1. 이더넷(Ethernet)이란?
- 이더넷은 여러 종단 시스템에서 가장자리 라우터까지 연결을 담당하는 근거리 통신망 기술. 어학사전 정의로는 "네트워크에 연결된 기기들이 고유한 매체 접근 제어 주소를 가지고 상호 간에 데이터를 주고받을 수 있도록 만들어진 근거리 통신망".
- 공유형/전용형 방식이 있고, 속도에 따라 10M, 100M, Gigabit Ethernet으로 구분.
- 실습은 랜카드로 컴퓨터를 연결하고 랜선을 연결해서 진행 → 결국 핵심 장치는 랜카드.
랜카드 종류
- 유선 랜카드 / USB 랜카드 / PCIe 랜카드(본체 내장형) 두 계열이 있고, 저가형은 중국산이 많음.
- 랜카드를 허브에 연결해서 네트워크 구성.
2. 진법 변환 (2진수 / 16진수)
컴퓨터 안의 모든 정보는 이진수로 존재하지만, 맥어드레스는 통상 16진수로 표현함.
- 16진수 자릿수: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f (그 다음이 10)
- 2진수 예: 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001...
- 예시: 2진수 0000 → 16진수 0, 10진수 0 / 2진수 1111 → 16진수 f, 10진수 15
맥어드레스 예: 58-11-22-D2-77-8C
- 이론상 맥어드레스가 가질 수 있는 최대값은 FF-FF-FF-FF-FF-FF지만, 제조사들이 실제로 이 값을 장비에 부여하지는 않음(이 값은 브로드캐스트용으로 예약된 개념).
3. MAC 주소 체계
- MAC address: 노드(node)를 구분하는 고유 주소. 48bit, 6byte 크기이며 00:00:00:00:00:00 형태로 표기.
- 앞의 3byte는 OUI(제조사가 부여받는 부분), 뒤의 **3byte는 NIC(장치별 고유 번호, 임의 설정)**로 구성.
- 예: 00-50-56-C0-00-01 → 앞 00-50-56은 밴드(제조사) 어드레스, 뒤 C0-00-01은 장치 어드레스.
- 참고: 이더넷 랜카드뿐 아니라 다른 하드웨어들도 각자 맥어드레스를 가짐. 다만 맥어드레스가 아예 없는 랜카드도 있을 수 있음.
- FF:FF:FF:FF:FF:FF는 통상적으로 쓰이는 브로드캐스트 주소.
4. 통신 방식 3가지 (유니캐스트 / 브로드캐스트 / 멀티캐스트)
이 3가지 개념은 이더넷뿐 아니라 모든 네트워크에 공통으로 적용되는 개념.
유니캐스트 (Unicast)
- A가 B에게 패킷을 보낼 때, 받는 쪽 맥어드레스가 특정 대상 하나로 지정되어 있는 경우 → 1:1 통신
브로드캐스트 (Broadcast)
- 받는 대상을 특정하지 않고 불특정 다수에게 보내고 싶을 때 사용.
- 1:N 통신이며, Destination 주소가 불특정 다수인 패킷.
- 목적지를 FF-FF-FF-FF-FF-FF(또는 IP의 마지막 주소 형태)로 적으면 "네트워크상의 모든 곳이 받아라"라는 의미가 됨.
- 브로드캐스트를 받은 대상은 반응해도 되고 안 해도 됨 (강제 응답 아님).
멀티캐스트 (Multicast)
- 1:N 통신이지만, 브로드캐스트와 달리 특정 그룹에게만 보내는 방식.
- 주로 라우터끼리 자기들끼리 메시지를 주고받을 때 사용하며, 일반적인 상황에서는 잘 쓰이지 않음.
정리:
- 유니캐스트 = 1:1
- 브로드캐스트 = 항상 맨 마지막 주소(전체 대상), 응답 선택적
- 멀티캐스트 = 특정 그룹 대상
- 실무에서 특히 중요한 건 유니캐스트와 브로드캐스트.
5. 이더넷의 통신 방식: CSMA/CD
이더넷이 처음 나왔을 때는 CA(충돌 회피) 방식이었으나, 이후 CSMA/CD 방식으로 자리잡음.
CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
- Carrier Sense (CS, 캐리어 센스): 신호를 보내기 전에 네트워크에 이미 신호가 흐르고 있는지 확인.
- Multiple Access (MA, 멀티플 액세스): 흐르는 신호가 없으면 전기 신호로 데이터를 전송. 버스형 구조에 해당하며, 받는 쪽을 통제하지 않는 방식.
- Collision Detection (CD, 콜리전 디텍트): 두 장치(A→D, B→E 등)가 동시에 신호를 보내다가 충돌이 발생하면 감지하고 잠시 멈추는 기능.
예시로 이해하기
A가 D에게 프레임을 전기 신호로 보낼 때:
- 네트워크에 신호가 흐르는지 확인 (CS)
- 신호가 없으면 전송 (MA)
- 이때 B가 E에게 보내는 신호와 시점이 겹치면 충돌 발생 → 감지 후 잠시 대기 (CD)
- 컴퓨터(노드) 수가 늘어날수록 충돌(콜리전)도 늘어나고, 쓸 수 있는 대역폭은 줄어듦 → 네트워크가 점점 느려지다 못 쓰는 것처럼 느껴짐.
이더넷의 레이어 성격
- 이더넷은 **링크 레이어(Link Layer)**에 해당하며, 피지컬 레이어(물리 계층)도 포함하는 특징이 있음.
- 즉, 소프트웨어적 요소와 하드웨어적 요소가 결합된 독특한 성격을 가짐.
6. 케이블 규격 (참고)
- 10base5: 최대 500미터, 안정적이라 기업에서 많이 사용했으나 미터당 비용이 비쌈(약 1~2만원/m).
- 10base2: 10base5보다 저렴하게 쓰기 위해 나온 규격.
- 10base-T: 8가닥으로 된 트위스트 페어 케이블 사용. 거리가 짧아서(약 10m 수준) 지금은 잘 쓰이지 않음.
7. 네트워크 트래픽과 충돌 문제 → 네트워크 분할
- 노드(node): 네트워크를 주고받는 장치.
- 네트워크에 참여하는 노드(컴퓨터) 수가 늘어나면 **총 패킷 처리량(Total Packets)**이 기대와 다르게 변화함 — 노드 수가 늘어날수록 충돌이 급증해 실제 처리 가능한 트래픽은 예상보다 급격히 떨어지는 형태로 나타남.
- 해결책: 한 네트워크에 물려있는 컴퓨터 수를 줄이는 것 → 네트워크를 여러 개로 쪼개기 시작.
- 문제: 네트워크를 쪼개면 각 네트워크가 서로 단절되어 통신이 안 됨.
- 이를 해결하기 위해 등장한 장비가 브릿지(Bridge).
8. 브릿지(Bridge) / 스위치 / 라우터 / 리피터
브릿지 = 스위치(허브)
- 브릿지는 스위치허브와 같은 개념으로 취급됨.
- 다만 실제 제품 시장에는 "브릿지"라는 이름으로는 잘 나오지 않음. 라우터를 구매하면 매뉴얼에는 안 나와도, 브로셔를 자세히 보면 **"라우터(브릿지)"**라고 설명되어 있는 경우가 많음.
- 모든 라우터는 브릿지 기능을 포함할 수 있음.
- 다만 스위치허브가 라우터보다 훨씬 저렴함.
리피터(Repeater)
- 신호를 증폭하는 물리(Physical) 계층 장비.
- 프레임 단위로 데이터를 해석하지 않고, 순수 전기 신호로 인식해서 그대로 증폭 후 다음으로 전달.
- 목적: 신호가 약해져서 수신 측이 인식하기 어려워지는 것을 방지 — 일정한 진폭의 전기 신호를 증폭해 다음 수신자가 원활히 인식하도록 함.
- 리피터 기능만 하는 허브도 있었는데, 이를 **더미 허브(Dummy Hub)**라고 부름.
- 현재는 리피터를 거의 쓰지 않음. (이해가 어려우면 넘어가도 되는 내용, 다만 지식으로 알아두면 좋음)
브릿지 실습 관련
- 실습에서 세팅할 브릿지 장비는 CF 메모리카드를 사용함.
- 브릿지도 사실상 하나의 컴퓨터이며, 자체 메모리 영역을 가지고 있음.