유선 LAN(IEEE802.3) 이더넷 - 물리 계층 관점

본 게시글은 그림으로 공부하는 TCP/IP 구조 도서를 참고하였습니다.

 

같이 보기: 이더넷 - 데이터링크 계층 관점

IEEE802.3이란?

• 유선 LAN의 물리 계층과 데이터 링크 계층(Data Link Layer)에서의 매체 접근 제어(MAC, Media Access Control) 방식을 규정하고 있다.

IEEE802.3 과 이더넷의 관계

• 하와이 대학에서 구축된 ALOHAnet으로 시작하였다.
• 이더넷은 알로하넷을 참고해 DEC, Intel, Xerox PARC가 함께 개발한 기술로, 초기의 네트워크 환경에서 사용되었다.
• IEEE 802.3은 이더넷 기술을 보다 체계적이고 상호 운용 가능하게 만들기 위해 정립된 표준이다.
• 실제 네트워크 환경에서는 IEEE 802.3 표준을 따르는 유선 연결 기술을 이더넷이라고 부른다.
• 따라서 IEEE 802.3과 이더넷은 동의어로 사용되는 경우가 많다.

IEEE802.3 프로토콜

명명 방식

이더넷 프로토콜의 명명 방식

• 기본 정식 명칭은 IEEE802.3xx 와 같이, 뒤에 알파벳을 한두개 붙이는 형태이지만
• 실무에서는 OOBASE-XX 라고 부른다.
  • OO - 전송 속도
  • XX - 사용하는 전송 매체나 레이저의 종류
• 예시 - IEEE802.3an
  • 트위스트 페어 케이블
  • 10Gbps의 전송 속도를 가짐
  • 따라서, 10GBASE-T 라고 불린다.

사용하는 케이블을 따라 프로토콜을 분류할 수 있다.

구리선

• 트위스트 페어 케이블(꼬임쌍선)
  • 실드에 따른 분류
    • UTP 케이블
    • STP 케이블
  • 커넥터 핀 할당에 따른 분류
    • 스트레이트 케이블
    • 크로스 케이블
  • 카테고리에 따른 분류
  • 가장 많이 사용되고 있는 케이블이지만, 100m 거리 제한이 있으니 구축 시 주의해야 한다.
    • 100m를 넘어가면 신호가 감쇠해 패킷이 소실될 수 있다.
• 동축 케이블

광섬유

• 다중 모드 광섬유 케이블(MMF)
• 단일 모드 광섬유 케이블(SMF)
• 크게 보면 트위스트 페어 케이블, 광섬유 케이블로 구분 가능하다.
  • 동축 케이블은 요즘은 잘 안쓰인다.

간단한 케이블 분류

트위스트 페어 케이블(꼬임쌍선)

• 실드에 따른 분류
  • UTP 케이블
  • STP 케이블
• 커넥터 핀 할당에 따른 분류
  • 스트레이트 케이블
  • 크로스 케이블
• 카테고리에 따른 분류
• 가장 많이 사용되고 있는 케이블이지만, 100m 거리 제한이 있으니 구축 시 주의해야 한다.
  • 100m를 넘어가면 신호가 감쇠해 패킷이 소실될 수 있다.

광섬유 케이블

• 케이블에 따른 분류
  • 다중 모드 광섬유 케이블(MMF)
  • 단일 모드 광섬유 케이블(SMF)
  • MPO 케이블
• 커넥터에 따른 분류
  • SC 커넥터
  • LC 커넥터
  • MPO 커넥터

간단하게 비교한 두 케이블 간의 비교

두가지 통신 방식

반이중화 통신

• 1차선 양방향 통신
• 송신할 땐 수신할 수 없고, 수신할 땐 송신할 수 없다.
• CSMA/CD 구조가 필요하다.
  • Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
  • 우연히 양측이 같은 타이밍에 패킷을 송신했을 경우
    • 송신 중에 패킷을 수신했을 경우
  • 충돌이 일어났다고 판단, '잼(jam) 신호'라는 특수한 비트 패턴을 송신한다.
  • 잼 신호를 받은 단말은, 각자 무작위 시간 뒤에 패킷을 다시 보내기를 시도한다.
• 고속 통신에 대응하기 어렵기 때문에, 현대에는 잘 안쓰인다.
  • 패킷 송신을 일단 중단하기 때문

전이중화 통신

• 송신로와 수신로가 별도로 준비되어 있는 방식이다.
• 현대의 기본 물리계층 통신 방식이다.

오토 네고시에이션

• 물리 포트에서 사용하는 프로토콜이나 통신 방식(전이중/반이중)을 자동으로 식별하는 기능
• 오토 네고시에이션이 설정되어있는 포트는
  • 연결과 동시에 지원하는 프로토콜이나 통신 방식을 교환한다.
    • FLP(Fast Link Pulse) 라는 특수한 신호 패턴을 이용한다.
  • 어떤 통신 방식을 채용할 것인지 결정한다.
    • 위에서 얻은 정보와 미리 결정된 우선순위를 참고한다.
• 오토 네고시에이션을 사용할거면, 인접한 모든 기기에 오토 네고시에이션을 설정해야 한다.
  • 한쪽만 오토 네고시에이션이 설정되면, 반이중화 통신이 설정되기 때문