2장: 데이터 링크 계층에서의 이더넷 기술 - 이더넷 프레임의 형식
1. 이더넷 프레임이란?
- 프레임: 데이터 링크 계층에서 송수신되는 데이터의 기본 단위.
- 이더넷 프레임: 이더넷 네트워크에서 사용하는 프레임으로, 데이터를 캡슐화하여 전송.
→ 송신 측에서는 데이터에 헤더(Header)와 트레일러(Trailer)를 추가해 프레임을 구성하며,
수신 측에서는 이 헤더와 트레일러를 제거해 데이터를 상위 계층으로 전달.
2. 이더넷 프레임의 구조
이더넷 프레임은 다음과 같은 필드로 구성됩니다:
- 프리앰블 (Preamble)
- 수신지 MAC 주소
- 송신지 MAC 주소
- 타입/길이 필드
- 데이터 필드 (Payload)
- 패딩 (Padding, 필요 시)
- 트레일러 (Trailer)
프레임 필드 상세 설명
이더넷 프레임 구조
| 필드 | 크기 | 설명 | 예시 |
|---|---|---|---|
| 프리앰블 (Preamble) | 8바이트 | 수신 측이 데이터를 준비할 수 있도록 동기화 신호 제공. 마지막 바이트는 10101011. | 10101010 반복 후 10101011 |
| 수신지 MAC 주소 | 6바이트 | 데이터를 받을 목적지 네트워크 장치의 MAC 주소. | 00:1A:2B:3C:4D:5E |
| 송신지 MAC 주소 | 6바이트 | 데이터를 보낸 출발지 네트워크 장치의 MAC 주소. | 11:22:33:44:55:66 |
| 타입/길이 필드 | 2바이트 | 프레임의 데이터 크기 또는 상위 계층 프로토콜을 명시. | 0x0800 (IPv4), 0x0806 (ARP) |
| 데이터 필드 (Payload) | 46~1500바이트 | 상위 계층에서 전달된 실제 데이터를 포함. | 웹 페이지, 파일 데이터 등 |
| 패딩 (Padding) | 가변 (최소 46바이트) | 데이터가 46바이트 미만일 경우, 최소 크기를 맞추기 위해 채워지는 빈 데이터. | 00000000 채움 |
| FCS (Frame Check Sequence) | 4바이트 | CRC 값을 포함하여 프레임 전송 중 발생한 오류 검출을 수행. | CRC 값 0x1A2B3C4D |
요약
- 이더넷 프레임은 동기화, 주소, 데이터 전송, 오류 검출 등의 기능을 담당하는 여러 필드로 구성됩니다.
- 프리앰블과 FCS는 데이터 전송의 정확성과 신뢰성을 보장하는 핵심 요소입니다.
- 데이터가 작을 경우 패딩이 추가되어 프레임 크기를 최소 기준에 맞춥니다.
이더넷 프레임의 주요 특징
-
MAC 주소의 고유성
- MAC 주소는 일반적으로 하드웨어 제조 시 부여되며, 네트워크 인터페이스마다 고유.
- 하지만, 오늘날에는 MAC 주소를 소프트웨어적으로 변경하는 것도 가능.
- 예: 가상 머신에서 생성된 네트워크 인터페이스의 MAC 주소는 하드웨어에 의존하지 않음.
-
프레임 크기의 유연성
- 데이터 크기에 따라 패딩을 추가하거나, MTU(Maximum Transmission Unit)로 나누어 전송 가능.
이더넷 외의 네트워크 기술: 토큰링 (Token Ring)
- 개념:
이더넷과 달리, 링 형태의 네트워크에서 토큰(Token)을 전달하며 데이터 전송 권한을 부여. - 작동 원리:
- 네트워크의 각 장치가 순차적으로 토큰을 전달받으며, 데이터 전송은 토큰을 가진 장치만 수행 가능.
- 특징:
- 충돌 방지: 토큰을 통해 데이터 전송 권한을 관리하여 충돌 가능성 최소화.
- 오늘날 사용 빈도 낮음: 주로 이더넷이 랜(LAN) 기술로 대중화되면서 도태.
정리 및 실무 팁
- 이더넷 프레임의 구조와 MAC 주소는 네트워크 통신의 기본.
- 프레임 크기와 오류 검출(FCS)은 데이터의 안정적 전송을 보장.
- 실무에서는 MAC 주소 확인(cmd, ifconfig)을 통해 장치 문제를 진단 가능.
- 이더넷은 현재 랜 환경에서 가장 널리 쓰이는 기술로, 개발자라면 기본적인 구조와 동작 원리를 반드시 이해해야 함.
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