수십 년 동안 이더넷(Ethernet)은 비교적 저렴한 비용과 준수한 속도를 갖춘, 가장 널리 사용되는 LAN(근거리 통신망) 기술로 자리 잡아 왔습니다.
이더넷의 역사
이더넷은 1972년 엔지니어 밥 멧칼프(Bob Metcalfe)와 D.R. 보그스(D.R. Boggs)가 개발을 시작했습니다. 이들의 연구 성과를 바탕으로 1980년 IEEE(전기전자공학회)의 802.3 표준 사양이 제정되었습니다. 이더넷 사양은 저수준 데이터 전송 프로토콜과 함께, 네트워크 카드나 케이블 같은 이더넷 제품을 제조하는 데 필요한 기술적 세부 사항을 정의합니다.
그 후 수십 년간 이더넷 기술은 꾸준히 발전하고 성숙해 왔습니다. 오늘날 소비자는 시중에서 판매되는 이더넷 제품이 설계대로 작동하고 서로 호환된다는 점을 믿고 사용할 수 있습니다.
이더넷 기술의 특징
전통적인 이더넷은 초당 10메가비트(10Mbps)의 데이터 전송 속도를 지원합니다. 네트워크 성능에 대한 요구가 높아지면서 업계는 패스트 이더넷(Fast Ethernet)과 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)이라는 추가 규격을 만들어냈습니다.
패스트 이더넷은 기존 이더넷의 성능을 100Mbps까지 끌어올렸고, 기가비트 이더넷은 1,000Mbps까지 지원합니다. 일반 소비자에게는 제공되지 않지만, 10기가비트 이더넷(10,000Mbps)은 현재 일부 기업, 데이터 센터, Internet2 기관의 네트워크를 구동하고 있습니다. 다만 비용이 많이 들어 폭넓은 채택에는 한계가 있습니다.
이더넷 케이블 역시 여러 표준 사양에 따라 제조됩니다. 가장 널리 쓰이는 카테고리 5(CAT5) 케이블은 전통 이더넷과 패스트 이더넷을 모두 지원하며, 카테고리 5e(CAT5e)와 CAT6 케이블은 기가비트 이더넷을 지원합니다.
이더넷 케이블을 컴퓨터나 다른 네트워크 장치에 연결하려면 장치의 이더넷 포트에 케이블을 꽂으면 됩니다. 이더넷을 기본 지원하지 않는 일부 장치는 USB-이더넷 어댑터 같은 도글(dongle)을 통해 이더넷 연결을 사용할 수 있습니다. 이더넷 케이블은 기존 전화선에 쓰이던 RJ-45 커넥터와 비슷하게 생긴 커넥터를 사용합니다.
OSI(개방형 시스템 상호연결) 모델에서 이더넷 기술은 물리 계층과 데이터 링크 계층, 즉 1계층과 2계층에서 작동합니다. 이더넷은 TCP/IP를 비롯한 대중적인 네트워크 및 상위 계층 프로토콜을 모두 지원합니다.
이더넷의 종류
'시크넷(Thicknet)'이라 불리는 10Base5는 이더넷 기술의 초기 형태였습니다. 1980년대 업계는 10Base2 '씬넷(Thinnet)'이 등장할 때까지 시크넷을 사용했습니다. 시크넷에 비해 씬넷은 케이블이 더 가늘고(직경 5mm vs 10mm) 유연해서 사무실 건물 배선 작업이 한결 수월하다는 장점이 있습니다.
하지만 전통 이더넷의 가장 일반적인 형태는 10Base-T입니다. 10Base-T는 동축 케이블 대신 UTP(차폐되지 않은 연선) 케이블을 사용하기 때문에 시크넷이나 씬넷보다 전기적 특성이 더 우수합니다. 또한 광섬유 케이블 같은 대안보다 비용 효율적입니다.
그 외에도 광섬유 네트워크용 10Base-FL, 10Base-FB, 10Base-FP, 그리고 케이블 TV 방식의 광대역 배선용 10Broad36처럼 덜 알려진 이더넷 표준들도 존재합니다. 그러나 패스트 이더넷과 기가비트 이더넷의 등장으로 10Base-T를 포함한 위의 모든 전통 방식은 구식이 되었습니다.
패스트 이더넷 자세히 알아보기
1990년대 중반, 패스트 이더넷 기술은 기존 이더넷의 성능을 높이면서도 기존 네트워크를 완전히 다시 배선할 필요가 없도록 한다는 설계 목표를 달성하며 성숙기를 맞았습니다.
패스트 이더넷에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
- 100Base-T (UTP 케이블 사용)
- 100Base-FX (광섬유 케이블 사용)
가장 인기 있는 것은 100Base-T로, 이 표준에는 100Base-TX(카테고리 5 UTP), 100Base-T2(카테고리 3 이상 UTP), 그리고 100Base-T2 배선에 두 개의 추가 와이어 페어를 더한 100Base-T4가 포함됩니다.
기가비트 이더넷 자세히 알아보기
패스트 이더넷이 기존 이더넷을 10메가비트에서 100메가비트로 개선했다면, 기가비트 이더넷은 패스트 이더넷을 한 단계 더 발전시켜 1,000메가비트(1기가비트) 속도를 제공합니다. 기가비트 이더넷은 처음에 광케이블과 구리 케이블을 통해 전송되도록 만들어졌지만, 1000Base-T 표준 역시 이를 지원합니다. 1000Base-T는 100Mbps 이더넷과 유사한 카테고리 5 케이블을 사용하지만, 기가비트급 속도를 내려면 추가 와이어 페어를 활용해야 합니다.
이더넷 토폴로지와 프로토콜
전통적인 이더넷은 버스(bus) 토폴로지를 사용합니다. 즉, 네트워크상의 모든 장치(호스트)가 하나의 공유 통신 회선을 함께 사용합니다. 각 장치는 MAC 주소라고도 불리는 고유한 이더넷 주소를 가지며, 송신 장치는 이 주소를 이용해 메시지의 수신 대상을 지정합니다.
이더넷을 통해 전송되는 데이터는 프레임(frame) 형태로 존재합니다. 이더넷 프레임은 헤더, 데이터 영역, 푸터로 구성되며 전체 길이는 1,518바이트를 넘지 않습니다. 헤더에는 수신자와 송신자의 주소가 모두 담겨 있습니다.
이더넷으로 전송된 데이터는 원칙적으로 네트워크의 모든 장치에 브로드캐스트됩니다. 각 이더넷 장치는 프레임 헤더의 주소와 자신의 이더넷 주소를 비교해 해당 프레임이 자신에게 온 것인지 판단한 뒤, 맞으면 읽고 아니면 폐기합니다. 네트워크 어댑터는 이 기능을 하드웨어에 내장하고 있습니다.
이더넷 네트워크에서 전송하려는 장치는 먼저 매체가 사용 가능한지, 아니면 이미 전송이 진행 중인지 사전 확인을 거칩니다. 이더넷이 비어 있다면 송신 장치는 회선에 데이터를 실어 보냅니다. 하지만 두 장치가 거의 동시에 이 검사를 수행해 동시에 전송하는 경우도 생길 수 있습니다.
설계상 성능과의 타협으로, 이더넷 표준은 동시 전송 자체를 금지하지 않습니다. 이렇게 발생하는 소위 충돌(collision)은 양쪽 전송을 모두 실패하게 만들고, 두 송신 장치 모두 재전송해야 합니다. 이더넷은 무작위 지연 시간에 기반한 알고리즘으로 재전송 사이의 적절한 대기 시간을 정하며, 이 알고리즘 역시 네트워크 어댑터가 구현합니다.
전통 이더넷에서 이러한 브로드캐스트, 청취, 충돌 감지 절차를 CSMA/CD(반송파 감지 다중 접속/충돌 감지)라고 부릅니다. 일부 최신 이더넷 방식은 CSMA/CD를 사용하지 않습니다. 대신 전이중(full-duplex) 이더넷 프로토콜을 채택해, 별도의 청취 과정 없이도 지점 간 동시 송수신을 지원합니다.
이더넷 장치 더 알아보기
이더넷 케이블은 전송 거리에 제한이 있으며, 그 거리(최대 100미터 수준)만으로는 중·대규모 네트워크 구축에 부족합니다. 리피터(repeater)는 여러 케이블을 연결해 더 먼 거리를 커버할 수 있게 해줍니다. 브리지(bridge) 장치는 이더넷을 무선 네트워크처럼 다른 종류의 네트워크와 연결할 수 있습니다. 대표적인 리피터 장치로는 이더넷 허브(hub)가 있으며, 허브와 혼동되기 쉬운 장치로 스위치(switch)와 라우터(router)가 있습니다.
이더넷 네트워크 어댑터 역시 여러 형태로 존재합니다. 컴퓨터와 게임 콘솔에는 내장형 이더넷 어댑터가 탑재되어 있고, USB-이더넷 어댑터나 무선 이더넷 어댑터도 다양한 장치와 함께 사용하도록 설정할 수 있습니다.
결론
이더넷은 인터넷의 핵심 기술 중 하나입니다. 오랜 역사에도 불구하고 이더넷은 여전히 세계 수많은 근거리 통신망을 떠받치고 있으며, 앞으로의 고성능 네트워킹 수요를 충족하기 위해 끊임없이 발전하고 있습니다.