04. 이더넷
🌏 01. Intro
: 안녕하세요, 삐약 은지입니다 😊
오늘은 물리 계층 & 데이터 링크 계층에서 사용하는 공통된 기술인
"이더넷"에 대해 알아보려고 합니다
물리 계층 & 데이터 링크 계층에 대해 처음 들어보신 분들은
아래 링크를 통해 확인해 주시면 감사하겠습니다 🙂
🌏 02. 복습: 범위에 따른 네트워크 분류
: 네트워크의 범위는 정말 다양합니다
이러한 다양한 네트워크의 범위를 분류하고자
사람들은 아래와 같은 기준을 만들었습니다
크기 순으로 정리하면 아래와 같습니다
① LAN(Local Area Network): 가까운 지역을 연결한 근거리 통신망
② CAN(Campus Area Network): 학교 또는 회사의 여러 건물 단위로 연결한 통신망
③ MAN(Metropolitan Area Network): 도시(지역)나 대도시 단위로 연결한 통신망
④ WAN(Wide Area Network): 국가/대륙 단위로 먼 지역을 연결하는 광역 통신
저희는 이번시간에 위 4가지 중 가장 크기가 작은 LAN,
특히 유선 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용하는 기술인 이더넷에 대해 알아보고자 합니다
(📌LAN을 구현하기 위해 사용되는 대표적인 기술 = 이더넷)
🌏 03. 이더넷(Ethernet)이란?
: 이더넷이란
다양한 통신 매체의 규격, 송수신되는 프레임 형태,
프레임을 주고 받는 방법 등이 정의된 기술을 의미합니다
오늘날 유선 LAN 환경은 이더넷을 기반으로 구성되어 있을 정도로,
가장 대중적으로 많이 사용하는 기술입니다
저희는 처음 Intro에서 이더넷은 물리 계층 & 데이터 링크 계층에서
사용된다고 했었는데요 🤔
어떻게 이더넷이 사용되는지 차근차근 알아보겠습니다
🌏 04. IEEE 802.3
: 이더넷은 어떤 이더넷 표준을 따르느냐에 따라
지원되는 네트워크 장비, 통신 매체의 종류, 전송 속도 등이 서로 달라집니다
따라서 이더넷을 본격적으로 이해하기 위해서는
먼저 이더넷 표준에 대해 알아볼 필요가 있습니다
현재 이더넷은 국제적으로 표준화되어 있으며,
이더넷과 관련된 다양한 표준의 집합을 IEEE 802.3이라고 부릅니다
오늘날에도 이더넷 기술은 계속 발전하고 있으며,
이에 따라 새로운 표준들이 지속적으로 등장하고 있습니다.
이러한 표준들을 구분하기 위해 802.3 뒤에 알파벳을 붙여 표기합니다
(예: 802.3u, 802.3ab 등)
정리하자면, 이더넷 표준은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 다양하며,
어떤 표준을 사용하느냐에 따라 지원 장비, 통신 매체의 종류, 전송 속도 등이 달라집니다
🌏 05. 물리 계층과 관련된 이더넷 기술
: 이제 물리 계층과 관련된 이더넷 기술에 대해 살펴보겠습니다
물리 계층은 이름 그대로,
물리적인 요소와 직접적으로 관련된 계층이라고 이해하면 쉽습니다
즉, 실제로 눈에 보이고 손으로 만질 수 있는 장비나 매체와 연결되는 부분입니다.
그렇다면 네트워크에서 말하는 ‘물리적인 물체’란 무엇일까요? 🤔
대표적으로 통신 매체를 떠올릴 수 있습니다.
케이블이나 광섬유처럼 실제로 데이터를 전달하는 매체가 바로 이에 해당합니다
이더넷에서 통신 매체를 표기할 때는 일반적으로 다음과 같은 형식을 사용합니다.
전송 속도 – BASE – 추가 특성
(예: 10BASE-T, 25GBASE-LR 등)
이 표기법을 이해하면,
해당 이더넷의 최대 지원 속도와 통신 매체의 종류를 한눈에 파악할 수 있습니다
① 전송속도
- 무조건 해당 속도가 나오는 것이 아닌 최대 지원 속도임
- 숫자만 표기된 경우: Mbps 속도를 의미함
- 숫자 뒤에 G가 붙은 경우: Gbps 속도를 의미함
(예: 10GBASE-T는 10Gbps 속도 지원)
② BASE
- 베이스밴드(BASEband)의 약자로 변조 타입을 의미함
- 개발과는 다소 거리가 있는 내용으로,
대부분의 이더넷 통신 매체는 BASE를 사용한다고 기억해도 좋음
③ 추가특성
- 통신 매체의 특성을 명시하는 곳임
- 다양한 특성이 명시될 수 있음
ex) 전송가능한 최대 거리
ex) 물리 계층 인코딩 방식(=데이터가 비트 신호로 변환되는 방식)
ex) 레인 수(=비트 신호를 옮길 수 있는 전송로 수) 등등
- 가장 중요한 추가 특성은 통신 매체의 종류임 (아래 사진)
이더넷은 지금도 발전하는 중이며 지원되는 속도 또한 발전하는 중입니다
이때 지원되는 속도에 따라 아래와 같이 분류 할 수 있습니다 😊
ⓐ 고속 이더넷 : 100Mbps가량의 속도를 지원하는 표준
ⓑ 기가비트 이더넷 : 1Gbps가량의 속도를 지원하는 표준
ⓒ 10기가비트 이더넷 : 10Gbps가량의 속도를 지원하는 표준
🌏 06. 데이터 링크 계층과 관련된 이더넷 기술
: 다음으로 알아볼 내용은 데이터 링크 계층과 관련된 이더넷 기술입니다
데이터 링크 계층에서 주고받는 메시지 단위는 프레임(Frame)이며,
이더넷을 사용하는 네트워크(= 이더넷 네트워크)에서
주고받는 프레임을 이더넷 프레임(Ethernet Frame)이라고 합니다
이더넷 프레임은 다음과 같은 구조로 이루어져 있습니다 (아래 사진)
ⓐ 헤더: 프리앰블, 수신지 MAC 주소, 송신지 MAC 주소, 타입/길이
ⓑ 페이로드: 데이터
ⓒ 트레일러: FCS
이제 각 구성 요소를 차례대로 살펴보겠습니다.
① 프리앰블
: 프리앰블은 이더넷 프레임의 시작을 알리는 정보로, 8바이트(64비트) 크기를 가집니다
ⓐ 처음 7바이트: 10101010
ⓑ 마지막 1바이트: 10101011
→ 프리앰블은 송신자와 수신자 간의 신호 동기화(synchronization)를 위해 사용됩니다
즉, 수신 측이 프레임이 곧 시작된다는 것을 인식하도록 돕는 역할을 합니다
② 수신지 MAC 주소 & 송신지 MAC 주소
: MAC 주소는 네트워크 인터페이스마다 부여되는 6바이트(48비트) 길이의 주소입니다
일반적으로 고유하며 변경되지 않는 주소이기 때문에
물리적 주소(Physical Address)라고도 합니다
| 네트워크 인터페이스(Network Interface)
: 호스트가 유선 또는 무선 통신 매체와 연결되는 지점, 즉 네트워크로 나가기 위한 관문입니다
MAC 주소의 특징은 다음과 같습니다
ⓐ LAN 내부에서 송신지와 수신지를 식별하는 데 사용됨
ⓑ 일반적으로 NIC(Network Interface Controller) 장치가
네트워크 인터페이스 역할을 수행
ⓒ 하나의 컴퓨터에 여러 개의 MAC 주소가 존재할 수 있음
(여러 네트워크 인터페이스가 있는 경우)
MAC 주소는 운영체제에서 다음 명령어로 확인할 수 있습니다
윈도우의 경우: 명령 프롬프트(cmd)에서 getmac /v
리눅스의 경우: 터미널에서 ifconfig
③ 타입/길이
: 타입/길이 필드에는 숫자 값이 기록되며,
이 값은 프레임의 길이 또는 타입을 의미합니다
ⓐ 필드에 명시된 크기가 1500(16진수 05DC) 이하일 경우
: 프레임의 크기(길이)를 의미함
ⓑ 필드에 명시된 크기가 1536(16진수 0600) 이상일 경우
: 타입을 의미함
여기서 타입(Type)은 이더타입(EtherType) 이라고도 하며,
프레임 안에 어떤 상위 계층 프로토콜의 데이터가 캡슐화되어 있는지를 나타냅니다
④ 데이터
: 데이터 필드는 페이로드(Payload)라고 하며,
상위 계층에서 전달받은 실제 데이터를 담는 영역입니다
ⓐ 최대 크기: 1500byte
ⓑ 최소 크기: 46byte
만약 데이터 크기가 46Byte보다 작을 경우,
최소 크기를 맞추기 위해 패딩(Padding)이 추가됩니다
이 패딩은 보통 0 값으로 채워집니다
⑤ FCS(Frame Check Sequeence)
: 프레임 오류 검출을 위한 필드로,
이 필드에는 CRC(Cyclic Redundancy Check)라는 오류 검출 값이 저장됩니다
→ 송수신지의 CRC값을 비교하여 오류를 검출합니다
ⓐ 두 값이 같으면 정상 프레임
ⓑ 값이 다르면 오류가 발생한 프레임
즉, FCS는 전송 과정에서 데이터가 손상되었는지 확인하는 역할을 합니다
🌏 07. 마무리
: 오늘은 물리 계층 & 데이터 링크 계층에서 사용하는 공통된 기술인
"이더넷"에 대해 살펴보았는데요 🙂
간단히 정리해보면,
현대 LAN 환경, 특히 유선 LAN에서 가장 널리 사용되는 기술이 바로 이더넷입니다
이는 물리 계층에서는 사용되는 케이블이 이더넷 규격을 따르고,
데이터 링크 계층에서는 주고받는 프레임이 이더넷 프레임 형식을 따른다는 것을 의미합니다
즉, 이더넷은 물리 계층과 데이터 링크 계층에서 함께 동작하며
LAN 통신의 기반이 되는 핵심 기술이라고 볼 수 있습니다
다음 시간에는 NIC와 케이블에 대해 알아보겠습니다
그럼 모두 안녕~👋
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