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이더넷

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목차

1. 개요

이더넷은 1970년대 초 제록스 PARC에서 개발된 컴퓨터 네트워크 기술로, 현재 가장 널리 사용되는 근거리 통신망(LAN) 기술이다. 로버트 메트칼프가 '광속 에테르'에서 영감을 얻어 명명했으며, 1980년 DIX 표준으로 처음 발표된 후 IEEE 802.3 표준으로 공식화되었다. 이더넷은 다양한 전송 매체와 속도를 지원하며, 전송 방식의 발전을 거쳐 오늘날에는 스위칭 허브를 중심으로 한 전이중 통신 방식이 주류를 이룬다. 이더넷은 OSI 참조 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층을 규정하며, MAC 주소를 사용하여 통신한다. 초기에는 CSMA/CD 방식을 사용했지만, 스위칭 허브의 발전으로 충돌 문제를 해결하고 더 효율적인 네트워크 구성을 가능하게 했다. 이더넷은 고급 네트워킹 기능과 다양한 오류 조건에 대한 대처 방안을 통해 네트워크의 성능과 안정성을 향상시키고 있다.

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이더넷
개요
종류근거리 통신망 (LAN) 기술
개발 시기1970년대 초
표준IEEE 802.3
주요 특징CSMA/CD 방식
이더넷 프레임 구조 사용
데이터 전송 속도최초: 2.94 Mbit/s
현재: 800 Gbit/s 이상
최고: 1.6 Tbit/s
기술적 세부 사항
OSI 모델 계층데이터 링크 계층 (2계층)
매체 접근 제어MAC 주소 사용
전송 매체동축 케이블
광섬유 케이블
UTP 케이블
무선 통신 (IEEE 802.11)
통신 방식반이중 또는 전이중
역사
개발제록스 PARC에서 개발
초기 제품제록스 알토 컴퓨터 시스템에 처음 사용
표준화1980년대 초 IEEE 802.3 표준으로 지정
발전10BASE-T (10 Mbit/s)
100BASE-TX (100 Mbit/s)
1000BASE-T (1 Gbit/s)
10GBASE-T (10 Gbit/s)
40/100/200/400 Gbit/s 이더넷 등장
기술
이더넷 프레임데이터 링크 계층 패킷 구조
주소 지정MAC 주소를 사용하여 장치 식별
프로토콜IEEE 802.3 표준 기반
응용 분야
일반 사용근거리 통신망 (LAN)
광역 통신망 (WAN) 연결
데이터 센터 네트워크
가정용 네트워크
특수 사용산업 제어 시스템
임베디드 시스템
차량 네트워크 (Automotive Ethernet)
관련 기술
인터넷 프로토콜 스위트TCP/IP 프로토콜 스택의 일부
IP 네트워크IP 주소를 사용하여 네트워크 통신 가능
무선랜IEEE 802.11 표준을 사용하는 무선 이더넷
성능
대역폭초기 2.94 Mbit/s에서 현재 800 Gbit/s 이상까지 발전
지연 시간네트워크 환경에 따라 변동
기타
참조 표준IEEE 802.3

2. 역사

이더넷은 1973년과 1974년 사이에 제록스 PARC에서 알토 컴퓨터 간의 통신 수단으로 개발되었다.[4][5] 이는 알로하넷에서 영감을 받았는데, 로버트 메트칼프는 자신의 박사 학위 논문의 일부로 이를 연구했다.[7][8] 1972년, 미국 제록스(Xerox) 팔로알토 연구소(PARC)의 로버트 메트칼프를 중심으로 컴퓨터 알토(Alto)의 통신 시스템 설계를 시작했다. ALOHA 시스템의 아이디어를 바탕으로 개발되어 "Alto Aloha Network"라고 불렸다.[73] 원래는 알토 알로하 네트워크(Alto Aloha Network)라고 불렸다.[6] 메트칼프의 아이디어는 본질적으로 공중으로 방송하는 대신 케이블 내부의 알로하식 신호를 제한하는 것이었다.

1973년 5월 22일, 메트칼프가 위 시스템을 "이더넷(Ethernet)"이라고 명명했다.[74] 이 아이디어는 1973년 5월 22일에 메트칼프가 작성한 메모에 처음으로 기록되었으며, 그는 "전자기파 전파를 위한 편재적인, 완전히 수동적인 매체"로서 한때 존재한다고 가정되었던 광속 에테르를 따서 이름을 지었다.[4][9][10] 메트칼프는 이 날을 이더넷의 생일로 여긴다.[76]

1975년, 제록스는 메트칼프, 데이비드 보그스, 척 태커, 그리고 버틀러 램프슨을 발명가로 명시한 특허 출원을 제출했다.[11] 1976년, PARC에 시스템이 배치된 후, 메트칼프와 보그스는 중요한 논문을 발표했다.[12] 이후 제록스는 특허를 공개하여 개방형 표준으로 만들었다.

메트칼프는 1979년 6월 제록스를 떠나 3Com을 설립했다.[4][27] 그는 디지털 장비(DEC), 인텔, 그리고 제록스를 설득하여 이더넷을 표준으로 홍보하기 위해 협력하게 했다. 이 과정의 일환으로 제록스는 '이더넷' 상표권을 포기하는 데 동의했다.[16] 최초의 표준은 1980년 9월 30일에 "이더넷, 지역 통신망. 데이터 링크 계층 및 물리 계층 사양"으로 발표되었다. 이른바 DIX 표준(Digital Intel Xerox)[17]은 48비트 목적지 및 소스 주소와 전역 16비트 Ethertype 유형 필드를 가진 10 Mbit/s 이더넷을 지정했다.[18]

1979년, "DIX 사양"이 제정되었다. 이 명칭은 사양 개발에 참여한 디지털 이퀴프먼트 코퍼레이션(DEC), 인텔(Intel), 제록스(Xerox) 세 회사의 머리글자를 딴 것이다. 버스형 토폴로지(버스 (컴퓨터)#버스형 토폴로지)에서 반이중 통신으로 10Mbps의 다중 접속을 달성했다.

10BASE5의 연결 개관. 두꺼운 동축 케이블에 탭 트랜시버(트랜시버 (네트워크 장비)#MAU)를 설치하여 단말이나 다른 동축 케이블과 연결하는 버스형 토폴로지(버스 (컴퓨터)#버스형 토폴로지).


1980년, DIX 사양을 IEEE 802 위원회에 "이더넷 1.0 규격"으로 2월에 제출하고 9월 30일에 공개했다.[78] 2버전은 1982년 11월에 발표되었고[19] 이더넷 II로 알려지게 된 것을 정의한다. 동시에 공식적인 표준화 노력이 진행되어 1983년 6월 23일에 IEEE 802.3이 발표되었다.[20]

이더넷은 처음에 토큰 링과 다른 독점 프로토콜과 경쟁했다. 이더넷은 시장의 요구에 적응할 수 있었고, 저렴한 얇은 동축 케이블로의 10BASE2 전환과 1990년부터 현재 널리 사용되는 트위스트 페어 케이블을 사용한 10BASE-T로의 전환을 통해 이를 달성했다. 1980년대 말까지 이더넷은 명확하게 주요 네트워크 기술이 되었다.[4]

2. 1. 개발

이더넷은 1973년과 1974년 사이에 제록스 PARC에서 알토 컴퓨터 간의 통신 수단으로 개발되었다.[4][5] 이는 알로하넷에서 영감을 받았는데, 로버트 메트칼프는 자신의 박사 학위 논문의 일부로 이를 연구했다.[7][8] 1972년, 미국 제록스(Xerox) 팔로알토 연구소(PARC)의 로버트 메트칼프를 중심으로 컴퓨터 알토(Alto)의 통신 시스템 설계를 시작했다. ALOHA 시스템의 아이디어를 바탕으로 개발되어 "Alto Aloha Network"라고 불렸다.[73] 원래는 알토 알로하 네트워크(Alto Aloha Network)라고 불렸다.[6] 메트칼프의 아이디어는 본질적으로 공중으로 방송하는 대신 케이블 내부의 알로하식 신호를 제한하는 것이었다.

1973년 5월 22일, 메트칼프가 위 시스템을 "이더넷(Ethernet)"이라고 명명했다.[74] 이 아이디어는 1973년 5월 22일에 메트칼프가 작성한 메모에 처음으로 기록되었으며, 그는 "전자기파 전파를 위한 편재적인, 완전히 수동적인 매체"로서 한때 존재한다고 가정되었던 광속 에테르를 따서 이름을 지었다.[4][9][10] 메트칼프는 이 날을 이더넷의 생일로 여긴다.[76]

1975년, 제록스는 메트칼프, 데이비드 보그스, 척 태커, 그리고 버틀러 램프슨을 발명가로 명시한 특허 출원을 제출했다.[11] 1976년, PARC에 시스템이 배치된 후, 메트칼프와 보그스는 중요한 논문을 발표했다.[12] 이후 제록스는 특허를 공개하여 개방형 표준으로 만들었다.

메트칼프는 1979년 6월 제록스를 떠나 3Com을 설립했다.[4][27] 그는 디지털 장비(DEC), 인텔, 그리고 제록스를 설득하여 이더넷을 표준으로 홍보하기 위해 협력하게 했다. 이 과정의 일환으로 제록스는 '이더넷' 상표권을 포기하는 데 동의했다.[16] 최초의 표준은 1980년 9월 30일에 "이더넷, 지역 통신망. 데이터 링크 계층 및 물리 계층 사양"으로 발표되었다. 이른바 DIX 표준(Digital Intel Xerox)[17]은 48비트 목적지 및 소스 주소와 전역 16비트 Ethertype 유형 필드를 가진 10 Mbit/s 이더넷을 지정했다.[18]

1979년, "DIX 사양"이 제정되었다. 이 명칭은 사양 개발에 참여한 디지털 이퀴프먼트 코퍼레이션(DEC), 인텔(Intel), 제록스(Xerox) 세 회사의 머리글자를 딴 것이다. 버스형 토폴로지(버스 (컴퓨터)#버스형 토폴로지)에서 반이중 통신으로 10Mbps의 다중 접속을 달성했다.

1980년, DIX 사양을 IEEE 802 위원회에 "이더넷 1.0 규격"으로 2월에 제출하고 9월 30일에 공개했다.[78] 2버전은 1982년 11월에 발표되었고[19] 이더넷 II로 알려지게 된 것을 정의한다. 동시에 공식적인 표준화 노력이 진행되어 1983년 6월 23일에 IEEE 802.3이 발표되었다.[20]

이더넷은 처음에 토큰 링과 다른 독점 프로토콜과 경쟁했다. 이더넷은 시장의 요구에 적응할 수 있었고, 저렴한 얇은 동축 케이블로의 10BASE2 전환과 1990년부터 현재 널리 사용되는 트위스트 페어 케이블을 사용한 10BASE-T로의 전환을 통해 이를 달성했다. 1980년대 말까지 이더넷은 명확하게 주요 네트워크 기술이 되었다.[4]

2. 2. 발전

이더넷은 더 높은 대역폭, 개선된 매체 접근 제어 방법 및 다른 물리적 매체를 포함하도록 발전했다. 멀티드롭 동축 케이블은 이더넷 중계기 또는 스위치로 연결된 물리적 지점 간 링크로 대체되었다.[30]

이더넷 스테이션은 서로 데이터 패킷: 개별적으로 전송 및 전달되는 데이터 블록을 주고받아 통신한다. 다른 IEEE 802 LAN과 마찬가지로, 어댑터는 전 세계적으로 고유한 48비트 MAC 주소가 프로그래밍되어 각 이더넷 스테이션이 고유한 주소를 갖도록 한다. MAC 주소는 각 데이터 패킷의 대상과 소스를 모두 지정하는 데 사용된다. 이더넷은 대상 및 소스 주소를 모두 사용하여 정의할 수 있는 링크 계층 연결을 설정한다. 전송을 수신할 때 수신기는 대상 주소를 사용하여 전송이 스테이션과 관련이 있는지 아니면 무시해야 하는지 확인한다. 네트워크 인터페이스는 일반적으로 다른 이더넷 스테이션에 주소가 지정된 패킷을 수락하지 않는다.

각 프레임의 EtherType 필드는 수신 스테이션의 운영 체제에서 적절한 프로토콜 모듈(예: 인터넷 프로토콜 버전과 같은 IPv4)을 선택하는 데 사용된다. EtherType 필드 때문에 이더넷 프레임은 '자체 식별'된다고 한다. 자체 식별 프레임을 통해 동일한 물리적 네트워크에서 여러 프로토콜을 혼합하고 단일 컴퓨터에서 여러 프로토콜을 함께 사용할 수 있다.[31] 이더넷 기술의 발전에도 불구하고 초기 실험 버전을 제외한 모든 세대의 이더넷은 동일한 프레임 형식을 사용한다.[32] 원하는 이더넷 변형을 지원하는 이더넷 스위치와 중계기를 사용하여 혼합 속도 네트워크를 구축할 수 있다.[33]

이더넷의 널리 사용됨과 이를 지원하는 데 필요한 하드웨어의 비용이 지속적으로 감소함에 따라 2004년까지 대부분의 제조업체는 PC 마더보드에 이더넷 인터페이스를 직접 내장하여 별도의 네트워크 카드가 필요 없게 되었다.[34]

2. 3. 제품 구현 및 한국으로의 도입

1980년대에는 전 세계 기업과 기술자들이 개방형 이더넷의 기술 사양 제정 및 제품 개발에 참여했다. 쓰리콤(3Com)사를 설립한 메트캘프는 이 네트워크 제품 개발 경쟁을 주도했다. 당시 IBM(International Business Machines)은 "토큰 링"을, 애플은 애플토크(AppleTalk)라는 "로컬토크"를 각각 네트워크 제품으로 추진했지만, 규격을 공개하고 많은 지지자를 얻은 이더넷이 살아남았다.[86]

1983년에 표준화된 IEEE 802.3은 Ethernet 2.0 사양(DIX 사양)과 약간의 차이가 있었다. 당시 제품 구현에서는 Ethernet 2.0을 채택하는 경우가 많았고, 한동안 "이더넷"과 "IEEE 802.3"이 다른 것으로 취급되었다.[87] 1997년 규격 개정으로 이러한 사양상의 차이가 해소되었고,[88] 2012년 규격 개정에서는 "IEEE 802.3 이더넷"으로 개칭되었다.[89]

초기 10메가비트 이더넷 시대에는 OS 측의 네트워크 지원이 제한적이어서, PC에서는 노벨사의 넷웨어(NetWare)나 마이크로소프트의 LAN 매니저와 같은 전용 소프트웨어를 구입해야 파일 공유와 같은 기본적인 기능을 사용할 수 있었다. 썬사의 네트워크 파일 시스템(NFS)는 워크스테이션에서 사용되었다.

100BASE-TX LAN 포트가 있는 PCI 카드(NIC)


1980년대부터 1990년대에는 네트워크 인터페이스 카드 (NIC) 또는 이더넷 카드라고 불리는 ISA/EISA/NESA/PCI 형식의 도터 카드를 PC의 마더보드에 꽂아 이더넷 환경을 이용했다.

2000년대 초반에는 칩셋에 이더넷 LAN 기능이 회로의 일부로 포함되어 마더보드에 RJ-45 잭이 장착되기 시작했다. 이 시기에는 이더넷 기능 구현이 당연해졌고, 이더넷 이외의 유선 LAN 규격이 거의 도태되었으며, 이더넷의 표준화 사양이 광범위하게 확장되었기 때문에 "이더넷"이라는 용어를 사용하는 경우가 드물어졌다. 2015년 현재는 가정용, 업무용을 불문하고 네트워크 포트를 처음부터 두 개 갖춘 마더보드도 쉽게 구입할 수 있다.

한국에서는 1980년대 초, 한국전자통신연구원(ETRI)을 중심으로 이더넷 기술 도입 및 연구 개발이 시작되었다. 1990년대 후반부터 초고속 인터넷 서비스가 확산되면서 이더넷 기술이 널리 보급되었고, 현재는 대부분의 가정과 기업에서 이더넷 기반 네트워크를 사용하고 있다.

3. 표준화

1980년 2월, 미국전기전자학회(IEEE)는 지역 통신망(LAN) 표준화를 위한 802 프로젝트를 시작했다.[27][26] Gary Robinson(DEC), Phil Arst(Intel), Bob Printis(Xerox)로 구성된 DIX 그룹은 "블루 북" CSMA/CD 사양을 LAN 사양 후보로 제출했다.[18] CSMA/CD 외에도 토큰 링(IBM 지원)과 토큰 버스(제너럴 모터스에서 선택 및 지원)도 LAN 표준 후보로 고려되었다. 1980년 12월, 이 그룹은 세 개의 하위 그룹으로 나뉘었고, 각 제안에 대해 별도로 표준화 작업이 진행되었다.[27]

표준화 과정의 지연은 제록스 스타 워크스테이션과 3Com의 이더넷 LAN 제품의 시장 출시를 위협했다. 데이비드 리들(제록스 사무 시스템 총괄 매니저)과 Metcalfe(3Com)는 Siemens 사설 네트워크의 Fritz Röscheisen이 제안한 신흥 사무 통신 시장에서의 연합(Siemens의 이더넷 국제 표준화 지원 포함, 1981년 4월 10일)을 강력히 지지했다. Siemens의 IEEE 802 대표인 Ingrid Fromm은 유럽 표준 기구 ECMA TC24 내에 경쟁적인 작업 그룹 "지역 네트워크"를 설립하여 IEEE를 넘어 이더넷에 대한 광범위한 지원을 확보했다. 1982년 3월, ECMA TC24는 기업 회원들과 함께 IEEE 802 초안을 기반으로 CSMA/CD 표준에 대한 합의에 도달했다.[21] DIX 제안이 기술적으로 가장 완성도가 높았고, ECMA의 신속한 조치가 IEEE 내 의견 조정에 결정적으로 기여했기 때문에, 1982년 12월 IEEE 802.3 CSMA/CD 표준이 승인되었다.[27] IEEE는 1983년에 802.3 표준을 초안으로, 1985년에 표준으로 발표했다.[28]

국제적인 수준에서 이더넷 승인은 국제전기기술위원회(IEC) 기술위원회 83과 국제표준화기구(ISO) 기술위원회 97 하위 위원회 6과의 통합을 위해 노력한 Ingrid Fromm의 노력으로 달성되었다. ISO 8802-3 표준은 1989년에 발표되었다.[29]

Intel 82574L 기가비트 이더넷 NIC, PCI Express ×1 카드


현재 이더넷 표준화는 IEEE 802.3 워킹 그룹에서 담당하고 있으며, 새로운 기술 발전과 시장 요구에 맞춰 지속적으로 표준을 개발하고 있다.

4. 통신 기술

OSI 참조 모델의 1계층 물리 계층과 2계층 데이터 링크 계층을 규정하며, IEEE에 의해 IEEE 802.3으로 기술 사양이 공개되어 있다.[90] 물리 계층은 전송 매체가 유선으로 제한되며, 무선 매체에 대한 통신 규격은 IEEE 802.11, IEEE 802.15 등에서 별도로 규정되어 있다.

데이터 링크 계층은 점보 프레임이나 VLAN에 의한 확장이 있지만, 기본적으로 신호적 호환성이 있으며, 미디어 컨버터나 무선랜 등의 네트워크 장비를 사용하여 각 규격을 연결함으로써 서로 데이터를 주고받을 수 있다.

이더넷에서는 원래 전송해야 할 통신 데이터를 데이터 링크 계층이 일정 길이 이하의 정해진 형식을 가진 데이터 덩어리로 먼저 분할한다. 이 데이터 덩어리 각각을 이더넷 프레임 또는 간단히 프레임이라고 부른다. 데이터는 물리 계층에서 물리적 신호로 변환되어 전송 경로를 통해 송수신되며, 항상 프레임 형태로 전송 경로를 흐른다. 통신 데이터가 프레임 단위로 분할되어 있기 때문에 네트워크 장비는 일시적으로 일정 길이 이하의 프레임 데이터만 처리하면 되므로, 정보 전송과 관련된 모든 처리는 매우 단순한 작업의 반복으로 귀착된다.

이더넷의 연결 구성은 PC나 라우터 등의 노드, 스위칭 허브 등의 네트워크 장비, 케이블 등의 전송 매체로 구성된다. 각 노드의 네트워크 인터페이스는 각 단말기를 식별하기 위한 고유값을 가지고 있으며, 이를 MAC 주소라고 부른다. 노드는 자신이나 목적지의 MAC 주소 정보를 프레임에 포함하여 전송하고, 스위칭 허브나 단말 노드는 해당 주소 정보에 따라 수신 및 중계 처리를 수행한다.

4. 1. 계층 모델

이더넷에서는 OSI 참조 모델의 물리 계층·데이터 링크 계층을 더 세분화한 모델을 사용하여 그 사양을 명확히 하고, 물리 매체에 의존하지 않는 유연성을 갖추고 있다. 계층 간 연결은 계층 모델과 다른 구현이어도 되지만, 상호 호환성 있는 설계가 요구된다.[92]

표: 이더넷의 계층 모델 (100Mbps 이상)[92]
계층 2:
데이터 링크 계층		LLCLogical Link Control
계층 3의 여러 프로토콜과 상호 통신한다. 이것은 이더넷의 범위를 벗어나며, IEEE 802.2에서 규정된다.
MACMedium Access Control
이더넷 프레임 처리. 초기에는 CSMA/CD 처리도 포함한다.
계층 간 연결RSReconciliation Sublayer
물리 계층으로부터의 오류 통지 처리, 프레임 데이터의 직렬-병렬 변환 처리.
MIIMedium Independent Interface
MAC과 물리 계층 간의 연결 버스. 속도에 따라 GMII, XGMII 등으로 명칭이 바뀐다.
계층 1:
물리 계층		PCSPhysical Coding Sublayer
전송 경로 부호 처리(스크램블 등), 링크 확립 판단.
PMAPhysical Medium Attachment
직렬·병렬 변환 처리(옥텟 동기 등).
PMDPhysical Medium Dependent
물리 신호 처리. SFP 트랜시버 등의 구현이 있다.
style="background-color:white;" |MDIMedium dependent Interface
케이블과 연결된다.


4. 2. 물리 계층 (PHY)

1계층에 해당하는 물리 계층(Physical Layer)에서는 이더넷 프레임과 상호 변환되는 전기 신호 또는 광 신호의 물리적 사양을 규정한다. 이 처리 장치를 PHY(Physical Layer)라고 부른다.

1983년에 규정된 초기의 것은 동축 케이블을 이용한 버스형 구성으로 반이중 통신을 가능하게 한 것이다.[93] 이후 트위스트 페어 케이블과 광섬유 케이블이 사용되면서 스타형 구성에 의한 연결이 기본이 되었다.[94] 더 나아가 1Gbps 이상의 통신 규격이 등장하면서 통신 시작 전 링크 설정 시 오토 네고시에이션이 필수가 되었고, 전이중 통신이 전제가 되었다.[95]

신호 전송에 사용되는 변조 방식은 대부분 펄스 변조에 의한 베이스밴드 전송이지만, 일부 규격에는 RF 연결을 사용한 브로드밴드 전송[96]이나 디지털 변조를 사용한 패스밴드 전송[97]을 하는 방식이 있다.

4. 2. 1. 전송 경로 부호

베이스밴드 전송의 변조에 사용하는 전송 경로 부호는 각 물리 매체 및 통신 속도에 적합한 것이 규정되어 있다. 10Gbps 이상의 통신 규격에서는 부호화 시 오류 정정을 추가하는 것이 있다.

4. 3. 데이터 링크 계층 (MAC)

2계층에 해당하는 데이터 링크 계층(Data Link Layer)에서는 송신할 프레임 생성 및 수신한 프레임 해석과 관련된 작업을 규정한다. 이 프로토콜 또는 처리 부분을 MAC이라고 한다.

데이터 링크 계층은 IEEE 802 전체에 걸쳐 LLC와 MAC의 두 하위 계층으로 나뉘며, 이더넷은 이 중 MAC 하위 계층만을 주로 다룬다.

4. 3. 1. 프레임 송신

SMSC LAN91C110(SMSC 91x) 칩의 근접 사진, 임베디드 이더넷 칩


IEEE 802.3에서 데이터그램은 패킷 또는 프레임이라고 한다. 패킷은 전체 전송 단위를 설명하는 데 사용되며, 프리앰블, 시작 프레임 구분자(SFD) 및 캐리어 확장(있는 경우)을 포함한다.[55] 프레임은 시작 프레임 구분자 다음에 시작되며, 소스 및 대상 MAC 주소와 페이로드 프로토콜의 프로토콜 유형 또는 페이로드의 길이를 제공하는 EtherType(EtherType) 필드를 포함하는 프레임 헤더가 있다. 프레임의 중간 부분은 프레임에 포함된 다른 프로토콜(예: 인터넷 프로토콜)의 헤더를 포함한 페이로드 데이터로 구성된다. 프레임은 전송 중 데이터의 손상을 감지하는 데 사용되는 32비트 순환 중복 검사로 끝난다.[55]

이더넷 통신 장치와 같은 네트워크 단말기는 데이터를 전송하기 위해 먼저 원 데이터를 여러 조각(페이로드(ペイロード))으로 나누고, 46~1500바이트(옥텟(オクテット))의 크기로 나눈다. 데이터 링크 계층에서는 이 페이로드 앞뒤에 주소 및 체크 시퀀스와 같은 추가 정보를 더하여 다음과 같은 프레임을 완성한다.[103]

  • 목적지 MAC 주소: 6바이트
  • 발신지 MAC 주소: 6바이트
  • (VLAN(VLAN): 4바이트)
  • EtherType(EtherType): 2바이트
  • 페이로드(ペイロード): 46~1500바이트
  • FCS(프레임 검사 시퀀스(FCS)): 4바이트 (오류 검출용 체크 시퀀스)


이 프레임은 물리 계층에서 물리적 신호로 변환되어 전송된다.

프레임을 연속적으로 전송하는 경우에는 96비트의 프레임 간격(フレーム間隔)을 두고 전송하는 것이 규정되어 있다.[104]

4. 3. 2. 프레임 수신

이더넷 통신 장치는 수신 데이터를 물리 계층에서 받아 프레임으로 재구성한다.

단말 노드는 자신의 MAC 주소가 "목적지 MAC 주소"가 아니면 그대로 버린다. 프레임 전체에서 FCS를 잘라내어 계산하고, 오류가 있으면 전송 오류로 버린다. 또한, 페이로드 길이가 46~1500바이트 범위를 벗어나는 경우에도 버린다. 버려지지 않으면 페이로드 부분을 상위 계층에 전달하고 1프레임 수신 작업이 끝난다.[105] 버려진 수신 프레임에 대해서는 이더넷에서 재전송 처리가 준비되어 있지 않다. 일반적으로 상위 계층은 많은 네트워크에서 TCP/IP 규격을 사용하고 있으며, 이더넷에서 버려지는 경우 TCP의 지시로 재전송 요청을 보낼 수 있다.

스위칭 허브와 같은 네트워크 장비는 FCS나 페이로드 길이에 이상이 있으면 단말 노드와 마찬가지로 버리지만, 수신 프레임에서 송신원 주소를 읽어 각각 연결된 포트별로 소속된 단말의 MAC 주소를 목록으로 보관하고 있다.[106][107] 프레임을 수신할 때마다 목적지 주소를 주소 목록에서 고속으로 비교하여 전송 목적지를 결정한다.

이러한 계층 2 스위칭 허브의 동작은 IEEE 802.1Q에 규정되어 있으며, 모든 속도 및 형식의 이더넷 규격에서 동일하다.

4. 4. 초기 구현

CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지) 기술은 이더넷에 연결된 여러 컴퓨터들이 하나의 전송 매체를 공유할 수 있도록 한다.[35] 초기 이더넷은 이 기술을 사용했다.

; CSMA/CD

: 초기 이더넷을 특징짓는 것으로 채택된 제어 방식이다. 여러 단말을 하나의 공유 버스로 연결하는 버스형 구성에서는 하나의 단말에서 보낸 신호는 버스 상의 모든 단말에 도달하며, 신호 내용에 따라 필요한 단말만 그것을 처리한다. 여러 단말이 거의 동시에 송신하면 버스 상의 신호를 정확하게 읽을 수 없게 된다. 이것을 충돌(콜리전)이라고 하며, CSMA/CD에서는 버스 상의 충돌 감지 시 송신을 중단하고 대기 후 프레임을 재전송하여 대응한다.[91]

; 충돌 도메인(콜리전 도메인, 콜리전 세그먼트, 계층 1 세그먼트라고도 함)

: 버스 상에 같은 데이터가 도달하는 네트워크 범위. 충돌 감지의 물리적 제약에 의해 최대 전송 경로 길이가 규정되어 있다. 기기 간의 거리가 규정보다 긴 경우, 데이터 링크를 확립할 수 없을 가능성이 있다.

: 규정 이상의 길이의 전송 경로가 필요한 경우 리피터 또는 리피터 허브(다포트 리피터)에 의해 연장할 수 있다. 더 나아가 브리지나 스위칭 허브(다포트화된 브리지)의 등장으로 충돌 도메인의 분할이 가능해졌다.

; 전이중 통신과 반이중 통신

:* 전이중 통신: 하나의 전송 경로 상의 단말 간에 항상 송신과 수신이 동시에 가능한 것. 전화 등이 해당한다.

:* 반이중 통신: 각 단말이 송신 또는 수신 중 어느 한쪽을 번갈아 가면서만 할 수 있는 것. CSMA/CD가 해당한다.

: 단말이나 네트워크 장비가 자신이 보낸 신호만 파악하고 있으면, 수신 신호에서 송신 신호(와 노이즈)만을 필터링하는 것은 가능하며, 전송 신호의 반사 성분을 제거하는 에코 캔슬러 기술에 의해 전이중 통신이 가능해졌다. 단말과 스위칭 허브와의 연결만으로 구성되는 전이중 통신 이더넷이 주류가 된 이후로는 충돌이 발생하지 않게 되어, CSMA/CD는 쇠퇴하고 있다.

4. 4. 1. 충돌 도메인

버스 상에 같은 데이터가 도달하는 네트워크 범위를 말한다. 충돌 감지의 물리적 제약으로 인해 최대 전송 경로 길이가 규정되어 있다.[39] 규정 이상의 길이의 전송 경로가 필요한 경우 리피터 또는 리피터 허브(다포트 리피터)에 의해 연장할 수 있다.[40] 브리지나 스위칭 허브(다포트화된 브리지)의 등장으로 충돌 도메인의 분할이 가능해졌다. 전체 네트워크는 하나의 충돌 도메인이며 모든 호스트는 네트워크의 어느 곳에서든 충돌을 감지할 수 있어야 한다.[46]

4. 4. 2. 전이중 통신과 반이중 통신

이더넷 스위치를 사용하여 스위치 방식의 네트워크(switched network)를 구성하는 경우에는, 한쪽에서는 데이터를 보내고 다른 쪽에서는 동시에 데이터를 받는 것이 가능하다. 이를 전이중 통신이라고 한다. 반면, CSMA/CD 방식에서는 각 단말이 송신 또는 수신 중 어느 한쪽을 번갈아 가면서만 할 수 있어 반이중 통신이라고 부른다.[117] 오늘날에는 대부분 이더넷 스위치를 사용하므로, 전이중 통신 이더넷이 주류가 되어 충돌이 발생하지 않게 되면서 CSMA/CD는 쇠퇴하고 있다.

5. 이더넷 장비 및 케이블

넷기어(Netgear)사의 스위칭 허브


이더넷을 중계하는 장비는 연결 구성 및 역할에 따라 크게 네 가지로 분류된다.

  • 리피터: 물리 계층을 지원하는 장비로, 물리적 신호를 중계 및 재생하여 네트워크를 연장한다. 초기 리피터는 포트가 두 개뿐이었으나,[40] 포트가 두 개 이상인 리피터가 등장하면서 스타 토폴로지로 네트워크를 배선할 수 있게 되었다.[41]
  • 리피터 허브(덤 허브, 캐스케이드 허브, 허브라고도 함): 물리 계층을 지원하는 장비로, 리피터를 다중 포트화한 것이다. 여러 단말과 연결하여 물리적 신호의 중계 및 재생을 수행한다. 허브로 연결된 네트워크는 한 컴퓨터에서 주고받는 데이터가 같은 허브에 연결된 다른 모든 컴퓨터에 전달(broadcast)되므로, 연결된 컴퓨터가 많아질수록 충돌이 많아지고 속도가 느려진다.
  • 브리지: 데이터 링크 계층을 지원하는 장비로, 이더넷 프레임을 MAC 주소를 기반으로 중계한다. 중계 기능이 소프트웨어로 처리되는 것을 주로 가리킨다. 브리징은 데이터 링크 계층에서 통신하는 동시에 물리 계층을 격리하여, 충돌과 패킷 오류를 격리한다.[40]
  • 스위칭 허브(레이어2 스위치, LAN 스위치, 스위치, 허브라고도 함): 데이터 링크 계층을 지원하는 장비로, 브리지를 다중 포트화한 것 또는 리피터 허브에 브리지 기능을 부여한 것이다. 여러 단말과 연결하여 이더넷 프레임을 MAC 주소를 기반으로 중계한다. 중계 기능이 하드웨어로 처리되는 것을 주로 가리키며, 가장 대표적인 이더넷 네트워크 장비이다. 스위치는 각 컴퓨터의 고유한 MAC 주소를 기억하고, 이 주소를 통해 어떤 데이터가 어디로 전송되어야 하는지 판단한다.

두 개의 이더넷 스위치의 패치 필드가 있는 패치 케이블들


1989년 Motorola Codex는 6310 EtherSpan을, Kalpana는 EtherSwitch를 출시했는데, 이것들은 최초의 상용 이더넷 스위치의 예이다.[43]

10Gbps 통신용 직접 연결 케이블


이더넷 연결에 사용되는 전송 매체에는 다음과 같은 것들이 있다.
동축 케이블도선을 원통형 도체로 감싼 케이블. 케이블 양단에는 신호 반사 방지를 위해 종단 저항(터미네이터)이 필요하다.

초기 이더넷인 10BASE5 및 10BASE2에서는 모두 50Ω 임피던스의 동축 케이블이 사용되었다. 10BASE5는 직경 10mm의 소위 Thick Ethernet 케이블(또는 옐로우 케이블)을 사용[108]하고 있다. 후발 주자인 10BASE2는 RG-58/RG-58영어 유형의 소위 Thin Ethernet 케이블을 사용하여 직경을 5mm로 개선하였다.[109]. 10BROAD36에서는 RF 연결 통신 경로로 케이블 텔레비전에서 사용되는 75Ω 임피던스의 동축 케이블이 사용되었다.

10GBASE-CX4 및 100GBASE-CR4에서는 데이터센터 내 고속 단거리 용도로 2심 동축 케이블(Twinax 케이블)[110]이 사용되며, 주로 직접 연결 케이블의 착탈식 모듈로 구현되어 있다.

광섬유 케이블. SMF는 노란색, MMF는 주황색 피복을 사용한다.

광섬유 케이블광 신호를 전송하는 케이블이다. 대부분 송수신 신호용으로 2개를 사용하지만, 서로 다른 두 개의 파장 신호를 하나의 케이블 내에서 동시에 송수신하는 방식도 있다.

단거리용으로는 멀티모드 광섬유(MMF), 장거리용으로는 싱글모드 광섬유(SMF)를 사용한다.

  • MMF: 코어(core)가 굵은 것. 굽힘에 강하고, 전송 손실이 크다. 저렴하다.
  • SMF: 코어(core)가 가는 것. 굽힘에 약하고, 전송 손실이 작다. 고가이다.


10BASE-F, 100BASE-FX, 1000BASE-SX/LX, 10GBASE-SR/LR/ER, 100GBASE-R 등에서 사용된다. 이더넷의 광섬유 통신에서 사용되는 케이블은 대체로 파이버 채널이나 SONET/SDH에서 사용되는 기술을 계승하여, ISO 11801에서 사양이 규정된 것을 사용한다.[111] 1km당 감쇠량이나 대역폭 등의 신호 특성에 따라 카테고리로 분류되어 있으며, 특히 MMF는 통신 속도 향상에 따라 상위 케이블 사양이 요구된다.

광섬유 케이블 규격 목록
모드카테고리코어/클래드 지름
[μm]		감쇠량
[dB/km]		전체 모드 대역폭
(850nm 파장)		이더넷에서의 주요 이용비고
MMFOM162.5/1253.5200 MHz·km100BASE-FX: 2km
1000BASE-SX: 275m
10GBASE-SR: 26m		25G 이상은 비대응
OM250/1253.5500 MHz·km100BASE-FX: 2km
1000BASE-SX/LX: 550m
10GBASE-SR: 82m		25G 이상은 비대응
OM350/1253.01500 MHz·km10GBASE-SR: 300m
100GBASE-SR2/SR4: 75m
100GBASE-SR10: 100m
OM450/1253.03500 MHz·km10GBASE-SR: 400m
100GBASE-SR2/SR4: 100m
100GBASE-SR10: 150m
400GBASE-SR4.2: 100m
OM550/1253.54700 MHz·km400GBASE-SR4.2: 150m
SMFOS19/1251.0-100BASE-FX: 20km
1000BASE-LX: 5km
10GBASE-LR: 10km
10GBASE-ER: 40km
100GBASE-LR4: 10km
100GBASE-ER4: 40km
OS29/1250.4-


꼬임 쌍선 (Twisted Pair Cable)양쪽 끝에 수형 RJ-45 커넥터가 달린 케이블. 일반적으로 “랜 케이블”이라고 불린다.

구리선 8개로 이루어진 4쌍의 꼬임쌍선으로 구성되며, 균형 연결로 100Ω의 특성 임피던스를 가진다. 종단 저항(터미네이터)은 사양상 불필요하며, 단자의 진동의 영향도 사양 범위 내이므로, 8개 중 사용하지 않는 단자가 있는 경우에도 아무것도 연결할 필요가 없다. 압착 공구를 사용하면 쉽게 원하는 길이의 케이블에 커넥터를 연결할 수도 있다.

케이블에는 배선 구성에 따라 여러 종류가 있다.

5. 1. 이더넷 장비

이더넷을 중계하는 장비는 연결 구성 및 역할에 따라 크게 네 가지로 분류된다.

  • 리피터: 물리 계층을 지원하는 장비로, 물리적 신호를 중계 및 재생하여 네트워크를 연장한다. 초기 리피터는 포트가 두 개뿐이었으나,[40] 포트가 두 개 이상인 리피터가 등장하면서 스타 토폴로지로 네트워크를 배선할 수 있게 되었다.[41]
  • 리피터 허브(덤 허브, 캐스케이드 허브, 허브라고도 함): 물리 계층을 지원하는 장비로, 리피터를 다중 포트화한 것이다. 여러 단말과 연결하여 물리적 신호의 중계 및 재생을 수행한다. 허브로 연결된 네트워크는 한 컴퓨터에서 주고받는 데이터가 같은 허브에 연결된 다른 모든 컴퓨터에 전달(broadcast)되므로, 연결된 컴퓨터가 많아질수록 충돌이 많아지고 속도가 느려진다.
  • 브리지: 데이터 링크 계층을 지원하는 장비로, 이더넷 프레임을 MAC 주소를 기반으로 중계한다. 중계 기능이 소프트웨어로 처리되는 것을 주로 가리킨다. 브리징은 데이터 링크 계층에서 통신하는 동시에 물리 계층을 격리하여, 충돌과 패킷 오류를 격리한다.[40]
  • 스위칭 허브(레이어2 스위치, LAN 스위치, 스위치, 허브라고도 함): 데이터 링크 계층을 지원하는 장비로, 브리지를 다중 포트화한 것 또는 리피터 허브에 브리지 기능을 부여한 것이다. 여러 단말과 연결하여 이더넷 프레임을 MAC 주소를 기반으로 중계한다. 중계 기능이 하드웨어로 처리되는 것을 주로 가리키며, 가장 대표적인 이더넷 네트워크 장비이다. 스위치는 각 컴퓨터의 고유한 MAC 주소를 기억하고, 이 주소를 통해 어떤 데이터가 어디로 전송되어야 하는지 판단한다.


1989년 Motorola Codex는 6310 EtherSpan을, Kalpana는 EtherSwitch를 출시했는데, 이것들은 최초의 상용 이더넷 스위치의 예이다.[43]

5. 2. 케이블



이더넷 연결에 사용되는 전송 매체에는 다음과 같은 것들이 있다.
동축 케이블도선을 원통형 도체로 감싼 케이블. 케이블 양단에는 신호 반사 방지를 위해 종단 저항(터미네이터)이 필요하다.

초기 이더넷인 10BASE5 및 10BASE2에서는 모두 50Ω 임피던스의 동축 케이블이 사용되었다. 10BASE5는 직경 10mm의 소위 Thick Ethernet 케이블(또는 옐로우 케이블)을 사용[108]하고 있다. 후발 주자인 10BASE2는 RG-58/RG-58영어 유형의 소위 Thin Ethernet 케이블을 사용하여 직경을 5mm로 개선하였다[109]. 10BROAD36에서는 RF 연결 통신 경로로 케이블 텔레비전에서 사용되는 75Ω 임피던스의 동축 케이블이 사용되었다.

10GBASE-CX4 및 100GBASE-CR4에서는 데이터센터 내 고속 단거리 용도로 2심 동축 케이블(Twinax 케이블)[110]이 사용되며, 주로 직접 연결 케이블의 착탈식 모듈로 구현되어 있다.
광섬유 케이블광 신호를 전송하는 케이블이다. 대부분 송수신 신호용으로 2개를 사용하지만, 서로 다른 두 개의 파장 신호를 하나의 케이블 내에서 동시에 송수신하는 방식도 있다.

단거리용으로는 멀티모드 광섬유(MMF), 장거리용으로는 싱글모드 광섬유(SMF)를 사용한다.

  • MMF: 코어(core)가 굵은 것. 굽힘에 강하고, 전송 손실이 크다. 저렴하다.
  • SMF: 코어(core)가 가는 것. 굽힘에 약하고, 전송 손실이 작다. 고가이다.


10BASE-F, 100BASE-FX, 1000BASE-SX/LX, 10GBASE-SR/LR/ER, 100GBASE-R 등에서 사용된다. 이더넷의 광섬유 통신에서 사용되는 케이블은 대체로 파이버 채널이나 SONET/SDH에서 사용되는 기술을 계승하여, ISO 11801에서 사양이 규정된 것을 사용한다.[111] 1km당 감쇠량이나 대역폭 등의 신호 특성에 따라 카테고리로 분류되어 있으며, 특히 MMF는 통신 속도 향상에 따라 상위 케이블 사양이 요구된다.

광섬유 케이블 규격 목록
모드카테고리코어/클래드 지름
[μm]		감쇠량
[dB/km]		전체 모드 대역폭
(850nm 파장)		이더넷에서의 주요 이용비고
MMFOM162.5/1253.5200 MHz·km100BASE-FX: 2km
1000BASE-SX: 275m
10GBASE-SR: 26m		25G 이상은 비대응
OM250/1253.5500 MHz·km100BASE-FX: 2km
1000BASE-SX/LX: 550m
10GBASE-SR: 82m		25G 이상은 비대응
OM350/1253.01500 MHz·km10GBASE-SR: 300m
100GBASE-SR2/SR4: 75m
100GBASE-SR10: 100m
OM450/1253.03500 MHz·km10GBASE-SR: 400m
100GBASE-SR2/SR4: 100m
100GBASE-SR10: 150m
400GBASE-SR4.2: 100m
OM550/1253.54700 MHz·km400GBASE-SR4.2: 150m
SMFOS19/1251.0-100BASE-FX: 20km
1000BASE-LX: 5km
10GBASE-LR: 10km
10GBASE-ER: 40km
100GBASE-LR4: 10km
100GBASE-ER4: 40km
OS29/1250.4-


꼬임 쌍선 (Twisted Pair Cable)양쪽 끝에 수형 RJ-45 커넥터가 달린 케이블. 일반적으로 “랜 케이블”이라고 불린다.

구리선 8개로 이루어진 4쌍의 꼬임쌍선으로 구성되며, 균형 연결로 100Ω의 특성 임피던스를 가진다. 종단 저항(터미네이터)은 사양상 불필요하며, 단자의 진동의 영향도 사양 범위 내이므로, 8개 중 사용하지 않는 단자가 있는 경우에도 아무것도 연결할 필요가 없다. 압착 공구를 사용하면 쉽게 원하는 길이의 케이블에 커넥터를 연결할 수도 있다.

케이블에는 배선 구성에 따라 여러 종류가 있다.

5. 2. 1. 동축 케이블

도선을 원통형 도체로 감싼 케이블. 케이블 양단에는 신호 반사 방지를 위해 종단 저항(터미네이터)이 필요하다.

초기 이더넷인 10BASE5 및 10BASE2에서는 모두 50Ω 임피던스의 동축 케이블이 사용되었다. 10BASE5는 직경 10mm의 소위 Thick Ethernet 케이블(또는 옐로우 케이블)을 사용[108]하고 있다. 후발 주자인 10BASE2는 RG-58/RG-58영어 유형의 소위 Thin Ethernet 케이블을 사용하여 직경을 5mm로 개선하였다[109]. 10BROAD36에서는 RF 연결 통신 경로로 케이블 텔레비전에서 사용되는 75Ω 임피던스의 동축 케이블이 사용되었다.

10GBASE-CX4 및 100GBASE-CR4에서는 데이터센터 내 고속 단거리 용도로 2심 동축 케이블(Twinax 케이블)[110]이 사용되며, 주로 직접 연결 케이블의 착탈식 모듈로 구현되어 있다.

5. 2. 2. 광섬유 케이블

광 신호를 전송하는 케이블이다. 대부분 송수신 신호용으로 2개를 사용하지만, 서로 다른 두 개의 파장 신호를 하나의 케이블 내에서 동시에 송수신하는 방식도 있다.

단거리용으로는 멀티모드 광섬유(MMF), 장거리용으로는 싱글모드 광섬유(SMF)를 사용한다.

  • MMF: 코어(core)가 굵은 것. 굽힘에 강하고, 전송 손실이 크다. 저렴하다.
  • SMF: 코어(core)가 가는 것. 굽힘에 약하고, 전송 손실이 작다. 고가이다.


10BASE-F, 100BASE-FX, 1000BASE-SX/LX, 10GBASE-SR/LR/ER, 100GBASE-R 등에서 사용된다. 이더넷의 광섬유 통신에서 사용되는 케이블은 대체로 파이버 채널이나 SONET/SDH에서 사용되는 기술을 계승하여, ISO 11801에서 사양이 규정된 것을 사용한다.[111] 1km당 감쇠량이나 대역폭 등의 신호 특성에 따라 카테고리로 분류되어 있으며, 특히 MMF는 통신 속도 향상에 따라 상위 케이블 사양이 요구된다.

광섬유 케이블 규격 목록
모드카테고리코어/클래드 지름
[μm]		감쇠량
[dB/km]		전체 모드 대역폭
(850nm 파장)		이더넷에서의 주요 이용비고
MMFOM162.5/1253.5200 MHz·km100BASE-FX: 2km
1000BASE-SX: 275m
10GBASE-SR: 26m		25G 이상은 비대응
OM250/1253.5500 MHz·km100BASE-FX: 2km
1000BASE-SX/LX: 550m
10GBASE-SR: 82m		25G 이상은 비대응
OM350/1253.01500 MHz·km10GBASE-SR: 300m
100GBASE-SR2/SR4: 75m
100GBASE-SR10: 100m
OM450/1253.03500 MHz·km10GBASE-SR: 400m
100GBASE-SR2/SR4: 100m
100GBASE-SR10: 150m
400GBASE-SR4.2: 100m
OM550/1253.54700 MHz·km400GBASE-SR4.2: 150m
SMFOS19/1251.0-100BASE-FX: 20km
1000BASE-LX: 5km
10GBASE-LR: 10km
10GBASE-ER: 40km
100GBASE-LR4: 10km
100GBASE-ER4: 40km
OS29/1250.4-


5. 2. 3. 꼬임 쌍선 (Twisted Pair Cable)

양쪽 끝에 수형 RJ-45 커넥터가 달린 케이블. 일반적으로 “랜 케이블”이라고 불린다.

구리선 8개로 이루어진 4쌍의 꼬임쌍선으로 구성되며, 균형 연결로 100Ω의 특성 임피던스를 가진다. 종단 저항(터미네이터)은 사양상 불필요하며, 단자의 진동의 영향도 사양 범위 내이므로, 8개 중 사용하지 않는 단자가 있는 경우에도 아무것도 연결할 필요가 없다. 압착 공구를 사용하면 쉽게 원하는 길이의 케이블에 커넥터를 연결할 수도 있다.

케이블에는 배선 구성에 따라 여러 종류가 있다.

6. 물리 계층 규격 사양

이더넷 물리 계층은 동축 케이블, 꼬임선 및 광섬유 물리 매체 인터페이스를 포함하며, 속도는 1 Mbit/s에서 400 Gbit/s까지 다양하다.[49] 꼬임선 CSMA/CD를 처음 도입한 것은 스타랜(StarLAN)으로, 802.3 1BASE5로 표준화되었다.[50]

가장 일반적으로 사용되는 형태는 10BASE-T, 100BASE-TX 및 1000BASE-T이다. 이 세 가지는 모두 꼬임선 케이블과 8P8C 모듈형 커넥터를 사용하며, 각각 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s의 속도로 작동한다.[51][52][53]

광섬유 이더넷은 고성능, 향상된 전기적 절연 및 더 긴 거리를 제공하여 대규모 네트워크에서 매우 인기가 있다.[54] 일반적으로 네트워크 프로토콜 스택 소프트웨어는 모든 종류에서 비슷하게 작동한다.[54]

통신 매체 및 전송 속도의 차이에 따라 다양한 물리 계층 규격이 정의되어 있다.[115]


  • '''10/100/1000/10G/100G''' 등 → 통신 속도. 끝에 G가 있으면 Gbps, 없으면 Mbps.
  • '''BASE/BROAD/PASS''' → 전송 방식. 각각 베이스밴드 전송, 브로드밴드 전송, 패스밴드 전송.
  • '''“-” 이후''' → 전송 매체 또는 부호화 방식.
  • * '''-T/T1''': 꼬임선. 각각 일반적인 것, 단일 쌍.
  • * '''-V/S/D/F/L/E/Z''': 광섬유. 각각 거리 길이가 짧은 순서.
  • * '''-B''': 1심 양방향 광섬유.
  • * '''-P''': 수동 광 네트워크.
  • * '''-RH''': 플라스틱 광섬유.
  • * '''-C''': 2심 동축 케이블.
  • * '''-K''': 백플레인(기판 상 배선).
  • * 끝의 '''X/R/W''': (주로 광섬유에서) 부호화 방식. “X”는 8b/10b 변환 또는 4b/5b 변환(100Mbps의 경우). “R”은 스크램블 처리. “W”는 SONET/SDH 대응.
  • * 끝의 '''숫자''': 거리 길이 또는 레인(병렬 전송 경로) 수.


예를 들어 “10BASE-T”는 “10”은 10Mbps의 전송 속도, “BASE”는 베이스밴드 전송, “T”는 꼬임선을 사용한다는 것을 의미한다.

이더넷 규격 목록
꼬임선광섬유동축백플레인
10M 미만1BASE5
10Mbps10BASE-T 10BASE-FL 10BASE2
100Mbps100BASE-TX 100BASE-FX
1Gbps1000BASE-T 1000BASE-SX 1000BASE-KX
2.5Gbps2.5GBASE-T 2.5GBASE-AU2.5GBASE-KX
5Gbps5GBASE-T 5GBASE-AU5GBASE-KR
10Gbps10GBASE-T 10GBASE-SR 10GBASE-CX4 10GBASE-KR
25Gbps25GBASE-T 25GBASE-SR 25GBASE-CR 25GBASE-KR
40Gbps40GBASE-T40GBASE-SR4 40GBASE-CR440GBASE-KR4
50Gbps50GBASE-SR 50GBASE-CR50GBASE-KR
100Gbps100GBASE-VR1 100GBASE-CR1 100GBASE-KR1
200Gbps200GBASE-VR2 200GBASE-CR2 200GBASE-KR2
400Gbps400GBASE-VR4 400GBASE-CR4400GBASE-KR4
800Gbps800GBASE-VR8 800GBASE-CR8800GBASE-KR8
1.6Tbps1.6TBASE-DR81.6TBASE-CR81.6TBASE-KR8


7. 고급 네트워킹

단순 스위치 기반 이더넷 네트워크는 리피터 기반 이더넷보다 크게 향상되었지만, 몇 가지 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점에는 단일 장애 지점, 스위치나 호스트를 속여 의도하지 않은 기기에 데이터를 전송하도록 하는 공격, 스위칭 루프, 브로드캐스트 방사, 멀티캐스트 트래픽과 관련된 확장성 및 보안 문제가 있다.

코어 이더넷 스위치


고급 네트워킹 기능은 이러한 문제점을 해결하고 네트워크 성능과 안정성을 향상시킨다. 예를 들어 최단 경로 브리징(SPB) 또는 스패닝 트리 프로토콜(STP)을 사용하여 루프가 없는 메시 네트워크를 유지하여 중복성(STP) 또는 부하 분산(SPB)을 위한 물리적 루프를 허용한다. 최단 경로 브리징에는 장치 간 최단 경로를 허용하기 위해 링크 상태 라우팅 프로토콜 IS-IS를 사용하는 것이 포함된다.

또한 고급 네트워킹 기능은 포트 보안을 보장하고, MAC 잠금 및 브로드캐스트 방사 필터링과 같은 보호 기능을 제공하며, VLAN을 사용하여 동일한 물리적 인프라를 사용하는 동안 서로 다른 클래스의 사용자를 분리하고, 멀티레이어 스위칭을 사용하여 서로 다른 클래스 간에 라우팅하며, 링크 집계를 사용하여 과부하된 링크에 대역폭을 추가하고 일부 중복성을 제공한다.

2016년, 이더넷은 인피니밴드를 대체하여 TOP500 슈퍼컴퓨터에서 가장 인기 있는 시스템 상호 연결이 되었다.[48]

8. 오류 조건

8. 1. 스위칭 루프

스위칭 루프 또는 브리지 루프는 두 종단점 사이에 둘 이상의 계층 2(OSI 참조 모델) 경로가 있을 때 컴퓨터 네트워크에서 발생한다.[56] 예를 들어, 두 네트워크 스위치 간에 여러 연결이 있거나, 서로 연결된 동일 스위치의 두 포트에서 발생할 수 있다. 이 루프는 브로드캐스트와 멀티캐스트가 스위치에서 모든 포트로 전달됨에 따라 브로드캐스트 스톰을 생성하고, 스위치는 브로드캐스트 메시지를 반복적으로 재전송하여 네트워크를 범람시킨다. 계층 2 헤더는 ''TTL'' 값을 지원하지 않으므로 프레임이 루프형 토폴로지로 전송되면 무한히 루프될 수 있다.[56]

스위치 네트워크에는 루프가 없어야 하지만, 물리적 토폴로지는 이중화 측면에서 스위칭 또는 브리지 루프를 포함하는 것이 매력적이다. 해결책은 물리적 루프를 허용하지만 SPB 프로토콜 또는 네트워크 스위치의 이전 STP를 사용하여 루프가 없는 논리적 토폴로지를 만드는 것이다.

8. 2. Jabber

이더넷 패킷의 최대 전송 창보다 오래 전송하는 노드는 '잡버링(jabbering)'하는 것으로 간주된다.[57] 물리적 토폴로지에 따라 잡버 감지 및 해결 방법이 다소 다르다.[57]

  • MAU는 네트워크의 영구적인 중단을 방지하기 위해 DTE의 비정상적으로 긴 전송(20~150ms 초과)을 감지하고 중지해야 한다.[57]
  • 전기적으로 공유되는 매체(10BASE5, 10BASE2, 1BASE5)에서는 각 끝단 노드에서만 잡버를 감지하고 수신을 중지할 수 있다. 더 이상의 해결 방법은 없다.[58]
  • 리피터/리피터 허브는 만료 시 다른 포트로의 재전송을 종료하는 잡버 타이머를 사용한다. 타이머는 1Mbit/s의 경우 25,000~50,000 비트 시간,[59] 10 및 100Mbit/s의 경우 40,000~75,000 비트 시간,[60][61] 1Gbit/s의 경우 80,000~150,000 비트 시간 동안 실행된다.[62] 잡버링 포트는 더 이상 캐리어가 감지되지 않을 때까지 네트워크에서 분리된다.[63]
  • MAC 계층을 사용하는 끝단 노드는 일반적으로 과도하게 큰 이더넷 프레임을 감지하고 수신을 중지한다. 브리지/스위치는 프레임을 전달하지 않는다.[64]
  • 점보 프레임을 사용하는 네트워크에서 비균일한 프레임 크기 구성은 끝단 노드에서 잡버로 감지될 수 있다. 점보 프레임은 공식 IEEE 802.3 이더넷 표준의 일부가 아니다.
  • 상위 리피터에서 잡버로 감지되고 그 후 차단된 패킷은 잘못된 프레임 검사 시퀀스를 가지며 삭제된다.[65]

8. 3. Runt frames

짧은 프레임(Runts)은 허용되는 최소 크기보다 작은 패킷 또는 프레임이다. 이들은 버려지고 전파되지 않는다.[66]

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