6. 유선 LAN Ethernet

 LAN 네트워크는 일상생활에서 자주 접할 수 있고, 사용하는 네트워크이기 때문에 자세히 알아야 할 필요가 있다.

 

1. IEEE 표준 프로토콜

  미국 Xerox사의 팔로알토 연구소의 로버트 멧칼프가 발명한 이더넷은 미국 표준기구인 IEEE에서 표준으로 채택되었다. IEEE가 무엇인지 집고 가자면, 미국에 있는 LAN의 유명한 표준 기관으로 학술 활동으로도 유명하고 LAN의 표준을 만드는 기관이다. 이어서 이더넷은 국제표준기구인 ISO에서 국제표준으로 채택되었다. 이러한 이더넷은 이전에 포스팅했듯이 Data link 계층을 두 개로 나누어 부계층 형태로 가지고 있다.

- LLC (Logical Link Control) : 매체의 특성 관계없이 공통적으로 사용할 수 있는 부분이다. 특히, 흐름제어, 에러 제어 등 각종 제어에 대한 행위를 수행한다. 이러한 LLC 모든 LAN에서 공통되는 계층이다.

- MAC (Media Access Control) : 물리 계층이랑 마주하는 부분으로 매체의 특성, 운용방식에 따라 여러 개의 프로토콜이 존재한다. (Ethernet, Token ring, Token bus)

 

2. Ethernet 프레임 포맷

 초기에는 10Mbps (표준 이더넷)를 제공한 이더넷이 점차 발전되면서 100 Mbps (Fast Ethernet), 1 Gbps (Gigabit Ethernet), 10Gbps (Ten-Gigabit Ethernet)로 진화하였다. 이러한 이더넷의 프레임 포맷은 총 7개 필드로 구성된다.

* 이너텟 프레임 포맷 : Preamble - SFD - Destination - Source address - Length or type - Data and padding - CRC

- Preamble, SFD : 수신 측에 데이터를 받을 준비 하라고 첨가되는 비트

- Destination : 목적지 주소 ( 6바이트 )

- Source address : 송신자 주소 ( 6바이트 )

-Length or type : 데이터 필드의 길이, 네트워크 계층 프로토콜 명시 ( 2바이트 )

- Data and padding : 최소 46바이트에서 최대 1500바이트까지 가능

- CRC : 에러를 검출하는 기능 수행 ( 4바이트 ) 

여기서  Preamble - SFD는 Physical layer header 부분으로 데이터를 받기 위해 임의로 첨가하는 비트(8바이트)이기 때문에 이를 제외하고 5개의 필드라고 부르는 사람도 있다.

 LAN 카드의 주소는 만들어질 때 설정되어 출고가 된다. 6바이트 즉, 48비트로 이루어졌으며, 보통 16진수로 표기한다. 각 시스템마다 하나씩 할당되어 있다. 이 주소를 MAC 주소, Ethernet 주소, 하드웨어 주소라고도 부른다.

 MAC 프로토콜로는 CSMA/CD를 사용하여 차례를 기다려 데이터를 보내고 충돌이 나면 즉시 전송을 중지하는 방식을 사용한다. 이 때 다른 데이터 전송을 기다렸다가 끈기면 보내주는 것을 1-persistent라 하고, 주로 유선 LAN에서 사용된다.

 

3. Ethenet 형태

 기본 10Mbps로 사용 매체에 따라 여러 종류로 나뉜다.

- 10 Base5 (Thick Thernet, Thick net) : 초창기에 만들어진 Ethernet의 형태로  10 Mbps, 베이스밴드 신호방식이고, 한 동축케이블의 최대길이는 500m이다.

- 10 Base2 (Thin Ehternet) : 10Mbps, 베이스밴드 신호방식, 한 동축 케이블의 최대길이는 200m, BNC-T커넥터를 사용한다. 실제 케이블의 최대길이는 185m이다.

- 10 Base-T (Twisted-Pair Ethernet) : 10Mbps, 베이스밴드 신호방식, Twisted Pair cable을 사용한다. 10 Base-T허브는 LAN에서 많이 사용되는 네트워크 장비이다.

- 10 Base-F (Fiber Ethernet) : 10Mbps, 베이스밴드 신호방식, 광 케이블을 사용한다.

 * 베이스밴드 신호방식 : TP나 동축 케이블에 적용되는 방식으로 디지털 신호 형태로 전송하는 것이다.

 

4. Fast Ethernet

 기존의 이더넷보다 10배 빠른 100Mbps를 제공한다. 또한 기존의 이더넷과 호환되어 프레임 형태, 최소/최대 프레임의 크기, 주소 지정, CSMA/CD 사용 등이 모두 동일하다. 단, 버스 토폴로지를 사용하지 않고 스타형 토폴로지(10 BaseT, 허브)만을 사용한다. 자동 협상 기능이 있어 속도 등을 조정할 수 있다. 구현 형태로는 100 Base-TX(Two wires category 5 UTP), 100 Base-FX(Two wired fiber), 100 Base-T4(Four wires category 3 UTP)가 있다.

 

5. Gigabit Ethernet

 Fast Ethernet보다 10배 빠른 1Gbps를 제공한다. 마찬가지로 기존의 이더넷과 호환되도록 동일하게 구성되었다. 구현 형태로는 1000 Base-SX(Two wire short-wave fiber), 1000 Base-LX(Two-wire long-wave fiber), 1000 Base-CX(Two-wire copper (STP) ), 1000 Base-T(Four-wire UTP)가 있다.