이더넷 (1) 이더넷과 연결 매체
이더넷이란 컴퓨터 네트워크 기술의 하나로, 전세계의 사무실이나 가정에서 일반적으로 사용되는 LAN에서 가장 많이 활용되는 기술 규격이다
유선 LAN 환경은 대부분 이더넷 기술에서 이루어짐
IEEE 802.3 은 유선 이더넷 의 물리적 계층 과 데이터 링크 계층 의 미디어 액세스 제어 (MAC)를 정의하는 작업 그룹 이자 표준 모음입니다
각기다른 이더넷 표준에 따라 지원되는 네트워크 장비, 통신 매체의 종류,전송 속도 등이 달라질 수 있다
통신매체에 대해서는 자세하게 알 필요가 있다
통신매체 네이밍 규칙
전송속도BASE-추가특성
Ex) 1000BASE-SX (1000Mbps 속도의 단파장 광섬유 케이블)
※ 'X'는 1000BASE를 뜻하는 것으로 기가비트 이더넷을 총칭하는 말이다.
--> 1000 Mbps = 1Gbps = 1 기가비트 이더넷 = 1 기가비트의 속도로 데이터를 전송하는 기술전송속도
숫자 뒤에 G가 붙으면 Gbps 속도
숫자만 표기되어있으면 Mbps 속도
Ex) 100Base-T 케이블은 100Mbps 속도, 10GBASE-T는 10Gbps속도 지원 (속도는 최대속도임)
대부분의 이름은 Base가 명시되어있다
추가특성
*장치 명에는 추가특성이 명시될 수 있는데 추가특성은 매우 다양하지만 통신 매체의 종류가 명시되기도함.
C : 동축 케이블
T : 트위스티드 페어 케이블
S : 단파장 광섬유 케이블
L : 장파장 광섬유 케이블
Ex) 10Base-T —> 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블
이더넷 통신 매체를 지칭할 때에는 위처럼 지칭한다.
100Mbps 이상의 속도 —> 고속이더넷
이더넷 (2) 이더넷 프레임
이더넷의 하이라이트부분
MAC주소는 네트워크인터페이스마다 부여되는 6바이트 길이의 주소이다.
다른 교과서에서는 하드웨어 마다 주어지는 고유의 주소라고 설명하는 경우도 있는데 정확하게 말하면 아니다.
VM은 각각 VM마다 MAC주소를 갖기때문에 하드웨어마다 주어지는 고유의 주소라고 하기엔 애매하다.
이더넷 외의 기술은 토큰을 갖고잇어야지만 메시지를 송신할 수 잇는 기술인 토큰링 기술이있다.
NIC와 케이블
NIC = 네트워크 인터페이스 카드
대부분의 경우 이더보드에 내장되어잇다.
네트워크인터페이스 역할을하고, MAC주소를 인식한다.
NIC마다 지원되는 속도가 다르다는 점에 유의하면서 성능을 체크하자 —> 네트워크 속도에 영향을 미치기 때문
만약 내 컴퓨터가 대량의트래픽을 받는 컴퓨터라면 많은 패킷을 처리해야하므로 내장되어있는 NIC가 있더라도 고속 NIC를 추가하여 성능을 높인다.
케이블
트위스티드 페어 케이블
구리선이 꼬아져있는 형태, 커넥터와 케이블 본체로 이루어짐
구리선은 노이즈에 민감하기때문에 노이즈를 감소시키기위해서 실드 종류중 브레이드 실드나 포일실드를 사용해서 구리선을 감싼다
어떤 실드를 사용햇냐에 따라 트위스티드 케이블의 종류가나뉨
Stp -> 브레이드 실드로 감싼 케이블
FTP -> 포일 실드로 노이즈를 감소시킨 케이블
UTP -> 실드 없음
요즘에는 좀 더 상세하게 XX/YTP 이런 방식으로표기하는데….
SF/FTP 케이블은 브레이드실드로 감싸고 포일실드로 감싸고 또 포일실드로 감싼 케이블이다
많이 감싸져있을수록 더 비싸다..
=> 선에 종류가 써있음
실드에따른 케이블 분류 이외에도 카테고리에 따른 케이블의 분류도 있다.
카테고리가 높을 수록,
지원 가능한 대역폭이 높아짐
송수신 할 수 있는 데이터의 양이 많아짐
일반적으로 더 빠른 전송이 가능함
=> 선에 써있음
광섬유 케이블
빛을 이용해 정보를 주고받는 케이블
커넥터+본체 생김새로 이루어져있다.
트위스티드 페어 케이블은 커넥터가 1종류만 사용되는데, 광섬유 케이블은 커넥터가 여러종류가 사용됨
광섬유 케이블 본체 내부는 머리카락과 같은 형태의 여러개의 광섬유로 구성되어있다
광섬유는 빛을 운반하는 매체이다
코어 : 광섬유에서 실질적으로 빛이 흐르는 부분
클래딩 : 빛이 코어 안에서만 흐르도록 빛을가두는 역할
광섬유의 케이블 종류는 코어에 지름에 따라 나뉜다
싱글모드 광섬유 케이블
코어 지름 8~10um
코어 지름이 작으면 빛의 이동경로가 길이 넘 좁기때문에 하나이상을 갖기 어려움
싱글 모드 케이블은 파장이 긴 장 파장의 빛을 사용한다.
그리고 멀티모드 광섬유 케이블에 비해 일반적으로 비용이 높고 장거리에 적합하다
멀티모드 광섬유 케이블
코어 지름 50~62.5um
빛이 여러 경로로 이동할 수 있음
단파장의 빛을사용
멀티모드인지 싱글모드인지 구분 방법
싱글모드는 대부분 노란색과 파란색
멀티모드는 대부분아쿠아색과 주황색이다
허브
물리 계층의 대표 장비 - 허브
데이터 링크 계층의 대표 장비 - 스위치
-
스위치 : 전이중 통신, VLAN
-
허브 : 반이중 통신, CSMA/CD
데이터 링크 계층의 네트워크 장비와 물리계층의 네트워크장비를 분류하는 방법
물리계층의 네트워크 장비는 주소 개념이 없음
데이터링크 계층에는 주소 개념이 있다 ex) MAC주소
허브
여러대의 호스트를 연결하는 장치
리피터 허브 혹은 이더넷 허브
포트를 꽂아서 연결하는 형식임 (커넥터 꽂는 구멍)
특징
받은 정보는 모든 포트로 내보냄
물리계층장비이기때문에 전달받은 신호를 모든 다른 포트로 그대로 다시 내보냄
데이터 링크 계층에서는 패킷의 MAC주소를 확인하고 자신과 관련없는 주소는 폐기한다.
반이중 통신
반이중모드 : 마치 1차선 도로처럼 송수신을 번갈아가면서 하는 통신
전이중모드 : 송수신을 동시에 양방향으로 할 수 있는 통신 방식
허브는 반이중 통신이기때문에 어떤 컴퓨터가 송신을 하고있다면 다른 컴퓨터는 전송을 할 수 없음
따라서 동시에 허브에 신호를 송신하면 충돌이 발생할 수 있음
허브에 호스트가 많이 연결되어있을수록 충돌 발생 가능성이높음
충돌이 발생할 수 있는 영역 : 콜리전 도메인
허브에 연결된 모든 호스트는 같은 콜리전 도메인에 속함 —> 콜리전 도메인이 작아야한다
이러한 콜리전 도메인을 줄이기위한 장치로는 스위치가 있다. 충돌줄이려면 스위치사용하거나 아니면 CSMA/CD 프로토콜 사용하면된다.
CSMA/CD
캐리어 감지 : 통신 매체의 현재 사용 가능 여부 검사 - 메시지를 보내기 전 현재 전송중인 것이 있는지를먼저 확인
다중접근 : 복수의 호스트가 부득이 동시에 네트워크에 접근할 때 충돌 발생
충돌 검출 : 전송 중단, 충돌 발생을 알리는 잼신호 보냄, 임의의 시간동안 기다린 뒤에 재전송
허브 이외에 물리계층의 대표적인 장비로 리피터라는 장비도 있음
전기신호가 감소하거나 왜곧되는 것을 방지하기위해 전기 신호를 증폭시켜주는 장비
리피터는물리 계층의 장비이므로 신호에 대한 어떠한 판단이나 조작이 불가함
스위치
L2스위치 -> 2계층에서 사용한다 해서 L2 스위치
스위치의 주요 기능
MAC 주소 학습 기능
프레임 내 송신지 MAC주소를 보고 학습함
전달받은 신호를 원하는 포트로만 내보냄
포트별로 콜리전 도메인이 나누어지기에 충돌 위험이 감소
플러딩 : 허브처럼 모든 포트로 정보를 전송
포워딩과 에이징
MAC주소 테이블에 등록된 포트에서 일정시간동안 프레임을 받지 못하면 항목 삭제
VLAN 기능
VLAN : 가상의 LAN
한 대의 스위치로 가상의 LAN 을 만들 수 있다
불필요한 트래픽(허브, 스위치의 플러딩)으로 인한 성능 저하 방지
—> 같은 스위치 내에 있다는 이유만으로 같은 메시지를 받는것 자체가 트래픽 적으로 불리하기 때문에 VLAN을 이용하여 성능저하 방지
VLAN은 사실상 다른 LAN 이므로 서로 다른 네트워크로 간주됨
VLAN 종류
포트 기반 VLAN
스위치에 포트가 VLAN을 결정하는 방식
특정 포트에 VLAN을 할당한 뒤 해당 포트에 호스트를 연결하여 VLAN에 참여
MAC 기반 VLAN
사전에 설정된 MAC주소에 따라 VLAN이 결정
스위치와 유사한 기능을 하는 대표적인 장비 = 브리지
단일 장비로서는 브리지는 스위치에 비해 사용 빈도가 줄어드는 추세
일반적으로 스위치의 기능이 더 다양하고 성능이 우수
네트워크 장비 직접 관찰하기
스위치가 허브보다 더 많이 사용됨
트위스트케이블의 내부 : UTP -> 실드가 없는 케이블
U/UTP :
네트워크상에서 돌아다니는패킷을 조회할 수 있는 프로그램으로 모니터링 하면서 cmd에서 ping 명령어 사용
Ping : 특정 iP에 패킷을 보내겠다 라는명령어인데
허브는 전달받은 모든 패킷을 모든 포트에 뿌림
그러나
스위치는 특정 IP에만 패킷을 보냄
