🌱 이더넷 Ethernet
현대 유선 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용되는 기술입니다.
다양한 통신 매체의 규격들과 송수신되는 프레임의 형태, 프레임을 주고받는 방법 등이 정의된 네트워크 기술입니다.
이더넷 표준
유선 LAN 환경을 구축할 때는 대부분 물리 계층에서 이더넷 규격 케이블을 사용하며,
데이터링크 계층에서 주고받는 프레임은 이더넷 프레임의 형식을 따릅니다.
이더넷은 오늘날 국제적으로 표준화 완료. IEEE 802.3이라는 이름으로 표준들의 모음이 존재합니다.
표준이 존재하는 이유는 서로 다른 컴퓨터가 각기 다른 제조사의 네트워크 장비를 사용하더라도 동일한 형식의 프레임을 주고받고 약속한 듯 통일된 형태로 작동하는 것은 통신 매체를 비롯한 네트워크 장비들이 이더넷 표준을 준수하기 때문입니다.
🌱 통신 매체 표기 형태
전송 속도
- Mbps 숫자만 표기
- Gbps 숫자 뒤에 G
BASE
베이스밴드의 약자로 변조 타입을 의미합니다.
변조 타입이란 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법입니다.
대부분의 이더넷 통신 매체는 BASE를 사용합니다.
추가 특성
통신 매체의 특성을 명시합니다.
- 전송 가능한 최대 거리
- 물리 계층 인코딩 방식
- 레인 수: 비트 신호를 옮길 수 있는 전송로 수
🌱 통신 매체 종류
| 통신 매체 종류 | 케이블 종류 |
|---|---|
| C | 동축 케이블 |
| T | 트위스티드 페어 케이블 |
| S | 단파장 광섬유 케이블 |
| L | 장파장 광섬유 케이블 |
- 10BASE-T : 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블
- 1000BASE-SX : 1000Mbps 속도를 지원하는 단파장 광섬유 케이블
- 1000BASE-LX : 1000Mbps 속도를 지원하는 장파장 광섬유 케이블
| 표준 규격 | 통신 매체 |
|---|---|
| IEEE 802.3i | 10BASE-T |
| IEEE 802.3u | 100BASE-TX |
| IEEE 802.3ab | 1000BASE-T |
| IEEE 802.3bz | 2.5GBASE-T, 5GBASE-T |
🌱 이더넷 프레임
이더넷 프레임 형식은 정해져 있습니다. 이더넷 프레임은 상위 계층으로부터 받아들인 정보와 헤더와 트레일러를 추가하는 캡슐화 과정을 통해 생성합니다. 수신지 입장에서는 프레임의 헤더와 트레일러를 제거한 뒤 상위 계층으로 올려보내는 역캡술화 과정 거칩니다.
프리앰블
이더넷 프레임의 시작을 알리는 8바이트 크기의 정보입니다.
프리앰블의 첫 7바이트는 10101010 값을 가지며 마지막 바이트는 10101011 값을 가집니다.
수신지는 이 프리앰블을 통해 이더넷 프레임이 오고 있음을 인지합니다.
프리앰블은 송수신지 간의 동기화를 위해 사용되는 정보입니다.
수신지 MAC 주소와 송신지 MAC 주소
물리적 주소라고도 불리는 MAC 주소는 데이터링크 계층의 핵심입니다.
MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트 길이의 주소로, LAN 내의 수신지와 송신지를 특정 가능합니다.
같은 네트워크 내에서 동일한 MAC 주소를 가진 기기들이 있다면 송신지와 수신지를 특정할 수 없기에 곤란합니다. 그래서 MAC 주소는 일반적으로 고유하고, 일반적으로 변경되지 않는 주소로써 네트워크 인터페이스마다 부여합니다.
보통 NIC라고 불리는 장치가 네트워크 인터페이스 역할을 담당합니다.
한 컴퓨터에 NIC가 여러 개 있다면 MAC 주소도 여러 개 있을 수 있습니다. MAC 주소를 자기 PC에서 확인해볼려면 터미널에서 ifconfig를 입력하고 ether 값을 확인합니다.
타입/길이
타입/길이 필드에는 타입 혹은 길이가 올 수 있습니다.
필드에 명시된 크기가 1500(16진수 05DC) 이하일 경우 이 필드는 프레임의 크기(길이)를 나타내는 데 사용되고, 1536(16진수 0600) 이상일 경우에는 타입을 나타내는 데 사용합니다.
타입이란 이더넷 프레임이 어떤 정보를 캡슐화했는지를 나타내는 정보입니다. '이더타입'이라고도 부릅니다. 이더타입에는 상위 계층에서 사용된 프로토콜의 이름을 명시합니다.
데이터
상위 계층에서 전달받거나 상위 계층으로 전달해야 할 내용입니다. 네트워크 계층의 데이터와 헤더를 합친 PDU가 이곳에 포함됩니다. 최대 크기는 1500 byte, 반드시 46 byte 이상입니다.
46 byte 미만의 데이터라면 크기를 맞추기 위해서 패딩이 정보 내부에 46 byte 이상이 될 때까지 0으로 채워집니다.
FCS(Frame Check Sequence)
수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드입니다.
데이터링크 계층에서 오류 검출이 이루어지는 곳입니다. FCS에는 CRC(Cycle Redundancy Check) 순환 중복 검사라고 불리는 오류 검출용 값이 투입됩니다.
송신지는 프리앰블을 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산한 후에 이 값을 FCS 필드에 명시됩니다. 수신지는 수신한 프레임에서 프리앰블과 FCS 필드를 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값을 계산, 이 값을 FCS 필드 값과 비교. 만약 비교 값이 일치하지 않으면 프레임에 오류가 있다고 판단하여 해당 프레임을 폐기합니다.
🌱 토큰 링
이더넷 외에도 토큰 링이라는 LAN 기술이 있습니다.
토큰 링 네트워크에서는 호스트들이 다음 그림처럼 링 형태로 연결됩니다.
호스트끼리 돌아가며 토큰이라는 특별한 정보를 주고받는데,
네트워크 내 다른 호스트들에게 메세지를 송신하려면 반드시 토큰을 가지고 있어야 합니다.
네트워크에 A, B, C, D 4대의 컴퓨터가 있다고 가정할 때, A에서 토큰을 사용 중이라면 A만 메세지 전송이 가능합니다. B가 토큰을 넘겨받고 송신할 메세지가 없으면 바로 C에게 그대로 넘겨주고 C가 전송할 메세지가 있다면 전송 후에 또 D에게 넘겨줍니다.
