ARCNET

Attached Resource Computer NETwork(ARCNET 또는 ARCnet)은 근거리 통신망을 위한 통신 프로토콜이다.^[1] ARCNET은 마이크로컴퓨터를 위한 최초로 널리 사용 가능한 컴퓨터 망 시스템이었으며 1980년대 사무 자동화 작업에 인기를 얻었다. 나중에 프로토콜의 특정 기능이 특히 유용한 임베디드 시스템에 적용되었다.

아미가 500 컴퓨터용 ARCNET 어댑터. 옆의 작은 카드는 신용카드 크기이다.

역사

개발

ARCNET은 1976년 Datapoint 사에서 빅터 푸어 휘하의 수석 개발 엔지니어인 존 머피가 개발했으며, 1977년에 발표되었다.^[2] 원래는 Datapoint 2200 터미널 그룹을 공유 8인치 플로피 디스크 시스템과 연결하기 위해 개발되었다. 이 시스템은 연결될 컴퓨터의 종류에 대해 어떤 가정도 하지 않는 최초의 느슨하게 결합된 LAN 기반 클러스터링 시스템이었다. 이는 DECnet 또는 IBM의 SNA와 같은 동시대의 더 크고 비싼 컴퓨터 시스템과는 대조적이었다. 이들 시스템에서는 동종의 유사하거나 독점적인 컴퓨터 그룹이 클러스터로 연결되었다.

해당 I/O 장치 공유 네트워크의 토큰 전달 버스 프로토콜은 나중에 처리 노드가 파일 제공 및 컴퓨팅 확장성 목적으로 서로 통신할 수 있도록 적용되었다. 응용 프로그램은 Datapoint의 독점적인 코볼과 유사한 언어인 DATABUS로 개발될 수 있었고, 덤 터미널이 있는 단일 컴퓨터에 배포될 수 있었다. 사용자 수가 원래 컴퓨터의 용량을 초과하면 추가 '계산' 리소스 컴퓨터를 ARCNET을 통해 연결하여 동일한 응용 프로그램을 실행하고 동일한 데이터에 액세스할 수 있었다. 더 많은 저장 공간이 필요한 경우 추가 디스크 리소스 컴퓨터도 연결할 수 있었다. 이러한 점진적 접근 방식은 새로운 지평을 열었으며 1970년대 말 (1981년 최초의 IBM PC가 발표되기 전)까지 전 세계적으로 만 개 이상의 ARCNET LAN 설치가 상업적으로 사용되었고 Datapoint는 포춘 500대 기업이 되었다. 마이크로컴퓨터가 산업을 장악하면서 잘 입증되고 신뢰할 수 있는 ARCNET 또한 이러한 기기들을 위한 저렴한 LAN으로 제공되었다.

시장

ARCNET은 1980년대 초중반까지 독점적이었다. 당시에는 대부분의 네트워크 아키텍처가 독점적이었기 때문에 이는 문제가 되지 않았다. 비독점적, 개방형 시스템으로의 전환은 International Business Machines (IBM)과 Systems Network Architecture (SNA)의 지배에 대한 대응으로 시작되었다. 1979년, Open Systems Interconnection Reference Model (OSI 모델)이 발표되었다. 그런 다음 1980년, Digital, Intel 및 Xerox (DIX 컨소시엄)는 이더넷에 대한 개방형 표준을 발표했으며, 이는 곧 IEEE와 ISO에 의해 표준화의 기초로 채택되었다. IBM은 토큰링을 이더넷의 대안으로 제안했지만, 표준화에 대한 통제를 너무 강력하게 유지하여 경쟁사들은 이를 사용하기를 꺼렸다. ARCNET은 이들보다 저렴하고, 더 신뢰할 수 있으며, 더 유연했으며, 1980년대 후반에는 이더넷과 거의 동등한 시장 점유율을 가졌다. 탠디/라디오셱은 ARCNET을 TRS-80 Model II, Model 12, Model 16, Tandy 6000, Tandy 2000, 탠디 1000 및 Tandy 1200 컴퓨터 모델을 위한 응용 프로그램 및 파일 공유 매체로 제공했다. 또한 Model 4P의 ROM에는 ARCNET 네트워크에서 부팅할 수 있는 훅이 있었다.^[3][4][5]

이더넷은 동축 케이블에서 연선으로, 그리고 능동형 허브를 기반으로 하는 "상호 연결된 별" 케이블링 토폴로지로 이동하면서 훨씬 더 매력적으로 변모했다. 더 쉬운 케이블링과 이더넷의 더 빠른 원시 속도(10 Mbit/s 대 ARCnet의 2.5 Mbit/s)가 결합되어 이더넷의 수요를 증가시키는 데 도움이 되었다. 더 많은 기업이 시장에 진출하면서 이더넷 가격이 하락하기 시작했고, ARCNET과 토큰링의 물량은 줄어들었다.

ARCnet 플러스와 쇠퇴

더 큰 대역폭 요구와 이더넷의 도전에 대응하여, Datapoint는 ARCnet Plus라는 새로운 표준을 개발하여 1992년에 발표했다. ARCnet Plus는 20 Mbit/s로 작동했으며, 원래 ARCnet 장비와 하위 호환되었다. 그러나 ARCnet Plus 제품이 시장에 출시될 무렵, 이더넷은 네트워크 시장의 대부분을 장악했고, 사용자들은 ARCnet으로 돌아갈 유인이 거의 없었다. 결과적으로, ARCnet Plus 제품은 거의 생산되지 않았다. Datapoint가 주로 제작한 제품들은 비싸고 찾기 어려웠다.

ARCNET은 결국 ANSI ARCNET 878.1로 표준화되었다. 이때 이름이 ARCnet에서 ARCNET으로 변경된 것으로 보인다. 다른 회사들도 시장에 진출했는데, 특히 Standard Microsystems는 단일 VLSI 칩을 기반으로 한 시스템을 생산했다. 이 칩은 원래 Datapoint를 위한 맞춤형 LSI로 개발되었지만, 나중에 Standard Microsystems에 의해 다른 고객들에게 제공되었다. Datapoint는 결국 재정적인 어려움을 겪고 비디오 컨퍼런싱 분야로, 그리고 나중에는 임베디드 시장에서 맞춤형 프로그래밍 분야로 이동했다.

ARCNET은 이제 새로운 일반 네트워크에는 거의 사용되지 않지만, 감소하는 설치 기반은 여전히 지원을 필요로 하며 산업 제어 분야에서 틈새 시장을 유지하고 있다.^[6]

설명

원래 ARCNET은 93 Ω의 특성 임피던스를 가진 RG-62/U 동축 케이블과 성형 버스 토폴로지의 수동 또는 능동 이더넷 허브를 사용했다. 가장 큰 인기를 누리던 시기에는 이것이 씬 이더넷 (10BASE2)에 비해 ARCNET의 중요한 장점이었다. 성형 토폴로지는 당시의 선형 이더넷 버스보다 구축, 확장 및 서비스가 더 쉬웠다. "상호 연결된 별" 케이블링 토폴로지는 전체 네트워크를 다운시키지 않고 노드를 쉽게 추가하고 제거할 수 있게 했으며, 복잡한 LAN 내에서 오류를 진단하고 격리하기 훨씬 더 쉬웠다.

ARCNET이 이더넷보다 가진 또 다른 중요한 장점은 케이블 거리였다. ARCNET 동축 케이블은 활성 허브 간 또는 활성 허브와 최종 노드 간에 610 m (2,000 ft)까지 확장될 수 있었지만, RG-58 (50 Ω) 씬 이더넷은 끝에서 끝까지 최대 185 m (607 ft)로 제한되었다.^[7]

ARCNET은 네트워크에 노드가 두 개 이상 있는 경우 노드 사이에 능동 또는 수동 허브가 필요하다는 단점이 있었지만, 이더넷은 노드를 선형 동축 케이블을 따라 어디든 배치할 수 있었다. 그러나 ARCNET 수동 허브는 매우 저렴했으며, 4개의 BNC 포트가 있는 간단하고 작은 무전원 상자로 구성되어 있었고, 4개의 47 Ω 저항으로만 연결되어 있었다.^[8] 따라서 이 단점은 중요하지 않았다. 이 단점은 장점으로도 볼 수 있다: 종종 4포트 ARCNET 수동 허브의 비용은 4대의 컴퓨터를 연결하기 위해 씬 이더넷이 필요로 하는 4개의 BNC T-커넥터와 2개의 종단 저항기보다 저렴했다. 이더넷 초기에는 구하기 어려웠던 BNC T-커넥터와 달리, ARCNET 수동 허브는 4개의 커넥터, 4개의 저항기, 그리고 이들을 담을 상자 등 쉽게 구할 수 있는 9가지 부품으로 현장에서 쉽게 제작할 수 있었다.

수동 허브는 노드와 활성 허브 사이의 거리를 30 m (100 ft)로 제한했다. 수동 허브는 다른 수동 허브에 직접 연결할 수 없었다. 양쪽 유형의 허브에서 사용되지 않는 포트는 특수 커넥터로 종단 처리해야 했다. 이 특수 커넥터는 종단 저항기라고 불리며, 93 Ω 저항기가 내장된 BNC 커넥터일 뿐이다. 씬 이더넷도 두 터미널 끝에 거의 동일한 종단 저항기를 필요로 하며, 유일한 차이점은 이더넷은 50 Ω 저항기를 사용한다는 것이다.

넓은 지역을 커버하면서도 비용을 절감하기 위한 일반적인 관행은 하나 이상의 상호 연결된 능동 허브를 사용하는 것이었다. 각 능동 허브는 200 ft (61 m) 이내의 노드를 커버했다. 능동 허브의 각 포트에서 100 ft (30 m) 이내의 다른 위치로 케이블이 연결되었다. 그런 다음 케이블 끝에 수동 허브를 연결하고, 수동 허브에서 로컬로 케이블을 연결하여 최대 3개의 노드를 연결할 수 있었다. 이런 식으로 단일 8포트 능동 허브를 사용하여 직경 400 ft (122 m)를 초과하지 않는 영역에서 24개의 네트워크 장치를 연결할 수 있었다.

ARCNET은 네트워크당 255개 노드만 허용했다. LAN 워크스테이션의 노드 ID는 일반적으로 네트워크 인터페이스 카드의 DIP 스위치를 통해 설정되었다. 대규모 네트워크는 더 작은 네트워크로 분할하고 브리지해야 했다. 가능한 노드 수가 적고 ID를 수동으로 구성해야 하는 것은 이더넷에 비해 단점이었다. 특히 대규모 기업 네트워크가 보편화되면서 더욱 그러했다.

버스 접근을 중재하기 위해 ARCNET은 토큰링과 마찬가지로 이더넷의 반송파 감지 다중 접속 방식 대신 토큰 전달 방식을 사용한다. 피어들이 비활성 상태일 때, 단일 "토큰" 메시지가 네트워크를 기기에서 기기로 전달되며, 토큰을 가지고 있지 않으면 어떤 피어도 버스를 사용할 수 없다. 특정 피어가 메시지를 보내려면, 토큰을 받을 때까지 기다렸다가 메시지를 보내고 다음 스테이션으로 토큰을 전달한다. ARCNET은 분산형 스타로 구현되므로 토큰은 링을 따라 기기에서 기기로 전달될 수 없다. 대신 각 노드에는 8비트 주소(일반적으로 DIP 스위치를 통해)가 할당되며, 새 노드가 네트워크에 참여하면 "재구성"이 발생하여 각 노드는 바로 위에 있는 노드의 주소를 학습한다. 그런 다음 토큰은 한 노드에서 다음 노드로 직접 전달된다.

역사적으로 각 접근 방식에는 장점이 있었다. ARCNET은 전송 스테이션이 토큰을 받기 위해 기다리는 동안 비활성 네트워크에 작은 지연을 추가했지만, CSMA/CD를 사용하는 이더넷의 원래 공유 매체 성능은 너무 많은 피어가 동시에 브로드캐스트를 시도하면 당시 느린 프로세서가 충돌을 처리하고 복구하는 데 필요한 시간 때문에 성능이 급격히 저하되었다.^[9] ARCNET은 최상의 경우 성능이 약간 낮았지만(단일 스트림 관점에서), 훨씬 더 예측 가능했다. ARCNET은 또한 가장 높은 부하에서 최고의 총체적 성능을 달성하여 최대 처리량에 점근적으로 접근한다는 장점이 있었다. 최상의 경우 성능은 이더넷보다 낮았지만, 일반적인 경우는 동등했고 최악의 경우는 극적으로 더 좋았다. 이더넷 네트워크는 과도한 충돌로 인해 너무 바쁠 때 붕괴될 수 있었다. ARCNET은 정상적인(또는 더 좋은) 처리량으로 계속 작동했다. 다중 노드 충돌 기반 이더넷의 처리량은 대역폭 사용량의 40%에서 60% 사이로 제한되었다(출처에 따라 다름). 비록 한때 2.5 Mbit/s ARCNET이 느린 프로세서가 있는 바쁜 사무실에서 10 Mbit/s 이더넷보다 성능이 뛰어났지만, 프로세서 속도 향상으로 전체 처리량에 대한 충돌의 영향이 줄어들고 이더넷 비용이 하락하면서 ARCNET은 결국 이더넷에 자리를 내주었다.

1980년대 초, ARCNET은 이더넷보다 훨씬 저렴했는데, 특히 PC의 경우 그러했다. 예를 들어, 1985년 SMC는 ARCNET 카드를 약 US$300에 판매한 반면, 웅거만-배스 이더넷 카드와 트랜시버는 US$500에 달할 수 있었다.

또 다른 중요한 차이점은 ARCNET이 토큰이 다음 노드로 전달되기 전에 수신자 측에서 전송 성공/실패 상태를 발신자에게 명확히 알려준다는 점이다. 이는 예상되는 응답에 대한 타임아웃을 기다릴 필요 없이 상위 레벨 프로토콜 내에서 훨씬 빠른 오류 복구를 가능하게 한다. ARCNET은 또한 버스를 통해 더 큰 메시지를 보내기 전에 초기 하드웨어 수준 조회를 통해 수신자가 메시지를 받을 수 있고 준비되어 있음을 확인하므로 메시지를 받을 준비가 되지 않은 노드로 전송하여 네트워크 시간을 낭비하지 않는다.

충돌 기반 이더넷에 비해 ARCNET이 누렸던 또 다른 장점은 네트워크의 모든 사람이 버스에 공평하게 접근할 수 있도록 보장한다는 것이다. 노드 수와 현재 전송 중인 메시지 크기에 따라 토큰을 얻는 데 시간이 걸리지만, 노드는 예측 가능한 최대 시간 내에 항상 토큰을 받는다. 따라서 이는 결정적이다. 이로 인해 ARCNET은 실시간 네트워킹 시스템으로 이상적이었으며, 이는 임베디드 시스템 및 공정 제어 시장에서의 사용을 설명한다. 토큰링도 비슷한 특성을 가지고 있지만, ARCNET보다 구현 비용이 훨씬 비싸다.

ARCNET의 결정적 작동과 공정 제어와 같은 실시간 환경에 대한 역사적 적합성에도 불구하고, 스위치 기가비트 이더넷 및 이더넷 스위치의 서비스 품질 기능의 일반적인 가용성은 오늘날 ARCNET을 거의 소멸시켰다.

처음에는 IBM 메인프레임 환경에서 3270 터미널과 컨트롤러를 연결하는 데 일반적으로 사용되는 RG-62/U 동축 케이블을 사용하여 시스템이 배포되었지만, 나중에는 연선 및 광섬유 미디어에 대한 지원이 추가되었다. ARCNET의 낮은 속도(2.5 Mbit/s)에서는 Cat-3 케이블로도 ARCNET을 실행하기에 충분했다. 일부 ARCNET 연선 제품은 표준 Cat-3 케이블에서 2,000 ft (610 m) 이상의 케이블 길이를 지원했으며, 이는 어떤 종류의 구리 케이블을 사용하는 이더넷으로도 할 수 있는 것을 훨씬 뛰어넘는 것이었다.

1990년대 초, Thomas-Conrad Corporation은 ARCNET 프로토콜을 기반으로 하는 100 Mbit/s 토폴로지인 TCNS를 개발했으며, RG-62, 연선, 광섬유 미디어도 지원했다.^[10] TCNS는 저비용 100 Mbit/s 이더넷이 등장하기 전까지 어느 정도 성공을 거두었지만, 이는 ARCNET의 일반적인 LAN 프로토콜로서의 배치를 종식시켰다.

그러나 ARCNET 컨트롤러는 단순하고 견고한 특성 때문에 산업, 임베디드 및 자동차 애플리케이션에서 여전히 판매되고 사용된다.

같이 보기

• 장치 대역폭 목록