FDDI의 이중 링과 토큰 패싱 네트워크 구조

광케이블 백본을 위해 설계된 FDDI

FDDI(Fiber Distributed Digital Interface)는 광케이블을 사용하는 고속 근거리 통신망 표준이다. 토큰링 네트워크 구조를 기반으로 하며, ANSI X3T9.5 위원회에서 표준화했다. 기존 토큰링 프로토콜의 성능과 안정성을 개선해 주로 백본 네트워크에 사용됐다.

핵심은 하나의 링에 의존하지 않는다는 점이다. 일반 데이터 전송에는 Primary Ring을 사용하고, Primary Ring에 장애가 생기면 Secondary Ring이 백업 경로 역할을 맡는다. 이중 링 구조와 자동 복구 메커니즘은 결함 감내를 전제로 한 네트워크 설계다.

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FDDI의 전송 속도는 100Mbps로, 당시 이더넷 10Mbps의 10배였다. 최대 1,000개 노드를 연결할 수 있고 노드 간 거리는 최대 2km, 네트워크 전체 길이는 최대 200km까지 확장할 수 있다.

전송 매체로는 광케이블을 사용한다. 멀티모드 광섬유는 일반 응용에, 싱글모드 광섬유는 장거리 전송에 쓰인다. 광케이블은 EMI(전자기 간섭)의 영향을 최소화하며, 신호 감청이 어렵다는 특성도 갖는다.

매체부터 스테이션 관리까지 나눈 계층

FDDI는 OSI 참조 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당하는 기능을 4개 계층으로 나눈다.

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PMD(Physical Medium Dependent)는 광케이블, 커넥터, 트랜시버처럼 물리 매체와 연결되는 하드웨어 규격을 정의하고 신호 생성과 검출을 처리한다.

PHY(Physical Protocol)는 물리층 프로토콜을 관리한다. 클럭 동기화와 데이터 인코딩·디코딩을 담당하며, FDDI에서는 4B/5B 인코딩을 사용한다.

MAC(Media Access Control)은 토큰 패싱으로 채널 접근을 제어한다. 프레임의 생성·전송·수신을 관리하고 오류 검출 및 복구 기능도 맡는다.

SMT(Station Management)는 스테이션 전체를 관리하는 계층이다. 네트워크 구성과 초기화, 모니터링, 결함 감지와 격리, 네트워크 관리 정보 제공이 여기에 포함된다.

4B/5B 부호화와 토큰의 순환

FDDI는 4비트 데이터를 5비트 심볼로 바꾸는 4B/5B 인코딩 방식을 사용한다. 대역폭 효율은 80%이며, 클럭 동기화를 쉽게 하고 오류 검출 기능을 강화한다. 16개의 4비트 데이터 조합에는 32개 가능한 5비트 심볼 중 적합한 심볼을 할당한다.

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채널 접근은 토큰 패싱(Token-Passing) 방식으로 이뤄진다. 토큰은 네트워크에서 전송 권한을 나타내는 특수 패킷이다. 토큰이 링을 순환하다가 데이터 전송이 필요한 노드에 도달하면, 해당 노드는 토큰을 획득해 데이터 프레임으로 변환하고 메시지를 보낸다. 수신 노드는 데이터를 복사한 뒤 확인 비트를 설정하며, 프레임이 원래 송신 노드로 되돌아오면 송신 노드는 이를 확인하고 토큰을 방출한다.

FDDI는 일반 토큰링보다 개선된 토큰 릴리스 방식을 사용한다.

프레임 안에 담기는 전송 상태

FDDI 프레임은 토큰링과 유사한 구조를 가지면서 고속 전송에 맞춰 구성된다.

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프리앰블(Preamble)은 수신 스테이션의 클럭을 동기화한다. 시작 구분자(SD)는 프레임의 시작을 표시하고, 프레임 제어(FC)는 프레임 유형과 우선순위를 지정한다. 목적지 주소(DA)와 출발지 주소(SA)는 각각 수신·송신 스테이션을 식별한다.

정보 필드(Info Field)에는 실제 전송 데이터가 들어간다. 프레임 검사 시퀀스(FCS)는 오류 검출용 체크섬이며, 종료 구분자(ED)는 프레임의 끝을 나타낸다. 프레임 상태(FS)는 프레임 처리 상태 정보를 담는다.

백본과 고가용성 연결에서의 활용

FDDI는 대학 캠퍼스, 기업 내부망, 연구소의 백본 네트워크에서 여러 이더넷 세그먼트를 연결하는 고속 통로로 사용됐다. 대용량 데이터 전송 요구사항을 처리하는 용도였다.

금융기관이나 증권사처럼 중단 없는 서비스가 필요한 환경에서는 이중 링의 높은 신뢰성과 장애 시 자동 복구 기능을 활용할 수 있다. 건물 간 연결이나 캠퍼스 네트워크처럼 장거리 연결이 필요한 곳에서도 광케이블을 이용해 전기적 간섭 없이 안정적인 전송 경로를 구성할 수 있다.

대체 기술 이후에도 남은 선택 조건

FDDI는 100Mbps 전송 속도, 이중 링 기반의 신뢰성과 결함 감내, 장거리 전송, 광케이블의 전기적 간섭 내성, 확장성 있는 네트워크 아키텍처를 제공했다.

반면 광케이블과 인터페이스 장비로 인한 높은 구축 비용, 설치와 유지보수의 복잡성, 링 토폴로지의 설계 제약, 전문 인력의 필요성은 운영 부담으로 남는다. 기가비트 이더넷이 등장하면서 상대적인 경쟁력도 약화됐다.

현재는 대부분 ATM, 기가비트 이더넷 등 더 새로운 기술로 대체됐지만, 오래된 미션 크리티컬 시스템을 연결해야 하는 레거시 환경이나 전자기 간섭이 심한 산업 환경에서는 여전히 사용될 수 있다. 기존 FDDI 투자 자산을 보유한 기관에서도 이를 계속 활용할 수 있다.