안녕하세요 펭귄 교수입니다.
저번 TCP/IP에 이어 이번 시간의 주제는 이더넷 입니다.
이더넷(Ethernet)은 현대 유선 네트워크 기술의 대표적인 표준으로, 컴퓨터 네트워크의 중요한 부분을 차지하고 있습니다.
이더넷은 로컬 네트워크(LAN)를 구성할 때 가장 많이 사용되는 기술로, 데이터가 장치 간에 어떻게 전달되는지, 네트워크 간의 통신이 어떻게 이루어지는지를 설명합니다.
이번 글에서는 이더넷의 역사와 작동 원리, 그리고 그 발전 과정을 살펴보겠습니다.
1. 이더넷의 역사
이더넷은 1973년, 로버트 멧칼프(Robert Metcalfe)라는 컴퓨터 과학자에 의해 개발되었습니다. 당시 그는 제록스(Xerox)사의 파크 연구소(PARC)에서 네트워크 기술을 연구하고 있었습니다. 이 기술은 원래 한 건물 내에서 여러 컴퓨터가 서로 데이터를 교환할 수 있게 하기 위해 설계되었으며, 그 후 표준화 과정을 거쳐 오늘날의 이더넷으로 발전하게 되었습니다.
1979년, 이더넷은 디지털 이큅먼트(Digital Equipment), 인텔(Intel), 그리고 제록스(Xerox)의 협력을 통해 널리 보급되었고, 이후 1983년에 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에 의해 IEEE 802.3이라는 표준으로 공식적으로 채택되었습니다.
이후 이더넷 기술은 계속해서 발전하였고, 현재는 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 심지어 100Gbps 이상의 속도를 지원하는 다양한 형태의 이더넷 기술이 사용되고 있습니다.
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2. 이더넷의 작동 원리
이더넷은 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)라는 메커니즘을 기반으로 작동합니다.
이 메커니즘은 여러 장치가 동일한 네트워크 매체를 통해 데이터를 송수신할 때 충돌을 방지하고, 데이터를 효율적으로 전달하는 방법을 제공합니다.
2-1. CSMA/CD 메커니즘
CSMA/CD의 작동 원리를 간단히 설명하면 다음과 같습니다.
- 매체 상태 확인(Carrier Sense): 각 장치는 네트워크 매체(일반적으로 케이블)를 모니터링하여, 다른 장치가 데이터를 전송 중인지 확인합니다.
- 다중 접속(Multiple Access): 네트워크에 연결된 여러 장치가 동일한 매체를 공유합니다. 즉, 하나의 네트워크에서 여러 장치가 동시에 연결되어 있을 수 있습니다.
- 충돌 감지(Collision Detection): 두 개 이상의 장치가 동시에 데이터를 전송하려고 하면 데이터 충돌이 발생합니다. 이때 충돌이 감지되면, 모든 장치는 데이터 전송을 멈추고 일정 시간을 기다린 후 재시도를 합니다.
이 과정을 통해 이더넷은 다수의 장치가 동시에 연결된 네트워크에서 효율적으로 데이터를 주고받을 수 있습니다.
3. 이더넷 프레임 구조
이더넷에서 데이터를 전송할 때 사용하는 기본 단위는 프레임(Frame)입니다. 프레임은 데이터를 포함한 여러 정보를 담고 있으며, 수신자가 데이터를 정확하게 수신할 수 있도록 도와줍니다. 이더넷 프레임의 구조는 다음과 같습니다.
- 프리앰블(Preamble): 수신 장치가 데이터 수신을 준비할 수 있도록 신호를 보냅니다.
- 목적지 주소(Destination Address): 데이터를 수신할 장치의 MAC 주소를 포함합니다.
- 출발지 주소(Source Address): 데이터를 전송하는 장치의 MAC 주소를 포함합니다.
- 데이터(Data): 실제로 전송할 데이터를 담고 있습니다.
- FCS(Frame Check Sequence): 오류 검출을 위해 사용되는 검사 코드를 포함합니다.
이더넷 프레임의 구조는 네트워크 데이터 전송의 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해 설계되었습니다.
4. 이더넷의 주요 유형
이더넷은 다양한 형태로 발전해왔으며, 속도와 네트워크 환경에 따라 여러 가지 유형으로 나뉩니다.
4-1. 10BASE-T
10BASE-T는 10Mbps의 속도를 제공하며, 트위스티드 페어 케이블(Twisted Pair Cable)을 사용하여 데이터를 전송합니다. 이는 가장 기본적인 이더넷 유형으로, 비교적 낮은 대역폭을 요구하는 네트워크에서 사용됩니다.
- 속도: 10Mbps
- 매체: 트위스티드 페어 케이블
4-2. 100BASE-T (Fast Ethernet)
100BASE-T는 100Mbps의 속도를 제공하며, 빠른 이더넷(Fast Ethernet)으로 알려져 있습니다. 이는 10BASE-T의 대역폭이 부족한 경우에 사용되며, 동일한 트위스티드 페어 케이블을 사용하지만 더 빠른 속도를 지원합니다.
- 속도: 100Mbps
- 매체: 트위스티드 페어 케이블
4-3. 1000BASE-T (Gigabit Ethernet)
1000BASE-T는 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)으로, 1Gbps의 속도를 제공합니다. 이는 대규모 네트워크나 데이터 센터 등에서 주로 사용됩니다.
- 속도: 1Gbps
- 매체: 트위스티드 페어 케이블
4-4. 10GBASE-T
10GBASE-T는 10Gbps의 속도를 제공하며, 고속 네트워크를 요구하는 환경에서 주로 사용됩니다. 이더넷 기술은 발전을 거듭하며 더욱 빠른 데이터 전송을 지원하고 있습니다.
- 속도: 10Gbps
- 매체: 트위스티드 페어 케이블, 광섬유 케이블
5. 이더넷의 미래
이더넷 기술은 계속해서 발전하고 있으며, 100Gbps 이상의 속도를 제공하는 이더넷 기술이 등장했습니다. 특히 데이터 센터와 같은 대규모 네트워크 환경에서는 고속 이더넷이 필수적입니다. 이더넷 기술은 유선 네트워크의 표준으로 자리 잡고 있으며, 그 발전은 네트워크 환경을 더욱 빠르고 효율적으로 만들어 주고 있습니다.
마무리
이더넷은 오늘날 우리가 사용하는 대부분의 유선 네트워크의 기반을 이루는 중요한 기술입니다. 이더넷의 작동 원리와 그 발전 과정을 이해함으로써 네트워크가 어떻게 데이터를 송수신하고, 충돌을 방지하며, 신뢰성을 보장하는지에 대한 이해를 높일 수 있습니다. 이더넷 기술은 앞으로도 계속해서 발전할 것이며, 더 빠르고 효율적인 네트워크 환경을 제공할 것입니다.
다음 글에서는 라우팅과 스위칭에 대해 다루어보겠습니다.
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