Gigabit Ethernet

기술사 시험 준비용 모범 답안: Gigabit Ethernet

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1. 등장 배경

Gigabit Ethernet은 네트워크 트래픽이 폭증하며 기존 Fast Ethernet(100 Mbps)의 속도가 병목현상을 초래하던 문제를 해결하기 위해 등장했습니다. 특히 데이터 중심 애플리케이션, 대규모 데이터센터, 고화질 스트리밍 서비스 등의 요구사항을 충족하기 위해 IEEE 802.3z 표준으로 1998년에 발표되었습니다.

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2. 목적

Gigabit Ethernet의 주요 목적은 다음과 같습니다:
1. 속도 향상: 기존 Ethernet 표준보다 더 높은 데이터 전송 속도(1 Gbps, 초당 1기가비트)를 제공.
2. 호환성 유지: 기존 Ethernet 기술과 하위 호환성을 유지하며 업그레이드 비용 최소화.
3. 효율성 증대: 지연(Latency) 감소와 더불어 대역폭 요구사항을 충족.
4. 확장성: 네트워크 환경(로컬 네트워크 및 광역 네트워크)에서 유연한 적용 가능.

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3. 역할

Gigabit Ethernet은 다음과 같은 역할을 수행합니다:

• 백본 네트워크: 대규모 네트워크의 백본으로 사용되어 고속 데이터 전송을 지원.
• 데이터센터 네트워킹: 서버 간 통신 및 스토리지 네트워크 구성.
• 고속 인터넷 서비스: 가정 및 기업에서 고속 인터넷 액세스를 제공.

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4. 개념

Gigabit Ethernet은 초당 1기가비트의 속도로 데이터를 전송하는 네트워크 기술입니다. IEEE 802.3z 및 IEEE 802.3ab 표준을 기반으로 하며, 구리 케이블(Copper Cable)과 광섬유(Fiber Optic Cable) 모두를 지원합니다.

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5. 구성 요소

1. MAC (Media Access Control): 데이터를 프레임으로 변환 및 전송.
2. PHY (Physical Layer): 신호 전송을 담당하며, 구리 또는 광섬유 매체와 인터페이스.
3. LAN Switch: 네트워크 트래픽을 분배하고 관리.
4. NIC (Network Interface Card): 컴퓨터와 네트워크를 연결.
5. 케이블: 데이터 전송 매체 (Cat 5e 이상, 광섬유).

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6. 시간순 작동 순서

1. 데이터 패킷 생성: 애플리케이션에서 데이터 생성.
2. 프레임 분할: MAC 계층에서 데이터를 Ethernet 프레임으로 변환.
3. 프레임 전송: PHY 계층이 데이터를 신호로 변환하여 케이블을 통해 전송.
4. 데이터 수신: 수신 측 PHY 계층이 신호를 데이터로 변환.
5. 프레임 재조합: MAC 계층에서 데이터를 수신 애플리케이션으로 전달.

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7. 종류

1. 1000BASE-T: 구리 케이블(Cat 5e/6)을 사용하여 100m 전송.
2. 1000BASE-SX: 단거리 광섬유(850nm)를 사용하여 최대 550m 전송.
3. 1000BASE-LX: 장거리 광섬유(1300nm)를 사용하여 최대 5km 전송.
4. 1000BASE-CX: 특수 구리 케이블 사용, 최대 25m.
5. 1000BASE-ZX: 초장거리 광섬유로 70km 이상 전송 가능.

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8. 장단점

장점

1. 고속 데이터 전송: 초당 1 Gbps 전송 속도로 높은 대역폭 제공.
2. 기존 기술 호환성: Fast Ethernet과의 하위 호환성.
3. 유연한 배포: 광섬유와 구리 케이블 모두 지원.
4. 비용 효율적: 기술 발전으로 장비 및 설치 비용이 지속적으로 하락.

단점

1. 거리 제한: 구리 케이블 기반의 전송 거리가 제한적.
2. 비용 문제: 초기 설치비가 높은 광섬유 장비.
3. 전력 소비: 네트워크 장비의 전력 소모가 증가.

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9. 전망 & 개선점

1. 전망:

   • Gigabit Ethernet은 여전히 기업 환경 및 가정용 네트워크에서 사용되며, 10 Gigabit, 40 Gigabit 등 고속 이더넷 기술로 발전하는 기반 기술로 자리 잡고 있습니다.
   • IoT, 고해상도 스트리밍, 클라우드 컴퓨팅의 확산으로 수요가 유지될 전망입니다.

2. 개선점:

   • 전력 효율 개선: 에너지 효율 이더넷(Energy Efficient Ethernet, IEEE 802.3az)을 통해 전력 소모 최소화.
   • 거리 한계 극복: 더 긴 전송 거리를 지원하는 기술 개발.
   • 비용 절감: 광섬유 설치 및 운영 비용의 지속적인 감소.

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Gigabit Ethernet은 데이터 전송 속도를 대폭 향상시키며, 오늘날 네트워크의 기본 기술로 자리 잡았습니다. 기술적 한계를 지속적으로 극복하며 미래의 고속 네트워킹 기술로 연결될 중요한 역할을 수행하고 있습니다.