IEEE 802.5
IEEE 802.5는 미국전기전자기술자협회(IEEE)에서 제정한 로컬 영역 네트워크(LAN) 표준 중 하나로, 링 토폴로지(Ring Topology) 기반의 네트워크 통신을 위한 기술 사양을 정의합니다. 이 표준은 주로 토큰 링(Token Ring) 네트워크로 알려져 있으며, 1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 IBM을 중심으로 널리 사용되었습니다. IEEE 802.5는 데이터 링크 계층(Data Link Layer)의 두 하위 계층인 논리 링크 제어(LLC)와 매체 접근 제어(MAC) 중 MAC 계층을 주로 다룹니다.
이 문서는 IEEE 802.5의 기본 개념, 동작 원리, 기술적 특징, 장단점, 그리고 역사적 의미를 중심으로 설명합니다.
개요
IEEE 802.5는 순환 구조의 네트워크 토폴로지, 즉 링 형태의 네트워크에서 데이터 전송을 효율적이고 충돌 없이 수행할 수 있도록 설계된 표준입니다. 이 표준은 CSMA/CD 방식을 사용하는 이더넷(IEEE 802.3)과 달리 토큰 기반의 접근 방식을 채택하여 네트워크 내에서 데이터 전송 권한을 제어합니다.
토큰 링 네트워크는 물리적으로는 스타 토폴로지로 구성될 수 있지만, 논리적으로는 단일 링 구조를 형성하여 데이터가 일방향으로 순환하게 됩니다. 이 구조는 네트워크의 안정성과 예측 가능한 지연 시간을 제공하는 장점이 있습니다.
동작 원리
토큰 전달 메커니즘
IEEE 802.5의 핵심은 토큰(Token)이라는 특수한 제어 프레임입니다. 이 토큰은 네트워크 내의 모든 노드를 순차적으로 순환하며, 오직 토큰을 소지한 노드만 데이터를 전송할 수 있습니다.
- 토큰 생성 및 순환: 초기에 한 노드가 토큰을 생성하고 링을 따라 전달합니다.
- 데이터 전송 요청: 데이터를 전송하고자 하는 노드는 토큰을 기다립니다.
- 토큰 획득: 노드가 토큰을 수신하면, 이를 "빈 토큰"으로 변환하고 데이터 프레임을 첨가하여 링에 재전송합니다.
- 데이터 전달 및 수신: 데이터 프레임은 목적지 노드를 거쳐 다시 출발지 노드로 돌아오고, 출발지 노드에서 프레임을 제거합니다.
- 토큰 방출: 전송이 완료되면 노드는 새로운 토큰을 생성하여 링에 방출합니다.
이 방식은 충돌이 발생하지 않도록 보장하며, 네트워크의 사용률이 높을 때도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
기술적 특징
데이터 전송 속도
IEEE 802.5는 초기에 4 Mbps(메가비피에스)의 전송 속도를 제공하였으며, 이후 16 Mbps로 향상되었습니다. 일부 고성능 구현체에서는 100 Mbps까지 지원하기도 하였으나, 널리 보급되지는 않았습니다.
케이블 및 물리적 계층
- 전송 매체: 주로 屏蔽 twisted pair(STP) 또는 비차폐 트위스티드 페어(UTP) 케이블을 사용.
- 물리적 연결: 각 노드는 MAU(Media Access Unit, 또는 "스마트 허브")를 통해 링에 연결되며, MAU는 물리적 스타 구조를 형성하면서도 논리적 링을 유지합니다.
- 전송 방식: 일방향 순환 전송 (uni-directional ring).
프레임 구조
IEEE 802.5의 프레임은 다음과 같은 필드로 구성됩니다:
| 필드 |
설명 |
| 시작 델리미터 (Start Delimiter) |
프레임의 시작을 알림 |
| 액세스 제어 (Access Control) |
우선순위, 토큰 상태, 모니터 비트 포함 |
| 프레임 제어 (Frame Control) |
데이터 또는 명령 프레임 구분 |
| 목적지 주소 (Destination Address) |
수신 노드의 MAC 주소 |
| 출발지 주소 (Source Address) |
전송 노드의 MAC 주소 |
| 데이터 (Data) |
실제 전송할 데이터 (최대 4,500바이트) |
| 프레임 검사 시퀀스 (FCS) |
오류 검출을 위한 CRC 값 |
| 종료 델리미터 (End Delimiter) |
프레임 종료 표시 |
| 프레임 상태 (Frame Status) |
수신 여부 및 주소 인식 여부 기록 |
장점과 단점
장점
- 충돌 없음: 토큰 기반 접근으로 데이터 충돌이 발생하지 않음.
- 예측 가능한 지연 시간: 각 노드가 일정한 시간 내에 전송 기회를 가짐.
- 신뢰성: 링 모니터링 기능을 통해 링의 오류를 감지하고 복구 가능.
- 고속 환경에서 안정적 성능: 고부하 환경에서도 성능 저하가 적음.
단점
- 복잡한 구조: MAU, 토큰 관리, 링 초기화 등의 복잡성.
- 비용: 이더넷 대비 하드웨어 비용이 높음.
- 확장성 부족: 노드 추가 시 링 재구성 필요.
- 속도 제한: 이더넷의 급속한 발전(100 Mbps 이상)에 비해 상대적으로 느림.
역사적 배경과 현황
IEEE 802.5는 1985년 IEEE에서 공식적으로 표준화되었으며, IBM이 1980년대에 개발한 토큰 링 기술을 기반으로 합니다. 특히 IBM의 메인프레임 환경과 긴밀하게 연동되어 금융, 항공, 대기업 내부 네트워크 등에서 선호되었습니다.
그러나 1990년대 중반부터 이더넷의 급속한 발전과 스위치 기반 네트워크의 등장으로 인해 IEEE 802.5는 점차 시장에서 사라지게 됩니다. 스위치 이더넷은 충돌 도메인을 분리함으로써 충돌 문제를 해결하고, 더 높은 속도(100 Mbps, 1 Gbps 이상)를 제공하게 되었습니다.
현재 IEEE 802.5는 사실상 사용되지 않는 레거시 기술로 분류되며, 교육용이나 특정 산업 장비의 유지보수 목적 외에는 거의 적용되지 않습니다.
관련 표준 및 참고 자료
- IEEE 802.3: 이더넷 표준 (CSMA/CD 기반)
- IEEE 802.2: 논리 링크 제어(LLC) 계층 정의
- IBM Token Ring: IEEE 802.5의 상용 구현체
- FDDI (Fiber Distributed Data Interface): 이중 링 구조의 고속 광섬유 네트워크 표준
참고 문헌
- IEEE 802.5-1985: "Token Ring Access Method and Physical Layer Specifications"
- William Stallings, Data and Computer Communications, 10th Edition
- Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 5th Edition
IEEE 802.5는 네트워크 기술 발전사에서 중요한 전환점을 제공한 표준으로, 오늘날의 고속 스위치 이더넷이 등장하기 전까지 안정성과 예측 가능성을 중시하는 환경에서 핵심적인 역할을 수행하였습니다.
# IEEE 802.5
IEEE 802.5는 미국전기전자기술자협회(IEEE)에서 제정한 로컬 영역 네트워크(LAN) 표준 중 하나로, **링 토폴로지**(Ring Topology) 기반의 네트워크 통신을 위한 기술 사양을 정의합니다. 이 표준은 주로 **토큰 링**(Token Ring) 네트워크로 알려져 있으며, 1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 IBM을 중심으로 널리 사용되었습니다. IEEE 802.5는 데이터 링크 계층(Data Link Layer)의 두 하위 계층인 논리 링크 제어(LLC)와 매체 접근 제어(MAC) 중 **MAC 계층**을 주로 다룹니다.
이 문서는 IEEE 802.5의 기본 개념, 동작 원리, 기술적 특징, 장단점, 그리고 역사적 의미를 중심으로 설명합니다.
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## 개요
IEEE 802.5는 **순환 구조의 네트워크 토폴로지**, 즉 링 형태의 네트워크에서 데이터 전송을 효율적이고 충돌 없이 수행할 수 있도록 설계된 표준입니다. 이 표준은 CSMA/CD 방식을 사용하는 이더넷(IEEE 802.3)과 달리 **토큰 기반의 접근 방식**을 채택하여 네트워크 내에서 데이터 전송 권한을 제어합니다.
토큰 링 네트워크는 물리적으로는 스타 토폴로지로 구성될 수 있지만, 논리적으로는 **단일 링 구조**를 형성하여 데이터가 일방향으로 순환하게 됩니다. 이 구조는 네트워크의 안정성과 예측 가능한 지연 시간을 제공하는 장점이 있습니다.
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## 동작 원리
### 토큰 전달 메커니즘
IEEE 802.5의 핵심은 **토큰**(Token)이라는 특수한 제어 프레임입니다. 이 토큰은 네트워크 내의 모든 노드를 순차적으로 순환하며, 오직 토큰을 소지한 노드만 데이터를 전송할 수 있습니다.
1. **토큰 생성 및 순환**: 초기에 한 노드가 토큰을 생성하고 링을 따라 전달합니다.
2. **데이터 전송 요청**: 데이터를 전송하고자 하는 노드는 토큰을 기다립니다.
3. **토큰 획득**: 노드가 토큰을 수신하면, 이를 "빈 토큰"으로 변환하고 데이터 프레임을 첨가하여 링에 재전송합니다.
4. **데이터 전달 및 수신**: 데이터 프레임은 목적지 노드를 거쳐 다시 출발지 노드로 돌아오고, 출발지 노드에서 프레임을 제거합니다.
5. **토큰 방출**: 전송이 완료되면 노드는 새로운 토큰을 생성하여 링에 방출합니다.
이 방식은 **충돌이 발생하지 않도록 보장**하며, 네트워크의 사용률이 높을 때도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
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## 기술적 특징
### 데이터 전송 속도
IEEE 802.5는 초기에 **4 Mbps**(메가비피에스)의 전송 속도를 제공하였으며, 이후 **16 Mbps**로 향상되었습니다. 일부 고성능 구현체에서는 100 Mbps까지 지원하기도 하였으나, 널리 보급되지는 않았습니다.
### 케이블 및 물리적 계층
- **전송 매체**: 주로 **屏蔽 twisted pair**(STP) 또는 **비차폐 트위스티드 페어**(UTP) 케이블을 사용.
- **물리적 연결**: 각 노드는 **MAU**(Media Access Unit, 또는 "스마트 허브")를 통해 링에 연결되며, MAU는 물리적 스타 구조를 형성하면서도 논리적 링을 유지합니다.
- **전송 방식**: 일방향 순환 전송 (uni-directional ring).
### 프레임 구조
IEEE 802.5의 프레임은 다음과 같은 필드로 구성됩니다:
| 필드 | 설명 |
|------|------|
| 시작 델리미터 (Start Delimiter) | 프레임의 시작을 알림 |
| 액세스 제어 (Access Control) | 우선순위, 토큰 상태, 모니터 비트 포함 |
| 프레임 제어 (Frame Control) | 데이터 또는 명령 프레임 구분 |
| 목적지 주소 (Destination Address) | 수신 노드의 MAC 주소 |
| 출발지 주소 (Source Address) | 전송 노드의 MAC 주소 |
| 데이터 (Data) | 실제 전송할 데이터 (최대 4,500바이트) |
| 프레임 검사 시퀀스 (FCS) | 오류 검출을 위한 CRC 값 |
| 종료 델리미터 (End Delimiter) | 프레임 종료 표시 |
| 프레임 상태 (Frame Status) | 수신 여부 및 주소 인식 여부 기록 |
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## 장점과 단점
### 장점
- **충돌 없음**: 토큰 기반 접근으로 데이터 충돌이 발생하지 않음.
- **예측 가능한 지연 시간**: 각 노드가 일정한 시간 내에 전송 기회를 가짐.
- **신뢰성**: 링 모니터링 기능을 통해 링의 오류를 감지하고 복구 가능.
- **고속 환경에서 안정적 성능**: 고부하 환경에서도 성능 저하가 적음.
### 단점
- **복잡한 구조**: MAU, 토큰 관리, 링 초기화 등의 복잡성.
- **비용**: 이더넷 대비 하드웨어 비용이 높음.
- **확장성 부족**: 노드 추가 시 링 재구성 필요.
- **속도 제한**: 이더넷의 급속한 발전(100 Mbps 이상)에 비해 상대적으로 느림.
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## 역사적 배경과 현황
IEEE 802.5는 1985년 IEEE에서 공식적으로 표준화되었으며, IBM이 1980년대에 개발한 토큰 링 기술을 기반으로 합니다. 특히 IBM의 메인프레임 환경과 긴밀하게 연동되어 금융, 항공, 대기업 내부 네트워크 등에서 선호되었습니다.
그러나 1990년대 중반부터 **이더넷의 급속한 발전**과 **스위치 기반 네트워크의 등장**으로 인해 IEEE 802.5는 점차 시장에서 사라지게 됩니다. 스위치 이더넷은 충돌 도메인을 분리함으로써 충돌 문제를 해결하고, 더 높은 속도(100 Mbps, 1 Gbps 이상)를 제공하게 되었습니다.
현재 IEEE 802.5는 **사실상 사용되지 않는 레거시 기술**로 분류되며, 교육용이나 특정 산업 장비의 유지보수 목적 외에는 거의 적용되지 않습니다.
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## 관련 표준 및 참고 자료
- **IEEE 802.3**: 이더넷 표준 (CSMA/CD 기반)
- **IEEE 802.2**: 논리 링크 제어(LLC) 계층 정의
- **IBM Token Ring**: IEEE 802.5의 상용 구현체
- **FDDI (Fiber Distributed Data Interface)**: 이중 링 구조의 고속 광섬유 네트워크 표준
### 참고 문헌
- IEEE 802.5-1985: "Token Ring Access Method and Physical Layer Specifications"
- William Stallings, *Data and Computer Communications*, 10th Edition
- Andrew S. Tanenbaum, *Computer Networks*, 5th Edition
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IEEE 802.5는 네트워크 기술 발전사에서 중요한 전환점을 제공한 표준으로, 오늘날의 고속 스위치 이더넷이 등장하기 전까지 안정성과 예측 가능성을 중시하는 환경에서 핵심적인 역할을 수행하였습니다.