이더넷[Ethernet][네트워크 이더넷]

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이더넷은 LAN 구간에서 사용되는 네트워킹의 방식 중 하나(즉 layer 2에서 사용되는 프로토콜), 다른 방식으로는 토큰링, FDDI, ATM 방식이 있다.

• LAN (layer 2)에서 사용되는 프로토콜. 1980년에 DEC, 인텔, 제록스가 공동으로 이더넷 1을 개발했고 이를 기반으로 1985년 IEEE에서 IEEE 802.3이라는 표준을 발표. 정확히 말하면 이더넷은 속도가 10Mbps만 지원되고, 프레임의 구조도 IEEE 802.3과 조금은 다르지만 대부분 두 개를 혼용해서 구분없이 사용한다.

  (네트워크 관련 표준을 만드는 단체가 여럿 있는데 그 중에서 LAN에 관련된 표준은 IEEE, WAN은 ITU-U, TCP/IP는 IETF에서 만든 것들이 많이 사용된다.)

• 최초의 이더넷은 1970년 제록스에서 개발했고 초기에는 속도가 3Mbps에 불과. 1983년 10Mbps, 1995년에는 100Mbps, 1998년 1Gbps, 2002년 10Gbps 이더넷에 대한 IEEE 표준위원회 구성. 2010년에는 상용제품이 출시될 것으로 예상.

• 근래에는 전송거리가 100Km 이상인 제품들이 개발되어 LAN 뿐만 아니라 도시내 통신에서도 이더넷이 많이 사용.

• 이더넷의 가장 큰 특징은 CSMA/CD 방식을 이용해서 통신을 한다는 것

• CSMA/CD는 half duplex로 동작하는 링크에서는 이더넷이 프레임을 전송하는 절차이다.
  
  

  1. 프레임을 전송하기 전에 현재 전송되고 있는 프레임이 있는지 확인 -> 이 과정을 Carrier Sense(네트워크 신호가 있는지를 감지하는 것)라고 한다.

  2. 전송할 프레임을 가진 모든 이더넷 장비는 언제라도 캐리어 센싱을 한 다음 자신의 프레임을 전송할 수 있는데 이렇게 동시에 모든 장비가 데이터를 실어 보내는 것을 Multiple Access(다중 접근)라고 한다.

  3. 이더넷은 복수개의 장비가 동시에 프레임을 전송할 수 있고, 이 경우 충돌이 일어날 수 있으므로 프레임 전송후에는 항상 충동 발생여부를 확인한다. 이것이 충돌감지 (Collision Detection)이라고 한다. 충돌이 발생하면 랜덤한 시간동안 기다렸다가 다시 전송 (랜덤한 시간은 다시 충돌을 방지하기 위해서)

     => half-duplex 네트워크에서는 데이터 전송량이 많을때 프레임 충돌이 많이 발생한다. 이더넷 장비들은 충돌 발생시 최대 15회까지 재전송을 시도하고, 그래도 실패하면 해당 프레임의 전송을 포기한다.

  ==> 위에서 설명한 이더넷 동작방식을 줄여서 CSMA/CD라고 한다. 그리고 이렇게 충돌이 일어나는 영역을 콜리전 도메인이라고 한다.

• 이더넷 프레임의 구조

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| Preamble | Destination MAC | Source MAC | Type | DATA | FCS |

| 8byte | 6byte | 6byte | 2byte | 46~1500byte | 4byte |

• Preamble : Frame의 시작을 나타내는 필드

  10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 -> 준비 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011 -> 시작

  => 앞의 7byte 부부은 수신측에게 이더넷 프레임이 전송된다는 것을 알리고 이제 곧 도착한 이더넷 프레임에서 0과 1을 제대로 구분할 수 있게 동기(Syncronization)신호를 제공하는 역할. 때문에 이더넷은 동기를 위한 별도의 clock을 사용하지 않는다. => 나중에 시리얼 구간할때 다시 설명

  => 마지막이 0이냐 1이냐 (마지막의 10101011을 나타내는 1byte 부분을 SOF(Start Of Frame)이라고도 한다.)

  => 이더넷 프레임의 크기를 나타낼때 프리엠플과 SOF를 합친 8bit는 제외한다.

• Destination MAC : 수신지 MAC Address (목직지 이더넷 포트의 MAC 주소 표시 => 목적지 MAC 주소는 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 중 하나)

• Source MAC : 송신지 MAC Address (출발하는 이더넷 포트의 MAC 주소 표시 -> 항상 유니캐스트)

• Type : 상위계층 프로토콜(Network Layer: IPv4, IPv6, IPX, Appletalk) , 데이터 필드의 길이나 MAC 클라이언트 프로토콜의 종류를 표시 (1500이하이면 데이터 필드의 길이 표시 1500이상이면 MAC 클라이언트 프로토콜의 종류, 즉 이더타입 표시)

• DATA : 상위계층에서 받은 캡슐화된 데이터(Network PDU : Packet)

• FCS : 오류검출용 필드(CRC-32), FCS(Frame check sequence)로 전송되는 이더넷프레임의 목적지 MAC 주소부터 데이터 필드까지 에러발생 여부를 확인하기 위한 필드.