[네트워크] 이더넷

OSI 7계층에서 물리 계층과 데이터 링크 계층은 동일 네트워크 내에서 원활한 통신을 위한 기본 기능을 담당하는 주요 요소입니다. 특히 유선 LAN 환경에서 흔히 사용되는 이더넷은 이러한 통신의 핵심 프로토콜로 자리잡고 있으며, 데이터를 송수신하기 위한 다양한 표준과 규격을 제공합니다.

 

이더넷 (Ethernet)

이더넷은 물리 계층과 데이터 링크 계층에서 가장 널리 사용되는 프로토콜로, 유선 LAN 내 호스트들이 데이터를 주고받기 위한 규칙과 형식을 정의합니다. 이더넷은 IEEE 802.3 표준에 기반을 두며, 물리적 연결 매체와 데이터 전송 방법을 규정합니다.

• LAN (Local Area Network) : 이더넷을 통해 연결되는 네트워크
• WAN (Wide Area Network) : 주로 인터넷과 같은 광범위한 네트워크

IEEE 802.3 표준

이더넷의 표준 규격은 IEEE 802.3 Working Group에서 관리하며, 케이블 유형과 데이터 전송 속도 등에 따라 다양한 하위 표준을 개발하고 있습니다.

• IEEE P802.3da : 10 Mb/s 단일 페어 멀티드롭 세그먼트
• IEEE P802.3dj : 200Gb/s, 400Gb/s, 800Gb/s, 1.6 Tb/s 전송 속도 지원
• IEEE P802.3dm : 비대칭 전기 자동차 이더넷
• IEEE Std 802.3-2022 : 최신 이더넷 표준, 다중 기가비트 속도와 리턴 손실 등의 기준 포함

 

 

데이터 링크 계층의 프레임 구조

데이터 링크 계층에서 전송되는 이더넷 프레임은 다양한 필드로 구성되어 있으며, 올바른 송수신과 오류 검출, 주소 정보 등을 포함합니다.

1. 프리앰블 (Preamble)

• 크기 : 8바이트
• 내용 : 7바이트의 10101010 + 1바이트 10101011
• 기능 : 송신지와 수신지 간의 동기화에 사용되며, 이더넷 프레임이 시작됨을 알리는 역할을 합니다.

2. 송수신 MAC 주소

• MAC 주소 : 네트워크 인터페이스마다 부여되는 고유 주소
• 기능 : 데이터를 전송하고 수신할 장치의 주소를 나타내며, 네트워크 인터페이스 장치 (NIC)에 의해 관리됩니다.

※ NIC (Network Interface Card)

• 기능 : 물리적 네트워크에 연결되고 데이터를 처리하는 하드웨어
• 역할 : 연결 매체와 호스트 간의 데이터 전송을 담당하며, MAC 주소 할당, 프레임 검사, 오류 발생 시 패킷 폐기 등을 수행합니다.
• 특징 : 일반적인 NIC는 수 만원대이지만 서버용 NIC는 고성능을 제공하여 가격이 비쌉니다.

5. 이더타입 / 길이 (EtherType / Length)

• 1536 이상 : 이더타입으로 사용되며, 프레임이 캡슐화하는 프로토콜을 나타냄
• 1500 이하 : 프레임 크기로 사용
• 주요 이더타입 예시 :
  • 0x0800 : IPv4 프로토콜
  • 0x86DD : IPv6 프로토콜

6. 페이로드 (Payload)

• 기능 : 데이터 링크 계층에서 상위 계층인 네트워크 계층으로부터 전달된 데이터를 담습니다. 이더넷 프레임은 해당 페이로드에 헤더와 트레일러를 추가하여 전송합니다.

7. FCS (Frame Check Sequence)

• 기능 : 오류 검출 코드인 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 담고 있으며, 데이터 전송 중 발생할 수 있는 오류를 검출하여 안전한 전송을 보장합니다.

 

 

물리 계층과 데이터 링크 계층의 역할 요약

• 물리 계층 : 물리적 전송 매체와 신호 방식에 관한 규격을 정의, 케이블 연결 등을 담당
• 데이터 링크 계층 : 네트워크 내에서의 오류 제어, 프레임 동기화, 흐름 제어, MAC 주소 기반의 논리적 데이터 링크 기능을 수행