[ 혼공네트 ] 02-1 이더넷

이더넷 표준

• 유선 LAN 환경은 대부분 이더넷 기반으로 구성
• 현재 이더넷 관련 기술은 IEEE 802.3 이름으로 국제적으로 표준화가 이루어짐
• 이더넷이 지속해서 발전하는 만큼, 새로운 이더넷 표준들도 계속 만들어지고 있음
  • IEEE802.2의 다양한 표준들은 802.3u 혹은 802.3 뒤에 버전을 나타내는 알파벳으로 표현
• 이더넷 표준에 따라 지원되는 네트워크 장비, 통신 매체의 종류와 전송 속도 등 달라질 수 있음

통신 매체 표기 형태

특정 이더넷 표준 규격에 따라 구현된 통신 매체를 지칭할 때 ‘IEEE 802.i 케이블’, ‘IEEE802.3u 케이블’ 처럼 표기 할까?

전송 속도 BASE - 추가특성

1. 전송 속도 숫자만 표기되어 있으면 MBps속도, 숫자 뒤에 G가 붙는 경우 Gbps 속도를 의미전송 속도 표기 의미

   10	10Mbps
   100	100Mbps
   1000	1000Mbps
   2.5G	2.5Gbps
   5G	5Gbps
   10G	10Gbps
   40G	40Gbps
   100G	100Gbps

2. BASE 베이스밴드의 약자로 변조 타입을 의미함 *변조 타입: 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법 일반적인 LAN환경에서는 대부분 디지털 신호를 송수신하는 베이스밴드 방식을 사용하므로 대부분의 이더넷 통신 매체는 BASE를 사용한다고 기억해도 좋ㄷ
3. 추가 특성10BASE-2, 10BASE-5와 같이 전송 가능한 최대 거리가 명시되기도 함비트 신호를 옮길 수 있는 전송로 수를 의미하는 ‘레인 수’가 명시되기도 함
4. 데이터 비트 신호로 변환되는 방식을 의미하는 ‘물리 계층 인코딩’ 방식이 명시되기도 함
5. 통신 매체의 특성을 명시하며 종류는 다양함

통신 매체 종류

가장 대중적인 통신 매체의 종류 예시

추가 특성 표기(통신 매체의 종류) 케이블 종류

C	동축 케이블
T	트위스티드 페어 케이블
S	단파장 광섬유 케이블
L	장파장 광섬유 케이블

• 10BESE-T 케이블: 10Mbsp속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블
• 1000BASE-SX 케이블: 1000Mbps 속도를 지원하는 단파장 광섬유 케이블
• 1000BASE-LX케이블: 1000Mbps속도를 지원하는 장파장 광섬유 케이블

표준규격 통신 매체

IEEE 802.3i	10BASE-T
IEEE 802.3u	10BASE-TX
IEEE 802.3ab	100BASE-T
IEEE 802.3bz	2.5GBASE-T, 5GBASE-T,
IEEE 802.3an	10GBASE-T
IEEE 802.3z	1000BASE-SX, 1000BASE-LX
IEEE 802.3ae	10GBASE-SR, 10GBASE-LR

! 이더넷의 발전

규격별로 지원되는 지원되는 속도도 점차 빨라지고 있음

100Mbps 가량의 속도를 지원하는 표준들을 통틀어 고속 이더넷(Fast Ethernet)라고 불림

최근 고속 이더넷의 10배(1Gbps), 100배(10Gbps) 혹은 그 이상의 속도를 지원하는 이더넷표준들이 많이 만들어지고 있음

10BASE-T는 초기 이더넷, 100BASE-TX는 고속 이더넷, 1000BASE-T는 기가비트 이더넷, 10GBASE-T는 10기가비트 이더넷의 대표적인 규격임

이더넷 프레임

이더넷 네트워크에서 주고받는 프레임인 이더넷 프레임 형식은 정해져 있다.

이더넷 프레임은 상위 계층으로부터 받아들인 정보에 헤더와 트레일러를 추가하는 캡슐화 과정을 통해 만들어집니다. 수신지 입장에서는 프레임의 헤더와 트레일러를 제거한 뒤 상위 계층으로 올려보내는 역캡슐화 과정을 거칩니다.

이더넷 프레임 헤더는 기본적으로 프리앰블, 수신지 MAC주소, 송신지 MAC주소, 타입/길이로 구성되고, 페이로드는 데이터, 트레일러는 FCS로 구성됨

프리앰블

이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트(64비트)크기의 정보이고 첫 7바이트는 10101010값을 가지고, 마지막 바이트는 10101011값을 가집니다.수신지는 이 프리앰블을 통해 이더넷 프레임이 오고 있음을 알아차림, 즉 프리앰블은 송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보입니다.

수신지 MAC 주소와 송신지 MAC 주소

MAC주소

• 물리적 주소
• 데이터 링크 계층의 핵심
• 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트(48비트) 길이의 주소
• LAN 내의 수신지와 송신지를 특정할 수 있음
• 일반적으로 변경되지 않는 주소로써 네트워크 인터페이스마다 부여됨
• NIC 라는 장치가 네트워크 인터페이스 역할을 담당
• 한 컴퓨터에 NIC가 여러 개 있다면 MAC 주소도 여러 개 있을 수 있음
• 다만 동일 네트워크 내에서 동작하는 기기의 MAC주소가 우연히 같을 확률은 낮고, 같게 만드는 상황도 흔하지 않기에 MAC주소를 일반적으로는 고유하고, 변경되지 않는 주소’정도로 이해하는 것이 적절함
• 총 48비트, 16진수 열두 자리로 구성되는 것을 확인할 수 있음

타입/길이

• 필드에 명시된 크기가 1500(16진수 05DC) 이하일 경우 이 필드는 프레임의 크기(길이)를 나타내는데 사용,
• 1536(16진수 0600)이상일 경우에는 타입을 나타내는데 사용
• 타입(이더타입)이란 이더넷 프레임이 ‘어떤 정보를 캡슐화했는지’를 나타내는 정보

타입 프로토콜

0800	IPv4
86DD	IPv6
0806	ARP

 

데이터

• 상위 계층에서 전달받거나 상위 계층으로 전달해야 할 내용
• 네트워크 계층의 데이터와 헤더를 합친 PDU가 이곳에 포함
• 최대 크기는 1500바이트, 반드시 일정 크기(46바이트 이상) 이여야 함
• 그 이하의 데이터라면 크기를 맞추기 위해 패딩이라는 정보가 내부에 채워짐
• 보통 46바이트 이상 될 때까지 0으로 채워짐

FCS

• 수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드
• 여기서 오류 검출이 이루어짐
• CRC 순환 중복 검사라고 불리는 오류 검출용 값이 들어감
• 송수신지의 CRC값을 비교하여 오류를 검출합니다.

토큰 링

• 이더넷 외에 다른 기술의 토큰 링 방식
• 토큰 링 네트워크에서 연결된 형태
• A → D → C → B / 토큰
  • 현재 토큰이 A에게 있으므로 A만 메시지 전송이 가능하고 C나 D는 메시지를 송신하고 싶어도 송신할 수 없음
  • A는 메시지 전송이 끝나면 B에게 토큰을 넘겨줌
  • 만약 B 가 송신할 메시지가 없다면 다음 C에게 토큰을 그대로 넘겨줌
  • C가 송신하고자 하는 메시지가 있었다면 비로소 송수신 할 수 있음