[Network] 네트워크 기초 강의 - 혼자 공부하는 네트워크 #05

dev_vming·2024년 8월 16일

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📚 이더넷

📕 이더넷이란?

이더넷의 정의 (Ethernet)

현대 LAN, 특히 유선 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용되는 기술이다.
다양한 통신 매체의 규격, 송수신되는 프레임의 형태, 프레임을 주고받는 방법 등이 정의된 기술이다.
물리 계층에서 사용되는 연결매체, 데이터 링크 계층에서 주고받는 메시지의 형태는 이더넷의 규격과 프레임 형태를 따른다.

국제 표준으로써의 이더넷

이더넷은 IEEE 802.3이라는 이름으로 국제 표준이 된다.
지속적으로 발전 중인 기술이기에, 단일이 아닌 이더넷 관련 다양한 표준의 모음이라고 볼 수 있다.
특정 버전을 표현하기 위해서 802.3 뒤에 버전을 나타내는 알파벳 기재 (ex. 802.3u, 802.3ab) 한다.
IEEE 802.3은 이더넷 관련 표준을 만드는 작업 그룹(전문가 단체)를 의미하기도 한다.
이더넷 표준에 따라 지원되는 네트워크 장비, 통신 매체의 종류, 전송 속도 등이 달라진다.

📗 물리 계층 관련 이더넷 기술 (통신 매체)

이더넷 통신 매체 표기법

IEEE 802.3u 케이블, IEEE 802.3af 케이블과 같이 지칭하지 않는다.
전송속도BASE-추가특성 의 형식으로 표기한다.

전송 속도
- 숫자만 표기되어 있으면 Mbps의 속도를 지원한다.
- 숫자 뒤에 G가 붙는 경우 Gbps의 속도를 지원한다.

BASE
- 베이스밴드 (BASEbnand)의 약자로, 변조타입을 의미한다.
- 변조 타입이란 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법이다.
추가 특성
- 통신 매체의 특성을 명시하는 것으로 다양한 특성이 명시될 수 있다.
- 전송 가능 최대 거리, 물리 계층 인코딩 방식, 레인 수 등등이 있다.
- 가장 중요한 추가 특성은 통신 매체의 종류 이다.

지원 속도에 따른 분류

고속 이더넷 (Fast Ethernet) : 100Mbps가량의 속도를 지원하는 이더넷 표준이다.
기가비트 이더넷 (Gigabit Ethernet) : 1Gbps가량의 속도를 내는 이더넷 표준이다.
10기가비트 이더넷 (10 Gigabit Ethernet) : 10Gbps가량의 속도를 내는 이더넷 표준이다.

📘 데이터 링크 계층 관련 이더넷 기술 (이더넷 프레임 형식)

이더넷 프레임이란?

이더넷 네트워크에서 주고받는 프레임이다.
캡슐화를 거쳐 송신, 역캡슐화를 거쳐 수신된다.
- 헤더 : 프리앰블, 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소, 타입/길이
- 페이로드 : 데이터
- 트레일러 : FCS

이더넷 프레임의 구성요소

프리앰블 (preamble)
- 이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트 (64비트) 크기의 정보이다.
- 첫 7바이트는 10101010값을 가지고, 마지막 바이트는 10101011 값을 가진다.
- 송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보이다.

수신지 MAC 주소와 송신지 MAC 주소
- 물리적 주소라고도 불린다.
- 일반적으로 고유한 주소이고, 일반적으로 변경되지 않는 주소이다.
- MAC 주소는 네트워크 인터페이스(호스트가 네트워크와 연결되는 지점)마다 부여되는 6바이트 (48비트) 길이의 주소이다.
- LAN 내의 송수신지 특정하는데에 사용한다.
- 일반적으로 NIC(Network Interface Controller) 장치가 네트워크 인터페이스 역할을 담당한다.
- 한 컴퓨터에 MAC 주소가 여러개 있을 수 있다.
타입 / 길이
- 타입 혹은 길이를 명시하는 숫자이다.
- 필드에 명시된 크기가 1500(16진수 05DC) 이하일 경우 프레임의 크기(길이)를 명시한다.
- 필드에 명시된 크기가 1536(16진수 0600) 이상일 경우 타입을 명시한다.
  - 타입이란?
    이더 타입 (ethertype)이라고도 한다.
    어떤 정보를 캡슐화 했는지 나타내는 정보이다.
    대표적으로 상위 계층에서 사용된 프로토콜이 명시 된다.
    0800 → IPv4, 86DD → IPv6, 0806 → ARP 등이 있다.
데이터
- 상위 계층에서 전달받거나 전달해야할 내용, 즉 페이로드를 말한다.
- 최대 크기는 1500바이트, 최소 크기는 46바이트 이다.
- 최소 크기보다 작다면 크기 맞추기용 데이터인 패딩이 채워진다. (보통 0)
FCS (Frame Check Sequence)
- 수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드이다.
- 이 필드에는 CRC(Cyclic Redundancy Check)라는 오류 검출용 값이 명시된다.