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* 이더넷 두산백과 - https://www.doopedia.co.kr/doopedia/master/master.do?_method=view&MAS_IDX=101013000751653 이더넷[Ethernet]
 
* 이더넷 두산백과 - https://www.doopedia.co.kr/doopedia/master/master.do?_method=view&MAS_IDX=101013000751653 이더넷[Ethernet]
 
* 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지 위키 백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%98%EC%86%A1%ED%8C%8C_%EA%B0%90%EC%A7%80_%EB%8B%A4%EC%A4%91_%EC%A0%91%EC%86%8D_%EB%B0%8F_%EC%B6%A9%EB%8F%8C_%ED%83%90%EC%A7%80
 
* 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지 위키 백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%98%EC%86%A1%ED%8C%8C_%EA%B0%90%EC%A7%80_%EB%8B%A4%EC%A4%91_%EC%A0%91%EC%86%8D_%EB%B0%8F_%EC%B6%A9%EB%8F%8C_%ED%83%90%EC%A7%80
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*얼큰이, 〈[https://blog.naver.com/cashy72/80013187033  단방향 통신, 반이중 통신, 전이중 통신]〉, 《네이버 블로그》, 2005-05-22
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* 얼큰이, 〈[https://blog.naver.com/cashy72/80013187033  단방향 통신, 반이중 통신, 전이중 통신]〉, 《네이버 블로그》, 2005-05-22
 
* 정진욱,한정수, 〈[데이터 통신]〉, 《생능출판 》, 2008-02-20
 
* 정진욱,한정수, 〈[데이터 통신]〉, 《생능출판 》, 2008-02-20
 
* 둔탱이, 〈[https://ensxoddl.tistory.com/50 CSMA/CD]〉, 《티스토리》, 2015-09-07
 
* 둔탱이, 〈[https://ensxoddl.tistory.com/50 CSMA/CD]〉, 《티스토리》, 2015-09-07
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* 폴크위네, 〈[https://blog.naver.com/c_and_c/220770480864 이더넷(Ethernet) 이란 무엇인가? (IEEE 803.2 Standard)]〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-24
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* 폴크위네, 〈[https://blog.naver.com/c_and_c/220770480864
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이더넷(Ethernet) 이란 무엇인가? (IEEE 803.2 Standard)]〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-24
 
* 해리, 〈[http://haeri056.blog.me/220805367585 이더넷이란? (LAN, WAN, Ethernet, CSMA/CD)〉, 《네이버 블로그》, 2016-09-05
 
* 해리, 〈[http://haeri056.blog.me/220805367585 이더넷이란? (LAN, WAN, Ethernet, CSMA/CD)〉, 《네이버 블로그》, 2016-09-05
 
* 택이짱의 IT Life, 〈[https://texit.tistory.com/23 이더넷 개념 정리]〉, 《티스토리》, 2016-10-11
 
* 택이짱의 IT Life, 〈[https://texit.tistory.com/23 이더넷 개념 정리]〉, 《티스토리》, 2016-10-11

2020년 8월 7일 (금) 10:56 판

이더넷(Ethernet)은 컴퓨터 네트워크 기술의 하나로, 랜(LAN)에서 가장 많이 사용되는 기술이다. 이더넷 기술은 대부분 IEEE 802.3 규약으로 표준화되었다. 이더넷 허브, 이더넷 스위치 등의 장비가 있다.

개요

이더넷이라는 이름은 에테르(ether)라는 빛의 매질에서 유래하였다. 이더넷은 OSI 모델의 1계층인 물리 계층과 2계층인 데이터링크 계층에서 사용되며, 일반적으로 동축 케이블이나 비 차폐 연선을 사용한다. 분산형 제어라고도 하며, 여러 대의 컴퓨터가 통신 회선을 공유하기 때문에 안정적이면서도 효율적인 통신 기능을 보여준다. 이더넷의 전송 매체에는 BNC 케이블,UTP 케이블 등을 사용하며, 기기들을 연결 시키는 데에는 허브, 스위치 등이 있다. [1][2][3]

역사

이더넷의 시작은 하와이 섬들을 연결하는 무선 통신 시스템인 ALOHA(Additive Links On-Line Hawaii Area) 시스템이다. 이더넷에 대한 아이디어는 멧 칼프가 쓴 글에서 처음으로 밝혀졌으며, 몇 년이 지나 실제로 이더넷이 개발되었다.[4]

특징

이더넷은 4가지 측면에서의 특징을 가지고 있는데 바로 비연결성, 비신뢰성, 단순함, 부호화 방식이다. 먼저 비연결성이란 통신을 하기 전에 사전 연결이 없어도 데이터를 교환할 수 있다는 것이다. 목적지를 향해 주소를 포함한 프레임을 전송하고, 프레임에 손실이 발생하여 폐기되면, 수신 측에서 이를 검토하여 송신 측에 재전송을 요청하는 방식이다. 비신뢰성은 프레임이 전송 중에 손상이 되어도 이를 발견하고 프레임을 폐기한 다음, 재전송하는 등의 오류제어는 이더넷보다 상위 수준에 있는 프로토콜이 수행한다는 것이다. 단순함이란, 이더넷은 매체접근 기능이 NIC(Network Interface Card)에 집중되며, 버스 같은 중앙집중식의 구성을 통해 단순화하여 제어방식을 최소화 시킨다는 것으로, 경제적인 측면에서 유리하다. 부호화 방식은 10메가 비피에스(bps) 이더넷에서 맨체스터 방식을 사용하는 것이다. 맨체스터 방식은 신뢰성이 높으나 전송률을 높이기에는 부적합한데, 전송속도가 향상됨에 따라 100메가 비피에스 이더넷부터는 4B/5B 등의 부호화 방식을 사용한다.[5]

설명

이더넷은 네트워킹의 한 방식으로, 네트워크를 만드는 방법중에 하나다. 이더넷의 특징 중 하나를 꼽자면 CSMA/CD(carrier sense multiple access with collision detection) 기술이라 할 수 있다. 이더넷 외의 네트워킹 방식으로는 토큰링(Token-Ring) 방식과 FDDI 방식 등이 있다. OSI 모델의 물리 계층에서 신호와 배선, 데이터 링크 계층에서는 맥(MAC) 패킷과 프로토콜의 형식을 정의한다. 또한, 네트워크에 연결된 기기들이 48비트 길이의 맥 주소를 가지고 상호 간에 데이터를 주고받을 수 있도록 설계되었으며, 미국전기전자기술자협회(IEEE)의 표준 방식의 하나로서 채용되었다.[1][6][7]

발전 과정

  1. 10메가 비피에스 이더넷 : 이더넷이 처음으로 사용한 물리 매체는 굵은 동축케이블이었는데, 초기에는 케이블 위주의 버스 토폴로지 방식을 사용하였다. 이후에 UTP 케이블을 사용하면서 허브를 중심으로 연결하는 스타 토폴로지 방식으로 바뀌게 되었고, 물리적으로는 배선 형태가 바뀌었지만, 허브는 물리계층에서 동작하기에 논리적으로는 버스형 구조를 유지하였다. 기술에 발전이 있던 것처럼 표준에도 변화가 여러 차례 생겼는데, 하나를 꼽자면 데이터링크 계층 장비인 브리지와 스위치의 사용이 있다. 컴퓨터가 많은 네트워크의 경우에, 한 매체의 대역폭을 서로 공유하기 때문에 속도가 느려지게 된다. 이러한 상황에 브리지를 사용하여 네트워크를 분할하면 각 네트워크에 연결된 컴퓨터의 수가 줄어들기 때문에 전송속도를 높일 수 있다. 스위치는 브리지의 개념을 확대한 것인데, 컴퓨터와 스위치 사이에만 대역폭을 공유하여 사용한다. 스위치를 사용하게 되면 10 BaseT에서 전 이중 전송방식을 사용할 수 있게 된다. 하지만 지금은 10메가 비피에스 이더넷을 거의 사용하지 않는다.
  2. 100메가 비피에스 패스트 이더넷(Fast Ethernet) : FDDI와 같은 고속 토큰 링 통신방식 등의 등장으로 인해 이더넷의 전송속도도 100메가 비피에스까지 늘려야 했다. 기존의 이더넷과의 호환을 위하여 맥 부계층을 그대로 유지하여, 동일한 맥 주소 체계와 프레임 형식을 갖게 되었다. 전송속도가 10배 정도 증가함에 따라 전송 매체의 길이도 기존의 0.1배로 감소해야 했는데, 이 때문에 동축케이블을 이용한 버스 토폴로지 방식이 밀려나고 스타 토폴로지만을 사용하게 되었다. 그리고 전송속도가 10/100메가 비피에스로 이원화되면서 장비들에 AN(Auto Negotiation) 기능이 추가되었는데, 이는 동작 모드를 설정할 수 있게 해준 것이다. 물리계층에는 부호화 방식이 맨체스터 방식이 아닌 4B/5B 방식이 사용되었다.
  3. 1기가 비피에스 : 완(WAN)에서 파생된 랜 기술인 에이티엠(ATM) 랜을 제치고 고속 랜 시장을 석권 기술이다. 주소의 길이와 프레임 형식 및 최소 길이를 유지하여서 기존에 있던 이더넷과의 호환성을 가져갔고, 전 이중 전송방식과 반 이중 전송방식을 모두 지원한다. 하지만 대부분 전 이중 전송방식이 사용되고 있다. 반 이중 전송방식에서의 1기가 비피에스에 관해 설명하자면 기존의 이더넷에서 프레임이 가진 최소 길이는 64바이트이다. 그런데 1기가 비피에스에서의 슬롯 시간이 0.512us로, 10메가 비피에스에 비해서 100분의 1만큼 줄어 같은 최소길이를 유지할 경우, 충돌 감지가 안되는 경우가 발행했다. 이 때문에 최소길이를 512바이트까지 증가 시켜 충돌 감지 문제를 해결하였고, 기존의 이더넷과의 호환성을 가져가기 위해 512바이트보다 작은 프레임에는 캐리어 익스텐션(Carrier Extention) 기법을 적용하여 프레임의 끝에 확장비트를 추가하여 512바이트로 프레임 크기를 맞춰주었다. 기존의 최소 길이에 비해 8배가 증가한 덕분에 전송 길이도 8배가 증가한 200미터까지 증가가 가능해져 컴퓨터에서 허브까지는 그에 절반에 해당하는 100미터의 전송 길이를 적용할 수 있게 되었다.
  4. 10기가 비피에스 : 네트워크와 인터넷 트래픽 사용량의 증가로 인하여 이더넷의 전송속도와 길이를 늘리게 되었고, 이에 따라 랜 및 완에서도 사용하는 것에 대한 수요가 생겨났다. 10기가 비피에스 이더넷은 전 이중 전송방식은 지원하지만, 반 이중 방식은 지원하지 않는다. 그러면서 CSMA/CD도 사용하지 않게 되었다. 충돌 검출이 사라짐과 동시에 전송매체의 길이 제약도 줄어들게 되었고, 그러면서 최대 40킬로미터까지 지원 가능해졌다. 기존의 이더넷과의 호환성을 위하여 주소길이와 프레임 형식 및 최소길이를 유지하였고, 완의 기술표준인 SONET의 프레임 형식인 STS-192C를 지원한다.
  5. 40/100기가 비피에스 : 기존의 이더넷과의 호환성을 가지고 있으며, 동시에 두 개의 속도를 규정하는 최초의 표준이다. 링크 집성(Link Aggregation) 방식을 크게 단순화한 덕분에 효율적인 고속 데이터 전송이 가능해졌다.[5]

표준 규격

표준 규격이란 통신이 가능한 랜선의 데이터 전송 속도를 정의한 것을 말한다. 가장 많이 사용하는 규격은 3가지 종류가 있는데, 그중 첫 번째는 1000BASE-T로, 전송속도는 최대 1기가 비피에스(1Gbps)이며 속도는 각각의 케이블 속도에 관계되며, 100BASE-TX 케이블을 연결할 경우 100메가 비피에스(100Mbps) 이하가 된다. 두 번째는 100BASE-TX로, 전송속도는 최대 100메가 비피에스이고, 1000BASE-T와 10BASE-T 케이블에 연결할 수 있다. 10BASE-T는 10메가 비피에스 이하가 된다. 마지막은 10BASE-T로, 10메가 비피에스 속도를 가지고 있으며, 위의 두 케이블 모두 연결이 가능하지만, 속도는 모두 10메가 비피에스 이하가 된다.[2]

구조

  • 물리 계층

물리 계층은 사용되는 매체의 종류와 그 길이 및 인코딩 방식 등을 규정한다, PCS, PMA, PME는 물리 매체에 의존적인 부계층이며, RS는 물리 매체에 의존하지 않는 부계층이다. 다음은 부계층에 대한 설명이다.

  • RS(Reconciliation Sublayer) : 맥 부계층과 물리계층 간의 논리적인 신호 맵핑을 위한 조정 기능을 수행한다.
  • MI(medium Independent Interface) : 여러 물리 매체와 기능들에 공통적인 논리 인터페이스다. 물리 매체에 의존하지 않을 수 있게 하기 위하여 공통적인 논리 인터페이스를 데이터링크 계층에 제공한다.
  • PCS(Physical Medium Attachment) : 전송속도별로 적합한 부호화 및 복호화를 수행한다. 매체 사용 감지 및 충돌 검출 신호를 생성한다.
  • PMA(Physical Medium Dependent) : 실제 물리 매체에 적합한 물리적 신호를 만들어서 송수신한다. 일반적으로 트랜시버(Transceiver)를 의미한다.
  • AN(Auto Negotiation) : 서로 다른 전송속도 또는 전송방식 등이 섞인 경우, 서로 능력 정보를 주고받아 양단간에 전송방식을 자동으로 설정한다.
  • MDI(Medium Dependent Interface) : 커넥터처럼 같은 실제 전송 매체와의 접속부 인터페이스이다.[5]

전송방식 및 프레임 구조

이더넷 기술의 발전으로 인해 여러 변경사항 등이 있었으나, 호환을 위해 맥 프로토콜, 프레임 포맷 등을 동일하게 유지하였다.

1. 반 이중(Half-duplex) 전송방식 : 반 이중 방식이라는 뜻은 컴퓨터, 통신회선, 변복조장치 등에서 통신이 가능한 방향을 구분하는 방식이라는 뜻이다. 양쪽 방향으로 신호의 전송이 가능하지만, 때에 따라 한쪽 방향으로만 전송을 가능하게 한 방식을 말한다.[8] 두 개 이상의 컴퓨터가 공유매체를 통해 반 이중 전송방식으로 통신을 하게 되면, 어느 컴퓨터가 언제 어떻게 공유매체를 사용할지 약속된 규칙이 없다면 반드시 충돌이 일어날 수밖에 없다. 이더넷에서는 반 이중 전송방식을 사용하는 경우, 매체 제어접근 방식으로 CSMA/CD를 사용한다. 또한, 반 이중 전송방식은 2선식이나 4선식 회선을 사용한다.

2. 전 이중(Full-duplex) 전송방식 : 전 이중 통신방식이란 송신을 하면서 동시에 수신도 가능한 방식을 뜻하는데, 이는 송신 측과 수신 측을 서로 교대하여 전송하는 방식인 반 이중 전송방식과 비교되는 전송방식이다.[8] 각 컴퓨터가 물리 매체를 공유하지 않고, 서로 점대점(point-to-point) 방식으로 연결되어 전 이중 전송방식으로 통신을 하면, 전송 매체를 사용하기 위해 경쟁하거나 사용 여부를 감지할 필요가 없다. 그리고 충돌이 발생하지 않기 때문에 충돌 감지 시스템도 필요 없어진다. 바로 전 이중 전송방식은 CSMA/CD를 사용하지 않아도 된다는 것이다. 그렇기 때문에 프레임의 크기가 작더라도 패딩 하지 않고 전송할 수 있으며, 전송 매체의 최대 길이도 충돌 감지가 아닌 신호 감쇠에 따라서 결정된다. 그리고 송수신이 동시에 가능하여 더 효율적인 통신이 가능하게 한다. 기존의 반 이중 전송방식은 비연결성 특성을 가졌다면, 전 이중 전송방식은 오류제어와 흐름 제어를 위한 맥 컨트롤(MAC Control) 부계층이 맥과 LLC 부계층 사이에 추가되었다. 1기가 비피에스 이더넷부터는 거의 전 이중 전송방식을 이용하며, 10기가 비피에스 이더넷은 전 이중 전송방식만을 사용한다. 여러 컴퓨터들이 다중 접속하려면 1계층 장비인 허브가 아니라 2계층 장비인 이더넷 스위치를 사용해야 한다.

3. 이더넷 프레임 : 이더넷 프레임은 OSI 7계층에서 두 번째 계층인 데이터 링크 계층 프로토콜 데이터 단위이며, 총 7개로 이루어져 있다.[9]

  1. 프리앰블(Preamble) : 7바이트를 포함하고 있으며, 0과 1을 반복하는 내용으로 구성된다. 수신 컴퓨터에 프레임의 도착 여부를 알려주며, 물리계층에 추가되어서 수신 컴퓨터가 정확히 동기화하도록 타이밍 펄스를 제공한다.
  2. 시작 프레임 지시기(Start-of-Frame Delimiter) : 1바이트를 포함하며, 프리앰블과 구분되는 비트조합이다. 프레임의 시작을 알려주는 역할을 하며, 마지막 두 비트는 11이다.
  3. 목적지 주소(Destination Address) : 6바이트를 포함하며, 프레임을 수신하는 컴퓨터의 맥 주소다.
  4. 발신지 주소(Source Address) : 목적지 주소와 마찬가지로 6바이트를 포함하며, 프레임을 송신하는 컴퓨터의 맥 주소다.
  5. 길이 및 종류(Length/Type) : 2바이트를 포함하며, 데이터의 길이와 종류를 지정한다.
  6. 데이터(Data) : 46바이트에서부터 최대 1,500바이트의 크기를 포함하며, 데이터의 크기가 최소기준을 만족시키지 못할 경우 남은 공간을 0으로 패딩 하여 전송한다. 수신 측에서는 원래 데이터의 길이를 알고 있기 때문에 패딩을 제거할 수 있다. 반대로 최대기준을 만족시키지 못한다면 둘 이상의 프레임으로 조각화 및 캡슐화를 실시해야 한다. 데이터 필드는 IEEE 802.2 표준에서 LLC 프레임으로 규정되고, 맥의 상위 계층인 LLC의 헤더를 포함하고 있다. 비표준 방식을 통해 데이터의 크기를 9,000바이트까지 늘려서 사용하는 점보 프레임 방식이 기가급 이더넷에서 사용되기도 한다.
  7. 프레임 검사 시퀸스(Frame Check Sequence) : 4바이트를 포함하고 있으며, CRC-32 방식을 통해 프레임의 오류를 검출해낸다.[5]

장단점

이더넷의 장점은 3가지 정도가 있다. 먼저, 적은 용량의 데이터를 전송할 경우 성능이 우수하다는 점이고, 두 번째는 설치 비용이 저렴하고 관리가 쉽다는 점이다. 마지막은 네트워크의 구조가 단순하다는 점이다. 단점도 3가지를 뽑을 수 있는데, 네트워크 사용 시에 신호 때문에 충돌이 발생한다는 점과 충돌이 발생하면 네트워크에서 지연이 발생한다는 점, 시스템의 부하가 증가하면 충돌도 계속적으로 증가한다는 점이다.[3]

CSMA/CD

CSMA/CD란 이더넷에 사용되는 기술로서, 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지 기술이다. 각 기기가 신호 전송을 위해 전송 공유매체에 규칙 있게 접근하기 위한 매체 엑세스 제어방식이다. CSMA/CD는 3가지 기능이 합쳐진 프로토콜이다.

  • 캐리어 센스(Carrier Sense(CS)) : 각 컴퓨터는 공유매체가 사용 중인지 여부를 감지하고, 매체의 전압 변화를 통해 사용 여부를 확인 가능하다.
  • 멀티플 엑세스(Multiple Access(MA)) : 다수의 컴퓨터가 공유매체를 두고 서로 경쟁하여 나누어 사용하는 방식을 말한다. 매체가 사용 중이 아니라면 언제든 전송을 다시 시작할 수 있다.
  • 콜리젼 디텍트(Collision detect(CD)) : 만약 두 컴퓨터 간에 충돌이 발생하게 될 경우에, 두 신호가 서로 간섭을 일으켜서 송수신된 데이터를 읽을 수 없게 된다. 그래서 프레임이 모두 전송되기 전에 충돌이 발생한 것을 감지한다면 그 프레임의 전송을 멈추고, 일정 시간만큼 대기한 이후에 다시 재전송을 한다.

충돌 감지의 특성 때문에 CSMA/CD를 사용하면 슬롯 시간에 따라 프레임의 최소 길이와 전송 매체의 길이가 정해진다. 컴퓨터는 충돌이 일어날 경우 프레임 전송을 완료하기 전에 충돌을 감지하여 전송을 멈춰야 한다. 그렇기 때문에 프레임의 전송 시간은 최소 최대 전파 시간의 2배는 되어야 한다. 이런 제약이 있어서 기존의 10메가 비피에스에서 더 높은 전송속도의 이더넷 기준을 정할 때 프레임이 가지는 최소 길이를 같게 유지하면, 전송 매체의 길이가 매우 짧아지는 문제가 생기게 된다. 기준들 사이의 상호운용성(interoperability)을 확보하기 위해서는 프레임의 최소 길이를 같게 해야 한다. 이를 해결하려면 반송파 확장(Carrier Extention)을 사용하여 프레임의 길이를 늘려서 전송하는 방식을 사용해야 한다. [10][5]


특징

반송파를 감지하는 기법을 사용하며, OSI 2계층에 속한다. 랜과 같이 많은 사용자가 하나의 회선에 동시에 접속할 경우 신호가 겹쳐져 손상 또는 소실이 발생할 가능성이 있다. 이 기술은 IEEE 802.3으로 표준화되었으며, 이더넷과 같은 이름으로 불리기도 한다.

충돌 윈도우

CSMA/CD에서 충돌 윈도우(Cpllision window)는 그 크기에 따라 랜 세그먼트의 길이와 함께 최소 프레임 크기가 정해진다는 점에서 중요한 의미를 갖는다. 두 컴퓨터가 동시에 데이터 전송을 시도할 때에 충돌이 발생하게 된다면, 충돌이 발생하였다는 사실을 각 컴퓨터가 반드시 알 수 있어야 한다. 이때 사용되는 개념을 충돌 윈도우라고 한다. 가장 멀리 떨어져 있는 두 컴퓨터 사이의 신호 전송시간을 t라고 가정할 때, 어느 특정한 시점에서 하나의 컴퓨터가 전송을 시작할 때, 이 컴퓨터에서 가장 먼 거리에 있는 다른 컴퓨터가 앞선 컴퓨터로부터 신호를 수신하기 전에 전송을 시작했다면, 두 번째 컴퓨터는 전송 직후에 아주 짧은 순간에 충돌을 감지하고 다른 모든 컴퓨터에 신호를 보낸다. 하지만, 첫 번째 컴퓨터에서는 2t의 시간이 흐른 뒤에 이 사실을 알 수 있다. 만약 첫 번째 컴퓨터가 아주 짧은 프레임을 2t 시간 내에 전송하였다면, 이 컴퓨터는 프레임이 충돌 없이 전송되었다고 판단할 것이다. 이런 현상을 방지하기 위하여 CSMA/CD에서는 최소 전송 프레임의 길이를 전송 프레임의 첫 비트가 케이블 전체에 전파되는 시간의 두 배 이상은 되어야 한다고 정하였다. 다시 말하면, 충돌 윈도우는 각각의 컴퓨터에서 데이터를 전송한 뒤에 충돌을 감지하는 데까지 걸리는 시간을 뜻하며, 802.3에서는 최대 랜 세그먼트의 길이가 2,500미터로 규정되어있기에 프레임은 51.2us(64비트) 만큼의 전송 시간은 가져야 한다.[11]

채널 획득 방법

CSMA/CD의 채널 획득방식에는 총 3가지가 있다. 1-persistent 방식은 충돌되지 않는 확률인 1을 가지고 사용 중이지 않다는 것을 감지하게 되면, 매체에 바로 접근하여 데이터 프레임을 송출하는 방식이다. 이 방식은 충돌위험이 제일 높으며, 채널 사용률이 낮지만, 대기시간은 짧다는 장점이 있다. Non-persistent 방식은 충돌 확률이 100%라고 가정하여 사용 중이지 않은 것이 감지되더라도 일정 시간을 기다린 후에 접근하는 방식이다. 충돌 위험이 적어진다는 장점이 있으나, 대기 시간이 길어짐에 따른 회선 효율이 떨어진다. p-persistent 방식은 사용 중이지 않은 것이 감지되면 전체 확률에서 p 확률만큼 충돌되지 않을 것으로 판단하고 매체에 접근하는데 여기서 q(전체확률-p)는 단위시간만큼 기다린 후에 매체에 접근하는 방식이다. 충돌을 줄이고 대기시간을 줄이려는 위의 두 방식의 타협안이다.[12]

작동 방식

컴퓨터가 이더넷 네트워크를 사용하는 경우라면 6가지의 과정을 거치게 된다. 먼저, 현재 네트워크 위에 흐르고 있는 데이터가 있는지를 검사하고 다른 데이터가 전송 중이라면 사용할 수 있을 때까지 기다리거나 전송을 시작한다. 여러 컴퓨터에서 동시에 전송을 시작하여 충돌이 발생할 경우(이 경우를 Multiple Access 라고 한다.), 최소 패킷 시간 동안 전송을 지속하여 다른 컴퓨터에게 충돌을 알린다. 그런 다음, 일정 시간의 대기 후에 반송파를 감지하고, 네트워크 사용자가 없으면 전송을 다시 시작한다. 전송이 끝나면 상위 계층에 전송의 종료를 알리고 끝내며, 만약, 여러 번 시도함에도 불구하고 실패하면 이를 상위 계층에 알리고 종료한다.[6]

사용

CSMA/CD 방식은 현재 10기가비트 이더넷 규격에서는 사용하지 않는다. 이 방식이 기존 장비를 대체할 스위치 장비의 요구사항과 맞지 않기 때문이다. 비슷한 사례로 반이중 상태에서의 CSMA/CD의 사용은 기가비트 이더넷 규격에 정의되어 있지만 사용하지 않으며, 각 세그먼트별로 스위치 장비에 직접 연결되기 때문에 CSMA/CD는 사용하지 않는다.[13]

이더넷 허브

이더넷 허브는 이더넷 네트워크에서 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결하는 장치로서, 한 대의 허브가 중심이 되어 여러 대의 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결할 수 있다. 다른 컴퓨터와 네트워크 장비일지라도 하나의 허브에 연결만 되어 있다면 상호간에 통신이 가능하다. 허브와 컴퓨터를 연결하는 케이블에는 UTP 케이블이 있고, 커넥터에는 RJ45 커넥터가 있다.[14]

허브로 연결된 네트워크상에서는 한 컴퓨터에서 주고받는 데이터가 같이 연결된 컴퓨터에 모두 전달된다. 그래서 컴퓨터의 개수가 많아진다면 충돌의 발생 빈도수가 높아져 속도가 느려진다. 이 때문에 최근에는 아래에 있는 이더넷 스위치를 많이 사용한다.

이더넷 허브는 CSMA/CD의 적용을 받는데, 한 명의 사용자가 네트워크를 사용 중이라면 같은 네트워크에 있는 사용자들은 네트워크 사용이 불가능하다. 이런 특성 때문에 허브에 연결된 사용자가 데이터를 전송 중이라면 다른 사용자는 데이터를 전송할 수 없게 된다. 만약 두 명 이상의 사용자가 데이터를 전송하면 충돌이 발생하게 된다. 이런 허브를 셰어드(Shared) 허브라고 하는데, 만약 이 허브가 100메가 비피에스를 지원한다고 하면 허브에 연결된 컴퓨터들이 허브가 지원하는 속도를 공유한다는 뜻이다. 이 허브에 컴퓨터가 5대가 연결 되어있다면 속도는 100을 5로 나눈 20메가 비피에스가 된다. 이 수치는 5대의 컴퓨터가 모두 사용 중이라는 가정하에서다.[15]

이더넷 스위치

이더넷 스위치는 이더넷 네트워크에서 여러 대의 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결해주는 장치로서, 전이중 통신 방식이 가능하여 네트워크 속도가 향상된다.[4]

종류

  1. 비관리형 스위치 : 비관리형 스위치는 랜에 연결된 장치가 서로 통신할 수 있게 한다. 플러그 앤 플레이 스위치를 통해 사용자의 개입이나 설정 및 구성을 할 필요가 없다.
  2. 관리형 스위치 : 관리형 스위치는 연결된 네트워크 장치가 서로 통신 가능하게 한다. 네트워크 관리자가 랜 트래픽을 관리하고 우선순위를 결정할 수 있도록 한다. SNMP와 같은 프로토콜을 통해 네트워크를 이용하여 이동하는 데이터와 그에 대한 보안 엑세스를 관리한다. SNMP는 네트워크 장치가 정보를 교환하고 그 활동을 모니터링하여 네트워크 성능 문제 및 병목 현상 등을 감지한다.
  3. 스마트 스위치 : 스마트 스위치는 보안, 품질, 모니터링 분석, 브이랜(V-LAN) 등을 위해 다양한 추가 기능을 제공하지만, 확장성이 전혀 없는 관리형 스위치의 경량 버전이다.[16]

각주

  1. ↑ 1.0 1.1 해리, 〈[http://haeri056.blog.me/220805367585 이더넷이란? (LAN, WAN, Ethernet, CSMA/CD)〉, 《네이버 블로그》, 2016-09-05
  2. ↑ 2.0 2.1 택이짱의 IT Life, 〈이더넷 개념 정리〉, 《티스토리》, 2016-10-11
  3. ↑ 3.0 3.1 낭람, 〈[네트워크 이더넷? _ Ethernet에 대하여]〉, 《티스토리 》, 2019-01-21
  4. ↑ 4.0 4.1 이더넷 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 폴크위네, 〈[https://blog.naver.com/c_and_c/220770480864 이더넷(Ethernet) 이란 무엇인가? (IEEE 803.2 Standard)]〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-24
  6. ↑ 6.0 6.1 26 Games Programming , 〈[윈도우 네트워크 이더넷 이란?]〉, 《티스토리》, 2017-04-10
  7. ↑ 이더넷 두산백과 - https://www.doopedia.co.kr/doopedia/master/master.do?_method=view&MAS_IDX=101013000751653 이더넷[Ethernet]
  8. ↑ 8.0 8.1 얼큰이, 〈단방향 통신, 반이중 통신, 전이중 통신〉, 《네이버 블로그》, 2005-05-22
  9. ↑ 이더넷 프레임 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7_%ED%94%84%EB%A0%88%EC%9E%84
  10. ↑ 〈CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection 반송파 감지 다중 엑세스 / 충돌 검출〉, 《정보통신기술용어해설》, 2016-11-15
  11. ↑ 정진욱,한정수, 〈[데이터 통신]〉, 《생능출판 》, 2008-02-20
  12. ↑ 둔탱이, 〈CSMA/CD〉, 《티스토리》, 2015-09-07
  13. ↑ 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지 위키 백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%98%EC%86%A1%ED%8C%8C_%EA%B0%90%EC%A7%80_%EB%8B%A4%EC%A4%91_%EC%A0%91%EC%86%8D_%EB%B0%8F_%EC%B6%A9%EB%8F%8C_%ED%83%90%EC%A7%80
  14. ↑ 이더넷 허브 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7_%ED%97%88%EB%B8%8C
  15. ↑ 재주원숭이, 〈허브와 스위치의 차이점〉, 《티스토리》, 2019-06-30
  16. ↑ 다른 사람 , 〈관리 형 스위치와 비 관리 형 스위치의 차이점 차이점 - 2020 - 다른 사람〉, 《비트윈메이츠》, 2018

참고자료

이더넷(Ethernet) 이란 무엇인가? (IEEE 803.2 Standard)]〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-24

같이 보기


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