Network : Wired LANS : Ethernet

*Ethernet*

이더넷이란.. 네트워킹의 한 방식이다. 즉 네트워크를 만드는 방법이라 생각을 하면 되고 이더넷의 가장 큰 특징은 1-persistent CSMA/CD 프로토콜을 이용하여 통신을 한다는 점이다.

네트워크를 만드는 방식이란, 이더넷 말고도 토큰링, FDDI, ATM 방식등 여러가지가 있고 이 방식에 따라 랜카드부터 네트워크 장비들을 다르게 구매해야 하기 때문에 네트워킹의 방식에 대해 공부해야 한다. 대부분의 인터넷 방식이 이더넷 방식이다.

 

이더넷 개념

- 이더넷은 LAN(Local Area Network)를 위해 개발된 근거리 유선 네트워크 통신망 기술로 IEEE 802.3에 표준으로 정의 되어있다.

- 일반적으로 동축 케이블 또는 비 차폐 연선을 사용하고 버스 형식으로 망을 구성한다.

- 가장 보편적인 시스템으로 10BASE-T, 100BAST-T 등이 있다.

 

이더넷의 장점

- 적은 용량의 데이터를 전송할 경우 성능이 우수하다.

- 설치 비용이 저렴하고 관리가 쉽다.

- 네트워크 구조가 단순하다.

 

이더넷의 단점

- 네트워크 사용 시에 신호 때문에 충돌이 발생한다.

- 충돌이 발생하면 네트워크에서 지연이 발생한다.

- 시스템의 부하가 증가하면 충돌도 계속적으로 증가한다.

 

 

 

IEEE Standards

정의

- 다양한 제조사들의 장비들 간에 서로 통신이 가능하게 하기 위한 규약이다. 여기서 project 802는 LAN Protocol의 physical, data link layer의 기능들을 규약하는데 쓴다.

 

OSI vs IEEE Standard for LANs

 

IEEE Standard for LANs

정의

- Data Link layer를 LLC (logical link control) & MAC (media access control) 로 두 개로 나누었다.

- physical 에서는 신호, 배선을 규약, Data Link layer에서는 MAC, Protocol 형식 정의

 

IEEE에서의 Data link layer 구성요소

- Logical Link Control (LLC) 는 Flow control, Error control 을 담당

- Media Access Control (MAC) : 각 LAN에 접근방법을 정의. MAC은 구별할 수있는 고유의 번호를 줌.

 

Data link layer에서 MAC, LLC 거치는 과정

Data link layer에서 MAC, LLC 거치는 과정

 

Ethernet evolution 과정

 

 

1.1 Standard Ethernet

 

Standard Ethernet에서 정의한 MAC Frame 구조

MAC Frame

- preamble : frame 앞에 붙이는 data, bit or frame 동기화가 목표이다. 이는 사전에 약속에 의해 정해진다.

- SFD : 10101011 로 frame 의 시작점임을 알리는 구간이며 sync의 마지막 구간이다. "이 다음부터는 "진짜 frame" 이야~~" 라고 얘기하는 부분이다.

- DA : 도착하는 station의 물리적 주소를 포함하고 있다.

- SA : Sender의 물리적 주소를 포함한다.

- PDU : Frame은 최대 1518 byte를 가진다 (밑에 설명 참조). 1518byte보다 길이가 짧다면 이 PDU는 Frame의 길이를 말하며, 만약 1536 byte 보다 크다면, PDU type이라고 얘기를 해준다.

 

MAC Sublayer에서 Frame의 길이

MAC Sublayer에서 Frame의 길이

 

MAC Address

- 구조: 

MAC 주소

- MAC 주소는 자리마다 16진수로 이루어져있다. 따라서 16진수로 16 * 16 =256 bit , 즉 8bit, 1byte를 표현한다.

- Ethernet network 에서는 각 station마다 network interface card (NIC) 라는 LAN 카드를 가지고 있다.

- LAN 카드는 6byte의 물리적 주소를 제공한다. 우리는 이 MAC 주소로 data를 주고 받을 수 있다.

-

MAC

- MAC 주소에서 처음 byte를 담당하는 부분은 맨마지막 bit 가 0, 즉 16진수들로 표현하였을 때, 짝수라면, 이는 unicast로 특정 주소에만 전송하는 Data임을 알 수 있다. 만약 이 bit가 1이라면, 이는 특정 다수에게 보내는 multicast임을 알 수 있다. 첫 번째 byte가 모두 1이라면, 이는 Broadcast를 해당한다.

 

 

1.2 Physical layer에서의 Ethernet

종류

Physical layer에서의 Ethernet

- Physical layer에서는 10Base-T, F를 주로 사용한다.

 

원리

- Encoding, Decoding을 할 때, Manchester 기법을 사용한다.

 

표기법

 

2. Changes in the Standard

그전까지는 10Mbps로 통신을 하다가 현재 바뀌어가는 추세이다.

Bridged , Switched,  Full-Duplex Ethernet 3가지 방법이 더 생겨났다. 확인해보자

 

 

2.1 Bridged Ethernet

목적, 특징

- 1. bandwidth를 올린다. 2. collision 영역을 나눈다.

- bridge를 나누면 나눌수록 collision의 영향이 서로 분산된다. 

 

도면

 

Collsion Domain

- 위의 사진은 bridge가 없을 때, 있을 때를 나눈 case분류로, 분홍색 domain은 충돌가능성이 있는 구간을 말한다.

- bridge가 없을 경우에는, 충돌하는 domain들이 넓고, 서로 dependency 하다

- bridge가 있는 경우, 충돌하는 domain이 서로 independency 하므로 서로 collision이 되더라도 영향을 주지 않는다.

 

2.2 Switched Ethernet

목적

- Bandwidth를 모두 공평하게 공유하자. 

- 특징은 switch에 연결되어있으니 collision이 나더라도 독립적인 공간에서 발생하기 때문에 다른 domain에 영향이 없다.

- 단점은 switch가 망가지면 모두 Error다.

 

도면

-

2.3 Full-Duplex Ethernet

목적, 특징

- 10Base5, 10Base2는 half-duplex였다. 한방향통신!!