크래프톤 정글 week05, day39 - 이더넷

이더넷(Ethernet)

• 이더넷은 1980년대부터 사용되어 가장 널리 쓰이는 유선 네트워크 기술이며, 주로 LAN(로컬 영역 네트워크)를 구성하는데 사용하지만, MAN(메트로폴리탄 네트워크), ​WAN(광대역 네트워크)​에도 적용이 가능하다.

• 주요 특징
  • 프레임 기반의 데이터 전송
    • 이더넷은 데이터를 프레임 단위로 전송하며, 각 프레임은 송신자와 수신자의 MAC 주소를 포함한다.
    • 이를 통해 데이터를 정확하게 전달할 수 있다.
  • CSMA/CD 알고리즘
    • 이더넷은 여러 디바이스가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때 충돌을 감지하고 관리하는 CSMA/CD 알고리즘을 사용한다.
  • 다양한 속도 지원
    • 초기에는 10Mbps였지만, 현재에 와서는 100Gbps 이상의 초고속 이더넷도 상용화 되고있다.
    • 이를 통해 다양한 환경과 요구 사항에 유연하게 대응이 가능하다.
  • 이더넷의 한계점
    • 거리 제한
      • 일반적으로 이더넷 케이블의 최대 길이는 100m로 제한되어, 이 범위를 벗어나면 데이터 손실이나 신호 손실이 발생할 수 있다.
    • 대역폭 제한
      • 이더넷은 제한된 대역폭을 가지고 있어 동시에 많은 장치가 데이터를 전송하려고 하면 트래픽이 과부하되어 성능이 저하될 수 있다.
    • 보안 문제
      • 이더넷 자체로는 데이터를 암호화하거나 보호하는 기능을 제공하지 않아 추가적인 보안 조치가 필요하다.
    • 네트워크 관리
      • 이더넷 네트워크는 보통 중앙 집중식이 아니기 때문에 네트워크 관리와 유지보수가 복잡해질 수 있다. 즉, 문제가 생기면 각 부분을 개별적으로 점검해야만 한다.

• 이런 특성들 때문에 이더넷은 전 세계에서 널리 인지되고 사용되는 네트워크 기술이다. 이로 인해 데이터 송수신이 빠르고 안정적이며, 네트워크 구성이 유연해진다.

 

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MAC 주소(Media Access Control)

• 네트워크 하드웨어 장치를 고유하게 식별하는데 사용되는 주소
• 네트워크 카드 제조시 할당되며, 고유한 값을 가지기 때문에 이더넷과 같은 네트워크에서는 MAC 주소를 사용해 특정한 네트워크 장치를 정확하게 식별하고 데이터를 전송할 수 있다.
• MAC 주소는 6바이트(48비트) 길이로, 보통 16진수로 표시한다.
  • 00:0a:95:9d:68:16 이라는 형식으로 표현
• MAC 주소는 네트워크 트래픽을 관리하고, 특정 장치로 데이터를 정확하게 전달하는 역할을 하기 때문에 라우터와 같은 물리적 네트워크 장치가 속한 네트워크 내에서만 의미가 있다.

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CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

• 이더넷에서 데이터 충돌을 관리하는 방식이며, 이름에 맞게 "캐리어 감지", "다중 접근", "충돌 감지" 이 세 가지 요소로 구성되어 있다.
  • 캐리어 감지(Carrier Sense)
    • 각 디바이스는 데이터를 전송하기 전에 네트워크를 감지하여 다른 디바이스가 현재 데이터를 전송하고 있는지 확인한다.
    • 만약 다른 디바이스가 데이터를 전송하고 있다면, 해당 디바이스는 자신의 전송을 지연시킨다.
  • 다중 접근(Multiple Access)
    • 여러 디바이스가 동시에 네트워크에 접근하고 데이터를 전송할 수 있다.
    • 이는 네트워크의 효율성을 높이지만, 동시에 데이터 충돌의 가능성도 증가시킨다.
  • 충돌 감지(Collision Detection)
    • 만약 두 디바이스가 동시에 데이터를 전송하면 충돌이 발생하는데, 이 때 각 디바이스는 충돌을 감지하고 자신의 전송을 중단한 후 임의의 시간을 기다리고 그 후 전송을 다시 시도한다.

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중앙 집중식

• 모든 데이터 흐름이 중앙에서 관리되고 제어되는 구조를 가리키며, 중앙 장에서 네트워크 내의 모든 연결과 통신을 통제하고 관리하는 방식
• 네트워크 전체에 대한 통제력이 높아 보안 관리가 용이하고, 네트워크의 변경사항이나 문제를 중앙에서 쉽게 관리하고 해결할 수 있다는 장점이 있다.
• 하지만 제어가 중앙 장치에서만 이뤄지기 때문에 그 곳에 문제가 생기면 네트워크 전체에 영향이 미친다는 단점이 있다.

 

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LAN(Local Area Network) - 로컬 영역 네트워크

• 한정된 공간에서 컴퓨터와 기타 네트워크 장치들이 서로 연결되어 통신할 수 있도록 하는 네트워크 시스템
  • 대부분의 LAN은 1km 이내의 범위를 가진다.
• LAN은 이더넷이나 WI-FI 등의 기술을 사용한다.
• LAN 특징
  • 고속 데이터 전송
    • 이더넷 기반의 LAN은 보통 100mbps를 제공하고, 최신의 기술에는 1Gbps 이상의 고속 데이터 전송을 제공한다.
  • 제한된 범위
    • 보통 한 건물이나 그룹의 건물 내에 구성되어 있어 범위가 짧지만, 제한된 범위 덕분에 통신은 빠르고 안정적이다.
  • 자원 공유
    • LAN을 통해 연결된 장치들은 프린터, 파일 등의 자원을 공유할 수 있는데, 이는 효율적인 자원 관리를 가능하게 한다.
      • 여러 컴퓨터가 같은 LAN에 연결되어 있다면 하나의 프린터를 공유하여 여럿이 사용할 수 있다.
  • 보안
    • LAN 내에서의 통신은 상대적으로 외부의 침입으로부터 안전하며, 추가적인 보안 조치를 통해 더욱 강화시킬 수 있다.

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MAN(Metropolitan Area Network) - 메트로폴리탄 영역 네트워크

• 도시나 대도시를 포괄하는 네트워크
  • 보통 5km에서 50km 이내의 범위를 가진다.
  • 도시 안에는 여러 대학교가 위치해 있을 수 있는데 각 캠퍼스의 LAN을 연결해 하나의 큰 네트워크인 MAN을 형성할 수 있다.
• MAN은 보통 고속의 광섬유 연결을 사용하며, 이더넷, ATM 등의 기술을 사용하여 구성될 수 있다.

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WAN(Wide Area Network) - 광역 네트워크

• 광범위한 지역을 포괄하는 네트워크를 말하며, 도시, 지역, 나라, 전 세계를 연결할 수 있다.
  • 수 백km , 수 천km 또는 수 만km의 범위를 가진다.
  • 우리의 생활에 퍼져있는 인터넷이 가장 대표적인 WAN의 예시로, 전 세계의 수 많은 컴퓨터와 네트워크를 연결하는 엄청난 규모의 네트워크이다.
• 현대의 WAN 기술은 광섬유, 위성 연결, 고속 이더넷 등을 사용해 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있다.
• 범위가 광범위 하기 때문에 WAN은 구축하고 유지하는 데 상당한 비용이 들 수 있다.

 

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이더넷 표준(Ethernet Standard)

• 이더넷 네트워크가 어떻게 작동하는지, 어떤 기술이 사용되는 지를 정의한 일련의 규약
• IEEE에서 개발하고 유지 관리중이며 이더넷 네트워크의 구현과 호환성을 보장하는 데 중요한 역할을 한다.ㅏ
• 여러 버전이 있으며, 각 버전마다 다른 데이터 전송 속도와 케이블 유형을 지원한다.
• 주요 버전
  • 10BASE-T
    • 10Mbps의 속도로 데이터를 전송하는 이더넷 표준
    • 트위스티드 페어 케이블을 사용
    • 최대 100m까지 데이터를 전송 가능
  • 100BASE-TX
    • 100Mbps의 속도로 데이터를 전송하는 이더넷 표준
    • 트위스티드 페어 케이블을 사용
    • 최대 100m까지 데이터를 전송 가능
  • 1000BASE-T
    • 1Gbps의 속도로 데이터를 전송하는 이더넷 표준
    • 트위스티드 페어 케이블을 사용
    • 최대 100m까지 데이터를 전송 가능
  • 10GBASE-T
    • 10Gbps의 속도로 데이터를 전송하는 이더넷 표준
    • 트위스티드 페어 케이블 또는 광섬유 케이블을 사용
    • 전송 거리가 케이블 유형에 따라 달라진다.

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이더넷 스위치(Ethernet Switch)

• 네트워크 내의 데이터 흐름을 관리하고 최적화 하는데 사용되는 중요한 역할을 하는 장치
  • 스위치는 네트워크의 효율성을 높이고 충돌을 줄이는 역할을 한다.
• 주요 기능
  • 프레임 전달
    • 네트워크 내에서 데이터 프레임을 받아 MAC 주소를 기반으로 데이터가 필요한 적절한 포트로 전달하기 때문에 네트워크의 전체적인 효율성이 향상된다.
  • 충돌 도메인 관리
    • 각 포트는 자체적인 충돌 도메인을 형성하기 때문에, 데이터 충돌이 발생해도 다른 포트나 네트워크에 영향을 미치지 않는다.
  • 테이블 관리
    • 스위치는 연결된 포트를 MAC 주소 테이블에 유지하고 관리한다.
    • 이 MAC 주소 테이블을 통해 스위치는 데이터 프레임을 정확한 목적지로 효율적으로 전달할 수 있다.
  • 전이중 통신 지원
    • 전이중 통신은 동시에 양방향으로 데이터를 전송하는 것을 의미한다.
    • 이러한 전이중 통신을 지원하여 네트워크의 데이터 전송 속도를 높일 수 있다.

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학습 시간 : 10 ~ 24시

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