1. 이더넷
1-1. 이더넷이란?
- 유선 LAN 환경에서 대중적으로 사용되는 기술
- 대부분의 네트워크 장비는 IEEE 802.3 이더넷 표준을 준수
- 이더넷 표준에 따라 지원되는 네트워크 장비, 통신 매체 종류 등이 달라질 수 있다.
1-2. 통신 매체 표기
-
전송 속도
: 숫자만 쓰여있다면 Mbps
: 숫자 뒤에 G가 쓰여있다면 Gbps -
BASE
: '베이스밴드'라는 변조 타입을 의미
: 비트 신호로 변환된 데이터를 전송하는 방법 중 하나가 베이스밴드 -
추가 특성
: 전송 가능 최대 거리, 물리 계층 인코딩(데이터 -> 비트 신호), 레인 수 등
: 추가 특성 중 가장 중요한 건 통신 매체의 종류 -
통신 매체의 종류
: 케이블 종류에 따라 나뉜다.
| 표기 내용 | 케이블 종류 |
|---|---|
| C | 동축 케이블 |
| T | 트위스티드 페어 케이블 |
| S | 단파장 광섬유 케이블 |
| L | 장파장 광섬유 케이블 |
- 10BASE-T 케이블
: 10Mbps, 트위스티드 페어 케이블을 사용
1-3. ⭐ 이더넷 프레임
- 데이터 링크 계층에서 주고받는 프레임의 형식도 정해져있다.
- 데이터 링크 계층에서, 캡슐화 과정에서 헤더와 트레일러를 추가하는데, 그 내용은 아래 사진과 같다. (초록색 : 헤더, 빨간색 : 트레일러)
사진 출처 : https://notes.networklessons.com/ethernet-frame-types
1) 프리앰블 (8바이트)
- 수신지 호스트와 송신지 호스트의 동기화를 위함
- 첫 7바이트 : 10101010
- 마지막 바이트 : 10101011
⭐ 2) 수신지 MAC 주소 / 송신지 MAC 주소 (6바이트)
- LAN 내에서 송/수신지를 식별할 수 있도록 함
- 각각의 네트워크 인터페이스는 일반적으로 고유한 물리 주소인 MAC 주소를 가진다.
- NIC라는 장치가 네트워크 인터페이스 역할 (그래서 NIC가 여러 개면 MAC 주소도 여러 개일 수 있음)
- 16진수 숫자 12개로 구성 (48비트)
3) 타입/길이 (2바이트)
-
타입
: 1536(16진수 0600)이상인 경우
: 어떤 정보를 캡슐화 했는가를 알려준다
: 상위 프로토콜의 종류를 16진수의 형태로 명시 -
길이
: 1500(16진수 05DC)이하인 경우
: 프레임의 길이를 나타낸다
4) 데이터(46바이트 - 1500바이트)
- 상위 계층으로부터 전달받은 내용
- 최소 46바이트, 최대 1500바이트
- 데이터의 크기가 46바이트보다 작다면, 0으로 이루어진 패딩을 채운다
5) FCS (4바이트)
: CRC 방법을 통해 구한 오류 검출값이 들어간다.
: 송신하는 경우 CRC 값을 트레일러에 명시하고, 수신하는 경우 CRC값과 프리앰블 값을 제외한 내용을 통해 새로운 CRC값을 계산한다.
: 두 값을 비교해서 오류 검출 여부를 알아낸다.
1-4. 토큰 링 방법
사진 출처 : https://www.pctechguide.com/networking/token-ring-networks
- 토큰을 가지고 있는 호스트만이 메세지를 전송할 수 있는 방법
- 메세지를 보내면서 다른 호스트에게 토큰을 전달한다.
2. NIC와 케이블
⭐ 2-1. NIC
- 호스트와 통신매체를 연결 (호스트와 통신매체 사이의 중간다리 역할)
- MAC 주소가 부여되는 네트워크 장비
- 호스트를 LAN에 연결하기 위한 하드웨어
- ⭐ 프레임의 수신지 주소를 확인해 폐기하거나 할 수 있다
2-2. 트위스티드 페어 케이블
- 구리 선으로 전기 신호를 주고받는다.
- 커넥터 이름 : RJ-45
- 전기 신호를 왜곡시킬 수 있는 간섭인 노이즈가 발생할 수 있다.
1) 차폐 종류에 따른 구분
- 노이즈 발생을 줄이기 위해 구리 선의 주변을 감싸는 차폐 방법 사용
| 차폐 재료 | 차폐 이름 | 케이블 이름 |
|---|---|---|
| 그물 모양 철사 | 브레이드 실드 | STP |
| 포일 | 포일 실드 | FTP |
| 아무것도 씌우지 X | UTP |
XX/YTP의 형식으로 외부/구리선을 감싸는 실드의 종류를 명시한다.
: U/UTP : 외부/구리선에도 실드 X
: S/FTP : 외부에는 브레이드 실드를, 구리선에는 포일 실드를 감쌈
2) 카테고리에 따른 구분
- 트위스티드 페어 케이블은 카테고리에 따라 구분된다.
- 카테고리 값이 높을 수록 성능도 좋아진다. (전송속도, 대역폭 등)
- Cat이라는 표현으로 명시 (뒤에 숫자가 클수록 성능도 좋다)
사진 출처 : https://cabling.crxconec.com/ko/crx-blog/CRX-Blog-10.html
- 표를 외울 필요는 없고, 숫자값에 따른 성능 변화 정도만 확인할 것.
2-3. 광섬유 케이블
- 빛을 통해 정보를 주고받을 수 있도록 하는 케이블
- 전기 신호를 쓰는 케이블에 비해 속도도 빠르고, 먼 거리까지 전송 가능
- 노이즈에 의한 간섭도 적다.
1) 광섬유 케이블의 구조
- 코어 : 실질적으로 빛이 흐르는 부분
- 클래딩 : 빛이 새어나가지 않도록 굴절률 차이를 만들어 코어 내부에 가두는 역할
2) 싱글 모드 광섬유 케이블 vs 멀티 모드 광섬유 케이블
| 싱글 모드 | 멀티 모드 | |
|---|---|---|
| 코어의 지름 | 작다 | 크다 |
| 전송 거리 | 장거리(수십km) | 근거리 (수백m~수십km) |
| 빛의 파장 | 장파장 | 단파장 |
| 빛의 경로 | 한 방향 | 여러 방향 |
| 정보 손실 가능성 | 비교적 낮다 | 비교적 높다 |
| 비용 | 높다 | 낮다 |
3. 허브
3-1. 허브
- 물리 계층의 장치
- 반이중 통신 (한 번에 하나의 신호만 오갈 수 있음)
- 전달 받은 신호를 모든 포트로 내보낸다
3-2. CSMA/CD 프로토콜
1) 충돌과 콜리전 도메인
-
충돌
: 두 개 이상의 호스트가 허브로 동시에 신호를 보내면, 충돌이 생긴다. -
콜리전 도메인
: 충돌 가능성이 있는 호스트들의 집합.
: 하나의 허브에 연결된 모든 호스트는 동일 콜리전 도메인에 속한다.
: 도메인의 범위가 커질 수록, 충돌 발생 가능성도 높아진다.
2) CSMA/CD 프로토콜
-
CS ( Carrier Sense )
: 통신 매체의 사용 가능 여부를 판단 -
MA ( Mutliple Access )
: 우연찮게 허브에 동시에 여러 개의 호스트가 접근하려고 하는 상황 -
CD ( Collision Detection )
: 충돌이 발생하면 이를 검출한다.
: 충돌을 검출한 호스트는 다른 호스트에게 잼 신호를 전송한다.
: 임의의 시간이 지나면, 다시 전송을 시도한다.
⭐ 4. 스위치
4-1. 스위치
1) 스위치란
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L2 스위치라고도 한다. ( 2계층에서 사용하는 스위치 )
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⭐ MAC 주소를 학습해, 특정 MAC 주소를 가진 호스트에만 프레임을 전달하고, 전이중 모드를 지원
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MAC 주소 테이블
: MAC 주소와 포트 간의 연관관계를 저장
2) 스위치의 작동 방식
- MAC 주소 테이블이 비어있으면, 플러딩
- 송신지 MAC 주소를 기준으로 테이블을 채움
- 학습이 되었다면 (테이블에 값이 있다면) 필터링과 포워딩
- 오랜 시간 접근하지 않은 테이블 필드는 삭제 (에이징)
4-2. VLAN
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⭐ 하나의 물리적인 스위치 장치를 통해, 논리적인 여러 개의 LAN을 구성할 수 있다. (=VLAN)
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서로 다른 VLAN에 있다면, 같은 스위치에 연결 되어있어도 다른 LAN에 존재한다고 인식 (따라서 네트워크 계층 이상의 장비로 통신해야함)
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포트 기반 VLAN
: 포트를 통해 VLAN을 나눈다.
: VLAN 트렁킹을 통해 스위치 장치를 연결할 수 있다.
: 어떠한 VLAN에 속하는지를 확인 하기 위해, 헤더에 VLAN 태그가 필요 -
MAC 기반 VLAN
: MAC 주소에 따라 VLAN을 결정
: 어떤 포트에 연결되든 상관 X
연습 문제 풀이
기본 문제 풀이
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87p 확인 문제 2번
ㄱ-프리앰블
ㄴ-송신지 MAC 주소
ㄷ-FCS -
111p 확인 문제 4번
CS-캐리어 감지: CS는 Carrier Sense의 약자
MA-다중 접근: MA는 Multiple Access의 약자
CD-충돌 검출: CD는 Collision Detection의 약자
추가 문제 풀이
오늘 추가 문제는 패스하겠습니다..
