네트워크 개념 정리 EP 6 이더넷과 이더넷 프레임

이더넷(Ethernet)

우리가 유선으로 컴퓨터에 LAN 케이블 연결이나, 공유기 등에 LAN 케이블을 연결해봤었음.

이 LAN 케이블이라는데 바로 LAN 환경에서 대중적으로 사용되는 이더넷 기술 중 하나임.

즉 딱 정해져 있는건 아니고, LAN을 구현하는 기술을 이더넷이라 함.

컴퓨터끼리 유선으로 연결한다 하면 먼저 케이블을 꽂아야 할것임.

그리고 그러한 규격과 송수신되는 데이터의 구조나 방법이 정해져있어야 하는데, 그게 이더넷 표준임.

IEEE(전기/전자 공학자 협회, 전기/전자에선 필수적으로 등장하는 협회 중 하나임)에서 표준을 정해뒀는데, 그게 IEEE 802.3임.

이 IEEE 802.3 표준 안에 이더넷을 포함한 관련 통신 매체 등의 표준이 있음.

오늘날의 거의 대부분의 네트워크 장비는 이러한 이더넷 표준(IEEE 802.3)을 지원하고 있음.

참고로 이더넷이 발전하면서 새로운 표준이 업데이트 되고 있는데, 802.3 뒤에 문자나 숫자를 붙여 버전을 표기함.

이더넷 통신 매체(케이블)

이더넷 표준에 따르는 케이블들이 있는데, 이러한 케이블은 제품이나 종류에 따라 속도가 달라지는데, 아래와 같이 표기함.

전송속도 BASE - 추가특성

• 전송 속도 : 말 그대로 케이블의 전송 속도를 의미함. 100이면 100Mbps의 전송 속도를 가지고, 1G 면 1Gbps의 속도임.
• base는 베이스밴드(baseband)의 약자, 변조 타입을 의미하는데 좀 전기/전자 공학적인 내용임.
  • 일단 유선 이더넷 통신에선 baseband를 주로 쓴다.. 요거의 약자는 base임.
• 추가 특성 : 전송 가능한 최대 거리, 대역폭(레인 수, 전송로 수), 인코딩 방식 등을 나타내냄

패스밴드

베이스밴드는 신호를 변조시키지 않고 그대로 내보냄. 허나 이러한 변조(모듈레이션)되지 않은 신호는 영역대는, 이러면 신호를 멀리 보내기가 어려움.

그래서 패스밴드(passband)는 고주파 영역으로 shift하여, 즉 모듈레이션하여 신호를 보내는데, 이러면 먼 거리의 무선 통신에서 훨씬 유리함.

하지만 유선 에선 주로 유선 매체를 쓰고, 모듈레이션 과정에서 추가적인 오버헤드가 발생해서 유선에선 baseband를 주로 쓰는 것.

이 내용은 RF(무선 주파수)나 무선 통신을 다루는 전기/전자 공학자들이 생각할 부분이고 개발의 입장에선 크게 신경쓰지 않아도 됨.

이제 케이블의 종류인데, 우리가 흔히 보는, 다이소에 가면 파는, 공유기랑 컴퓨터랑 연결하는 그 케이블도 여기에 속함(트위스티드 페어 케이블)

• 동축 케이블 : 이름 그대로 동을 사용한 아주 기본적이고 옛날부터 사용해오던 그러한 케이블임. 케이블 표기는 C
• 트위스티드 페어 케이블 : 두 가닥의 케이블이 꼬여있는 형태인데, 흔히 사용하던 LAN 케이블이 바로 이거. 표기는 T
• 광섬유 케이블 : 빛을 사용한 케이블, 빠른 만큼 비싸고 이걸 모듈레이션하기 위한 장치가 추가로 필요함. 표기는 S 또는 L (단파장/장파장)

트위스티드 페어 케이블

음향 쪽에 관심이 있다면 밸런스드와 언밸런스드를 무조건 알 수 밖에 없을 거임.

언밸런스드는 시그널이 통하는 선이 하나밖에 없음. 때문에 외부의 노이즈(특히 전기제품에서 나오는 EMI 노이즈!!! ← 음향 하는 사람들이 극혐하는거)에 취약함.

(물론 그라운드(접지)와 연결된 쉴딩을 하긴 하지만 그래도 뚫고 들어옴. 길이가 길어지면 더더욱)

그래서 밸런스드라는 개념이 있는데, 얘는 신호를 전송하는 선이 2가닥이고 같은 신호를 보냄.

하지만 중요한 다른점이 있는데, 다른 하나는 위상(페이즈, phase)을 180도 변조하여 보내게 됨. 이렇게 하면 노이즈를 상쇄하는 작용을 하는데, 이 점을 일단 알아두셈..

그리고 그러한 두 가닥의 선을 꼬아두면 추가적인 노이즈 차폐의 효과가 있는데, 이게 그대로 트위스티드(꼬여있는) 페어(두 가닥) 케이블에 적용이 되는거임.

이더넷 프레임(Ethernet Frame)

방금까지 이더넷 통신을 위한 통신 매체(물리 계층)를 알아봤다면, 데이터 링크 계층의 이더넷 프레임을 살펴보겠음.

통신 매체도 이더넷 표준에 일부라면, 데이터 링크 계층에서도 이더넷 표준이 있을테임.

그러한 프레임 형식을 이더넷 프레임이라 하고, 마찬가지로 캡슐화와 역캡슐화가 존재함.

일종의 부가적인 정보니깐. 이더넷 프레임의 구조는 크게 아래와 같음.

헤더	——	——	——	페이로드	트레일러
프리앰블	수신지 MAC 주소	송신지 MAC 주소	타입/길이	데이터(페이로드)	FCS

• 프리앰블(preamble) : 이더넷 프레임이라고 알리는 8바이트의 정보임. 여기선 이더넷 프레임이라고 확인하는 용도라고 알아두면 됨.
• 수신지/송신지 MAC 주소 : 앞서 설명했지만 데이터링크 계층에선 MAC 주소(물리 주소)를 씀. 얜 정확힌 NIC(Network Interface Card)에 박혀있는 주소인데, 대부분 바뀌지 않고 고유하다고 생각하면 됨. 바뀌기도 한다는데 거기까진 몰?루
• 타입/길이 : 필드에 있는 값의 크기가 1500바이트 이하(페이로드의 최대 크기)면 프레임의 길이를 나타내고, 1536 바이트 이상이면 타입을 나타냄.
  • 타입은 0800-IPv4, 86DD-IPv6, 0806-ARP 등을 나타냄.
• 페이로드는 실제 데이터 영역이라 했으니 패스.
• 트레일러인 FCS(Frame Check Sequence)는 수신한 이더넷 프레임에 오류가 있는지 확인하기 위한 필드임. 아까 데이터 링크 계층에선 최종적으로 오류를 검출한다 했지? 바로 이런걸 말함.
  • 여기엔 오류 검출을 위한 값이 들어가고, 최종적으로 송신지의 값과 비교하여 오류가 있는지 판단함. CRC 값이 들어감.