이더넷(Ethernet)

김뉴오·2025년 5월 16일

네트워크 이더넷

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이더넷(Ethernet)

컴퓨터 네트워크에서 LAN(Local Area Network)을 구성하기 위한 대표적인 통신 기술이자 프로토콜.

1973년 Xerox사의 Robert Metcalfe가 개발, 이후 IEEE에서 표준화하여 IEEE 802.3 규격으로 관리 중.

물리 계층(Physical Layer) + 데이터링크 계층(Data Link Layer) 담당
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방식 사용 (유선 환경)
데이터 전송 단위를 프레임(Frame) 으로 정의하여 송수신

동작 원리

CSMA/CD 방식 : 신호 충돌 감지하고 재전송 (과거 허브 시절)
요즘은 스위치 기반 Full-Duplex → 충돌 없음

이더넷 표기법

1000 BASE - Tx   //전송 속도 BASE - 추가 특성

전송 속도
- 숫자만 표기 Mbps 속도, 숫자와 G표기 Gbps 속도
BASE
- 변조 타입을 의미
- 변조 타입 - 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송
추가 특성
- 통신 매체의 특성의 명시
- 다양한 특성이 명시될 수 있음
- 통신 매체를 알 수 있음(C, T, S, L)
- C = 동축 케이블, T = 트위스트 케이블, S = 단파장 광섬유 케이블, L = 장파장 광섬유 케이블

CSMA/CD 방식

충돌(Collision) 을 방지하기 위한 통신 방식.

듣는다(Carrier Sense) → 케이블에 데이터가 흐르고 있는지 확인
비어있으면 보낸다(Multiple Access)
동시에 보냈다면 충돌 발생 (Collision Detection)
충돌 났으면 랜덤 시간 뒤에 다시 시도

※ 지금은 스위칭 허브 덕분에 CSMA/CD 안 씀 (Full-Duplex 전송, 충돌 방지)

이더넷 프레임 구조

필드	크기(Byte)	설명
Preamble	7	통신 준비 신호
SFD(Start Frame Delimiter)	1	프레임 시작 알림
Destination MAC	6	목적지 MAC 주소
Source MAC	6	출발지 MAC 주소
Type	2	상위 프로토콜 (IPv4, IPv6 등)
Data	46 ~ 1500	전송할 실제 데이터
FCS(Frame Check Sequence)	4	오류 검사

┌────────────┬────────────┬────────┬────────┐
│ dest MAC   │ source MAC  │ Type   │ Data   │
│ (6 bytes)  │ (6 bytes)   │ (2B)   │ ~1500B │
└────────────┴────────────┴────────┴────────┘

목적지 MAC 주소: 누구한테 보낼지

출발지 MAC 주소: 누구한테 왔는지

타입: 어떤 데이터인지

데이터: 실제 내용

최소 64 Byte (데이터 46 + 헤더 + FCS)
최대 1518 Byte (보통)

프리앰블(Preamble)

이더넷 프레임을 알리는 8byte 크기 정보
첫 7바이트는 10101010 값을 가지고, 마지막 바이트는 10101011
송수신자 간의 동기화를 위한 사용되는 정보

MAC 주소

각 네트워크 인터페이스 카드(NIC)마다 고유하게 할당
48bit (6Byte)
제조사에서 할당
앞 3byte는 제조사 고유 주소, 뒤 3byte는 제품 일련번호
예시 : 00:1A:2B:3C:4D:5E

이더넷의 장점

구조가 단순하고 표준화가 잘 되어있음
저렴하고 설치가 쉬움
확장성 우수 (스위칭 허브 활용)
빠른 속도 (최신 1G~10G, 40G, 100Gbps까지 가능)

단점

거리에 제한 (CAT5e 기준 100m)
무선 이동성 부족 (유선)
중간에 스위치/허브 필요

이더넷의 활용

사무실 / 회사 내부망
서버실 네트워크
IPTV, NAS
게이밍 환경
산업용 기기 제어 네트워크

스위치와 라우터

스위치 (Switch)

이더넷 네트워크에서 패킷을 목적지 MAC 주소에 따라 포트로 전송하는 장비
데이터링크 계층(2계층) 장비
각 포트에 연결된 MAC 주소 테이블(MAC Address Table)을 유지
패킷이 들어오면 MAC 테이블 확인해 적절한 포트로 전송

라우터 (Router)

다른 네트워크 간의 데이터 경로를 결정해주는 장비
네트워크 계층(3계층) 장비
패킷의 목적지 IP 주소를 기반으로 라우팅 테이블을 참조하여 다음 경로를 결정

장비	계층	데이터 기준	주요 역할
이더넷	1~2계층	프레임 (MAC)	물리적 통신, 프레임 전송
스위치	2계층	프레임 (MAC)	MAC 기반 전송, 충돌 방지
라우터	3계층	패킷 (IP)	네트워크 경로 결정