이더넷 통신
여러 장치를 연결하여 LAN(근거리 통신망)을 구축할 목적으로 설계된 네트워킹 기술
하나의 인터넷 회선의 유무선 공유기, 허브, 스위치 등을 통해 다수의 시스템이 연결되어 통신이 가능한 네트워크 구조이다. 와이파이와 차이점은 인터넷 연결에 물리적으로만 액세스한다는 것이다.
Layer 2 PDU ( Layer 3 PDU 는 Packet)
각 기기들이 48비트 길이의 고유 MAC 주소를 가지고 상호 간 데이터를 주고 받을 수 있다.
이더넷은 CSMA / CD 방식으로 서로간 통신을 한다.
CSMA/CD
초기 이더넷은 CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection) 기술을 사용
이더넷 환경에서 통신을 하고 싶은 PC는 네트워크 상에서 통신이 일어나고 있는지를 확인(Carrier Sense)
두 개이상의 PC나 서버가 동시에 네트워크 상에 데이터를 실어보내는 경우(Multiple Access)
두개의 장비들이 데이터를 동시에 보내려다 부딪치는 경우(Collision)
⇒ 충돌이 일어난다면 랜덤한 시간동안 기다린 다음 데이터를 전송하게 된다.
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네트워크를 사용하려는 컴퓨터는 먼저 현재 네트워크 위에 흐르고 있는 데이터가 있는지를 감지
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만약 현재 다른 데이터가 전송 중이면 사용할 수 있을 때까지 기다리고 아니면 전송을 시작
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여러 군데에서 동시에 전송을 시작해 충돌이 발생하면 최소 패킷 시간 동안 전송을 계속해, 다른 컴퓨터가 충돌을 탐지할 수 있도록 한다.
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그 뒤, 임의 시간 동안 기다린 뒤에 다시 신호를 감지하고, 네트워크 사용자가 없으면 전송을 다시 시작한다.
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전송을 마치면, 상위 계층에 전송이 끝났음을 알리고 끝마친다.
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여러 번 다시 시도했음에도 전송에 실패하면 이를 상위 계층에 알리고 끝마친다.
CSMA/CD 는 충돌을 완벽하게 막아주지는 못하기 때문에 효율이 떨어진다는 단점이 있다. 때문에 충돌이 발생하지 않게 하는 허브 대신 스위치를 사용한다.
스위치 충돌 방지 기술
필터링
다음 스위칭을 위해 프레임의 송신처 MAC 주소를 기록하여 학습한다.
학습에 의해 스위치는 포트에 연결되어있는 컴퓨터의 MAC주소를 기억하여 Address Table이라는 대응표를 작성하고, 다음 송수신때 스위치에 프레임이 도착하여도 프레임의 수신처 MAC 주소를 보고 그 MAC주소가 있는 포트에만 프레임을 송신한다.(unicasting) MAC 주소가 없다면 전체 Port로 프레임을 전달한다. (broadcasting).
버퍼링
버퍼를 사용한 처리를 실행.
일시적으로 충돌이 일어날 거 같은 프레임을 버퍼에 저장
버퍼가 부족할 것 같다면 송신을 중지한다.
이더넷 프레임
이더넷을 통해 통신하는 시스템은 데이터 스트림을 프레임이라고 하는 짧은 조각으로 나눈다.
이더넷에서는 이더넷 헤더와 이더넷 트레일러를 데이터그램에 붙여서 이더넷 프레임으로 캡슐화한다.
이 프레임이 신호가 되어 케이블로 전달된다.
IEEE 802.3 과 Ethernet 2 로 불리는 DIX 2.0으로 나뉜다. 보통은 Ethernet2를 사용하는 추세
Preamble - 수신자와 송신자의 동기화를 위해 사용 (8*7,56bit)
SFD(Start of Frame Delimiter) 이더넷 프레임의 시작과 끝을 알려주는 역할을 한다.(8bit)
- Preamble과 SFD는 물리 계층 헤더
MAC dst, MAC src ⇒ 출발지와 목적지의 MAC 주소 ( 각 48bit )
Ethernet type / length - 데이터에 내제된 네트워크 프로토콜타입 식별
0x0600 이상이면 DIX2.0 type, 미만이면 IEEE 802.3 type , length는 수납되는 LCC 프레임(payload) 길이
Data / Payload - payload의 최소 길이는 46byte이다, 안된다면 padding(0을 붙인다)
FCS - 수신된 전체 프레임에서 손상된 데이터를 탐지할 수 있는 CRC(Cyclic Redundancy Check). 에러 검출용. (에러가 있는지 없는지 참 여부만 판단한다.)
ARP(Address Resolution Protocol)
출발지에서 프레임을 전송하려면 목적지의 MAC주소를 알아야한다.
이때 목적지의 ip주소밖에 모르기 때문에 ARP를 사용해서 IP 주소를 담은 ARP 패킷을 브로드캐스트한다.
목적지 ip주소에 해당하는 노드는 자신의 MAC 주소가 담긴 ARP 패킷을 전송하고, 출발지 노드는 MAC 주소를 얻고 프레임을 전송한다.
이더넷 규격
10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps 로 구분 가능
해당 단위들은 1초에 주고 받을 수 있는 데이터의 크기(bit per second)
(1Gbps 는 1초에 1기가바이트를 전송가능함)
1000 BASE - T통신 속도
1000Mbps로 전송가능 ( 1Gbps )
채널 종류
baseband, boradband
케이블 종류
T :트위스티드 페어
SX, KX : 광케이블
숫자: 동축 케이블 ( 5 = 500m )
이더넷 구성요소
허브와 스위치는 모두 여러 대의 컴퓨터, 네트워크 장비를 연결하는 장치이다. 같은 허브에 연결된 컴퓨터와 네트워크 장비는 모두 상호 간에 통신할 수 있게 된다.
허브
반이중 통신방식(half duplex) 지원
데이터를 전송하지만 트래픽을 관리하지 않는다. 포트로 들어오는 모든 패킷을 입력 포트를 제외한 모든 포트로 반복되어 전달한다. ( 들어온 데이터를 모든 포트에 전달한다. )
스위치
전이중 통신방식(full deuplex) 지원, 충돌이 일어나지 않는다.
데이터 프레임 중 상대방 MAC 주소를 읽어 해당 단말에만 데이터 프레임을 전송한다. ( 데이터가 필요한 컴퓨터에만 전달 가능 )
케이블
동축 케이블
현재는 주로 TV 안테나 선으로 이용
구리로 만들어진 케이블로 하나의 구리선을 절연체로 보호한 형태
외부에서 전기간섭이 들어왔을때 타격을 적게 받는다.
트위스티드 페어(TP = Twisted Pair Cable)
꽈배기처럼 8개의 얇은 구리선이 2가닥씩 꼬인 형태
잘 구부러지고, 외내부 간섭에 강하다. 가격이 저렴함
UTP - 차폐 처리가 되어있지 않은 케이블
STP - 알루미늄으로 보호 처리된 케이블. UTP에 비해 잡음에 강하고, 절연 특성이 강함
광(Fiber Optic) 케이블
섬유 모양의 관을 여러가닥 묶어 만든 케이블
데이터를 전기 신호가 아닌 빛의 형태로 전송한다.
상대적으로 먼거리를 빠르게 통신할 수 있다.
네트워크 인터페이스 카드 (NIC)
포트에 이더넷 케이블(랜선)을 연결
데이터를 인코딩하고 압축
전기신호로 변환하거나, 반대로 전기신호를 받아 데이터로 변환
데이터의 흐름을 제어
