[Network] Ethernet

에이블·2022년 4월 1일
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Network

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네트워킹

  • 정보공유를 목적으로 pc와 pc가 모여서 망을 구성
  • pc - printer, phone - home router
  • 크게 두가지로 구분 LAN(근거리 통신망) / WAN(원거리 통신망)
  • 상호간 같은 프로토콜을 사용함 tcp/ip로 통일
  • 회선 교환 방식
  • 패킷 교환 방식

이더넷 개념

하나의 인터넷 회선에 유/무선통신 장비 공유기, 허브 등을 통해 다수의 시스템이 랜선 및 통신포트에 연결되어 통신이 가능한 네트워크 구조를 말합니다.

LAN(Local Area Network)
근거리 통신망, 가장 많이 사용하는 이더넷 표준

하나의 인터넷 회선에서 데이터가 충돌하지 않도록 감시하면서 통신을 할 수 있으며 분산형 제어라고 한다.

여러대의 PC가 통신 회선을 공유하여 안정적이고 효율적으로 통신을 할 수 있게 하는 기능을 한다.

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)
여러대의 시스템이 동시에 통신을 하게되면 문제가 발생하게 된다.
이 부분을 어떠한 방식으로 처리 하는지에 대한 기술을 말함

일반적으로 느끼기에는 동시에 통신을 하여도 충돌하지 않는것 같지만
하나의 이더넷(LAN) 회선에서는 우리가 체감할 수 없는 아주 짧은 시간에
데이터 송/수신을 제어 및 처리를 하여 통신을 하게된다.

  1. 보낸 사람은 케이블의 신호와 이력을 확인하고, 다른 사람에게 신호가 흐르고 있지 않음을 확인 후 전송을 시작한다.
  2. 전송 중에도 파형에 의해 다른 사람의 송신과 충돌하지 않는지를 감시하며, 만약 충돌하는 경우에는 일정량의 전송 후 중단하고 각 보낸 사람마다 일정 시간의 딜레이를 두고 전송을 재시작한다.

이더넷 물리 계층

  1. 이더넷 케이블(이더넷 케이블링)
    앞에서 언급했듯이 이더넷 케이블은 다음과 같다.
  • 동축 케이블(현재는 거의 사용하지 않음)
  • UTP 케이블
  • 광케이블

UTP 케이블
가장 일반적인 케이블이며, 현재 주로 사용되는 케이블 Category 6 제품
Category 5 및 5e 케이블도 여전히 사용되지만 10Mbps에서 100Mbps 사이의 낮은 속도로 처리하며, 노이즈에 취약

광케이블
머리카락 두께 정도인 직경 0.125mm의 가느다란 유리섬유를 여러 가닥 묶어서 통신용으로 쓸 수 있도록 외피를 입힘

동축 케이블보다 가볍고 가늘고 대역폭도 기가급으로 일반 구리선보다 1백억 배나 넓다.
전송 속도가 빠르고, 전송 오차는 1백억 분의 1에 불과해 고속 데이터 송수신과 높은 신뢰도를 필요로 하는 데이터 전송 분야에서 자주사용됨

전송 손실률이 아주 낮고 수명이 반영구적이며 빛을 이용해 정보를 보내기 때문에
전기적인 간섭을 받지 않고 네트워크 보안성이 크다는 장점이 있다.

이더넷 프레임 구조

  • Preamble (7bytes)
    이더넷 MAC 프레임의 첫 번째 필드로서 0과 1을 반복하는 7바이트를 포함하고, 수신 시스템에게 프레임이 도착하는 것을 알려주며, 입력 타이밍에 수신 시스템이 동기화할 수 있도록 만듬.

  • SFD(Start of Frame Delimeter, 1byte)
    정상적인 프레임의 시작을 표시(10101011)하는 프레임 동기로, 마지막 두 비트는 11이며, 수신자에게 이 다음 필드가 목적지 주소임을 알려줌

  • Destination MAC Address(6bytes)
    패킷을 수신하는 목적지의 물리(MAC) 주소

  • Source MAC Address(6bytes)
    패킷 송신자의 물리(MAC)주소

  • Length/Type(2bytes)
    0x600 이하 : Length(IEEE 802.3)
    0x600 이상 : Type(DIX 2.0)

  • FCS(Frame Check Sequence)
    에러검출을 위한 CRC

  • Padding
    LLC 프레임의 길이 즉, 데이터의 길이가 최소 46바이트가 되도록 뒤에 '0'을 붙임

Preamble + SFD = Physical Layer Header, 8bytes
Destination Address + Source Address + Length/Type = MAC Header , 14bytes

⏩ Minimun Frame Length : 64Bytes(MAC Header 14bytes + Data 46bytes + FCS 4bytes)

⏩ Maximun Frame Length : 1518Bytes(MAC Header 14bytes + Data 1500bytes + FCS 4bytes)

💻 이더넷 프레임의 각 바이트 내 비트들은 FCS를 제외하고는, 모두 LSB 부터 송신됨
💻 IP 데이터그램을 이더넷 프레임에 캡슐화 시키는 경우 ⏩ (IP 캡슐화)

이더넷 장치

스위치 및 라우터
스위치와 라우터는 네트워크의 책임자 역할을 하며, 여러 컴퓨터나 네트워크를 함께 연결하여 다른 모든 기기들간의 통신을 가능하게 합니다.

게이트웨이와 브리지
게이트웨이와 브리지는 여러 이더넷 네트워크를 함께연결하고 이들 사이의 통신을 허용하는데 사용

게이트웨이는 두 개의 유사하지 않는 네트워크를 함께 연결하고, 브리지는 두 개의 유사한 네트워크를 연결하여 하나의 네트워크만 표시

이더넷의 장점

가장 최신의 기술이 항상 좋은것은 아니다.
이더넷 연결은 빠르게 변화하는 네트워크 분야에서 꽤 오랫동안 존재해 왔다.
이러한 지속적인 사용은 이더넷의 진화와 여러 상황에서 부정할 수 없는 유용성을 증명하는 것이다.

속도
이더넷 연결이 제공하는 속도는 무선 연결에 비해 훨씬 빠르다.
이더넷을 Cat.6A 케이블을 사용하면 10Gbps의 속도를 쉽게 달성할 수 있으며 최대 100Gbps까지도 가능

보안
공격이 발생하기 쉬운 Wi-Fi와 달리 이더넷 연결의 보안 수준은 더 높다.
이더넷 연결을 사용하면 네트워크를 사용하는 사람에 의해 항상 제어할 수 있기 때문에
해커가 정보를 쉽게 얻을수 없다.

신뢰성
이더넷 연결은 최고의 안정성을 제공하고 무선 주파수에 방해가 없기 때문에 또한 연결된 장치 간에 대역폭이 공유되지 않기 때문에 대역폭의 부족도 없습니다.

효율성
Cat.6와 같은 일부 이더넷 케이블은 상당히 낮은 전력 소비량을 소비합니다.
Wi-Fi 연결보다 훨씬 낮기 때문에 비용 및 전력 면에서 효율적입니다.

이더넷의 단점

이동성
이동성 측면에서 이더넷에는 많은 물리적 제약이 있다.
Wi-Fi와 달리 장치는 특정 장소에서 이용해야 하기 때문에 자유로운 로밍이 불가하다.

확장성
네트워크를 확장하려는 경우 추가 비용이 발생하고 시간이 걸립니다.
더 많은 라우터, 스위치 및 케이블이 필요하기 때문

설치
이더넷 연결은 일반적으로 전문가의 도움 없이 설치하기가 어렵다.

연결
여러 장치에 동시에 연결할 수 있는 Wi-Fi와 달리 하나의 특정 컴퓨터에만 연결할 수 있습니다. 더 많은 연결이 필요하면 더 많은 케이블을 사용해야 합니다.

(사진 출처 : 네트워크 기본 개념: 이더넷이란?)

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