CSU를 놓고 또 전용선을 연결하는 실제 구성을 하기에는 불가능하기 때문에, Back-to-Back 구성을 사용하며, 해당 구성에서는 DSU/CSU가 없고 V.35 케이블과 라우터만 가지고 연결한다. DCE 장비가 없기 때문에 한쪽을 클럭 신호를 보내는 DCE로 설정하고 Clock Rate 값을 지정해 주어야 한다.

 

Back-to-Back 구성 (B 라우터 Clock rate 설정 시)

여기서 사용되는 케이블은 다음과 같다.

 

DTE/DCE Cable

양쪽이 서로 다른 DTE와 DCE 단자로 이루어져 있으며, LAN의 Cross-Over Cable의 성격과 비슷하다. Back-to Back 구성에서 가장 중요한 것은 "라우터 A나 라우터 B 중 둘 중 하나가 반드시 DCE로 동작"해야 한다는 것이다.

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WAN 연결

라우터 R1와 라우터 R2를 Serial DCE 케이블로 서로 연결하였다. R1 라우터를 DCE로 지정할 경우, 다음과 같은 그림이다.

 

WAN 연결 (R1 is a DCE Router)

R1을 DEC로 설정하였기 때문에 R1에 클럭 표시가 나타나 있다. 각각의 라우터 Serial 0/0 포트에 연결하였다. 다음과 같은 명령을 통해서 서로 장거리 통신 연결이 가능하다. 가운데 IP 주소는 1.1.1.0로 대표 주소를 나타낸 것이다. 해당 표기는 라우터의 IP 주소 규칙을 나타내주고 있는 것으로 1.1.1.0 주소에서 서브넷 마스크 24자리까지는 고정된 주소로 표기하며 나머지 0이 있는 자리를 라우터의 번호에 따라 부여해 주면 된다(관례적으로 사용하는 방식). 즉 R1은 라우터 번호 1번을 부여하여 Serial IP 주소 1.1.1.1을 부여하라는 의미이고, R2는 1.1.1.2를 부여하라는 의미이다.

 

R1 라우터 설정(위), R2 라우터 설정(아래)

위쪽 사진은 R1 라우터의 설정 명령어 입력 과정이다. "Interface Serial 번호"를 입력하여 해당 Serial 포트의 설정으로 들어가서 IP 주소를 부여한다. R1 라우터가 DCE 라우터이기 때문에 "clock rate 클럭수치" 명령어를 통해서 Clock rate를 지정한다. 1번을 보면 "no shutdown" 명령어를 입력했음에도 불구하고 통로가 닫혀있는 것을 확인할 수 있다. 이는 아직 반대 라우터의 통로를 열어주지 않았기 때문이다.

 

아래 사진은 R2 라우터의 설정 명령어 입력 과정이다. R1 과정과 동일하며, DCE 라우터가 아니기 때문에 Clock rate 설정은 필요가 없다. 다음 명령어를 모두 입력하면 2번과 같이 통로가 열리게 되며, 3번을 보면 서로 통신 경로가 열린 것을 확인할 수 있다. 다음은 통로가 열린 상태의 그림이다.

 

설정 상태를 확인하면 다음과 같다.

 

R1 Router (DCE Router)	R2 Router

 

R1 라우터는 "clock rate"가 확인이 되지만 R2는 "clock rate"가 없다. 이는 R1의 DCE 라우터이기 때문에 "clock rate"가 존재하고 R2는 DCE 라우터가 아니기 때문에 존재하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.