2026년 7월 4일
이더넷 (Ethernet)
1. LAN 통신 표준, 이더넷 (Ethernet)의 개요
| OSI 7 Layer 이더넷 위치 |  | |
|---|---|---|
| 개념 | CSMA/CD, MAC 주소 기반 패킷 교환을 통해 LAN 환경에서 데이터를 안정적으로 전송하는 IEEE 802.3 표준 네트워크 기술 | |
| 특징 | 비연결형 전송 | – OSI 7 Layer 중 데이터 링크 계층(L2)에서 목적지와 사전 핸드셰이크 과정 없이 프레임을 즉시 전송 |
| 가변 길이 프레임/MTU | – 고정된 크기가 아닌, 데이터의 크기에 따라 최소 64바이트에서 최대 1518바이트까지 가변적인 프레임 크기 | |
| MAC 기반 통신 | – L2 스위치에서 프레임의 Source MAC을 기반으로 CAM 테이블을 학습하여 목적지 포트로만 트래픽을 포워딩 | |
| 매체 독립성 및 인터페이스 호환성 | – 구리선(UTP), 광섬유(OJC)나 무선(Wi-Fi, IEEE 802.11) 등 매체에 관계 없이 이더넷 프레임 기반 인터페이스 호환 | |
- 1973년 Xerox Palo Alto 연구센터의 Robert Metcalfe에 의해 최초 발명된 이더넷은 1983년 IEEE 802.3 위원회를 통해 10 Mbps 이더넷 표준을 시작으로 지속적으로 개정되며 현재까지 널리 사용중
2. 이더넷의 프레임 구조와 구성요소
(1) 이더넷의 프레임 구조
 |
(2) 이더넷의 프레임 구성요소
| 구성요소 | 길이 | 역할 |
|---|---|---|
| Preamble (이더넷 프레임 아님) | 7 byte | – 물리 계층의 일부분이며, 경고와 타이밍 펄스 제공 – 수신 시스템에 프레임 도착 알림 및 입력 타이밍 동기화 |
| SFD (이더넷 프레임 아님) | 1 byte | – 물리 계층의 일부분이며, Start Frame Delimiter – 프레임의 시작 정의 1 byte(10101011) 플래그 |
| Destination address | 6 byte | – 프레임을 수신하는 장치의 링크 주소 (MAC 주소) – 주소에 따라 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트 처리 |
| Source address | 6 byte | – 프레임을 발신하는 장치의 링크 주소 (MAC 주소) – 유니캐스트 주소만 사용, 앞 3byte는 제조사 식별자 |
| Type | 2 byte | – 0x600(1536) 미만: Length (IEEE 802.3)로 해석 – 0x600(1536) 이상: Type (Ethernet II, DIX 2.0) 해석 |
| Data and padding | 46 ~ 1500 byte | – 상위 계층의 프로토콜로부터 캡슐화된 데이터 – 프레임 길이가 46 byte 미만이면 뒷부분을 0으로 padding |
| CRC (FCS) | 4 byte | – Frame Check Sequence, 오류 검출 정보 – CRC-32 등 검사하여 오류 검출 시 프레임 폐기 |
- 이더넷 전송 프레임의 최소 크기가 64 byte인 이유는 CSMA/CD 방식에서 충돌 감지를 보장하기 위해 최소 64 byte가 필요
- 좀더 자세히 설명하면, Ethernet 최초의 케이블인 10BASE-5 대역폭이 10Mbps이며, 당시 기술로 네트워크 최대 길이 약 2.5 km(동축 케이블 및 리피터 제한) 기준 전기 신호의 왕복 지연 시간 측정 결과, 51.2μs 로, CSMA/CD의 BUS 토폴로지에서 송신 호스트가 데이터를 전송하는 동안 충돌을 감지해야 프레임 재전송 등 안정적인 데이터 전달이 가능하므로, 이를 계산해보면 10,000,000 bit/sec x 0.0000512 sec = 512 bit = 64 byte, 따라서 Ethernet 전송 프레임의 길이를 최소 64 byte로 정의
3. 이더넷의 물리 계층 (PHY) 및 케이블 표준
(1) 구리선(UTP, STP 등)의 물리 계층(PHY) 및 케이블 표준
| 물리 계층 | 케이블 표준 | 규격 및 용도 |
|---|---|---|
| 10BASE-T | Cat3 | 10 Mbps, 전화선, IEEE 802.3 |
| 20BASE-T | Cat4 | 16 Mbps, 거의 사용되지 않음, IEEE 802.3 |
| 100BASE-T | Cat5 | 100 Mbps, LAN 연결, IEEE 802.3u |
| 1000BASE-T | Cat5e, Cat6 | 1 Gbps, LAN, 초고속 광대역, IEEE 802.3ab |
| 2.5GBASE-T | Cat5e, Cat6 | 2.5 Gbps, LAN, 초고속 광대역, IEEE 802.3bz |
| 5GBASE-T | Cat6 | 5 Gbps, LAN, 초고속 광대역, IEEE 802.3bz |
| 10GBASE-T | Cat7 | 10 Gbps, 초고속 광대역, IEEE 802.3an |
| 25GBASE-T | Cat8 | 25 Gbps, 초고속 광대역, IEEE 802.3bq |
| 40GBASE-T | Cat8 | 40 Gbps, 초고속 광대, IEEE 802.3bq |
- T는 Twist Pair를 의미, 이더넷의 통신 규격 명칭은 속도(Mbps/Gbps) + 전송방식(BASE/BROAD) + 전송매체/거리 형식으로 표기하며 공식 표준 정보는 IEEE 802.3 Working Group에서 확인 가능
(2) 광섬유(OJC)의 케이블 표준
| 구분 | 케이블 표준 | 규격 및 용도 |
|---|---|---|
| Multi-mode (SX) | OM1 / OM2 | 코어 62.5㎛(OM1) 또는 50㎛(OM2) 규격. 오렌지색 자켓이 특징이며, 기가비트(1G) 이하 단거리용 |
| OM3 | 아쿠아 색상, 10Gbps 대역폭을 최대 300m까지 지원하도록 최적화된 레이저 등급(Laser-Optimized) MMF | |
| OM4 | 아쿠아/핫핑크 색상, OM3의 개량형으로, 10G 링크 최대 400m, 40G/100G 링크 최대 150m 전송, 데이터센터 내부 연결용 | |
| OM5 | 라임그린 색상, 단일 광섬유에 여러 파장을 수용하는 SWDM을 지원하여 100G/400G 인프라의 케이블 수량을 획기적으로 감소 | |
| Multi-mode (LX / LR) | OS1 | 노란색, 내부 감쇠 특성에 따라 분류. 주로 대형 건물 내부(Indoor)용 케이블 튜브 구조. 감쇠율이 약 1.0 dB/km 수준 |
| OS2 | 실외 지중 매설 및 관로용(Outdoor/Loose-tube). 수분에 강하고 감쇠율이 0.4 dB/km 이하로 낮아 장거리 광전송망에 사용 |
- 이더넷 구리선 케이블(UTP)은 TIA/EIA 표준에 따라 카테고리(Cat)로 분류하며, 광케이블(OJC)은 국제 표준(ISO/IEC 11801)에 따라 광케이블의 감쇠량과 대역폭 성능을 등급으로 분류하고 SFP와 같은 GBIC 모듈을 이용하여 연결
[참고]
- IEEE 802.3 ETHERNET WORKING GROUP
- McGraw-Hill Korea, 이재광 외, 컴퓨터 네트워크 A Top-Down Approach, 2012.1
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