[네트워크] 이더넷(Ethernet)

이번 포스팅에서는 이더넷에 대해서 알아보고자 한다.

 

이더넷(Ethernet)이란

이더넷은 네트워크를 만드는 하나의 방법이다. 이더넷은 CSMA/CD 프로토콜을 이용하여 통신한다. 네트워크를 만드는 방식에는 이더넷 말고도 과거에는 토큰링, FDDI, ATM 등의 방식들이 있었다. 각각의 방식마다 네트워크 방지, 랜카드 등을 다르게 준비해야 한다. 현재는 이더넷이 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 네트워크 방식이다.

CSMA/CD 방식에 대해서 조금 더 설명을 하면, Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection의 약자이다. 이더넷 환경에서 통신을 하고 싶은 PC나 서버는 현재 네트워크 상에서 통신이 일어나고 있는지를 확인해야 한다. 네트워크 상에 있는 신호를 캐리어(Carrier)라고 하는데, 이 신호를 감지하는 것이 Carrier Sense이다. 네트워크 상에서 캐리어가 감지되면 기다리고, 캐리어가 없으면 자기 데이터를 네트워크에 실어서 보낸다. 이 경우 두 개 이상의 PC나 서버가 동시에 데이터를 네트워크에 실어서 보낼 수도 있는데 이를 Multiple Access, 즉 다중접근 이라고 한다.

이 경우 충돌이 발생할 수 있다. 따라서 이더넷에서는 이러한 충돌이 발생하는지 항상 잘 점검해야 하고 이것이 Collision Detection이다. 충돌이 발생하게 되면 PC는 랜덤한 시간 기다린 후 다시 데이터를 전송한다. 이 시간은 참고로 매우 작아서 우리는 느낄 수 없다. 이와 같은 방식이 CSMA/CD 방식이다.

이더넷은 LAN(Local Area Network)를 위해 개발된 근거리 유선 네트워크 통신망 기술이며 IEEE 802.3에 표준으로 정의되어 있다. 일반적으로 동축 케이블 또는 비 차폐 연선을 사용하고 버스 형식으로 망을 구성한다. 가장 보편적인 시스템은 10BASE-T, 100BASE-T가 있다.

 

Broadcast 방식이란

논리적인 부분으로 넘어가보면 이더넷은 OSI 7계층 모델에서 물리 계층과 데이터 링크 계층에서 구성 형식이 정의된다. 각 기기들이 고유한 MAC 주소(MAC Address)를 가지고 이를 통해 전자기기 간 데이터를 주고 받을 수 있는 방식을 쓰고 있다. 이렇게 네트워크에 연결된 PC들에 정보를 보낼 때는 Broadcast라는 방식을 사용한다.

통신 방식에는 Broadcast 이외에도, Unicast와 Multicast 방식이 있는데 간단하게 차이를 설명하면 다음과 같다.

• Broadcast : 브로드캐스트는 로컬 네트워크가 연결되어 있는 모든 시스템에 프레임을 보내는 방식을 말한다. 브로드캐스트용 주소가 미리 정해져 있고, 수신 받는 시스템은 이 주소가 오면 패킷을 자신의 CPU로 전송하고 CPU가 패킷을 처리하는 방식이다. 모든 시스템에 패킷이 전송되고 CPU도 패킷을 처리해야 하므로 성능 저하가 일어난다.
• Unicast : 유니캐스트는 정보를 전송하기 위한 프레임에 자신의 MAC 주소와 목적지의 MAC 주소를 첨부하여 전송하는 방식이다. 같은 네트워크의 모든 시스템들은 그 MAC 주소를 받아서 자신의 MAC 주소와 비교 후 자신의 MAC 주소와 같지 않다면 프레임을 버리고 같다면 프레임을 받아서 처리하게 된다.
• Multicast : 네트워크에 연결되어 있는 시스템 중 일부에게만 정보를 전송하는 것으로 특정 그룹에 속해 있는 시스템에게만 한 번에 정보를 전송할 수 있는 방법이다. 송신자는 여러 수신자에게 한 번에 메시지가 전송되도록 하여 데이터의 중복 전송으로 인한 네트워크 낭비를 막을 수 있다.

 

이더넷의 장단점

이더넷의 장점과 단점은 다음과 같다.

장점

• 넓은 대역폭을 통해 다른 모든 제어 네트워크에 비해 더 많은 정보를 빠르게 전달할 수 있다 (일반적인 속도는 100/1000 Mbps, 참고로 토큰링은 4/16 Mbps)
• 설치 비용이 저렴하고 관리가 쉽다
• 네트워크 구조가 단순하다

단점

• 네트워크 사용 시 신호 때문에 충돌이 발생한다
• 충돌이 발생하면 네트워크에서 지연이 발생한다
• 시스템의 부하가 증가하면 충돌도 계속 증가한다

 

기가비트 이더넷

이더넷에도 종류가 여러가지가 있는데, 그 중 표준으로 불리는 기술은 1Gbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있는 기가비트 이더넷이다. 호환성이 좋아서 기존 이더넷과 호환이 잘 된다. 100Base-X으로 정의되었으며 상당히 빠른 이더넷의 범주에 속한다. CSMA/CD 프로토콜과 10Mbps, 100Mbps의 기존 이더넷 형태를 유지하며 이더넷과 고속 이더넷의 관리 시스템 이용이 가능하다. 그리고 이후에 10Gbps, 100Gbps 의 속도가 나오면서 이더넷의 성능은 점점 좋아지고 있다. 기가비트 이더넷은 스타 네트워크 토폴로지를 사용한다.

 

참고자료

• <후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹> 진강훈 저
• security-nanglam.tistory.com/192
• ssanggu.github.io/ch0/ethernet%EC%9D%B4%EB%9E%80/
• m.blog.naver.com/wnrjsxo/221250742423