[CS] 이더넷(Ethernet)

이더넷(Ethernet)이란?

이더넷은
컴퓨터와 컴퓨터(또는 네트워크 장치들)를 유선으로 연결하는
가장 기본적이고 널리 사용되는 네트워크 기술이다.

쉽게 말하면, 케이블로 컴퓨터끼리 통신하게 해주는 규칙과 방법이다.

• 이더넷은 데이터를 어떻게 전기 신호로 보내고 받을지 규정한 표준이다.
• 회사/학교/집에서 쓰는 대부분의 유선 네트워크가 바로 이 이더넷 기반이다.
• 데이터는 패킷(packet)이라는 작은 조각으로 쪼개져서 보내진다.
• 이더넷은 속도, 케이블 종류, 통신 방법 등을 정해놓은 규칙을 따른다.

이더넷은 도로 같디.

• 자동차(데이터)가 달릴 때, 도로 규칙(이더넷 표준)을 따라야 하고,
• 도로(케이블)를 통해 목적지(다른 컴퓨터)까지 간다.

이더넷에 대한 설명 : 위 이미지는 GPT로 생성되었다.

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1. 전기적/물리적 규칙 (Physical Layer)

• 어떤 케이블을 쓸지
  • 예: UTP 케이블, 광섬유 케이블
• 케이블의 길이는 몇 미터까지 허용되는지
• 전기 신호를 어떤 방식으로 인코딩할지
  • 예: Manchester encoding (초창기 이더넷)
• 커넥터는 어떤 모양을 쓸지
  • 예: RJ45 커넥터

2. 데이터 프레임 규칙 (Data Link Layer)

이더넷에서 데이터를 보낼 때는, 프레임(Frame)이라는 규칙에 맞춰야 한다.

프레임 구조는 이렇다:

구분	크기(Byte)	내용
Preamble	7	수신 동기화를 위한 비트 패턴
Start Frame Delimiter(SFD)	1	프레임 시작 표시
Destination MAC Address	6	목적지 장치의 주소
Source MAC Address	6	출발지 장치의 주소
Type/Length	2	데이터 타입 또는 길이 표시
Payload (Data)	46~1500	전송할 실제 데이터
Frame Check Sequence(FCS)	4	에러 검사 (CRC)

3. 접근 제어 규칙 (Access Control)

예전 (공유매체 환경, 허브 사용 시)

모든 컴퓨터가 같은 케이블을 공유할 때는, 누가 언제 데이터를 보낼지 정해야 충돌이 안 난다.

그래서 초창기 이더넷은 CSMA/CD라는 규칙을 썼다.

• CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
  • 보내기 전에 케이블(채널)을 듣는다
  • "지금 아무도 말 안 하고 있나?"를 체크
• CD (Collision Detection)
  • 동시에 두 명이 보내면 충돌 발생
  • 충돌을 감지하면 모두 전송 멈추고 랜덤 시간 기다린 후 다시 시도

요즘 (스위치 환경)

• 스위치가 패킷을 목적지로 바로 보내주기 때문에
• 충돌 걱정 없이 Full Duplex (양방향 동시 송수신) 통신 가능
• CSMA/CD는 사실상 사용하지 않음

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핵심 특징

항목	설명
연결 방식	유선 (케이블로 연결)
전송 단위	패킷(Packet)
주요 장비	스위치, 허브, 랜카드(NIC)
주요 케이블	UTP 케이블 (일반 랜선)
속도 발전	10Mbps → 100Mbps → 1Gbps → 10Gbps → 그 이상

이더넷의 발전 역사

1. 초기 이더넷 (1970년대)
   • 속도: 10 Mbps
   • 케이블: 두꺼운 동축 케이블

동축 케이블

1. Fast Ethernet
   • 속도: 100 Mbps
   • 케이블: 얇은 UTP 케이블 (요즘 흔한 랜선)

가장 흔한 케이블

1. Gigabit Ethernet
   • 속도: 1 Gbps
   • 거의 모든 집, 회사에서 기본적으로 사용

기가비트 이더넷

1. 10G Ethernet
   • 속도: 10 Gbps 이상
   • 데이터 센터, 고성능 서버에서 사용

10G 이더넷