2022. 8. 24. 00:29ㆍ네트워크
🤢 이더넷(Ethernet)
- LAN 구간에서 사용되는 네트워킹 방식 중 하나( Layer2에서 사용되는 프로토콜)
- 다른 방식으로는 Token ring, FDDI 방식이 있다.
- LAN에서 사용되는 protocol, 1980년에 DEC, 인텔, 제록스가 공동 개발한 Ethernet 1을 기반으로 1985년 IEEE에서 IEEE 802.3이라는 표준을 발표
- 네트워크 방식에 맞춰서 네트워크 장비들을 구입해야 한다.
(우리나라의 경우 90% 이상이 Ethernet 방식으로 네트워킹)
＊ CSMA/CD
CSMA/CD는 half duplex에서 동작하는 링크에서 Ethernet이 Frame을 전송하는 절차
1. 호스트가 Frame을 전송하기 전에 네트워크 상에 다른 Frame이 전송되는지 확인 ->Carrier Sense
(네트워크 신호가 있는지 감지)
2. Ethernet에 연결된 장비들은 네트워크 상에 Frame의 흐름이 없을 때 서로 동시에 Frame을 전송할 수 있다.
-> Multiple Access(다중 접근)
3. Ethernet은 복수의 장비가 동시에 Frame을 전송할 수 있고, 이 경우 충돌이 일어날 수 있기 때문에 전송 후 충돌 발생 여부를 확인 -> Collision Detection(충돌 감지)
- 충돌이 발생하면 Frame을 전송한 장비들은 서로 랜덤한 시간을 대기했다 다시 재전송
- half-duplex 네트워크에서는 데이터 전송량이 많을 때 Frame 충돌이 많이 발생한다.
- Ethernet 장비들은 충돌 발생 시 최대 15회까지 재전송을 시도, 그래도 실패하면 Frame 전송을 포기한다.
-> 이상의 동작방식을 CSMA/CD라고 부른다. 충돌이 발생하는 영역을 Collision Domain이라고 한다.
- full duplex로 동작하는 링크는 Frame의 송신과 수신이 서로 다른 채널을 통해 이루어지기 때문에 충돌이 일어나지 않는다.
- 때문에 충돌 감지도 하지 않는다.
-> 즉, full duplex모드에서 Ethernet 동작 방식이 CSMA/CD가 아니다.
- 송수신 트래픽 양이 동일하다면 half duplex보다 full duplex 속도가 2배 더 빠르다.
듀플렉스
통신단 A, B가 있을 때 A에서 B와, B에서 A의 어느 방향으로도 통신할 수 있고, 또 양쪽에서 동시에 통신할 수 있는 방식. 일반적으로 통신 시스템에서 회선으로 연결된 통신 단말이 상호 양방향으로 독립하여 존재하되 동시에 데이터 전송을 할 수 있는 방식을 말하며 그 전송로를 duplex channel이라 한다.
Simplex, Half Duplex, Full Duplex
1. Simplex
단방향 전송방식,
데이터의 흐름이 한 방향으로만 한정되어 있는 통신방식, 일방적인 송수신, 데이터를 수신만 할 수 있다.
예 ) TV, 라디오 : 걍 계속 전송이온다. 듣는다. 응답못한다.
2. Half Duplex
반이중 전송방식
양쪽 방향으로 송수신 가능한 양방향 통신이지만, 한 번에 하나의 전송만 이루어지도록 설정됨.
송신하고 있을 때는 수신이, 수신하고 있을 때는 송신이 되지 않는 전송방식이다.
3. Full Duplex
전이중 전송방식
데이터를 양방향으로 동시에 송수신 할 수 있는 방식
예 ) 전화기 : 전화할 때, 말을 전달하면서 상대편의 말을 들을 수 있듯이
🤢 이더넷(Ethernet) Frame 구조
1. Preamble
- Frame 전송의 시작을 나타내느 필드, 10101010이 반복되는 7byte 길이의 필드
- 수신 측에 Frame이 전송된다는 것을 알리고 0과 1을 제대로 구분할 수 있게 Synchronization(동기)신호를 제공하는 역할(때문에 clock을 사용하지 않는다.)
2. SOF(SFD)
- 10101011의 값을 가지며 Frame의 시작을 알리는데 사용
-> Ethernet Frame 크기를 나타낼 때 Preamble과 SOF를 합친 8byte는 제외
3. 목적지 주소
-> Destination MAC address 즉, 수신지의 MAC address
4. 출발지 주소
-> Source MAC address 즉, 출발지의 MAC address
5. 타입 or 길이
-> 상위 계층 프로토콜(Network Layer IPv4, IPv6, IPX, Appletalk), 데이터 필드의 길이나 MAC 클라이언트 프로토콜의 종류를 표시(1500 이하이면 데이터 필드의 길이 표시, 1500 이상이면 MAC 클라이언트 프로토콜의 종류, 즉 이더타입 표시)
6. 데이터
- 상위계층에서 받은 캡슐화 된 데이터(packet)
7. FCS(Frame Check Sequence)
- 오류 검출용 필드
- 전송되는 이더넷 프레임의 목적지 MAC 주소부터 데이터 필드까지 에러발생 여부를 확인하기 위한 필드.
🤢 Token Ring(토큰링)
- Token Ring은 Ethernet과 같은 LAN 구간에서 사용되는 네트워킹의 방식 중 하나(Layer2 프로토콜)
- Token Ring은 PC가 네트워크에 데이터를 전송하고자 할 때 Ethernet처럼 남들이 전송하지 않는 것을 보고 막 전송하는 것이 아니다.
- Token Ring 방식을 사용하는 네트워크는 오직 한 PC, 즉 토큰을 가진 PC만이 네트워크에 데이터를 보낼 수 있다.
- 자신의 데이터를 다 보내고 나면 옆 pc에게 토큰을 전달, 이렇게 옆으로 토큰을 전달하면서 순차적으로 질서 있게 데이터를 전송
-> 장점 : 순서대로 전송하기 때문에 충돌이 발생하지 않는다.
-> 단점 : 다른 pc들이 보낼 데이터가 없을 경우에도 자신에게 차례가 올 때까지 계속 기다려야 한다.
- 외국, 특히 IBM 대형 컴퓨터들이 있는 곳에서 많이 사용
🤢 계층 별 사용 장비
1. Physical Layer( 물리 계층)
Repeater(리피터), Hub
2. Data link Layer(데이터 링크 계층)
Switch, Bridge
3. Network Layer(네트워크 계층)
Router(라우터), L3 Switch
Physical Layer(물리계층)
1. 리피터
- cable 전송으로 약화된 신호를 초기화, 증폭, 재전송의 기능을 수행
- 리피터와 허브는 상윅메층에서 사용하는 MAC 주소나 IP를 이해하지 못하고 단지 전기 신호만을 증폭시키는 역할을 한다.
- 이제 리피터 대신 허브를 사용( 사실 요즘엔 허브도 사용안함)
2. 허브
- 허브는 멀티포트. 여러개의 장비를 연결 가능. 리피터를 굳이 사용할 필요가 x
- 리피터와 마찬가지로 전기적 신호를 증폭
- LAN 전송거리를 연장시키고 여러 대의 장비를 LAN에 접속할 수 있도록 한다.(멀티 포트 리피터)
- 만약 허브가 없다면 10Base-T나 100Base-T 장비들은 cable을 연결하여 2대만 연결 가능.
허브를 사용하면 여러 대의 장비를 연결할 수 있다.
- 100Mbps 허브에 20대의 PC를 연결하면 실제 속도는 각 PC가 5Mbps의 속도를 사용하는 것
- LAN에서 주로 사용되는 UTP cable은 최대 전송거리가 100M.
허브나 리피터를 사용하면 전송거리가 연장.
- Intellisent 허브와 Dummy 허브가 있다.
- 허브는 한 장비에서 전송된 데이터 프레임을 허브에 연결된 모든 장비에 전송(flooding)
- 충돌이 많이 발생하여 하나의 허브에 많은 장비를 연결 할 수 없다.
- 허브에 연결된 장비들은 하나의 Collision domain 안에 있다.
- More end stations means more collisions
-스위치를 허브처럼 사용하는 경우도 있다. 요즘은 허브를 따로 구매하지 않는다.
Data link Layer(데이터 링크 계층)
- MAC address를 사용하는 계층
1. LLC (Logical Link Control)
- Data link의 부 계층 중 하나로 물리적 매체 상에서 흐름제어와 에러제어 등의 트래픽 관리에 관여
- 두 장비간에 link를 설정하고 Frame을 송수신하는 방식과 상위 레이어 protocol의 종류를 알리는 역할
2. MAC(Media Access Control)
- Frame의 포맷, Ethernet동작 방식, 충돌감지 및 재전송방식 등을 정의
1) 브리지
- 브리지, 스위치도 허브와 마찬가지로 Ethernet 장비를 물리적으로 연결하고 Frame의 전송거리를 연장.
- 단순히 전기적 신호만을 증폭시키는 것이 아니라 Frame을 다시 만들어서 전송.
- 허브와는 달리 Layer2 주소인 MAC 주소를 보고 Frame 전송 포트를 결정
- 따라서 Layer 2 장비라고 한다.
- 이제는 브리지 대신 스위치를 사용한다.
2) 스위치
- 브리지와 스위치는 MAC 주소와 해당 장비의 포트번호가 기록된 MAC address table을 보고 목적지에게만 Frame을 전송.
- 스위치는 한 포트에서 전송되는 Frame이 MAC address table에 있는 특정 포트로만 전송하기 때문에 다른 포트가 전송하는 Frame과 충돌이 발생하지 않는다.
->즉, 스위치는 각각의 포트가 하나의 collision domain에 있다고 표현한다
- 허브 : 1차선 도로 - 스위치 : 다 차선 도로
Network Layer(네트워크 계층)
- IP 주소(논리적인 주소)를 사용하는 계층
1. Router
- 라우터와 L3 스위치는 IP주소 등 layer3 header에 있는 주소를 참조하여 목적지와 연결되는 포트로 packet을 전송.
- 따라서 라우터와 L3 스위치를 Layer3 장비라고 한다.
- 다른 네트워크(LAN) 구간의 장비와 통신을 하려면 반드시 Layer3 장비를 거쳐야 한다.
즉, LAN과 LAN이 통신하려면 IP주소를 보는 L3 장비가 있어야 한다.
- 라우터는 특정 인터페이스를 통하여 수신한 packet의 목적지 IP 주소를 보고 목적지와 연결된 인터페이스를 통하여 전송할 것을 결정
이를 routing이라고 한다.
- 라우터의 기본 기능은 경로 결정, 경로에 따른 packet 전송이다.
(그 외에도 네트워크 보안, QoS 등의 기능도 있다.)
- 스위치는 멀티캐스트, 브로드캐스트, 목적지를 모르는 유티캐스트를 수신할 경우 수신포트를 제외한 모든 포트로 flooding.
- L3 장비들은 이런 Frame을 모두 차단.
(즉, 브로드캐스트 전송을 막는다.)
- L3 스위치는 전통적인 Router 속도의 한계를 극복하고 VLAN 간 고속 라우팅을 위해 사용하는 경우가 많다.
- 동일한 VLAN 포트간에는 스위칭 기능을 제공하고 서로 다른 VLAN 포트간에는 라우팅 기능을 제공.
- 라우터에 비하면 속도가 빠른 반면 장거리 통신망을 연결하는 포트가 없는 것이 많다.
UTP 케이블의 심선이 쌍으로 꼬여있는 이유
- 일직선의 단선의 경우 주변에 강한 전자기 신호가 있을 경우 선에 유도기전력이 발생하여 전기가 흐르게 되고 이는 통신케이블의 신호를 왜곡시키기 때문에 쌍으로 꼬여있는 심선을 사용함으로써 전자기적 간섭을 상쇄할 수 있는 것이다.
UTP cable 구분
1. 카테고리(CAT 1) - 아날로그 음성(전화)에 사용, 데이터 전송에 적합하지 않다.
2. 카테고리(CAT 2) - 4Mbps 데이터 전송 가능. 주로 Token ring에 사용된다.
3. 카테고리(CAT 3) - 10BASE-T ethernet 네트워크에 사용. 10Mbps까지 데이터 전송 가능
4. 카테고리(CAT 4) - Token ring에 사용. 16Mbps 까지 데이터 전송 가능.
5. 카테고리(CAT 5) - Fast ethernet 네트워크에서 사용. 100Mbps까지 데이터 전송이 가능.
6. 카테고리(CAT 6) - Gigabit ethernet 네트워크에서 사용. 1000Mbps(1Gbps)까지 데이터 전송이 가능.
* 10Gigabit ethernet(10Gbps)이 조만간 상용화 될 예정이다.(CAT 7)
* cable만 바꾼다고 속도가 빨라지지 않는다.
카테고리 5를 사용하면서 기가인터넷을 사용하면 원래속도가 안나옴.
카테고리 6을 쓰지 않으면 아무리 전송속도가 빨라도 케이블에서 걸림.
케이블은 아무거나 막 사면 안된다.
Straight-through cable(Direct cable)
- 랜 케이블 양쪽이 모두 같은 배열을 갖는 구성을 말함.
- 서로 연결된 장치가 다른 단자를 사용하는 경우 사용됨.
- 예) 568A <-> 568A
568B <-> 568B
* 주로 한국은 568B를 선호함.(해외의 경우 568A가 많음)
Crossover cable
- 랜 케이블 양쪽이 각각 다른 배열을 갖는 구성.
- 서로 연결된 장치가 같은 단자를 사용하는 경우 사용됨.
- 예) 568A <-> 568B
* 케이블 구성별 배열순서 ( 넷관리사 시험 출제. 배점높음)
568A
흰초 - 초 - 흰주 - 파 - 흰파 - 주 - 흰갈 -갈
568B
흰주 - 주 - 흰초 - 파 - 흰파 - 초 - 흰갈 - 갈
※ 장치별 케이블 구성
- 양끝이 같은장치인 경우 : 무조건 Crossover 케이블 구성
- 양끝이 서로 다른 장치인 경우 :
스위치와 허브가 같은 배열이고, 라우터와 컴퓨터(서버)가 같은 단자를 사용한다.
즉, 서로 다르지만 라우터와 컴퓨터를 연결할 때는 크로스오버를 해야 한다는 것이다.
스위치 - 허브 -> Crossover
라우터 - 컴퓨터 -> Crossover
direct가 시험에 쫌 더 많이 나옴.
장비 별 UTP Cabling
1. Straight-through cable(Direct cable)
스위치 - 라우터
스위치 - PC
스위치 - Server
Switch - Server
허브 - PC
Hub - Server
2. Crossover cable
스위치 - 스위치
스위치 - 허브
허브 - 허브
라우터 - 라우터
PC - PC
라우터 - PC
컴퓨터 - 스위치는 30초 뒤에 초록불이 들어온다.
30초가 지나야 interface가 활성화된다. 30초 후에 simulation 모드로 연결되야 한다.
30초가 지나지 않았다면 포트에 연결되 있는 mac address를 학습하지 않은 상태이기 때문에 통신이 잘 안 될 수 있음.
선이 꼬아져 있는 것 -> 외부적 간섭에 대한 차단효과
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