2.1 Ethernet의 정의

이더넷(Ethernet)은 OSI 7 계층 모델에서 제 1계층인 물리계층과 제 2계층인 테이터링크 계층에 해당된다. 이더넷(Ethernet)은 Ether 와 Net의 합성어인데 Ether(에테르)란 옛 사람들이 상상한 대기 밖의 정기(精氣), 영기(靈氣)의 의미이거나 빛과 같은 파동을 전달하여 주는 가상의 매체란 의미이고 Net은 네트워크(Network)의 약자이다.

 

이 이름은 이더넷의 아버지이자 3Com 회사의 창업자인 Bob Metcalf가 자신이 개발한 컴퓨터 통신 구조 및 통신 방법을 논문에 게재하면서 이러한 것들 전체를 이더넷이라 명명한 후 일반적으로 불리어지게 되었다.

 

즉, 이더넷은 물리계층의 미디어에 대한 정의부터 시작하여 전기신호에 대한 약속과 함께 이러한 신호를 제 3 계층인 트랜스포트 계층으로 전달하는 역할을 담당한다.

​

2.1.1 CSMA/CD

​

이더넷은 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)라는 프로토콜로 집약될 수 있다. 이 프로토콜은 하나의 통신로를 공평하게 공유하는 방법에 대한 최상의 프로토콜이라 할 수 있다.

 

노드에서 전송하고자하는 데이터가 있는 경우에는 선로상에 다른 노드로부터의 신호(carrier)가 있는 지를 먼저 검사한다. 다른 컴퓨터의 신호가 검출되면 자신은 신호가 없을 때까지 대기한 후에 전송한다. 또한, 선로에 자신의 신호를 송출하고 있을 때, 자신이 송출하지 않은 신호가 검출되면 즉시 신호 송출을 멈추고 얼마 정도의 시간 후에 다시 재 전송하는 것이다.

 

이러한 방식은 다음과 같이 선로(전송 매체)에 따른 속도 및 최대 전송 거리를 나타내게 된다. IEEE는 802.3 조항에서 이러한 내용을 참조하여 프로토콜로서 정의하였다.

 

방식	전송 매체	속도	최대 전송 거리(m)
10Base5	동축케이블(50Ψ , thick)	10(Mbps)	500
10Base2	동축케이블(50Ψ , thin)	10(Mbps)	200
10BaseT	UTP	10(Mbps)	100
1Base5	UTP	1(Mbps)	250

여기서 Base는 Baseband의 약자이며 Base 앞에 위치하는 숫자는 전송 속도(단위:Mbps)를, 뒤에 위치하는 숫자는 리피터라는 장치 없이 전송 가능한 최대 거리를 의미를 의미한다(초기에는 뒤에 숫자를 써서 LAN의 형태를 나타내었으나 후에는 전송매체에 따른 분류로서 문자를 이용하여 표현하게 되었다).

​

2.2.1 이더넷 프레임

​

CSMA/CD 프로토콜을 채택한 이더넷 방식의 LAN 구성에 있어서 네트워크 구성 제한 요소는 전송 속도, 전송 매체, 그리고 전송 방법이다. 전송 속도가 증가되는 경우에 있어서 매체는 잡음을 더 많이 증가시키게 된다. 이러한 잡음은 신호분리를 어렵게 만들게 되어 최대 전송 속도를 제한한다.

 

또한, 전송 방법상 이더넷은 공통 버스 전송로를 가진다. 따라서, 데이터를 전송하려는 단말들간의 공조가 이루어지지 않는다면 잦은 신호간 충돌로 인하여 네트워크의 성능은 크게 저하될 것이다. 또한 이미 충돌된 경우라 할지라도 그 충돌 여부를 빠르게 감지할 수 없다면, 복구에 걸리는 시간이 길어지며, 그 동안 진행되었던 신호 송출이 무효로 돌아가게 된다.

 

이 문제를 해결하기 위하여 Ethernet에서는 프레임의 최소 길이, 그리고 최대 전송 길이를 제한하고 있다. 이러한 것들을 고려하여 만들어진 이더넷 프레임 구조는 다음 표와 같다. (프레임이라고 명명된 이유는 이러한 구조를 항상 지켜야 함을 의미한다.)

 

[802.3(IEEE 위원회에서 정의)]

신호 동기화용 프레임	Preamble(7Byte)
	SFD (Start of Frame Delimeter) (1Byte)
Data Link Layer에서의 프레임	DA (Destination Address) (6Byte)
	SA (Source Address) (6Byte)
	Length (2Byte)
	Information(<=1500Byte)
	pad(Preamble과 SFD를 제외한 실제 프레임의 크기를 최소 64바이트(512bit)로 만들어준다.)
	FCS (4Byte)

 

◆Preamble

프레임의 첫 번째 필드로서 0과 1을 반복하는 7바이트를 포함하고, 수신 시스템에게 프레임이 도착하는 것을 알려주며, 입력 타이밍에 수신 시스템이 동기화할 수 있도록 만든다.

◆SFD(Start of Frame Delimeter)

: 정상적인 프레임의 시작을 표시(10101011)하는 프레임 동기로, 마지막 두 비트는 11이며 수신자에게 이 다음 필드가 목적지 주소임을 알려준다.

◆DA(Destination Address)

: 패킷을 수신하는 목적지의 물리(MAC) 주소

◆SA(Source Address)

: 패킷 송신자의 물리(MAC) 주소

◆Length

데이타 꾸러미의 길이 값이 저장된다.

◆Information

데이터 꾸러미를 의미한다.

◆pad

데이터 꾸러미가 너무 작아 프레임의 크기가 64Byte 밑인 경우, NULL(0) 값으로 채워 Preamble과 SFD를 제외한 프레임의 길이를 64Byte로 맞춘다.

◆FCS(Frame Check Sequence)

DA, SA, Length(or Type), Information 과 pad 값으로 CRC(Cyclic Redundancy Check) 값을 만들어 데이타의 무결성을 체크하기 위한 프레임이다.

​

정리하자면 이더넷 프레임은 최소 길이는 64Byte 에서 최대 길이 1,518Byte이다. 여기서 프레임의 최대길이를 제한한 이유는 전송 선로상에 하나의 노드에서 송출하는 프레임이 너무 길면 다른 노드가 전송할 시간이 줄어들게 되어 이를 최적화한 값으로 설정했다고 보면 된다.

​