[컴퓨터네트워크] 이더넷 & LAN & WAN & CSMA/CD & CSMA/CA

작성자: Anderson Kim 9월 01, 2019

[컴퓨터네트워크] 이더넷 & LAN & WAN & CSMA/CD & CSMA/CA

이더넷(Ethernet)

이더넷(Ethernet)은 컴퓨터 네트워크 기술의 하나로, 전세계의 사무실이나 가정에서 일반적으로 사용되는 LAN에서 가장 많이 활용되는 기술 규격이다.
'이더넷'이라는 명칭(이름)은 빛의 매질로 여겨졌던 에테르(ether)에서 유래되었다.
이더넷은 OSI모델의 물리 계층에서 신호와 배선, 데이터 링크 계층에서 MAC(Media Access Control) 패킷과 프로토콜의 형식을 정의한다.
이더넷 기술은 대부분 IEEE 802.3 규약으로 표준화되었다.
현재 가장 널리 사용되고 있으며, 토큰 링, FDDI 등의 다른 표준을 대부분 개체했다.

이더넷은 현재 가장 많이 보급된 대표적인 데이터링크이다. 다른 데이터링크와 비교했을 때 제어구조가 단순해 NIC나 디바이스 드라이버를 만들기가 쉬워 저가에 접할 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps, 40Gbps/100Gbps 등과 같이 고속의 네트워크를 지원하며 호환성이 높다. 이더넷에는 통신 케이블이나 통신 속도가 다른 다양한 사양이 존재하는데, 이를 표현할 때 아래와 같은 규칙이 사용된다.

개요

이더넷은 네트워크에 연결된 각 기기들이 48비트 길이의 고유의 MAC주소를 가지고 이 주소를 이용해 상호간에 데이터를 주고 받을 수 있도록 만들어졌다.
전송 매체로는 BNC 케이블, UTP, STP 케이블을 사용하며, 각 기기를 상호 연결시키는 데에는 허브, 스위치, 리피터 등의 장치를 이용한다.

LAN & WAN & 이더넷

네트워크를 하다보면 가장 먼저 만나는 말이 'LAN'이라는 말 입니다.

LAN이란 'Local Area Network'의 약자로 Local, 즉 '어느 한정된 공간에서 네트워크를 구성한다는 것' 입니다.

LAN과 비교되는 말로 WAN이 있습니다.

WAN은 'Wide Area Network'의 약자로서 '멀리 떨어진 지역을 연결하는 경우'에 사용합니다.

요즘은 모두 인터넷을 사용하는 세상이니 인터넷에 접속하는 거에 WAN이라고 봐야 할 겁니다.

그래서 요즘은 네트워킹을 한다고 하면 주로 LAN과 WAN이 공존합니다

결론은 LAN은 한정된 지역 안에서의 네트워크 구축이고, WAN은 서로 멀리 떨어진 곳을 네트워크로 연결하는 것입니다.

그럼 이더넷(Ethernet)은 또 뭘까요?

이더넷은 네트워킹의 한 방식이라고 생각하면 됩니다.

즉 네트워크를 만드는 방법 중 하나라고 생각하면 됩니다.

이더넷(Ethernet)의 가장 큰 특징은 CSMA/CD라는 프로토콜을 사용해서 통신한다는 것입니다.

우리가 사용하고 있는 네트워킹 방식의 90%이상이 바로 이런 이더넷 방식을 사용하기 때문에 이더넷에 대해 어느정도 이해해야 합니다.

네트워킹 방식은 이더넷 방식 말고도 토큰링(Token-Ring) 방식도 있고, FDDI 방식도 있고, 또 ATM 방식도 있습니다.

CSMA/CD

CSMA/CD는 'Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection'을 줄여서 부르는 방식입니다.

이 통신 방식이 어떻게 통신하는지 알아보도록 하겠습니다.

이더넷 환경에서 통신을 하고 싶은 PC나 서버는 먼저 지금 네트워크 상에 통신이 일어나고 있는지를 확인합니다. 이것을 Carrier Sense라고 합니다.

이 때 누군가가 네트워크 상에서 통신을 하고 있으면 자기가 보낼 정보가 있어도 못 보내고 기다립니다.

그러다가 네트워크에 통신이 없어지면 자기 데이터를 네트워크 상에 실어서 보냅니다.

충돌 검출을 위해 전송 프레임의 길이를 일정 크기 이상으로 유지해야 한다.

버스 형
각 스테이션은 충돌을 감지하는 즉시 전송을 취소한다.
모든 스테이션에 보내고자 하는 메시지를 브로드캐스트 한다.
모든 스테이션은 전송매체에 동등한 접근 권리를 갖는다.

그런데 만약 네트워크 상에서 두 대의 PC나 서버가 보낼 데이터를 가지고 눈치를 살피고 있다가 네트워크 상에 통신이 일어나지 않으면 동시에 데이터를 보내는 경우도 있을 겁니다.

이더넷에서는 이렇게 두 개 이상의 PC나 서버가 동시에 네트워크 상에 데이터를 실어 보내는 경우가 발생하는데 이 경우를 Multiple Access(다중 접근)라고 합니다.

통신에서는 이렇게 두 개의 장비들이 데이터를 동시에 보내려다가 부딪치는 경우를 충돌(컬리전, Collision)이 발생했다고 합니다. 만약에 컬리전이 발생하게 되면 데이터를 전송했던 PC들은 랜덤(Random) 시간동안 기다린 다음 다시 데이터를 전송하게 됩니다.

그래서 이더넷에서는 너무 많은 충돌, 즉 컬리전이 발생하면 통신 자체가 불가능해지는 경우도 생길 수 있습니다.

CSMA/CA

CSMA/CA는 'Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance'을 줄여서 부르는 방식입니다.
충돌 회피 방식, 무선랜 MAC(Media Access Control)프로토콜 DCF는 CSMA/CA 사용 동등한 우선순위를 가지고 경쟁/매체 공유하는 방식
CSMA/CD의 변형으로서, 무선환경에서 사용하는 Media Access방법(알고리즘)
CSMA/CA에서는 ACK프레임을 사용
DCF(Distributed Coordination Functino) : 개별적인 노드가 경쟁에 의해 무선 채널을 획득하도록 하는 방식

Sender(송신단)가 Reciver(수신단)에게 DIFS(일반데이터 서비스에서 사용하는 최소한의 시간)만큼 대기하고 채널이 유휴(Idle)하면 바로 전송
수신단에서 정상적으로 수신할 경우 SIFS(Short IFS; 스페이싱을 짧게하여 신속한 전송을 위한 서비스에 사용)만큼 대기한 후에 잘 받았다는 ACK(Acknowledgement)신호를 보냄

CSMA/CD 와 CSMA/CA 비교

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