LAN

왜 배우는가: LAN은 건물 내 통신 인프라의 기본 구조이며, 설계자가 구내 배선·스위치·접속 방식을 정할 때 가장 먼저 판단해야 하는 대상이다. 구성요소, 채널 액세스 방식, 설계 고려사항을 묻는 문항이 여러 교시에 반복해서 출제되므로 개념의 뼈대를 정확히 익혀야 한다.

출제 이력: 제137회 2교시 6번, 제133회 1교시 1번, 제123회 3교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

LAN은 건물·구내 등 제한된 영역에서 컴퓨터와 장치를 유선 또는 무선으로 연결해 데이터를 공유하는 근거리 통신망이다.

핵심 키워드

• 근거리 통신망(LAN): 제한된 지역 내 장치를 상호 연결하는 망
• 이더넷(Ethernet): 유선 LAN의 대표 기술, IEEE 802.3 계열
• 스위치(Switch): MAC 주소로 프레임을 해당 포트에만 전달하는 계층 2 장비
• MAC 주소: 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 부여된 하드웨어 주소
• 채널 액세스 방식: 공유 매체에서 누가 언제 송신하는지 정하는 방법(CSMA/CD, 토큰 전달 등)
• 토폴로지: 장치의 논리적·물리적 배열(스타, 버스, 링, 트리, 메시)
• 라우터(Router): LAN과 WAN을 연결하는 장비
• 구내 배선: 건물 내 통신 케이블과 배선반의 총칭

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 LAN은 한 건물 안에서 컴퓨터, 프린터, 서버가 서로 파일과 자원을 주고받게 묶어 놓은 network다. 집이나 사무실의 Wi-Fi 망도 LAN의 한 예다.

정식 정의는 다음과 같다. 근거리 통신망(LAN)은 집, 학교, 사무실 건물, 근접한 건물군처럼 제한된 지리적 범위에서 장치를 연결하는 컴퓨터 망이다. 장치 공유와 데이터 분산을 쉽게 하며, 장비와 연결이 로컬에서 관리된다.

핵심 특성은 세 가지다. 첫째, 전송 속도가 WAN보다 높다. 둘째, 지리적 범위가 제한된다. 셋째, 전용선 통신 회선에 의존하지 않고 자체 배선으로 연결된다. LAN을 WAN에 붙일 때는 라우터를 쓴다.

이더넷(Ethernet)은 유선 LAN에서 가장 널리 쓰이는 기술이다. 현재 IEEE 802.3 계열 이더넷은 최대 800Gbit/s까지 표준화되어 있다.

스위치(Switch)는 계층 2 장비로, 프레임을 받으면 출발지 MAC 주소와 포트 번호를 MAC 주소 테이블에 기록한다. 목적지가 테이블에 있으면 그 포트로만 보내고, 없으면 플러딩으로 모든 포트에 복사본을 보낸다. 이 방식이 공유 매체 방식보다 통신 효율을 높인다.

MAC 주소는 NIC마다 고유하게 부여된 6바이트 하드웨어 주소다. 데이터 링크 계층에서 장치를 구분하는 데 쓰인다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 사무실 통신은 장치마다 개별 회선을 연결하거나 호스트 중심으로 자원을 나눠 쓰는 방식이었다. 장치 수가 늘자 배선이 복잡해졌고, 자원 공유와 관리가 어려워졌다. 이를 해결하기 위해 공유 매체와 표준 프로토콜을 쓰는 LAN이 등장했다.

건물 내 업무 환경에서는 문서 공유, 프린터 공동 사용, 사내 서버 접속, 인터넷 공유가 필요하다. LAN은 이를 한 배선망으로 해결한다. 또 방송 장비, 보안 장비, 빌딩 자동화 장치가 IP 기반으로 바뀌면서 건물 자체가 하나의 LAN 기반 플랫폼이 되었다.

과거에는 ARCNET, 토큰링, LocalTalk 같은 기술이 쓰였으나, 현재는 이더넷과 와이파이가 가장 일반적이다. 설계자는 기술 변화 속에서도 구내 배선의 수명과 확장성을 함께 고려해야 한다.

통신 케이블 최대 거리 같은 구내 배선의 기본 제약은 설계 시 반드시 확인해야 하는 조건이다.

4. 구성요소·원리·절차

LAN은 제한된 지역 안에서 컴퓨터와 장치를 연결하는 근거리 통신망이다. 구성은 단말, 전송매체, 연결장비, 프로토콜로 나뉜다. 세부 요소와 역할은 아래 표와 같다.

구성요소 표의 설명으로, 단말과 스위치는 전송매체로 연결되고 스위치 상단에서 라우터가 외부망과 이어진다. 각 장비는 역할이 겹치지 않는다. 스위치는 계층 2 장비이고 라우터는 계층 3 장비다.

이더넷 LAN의 원리는 MAC 주소에 근거한다. 모든 NIC는 고유한 MAC 주소를 가지며 프레임의 목적지 MAC 주소로 수신 단말을 찾는다. 스위치는 포트와 출발지 MAC 주소를 MAC 주소 테이블에 기록해 두고, 이후에는 필요한 포트로만 프레임을 보낸다.

스위치의 동작 절차는 다음과 같다.

• 프레임을 받으면 입력 포트 번호와 출발지 MAC 주소를 MAC 주소 테이블에 기록한다.
• 목적지 MAC 주소가 테이블에 있으면 해당 포트로만 전송한다.
• 목적지 MAC 주소가 없으면 플러딩으로 나머지 모든 포트에 복사본을 보낸다. 해당 단말만 프레임을 받아들인다.
• 프레임이 들어올 때마다 테이블을 갱신하고, 오래 쓰지 않은 항목은 일정 시간 뒤 삭제한다.

이 절차 때문에 불필요한 프레임 전송이 줄고 통신 효율이 올라간다. 공유 매체 방식의 충돌도 스위치 포트 단위로 분리되어 줄어든다.

IP 주소로 목적지 MAC 주소를 찾는 과정은 ARP가 맡는다. 단말은 목적지 MAC 주소를 모르면 IP 정보를 실어 브로드캐스트하고, 해당 IP를 가진 단말만 MAC 주소로 응답한다. 응답은 ARP 테이블에 보관하며, 보관 기간은 ARP 캐시로 관리한다.

LAN 구성 방식은 토폴로지로 나타낸다. 실제 건물 LAN은 스타형 토폴로지가 대부분이며 중심 스위치에 각 단말이 연결된다.

5. 관련 법령·기준·표준

LAN 구내 배선은 국내에서 정보통신공사 관련 법령과 기술기준의 적용을 받는다. 설계도는 공사 전에 기술기준 적합 여부를 확인받고, 공사 후에는 사용전검사를 받아야 한다. 구내통신선로설비는 「정보통신공사업법」의 설계도 확인과 사용전검사 절차를 따른다. 방송통신설비의 기술기준과 접지설비·구내통신설비·선로설비 기술기준이 세부 기준이다.

배선 기준은 국제 표준으로 정해진다. 구조화 배선은 ANSI/TIA-568 계열 표준이 대표적이다. 이 표준은 케이블 종류, 거리, 커넥터, 성능과 시험 방법을 정한다. 이더넷 물리 계층은 IEEE 802.3 계열이다.

위 표의 값은 LAN 배선과 장비 규격의 대표 기준이다. 세부 적용은 해당 기술기준과 표준의 최신판을 따른다. 표준 개정 연도와 표 번호는 표준 문서를 기준으로 한다.

최근 개정 흐름으로, 이더넷은 고속화가 계속되고 있다. 전송 속도는 800Gbit/s 까지 표준화되어 있다. 배선 측면에서는 구조화 배선 표준이 광케이블과 동축 배선 요소를 함께 다룬다.

LAN 설계 기준은 단말 수, 전송 거리, 속도 요구에 따라 배선과 장비 규격이 정해진다

6. 유형과 비교

LAN은 매체, 토폴로지, 채널 액세스 방식에 따라 여러 유형으로 나뉜다. 시험에서는 토폴로지와 채널 액세스 방식을 구분해 묻는 경우가 많다.

토폴로지 는 노드가 연결된 기하학적 배열이다. 물리 토폴로지는 케이블 배치, 논리 토폴로지는 데이터가 흐르는 방향을 뜻한다. 논리 버스·링 구조도 실제 배선은 스타형으로 하는 경우가 많다.