이더넷(Ethernet)

2017.12.26 07:00



이더넷(Ethernet) 


컴퓨터 네트워크에서 사용하는 기술규격. 즉, 네트워크 구성에 사용하는 규격.


이더넷의 이름은 빛의 매질이라고 여겨졌던 에테르(ether)에서 유래


OSI 모델의 물리계층과 데이터 링크 계층의 형식을 정의한다. 이전에는 네트워크를 구성하는 규격으로 토큰링이나 FDDI 등이 있었지만 지금은 이더넷만 사용되는 편.




CSMA/CD


이더넷은 CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지) 프로토콜 사용


네트워크 상에 통신 신호(캐리어)가 있는지 감지(센스)하고 아무도 사용하지 않을 때 데이터를 전송.

이 때 다른 PC나 장비가 데이터가 동시에 데이터를 보낼 수도 있음(멀티플 억세스)

이 때 충돌(콜리전)이 발생했다고 하며 이 경우 장비별로 다른 임의의 시간을 대기한 후 다시 시도


(이미지 출처 : (그림 한 장으로 보는) 최신 네트워크 용어해설/정보문화사)

 

cf.

토큰링 : 네트워크에 있는 장비들에게 토큰을 돌리고 토큰을 받을 장비가 데이터 전송 권한 획득(전소할 데이터가 없는 장비라면 토큰을 받아서 바로 옆으로 패스)




프레임화


데이터링크 계층은 네트워크 계층으로부터 패킷을 수신해서 몇 가지 정보를 덧붙여 캡슐화한다. 이를 프레임화라고 하고 프레임화로 만들어진 데이터를 프레임이라 한다. 



(이미지 출처 : http://www.thenetworkencyclopedia.com/entry/ethernet/)


프레임 = 프리앰블(8바이트) + 목적지 MAC(6바이트) + 출발지 MAC(6바이트) + 타입(2바이트) + 데이터(패킷) +  FCS(4바이트)


- 프리엠블 : 지금부터 프레임을 보낸다는 신호. 10101010 10101010 10101010 ....... 10101011로 구성된 8바이트(64비트)


- 타입 : 데이터 패킷이 어떤 프로토콜을 사용했는지 정의(16진수로 표기할 때 아래와 같음)

0x0800 - IPv4

0x0806 - ARP

0x86DD - IPv6

0x8100 - IEEE802.1Q(Tagged VLAN)


- 데이터 패킷 : 최대 1500바이트. 이를 최대전송단위(MTU, Maxumum Transmission Unit)이라고 한다. 

  (1500바이트보다 큰 값으로 설정할 수도 있다. 이런 프레임을 점보 프레임이라고 한다)


- FCS : 데이터링크에 대한 오류 제어 비트




유니캐스트 / 브로드캐스트 / 멀티캐스트

 


- 유니캐스트(Unicast) : 특정 MAC에서 출발해서 다른 특정 MAC으로 데이터를 보내는 1:1 통신.

A에서 출발한 데이터는 같은 네트워크의 모든 노드에 데이터 전송. 다만 이 데이터에 적힌 목적지 MAC만 데이터를 받아들이고 다른 노드들은 drop(네트워크 카드 수준에서 드롭시키기 때문에 CPU 부담은 없음)



- 브로드캐스트(Broadcast) : 같은 네트워크 구역(브로드케스트 도메인)의 모든 장비에 데이터를 보내는 1:n 통신

목적지 MAC에 FF-FF-FF-FF-FF-FF로 표기한다.

ARP(Address Resolution Protocol)이 브로드캐스트 방식 사용.



- 멀티캐스트(Multicast) : 1:n 통신방식이지만 멀티캐스트 그룹에 포함된 노드에만 데이터 송신하는 방식. 

100개의 노드가 연결된 네트워크에서 50개의 노드가 멀티캐스트 그룹웨 속한 경우 각각 개별적으로 유니캐스트 통신을 하는 것보다  네트워크 효율이 좋고, 브로드케스트 방식을 사용할 경우의 부하(브로드케스트 방식은 데이터가 들어오면 일단 CPU에 올리는 절차가 포함되기 때문)도 고려해야 한다 


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