이더넷

Ethernet
8P8C 모듈러 커넥터가 노트북에 연결되어 이더넷에 사용되는 트위스트 페어 케이블
이더넷 오버 트위스트 페어 포트
이더넷 연결을 나타내기 위해 일부 장치에서 Apple이 사용하는 기호입니다.

이더넷(/iːrntt/)은 LAN, Metropolitan Area Network(MAN) 및 WAN(Wide Area Network)[1]에서 일반적으로 사용되는 유선 컴퓨터 네트워킹테크놀로지 패밀리입니다.1980년에 상업적으로 도입되어 1983년에 IEEE 802.3으로 처음 표준화되었습니다.이후 이더넷은 더 높은 비트레이트, 더 많은 노드 수 및 더 긴 링크 거리를 지원하도록 개선되었지만 하위 호환성은 크게 유지됩니다.시간이 지남에 따라 이더넷은 토큰링, FDDI 및 ARCNET과 같은 경쟁 유선 LAN 기술을 크게 대체했습니다.

원래의 10BASE5 이더넷은 공유 미디어로서 동축 케이블을 사용하고, 새로운 이더넷바리안트는 스위치와 함께 트위스트 페어 및 광섬유링크를 사용합니다.지금까지 이더넷 데이터 전송 속도는 기존의 2.94 Mbit/s에서[2] 최신 400 Gbit/s로 증가했으며, 최대 1.6 Tbit/s의 속도가 개발 중에 있습니다.이더넷 표준에는 OSI 물리층의 배선 및 시그널링 바리안트가 포함되어 있습니다.

이더넷을 통해 통신하는 시스템은 데이터 스트림을 프레임이라고 하는 짧은 조각으로 나눕니다.각 프레임에는 소스 및 수신처 주소와 손상된 프레임을 감지하고 폐기할 수 있도록 오류 검사 데이터가 포함됩니다. 대부분의 경우, 상위 계층 프로토콜은 손실된 프레임의 재전송을 트리거합니다.OSI 모델에 따라 이더넷은 데이터 링크 [3]레이어까지 서비스를 제공합니다.48비트 MAC 주소는, IEEE 802.11(Wi-Fi)등의 다른 IEEE 802 네트워킹 규격이나 FDDI 에 의해서 채용되고 있습니다.EtherType 값은 Subnetwork Access Protocol(SNAP) 헤더에도 사용됩니다.

이더넷은 가정 및 업계에서 널리 사용되며 무선 Wi-Fi 기술과 상호 작용합니다.인터넷 프로토콜은 일반적으로 이더넷을 통해 전송되기 때문에 인터넷을 구성하는 핵심 기술 중 하나로 간주됩니다.

역사

Accton Etherpocket-SP 병렬 포트 이더넷어댑터(1990년경).동축(10BASE2) 케이블과 트위스트 페어(10BASE-T) 케이블을 모두 지원합니다.PS/2 포트 패스스루 케이블에서 전력이 공급됩니다.

이더넷은 1973년부터 [4][5]1974년 사이에 Xerox PARC에서 개발되었습니다.그것은 로버트 멧칼프가 박사 [6]논문의 일부로 연구한 ALOHAnet에서 영감을 얻었다.이 아이디어는 1973년 5월 22일 Metcalfe가 쓴 메모에서 처음 기록되었으며, 그는 "전자파 [4][7][8]전파를 위한 완전 수동적 매체"로 한때 존재한다고 가정했던 발광 에테르를 따서 이 아이디어를 명명했다.1975년 제록스는 Metcalfe, David Boggs, Chuck Thacker, Butler Lampson을 [9]발명가로 등록한 특허 출원을 냈다.1976년, 시스템이 PARC에 배치된 후, Metcalfe와 Boggs는 중요한 [10][a]논문을 발표했습니다.Yogen Dalalal,[12] Ron Crane, Bob Garner 및 Roy Ogus는 원래 [13]2.94 Mbit/s 프로토콜에서 1980년에 시장에 출시된 10 Mbit/s 프로토콜로의 업그레이드를 촉진했습니다.

Metcalfe는 1979년 6월에 Xerox를 떠나 [4][14]3Com을 설립했습니다.그는 DEC(Digital Equipment Corporation), 인텔 및 Xerox가 협력하여 이더넷을 표준으로 홍보하도록 설득했습니다.그 과정의 일환으로 제록스는 그들의 '이더넷' [15]상표권을 포기하는 것에 동의했다.첫 번째 표준은 1980년 9월 30일 "이더넷, 로컬 영역 네트워크"로 발행되었습니다.데이터 링크 레이어 및 물리 레이어 사양"을 참조하십시오.이른바 DIX 표준(디지털인텔 Xerox)[16]에서는, 10 Mbit/s 이더넷을 지정해, 48 비트의 행선지 주소와 송신원주소, 및 글로벌 16 비트의 Ethertype 타입의 [17]필드를 사용하고 있습니다.버전 2는 1982년 11월에[18] 발행되어 이더넷 II라고 불리게 된 것을 정의합니다.공식적인 표준화 노력이 동시에 진행되어 1983년 [19]6월 23일 IEEE 802.3이 발표되었습니다.

이더넷은 처음에 토큰링 및 기타 독점 프로토콜과 경쟁했습니다.이더넷은 시장의 요구에 적응할 수 있었고, 10BASE2에서는 저렴한 얇은 동축 케이블로, 1990년부터는 10BASE-T를 사용한 유비쿼터스 트위스트 페어(twisted pair)로 전환했습니다.1980년대 말까지 이더넷은 확실히 지배적인 네트워크 [4]테크놀로지였습니다.이 과정에서 3Com은 1981년 3월에 최초의 10 Mbit/s 이더넷 3C100 NIC를 출하하고, 그 해 PDP-11s 및 VAX용 어댑터와 멀티버스 기반의 인텔 [20]: 9 및 Sun Microsystems 컴퓨터를 판매하기 시작했습니다.그 후 곧바로 DEC의 Unibus to Ethernet 어댑터가 등장했습니다.DEC는 자체 기업 네트워크를 구축하기 위해 내부적으로 판매 및 사용했으며 1986년에는 10,000개 이상의 노드에 도달하여 [21]당시 세계에서 가장 큰 컴퓨터 네트워크 중 하나가 되었습니다.IBM PC용 이더넷 어댑터 카드는 1982년에 출시되었고 1985년까지 3Com은 10만 [14]개가 팔렸다.1980년대에는 IBM의 자체 PC 네트워크 제품이 이더넷과 PC 경쟁을 벌였고, 1980년대에는 일반적으로 PC에서 LAN 하드웨어가 일반적이지 않았습니다.그러나 1980년대 중후반에는 사무실과 학교에서 프린터와 파일 서버 공유를 위해 PC 네트워킹이 보급되었습니다.또, 그 10년의 다양한 경쟁 LAN 테크놀로지 중에서, 이더넷은 가장 인기 있는 테크놀로지 중 하나입니다.병행 포트 베이스의 이더넷 어댑터는, DOS 와 Windows 용 드라이버를 사용해 제조되고 있었습니다.1990년대 초반에는 이더넷이 널리 보급되어 일부 PC와 대부분의 워크스테이션에 이더넷 포트가 등장하기 시작했습니다.이 프로세스는 10BASE-T와 비교적 작은 모듈러 커넥터의 도입에 의해 고속화되었습니다.이때 로우엔드 [citation needed]메인보드에도 이더넷포트가 탑재되었습니다.

그 이후 이더넷 테크놀로지는 새로운 대역폭과 시장 [22]요건을 충족하기 위해 발전해 왔습니다.컴퓨터와 더불어 이더넷은 이제 어플라이언스와 다른 개인 기기를 [4]상호 연결하는 데 사용됩니다.산업용 이더넷으로서 산업용 애플리케이션에 사용되고 있으며, 세계 통신 [23]네트워크의 레거시 데이터 전송 시스템을 빠르게 대체하고 있습니다.2010년까지 이더넷 기기 시장은 [24]연간 160억 달러 이상에 달했습니다.

표준화

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

1980년 2월, 전기 전자 기술자 협회(IEEE)는 LAN([14][25]local area network) 표준화를 위한 프로젝트 802를 시작했습니다.Gary Robinson(DEC), Phil Arst(Intel), Bob Printis(Xerox)를 포함한 [17]"DIX-group"은 LAN 사양 후보로 소위 "Blue Book" CSMA/CD 사양을 제출했습니다.CSMA/CD 외에 토큰 링(IBM에서 지원)과 토큰 버스(General Motors에서 선택 및 전송 지원)도 LAN 표준 후보로 검토되었습니다.경쟁적인 제안과 이니셔티브에 대한 폭넓은 관심으로 인해 어떤 기술을 표준화할지에 대한 의견이 크게 엇갈렸습니다.1980년 12월, 그룹은 세 개의 하위 그룹으로 분할되었고,[14] 각 제안에 대해 표준화가 별도로 진행되었습니다.

표준 프로세스의 지연으로 인해 Xerox Star 워크스테이션과 3Com의 이더넷 LAN 제품의 시장 도입이 위험에 처하게 되었습니다.이러한 비즈니스상의 영향을 염두에 두고 David Liddle(Xerox Office Systems, 제너럴 매니저)과 Metcalfe(3Com)는 신흥 오피스 통신 시장에서의 제휴를 위한 Fritz Röscheisen(Siemens Private Networks)의 제안을 강력히 지지하고 있습니다(1981년 4월 10일).IEEE 802의 Siemens 대표인 Ingrid From은 유럽 표준 기구인 ECMA TC24 내에 경쟁 태스크 그룹 "로컬 네트워크"를 설립함으로써 IEEE를 넘어 이더넷에 대한 광범위한 지원을 신속하게 실현했습니다.1982년 3월 ECMA TC24는 기업 멤버와 IEEE 802 [20]: 8 드래프트에 근거한 CSMA/CD 규격에 관한 합의에 도달했습니다.DIX의 제안은 기술적으로 가장 완전하고, ECMA에 의한 신속한 대응으로 IEEE 802.3 CSMA/CD 규격은 1982년 [14]12월에 승인되었습니다.IEEE는 1983년에 802.3 표준을 초안으로, 1985년에 [26]표준으로 발표했습니다.

국제 수준의 이더넷 승인은 국제전기표준위원회(IEC) 기술위원회(Technical Commission) 83 및 국제표준기구(ISO) 기술위원회 97 소위원회 6과의 통합을 위해 작업하는 연락 담당관으로서 From과 마찬가지로 초당적인 행동을 취함으로써 달성되었습니다.ISO 8802-3 표준은 [27]1989년에 발표되었다.

진화

인터넷 프로토콜 스위트
응용 프로그램레이어
트랜스포트 레이어
인터넷 레이어
링크 레이어

이더넷은 더 큰 대역폭, 향상된 미디어 액세스 제어 방식 및 다른 물리적 미디어를 포함하도록 진화했습니다.동축 케이블은 이더넷리피터 또는 [28]스위치로 연결된 포인트 투 포인트링크로 교환되었습니다.

이더넷 스테이션은 서로 데이터 패킷을 전송하여 통신합니다. 즉, 개별적으로 전송 및 전달되는 데이터 블록입니다.다른 IEEE 802 LAN과 마찬가지로 어댑터에는 글로벌하게 일의인48비트 MAC 주소가 프로그래밍되어 있기 때문에 각 이더넷스테이션에 일의의 [b]주소가 할당됩니다.MAC 주소는, 각 데이터 패킷의 행선지와 송신원 양쪽 모두를 지정하기 위해서 사용됩니다.이더넷은, 행선지 주소와 송신원주소를 모두 사용해 정의할 수 있는 링크 레벨의 접속을 확립합니다.송신을 수신하면, 수신자는 수신처 주소를 사용해 송신이 스테이션에 관련하는 것인지, 무시해도 좋은지를 판단합니다.네트워크 인터페이스는 보통 다른 이더넷스테이션 [c][d]앞으로 패킷을 수신하지 않습니다.

각 프레임의 EtherType 필드는, 수신 스테이션의 operating system에 의해서, 적절한 프로토콜 모듈(예를 들면 IPv4등의 인터넷 프로토콜 버전)을 선택하기 위해서 사용됩니다.이더넷 프레임은 EtherType 필드에 의해 자기 식별이라고 불립니다.프레임을 자체 식별하면 동일한 물리적 네트워크에서 여러 프로토콜을 혼합하여 단일 컴퓨터에서 여러 프로토콜을 [29]함께 사용할 수 있습니다.이더넷 테크놀로지의 진화에도 불구하고 모든 세대의 이더넷(초기 시험판 제외)은 같은 [30]프레임포맷을 사용합니다.혼합 속도 네트워크는 이더넷 스위치 및 리피터를 사용하여 원하는 이더넷 [31]배리언트를 지원하는 방식으로 구축할 수 있습니다.

이더넷의 보급과 그 지원에 필요한 하드웨어의 비용 절감을 위해 2004년까지 대부분의 제조업체는 PC 메인보드에 이더넷 인터페이스를 직접 내장하여 별도의 네트워크 [32]카드를 필요로 하지 않게 되었습니다.

공유 매체

오래된 이더넷 기기왼쪽 위에서 시계방향: 인라인 10BASE2 어댑터를 갖춘 이더넷 트랜시버, 10BASE5 어댑터를 갖춘 유사한 모델 트랜시버, AUI 케이블, 10BASE2 BNC T커넥터를 갖춘 다른 스타일의 트랜시버, 10BASE5 엔드 피팅 2개(N커넥터), 오렌지색 "뱀파이어 탭" 설치 도구(드릴링 포함)소켓 렌치)와 DEC에서 제조된 초기 모델 10BASE5 트랜시버(h4000)를 포함합니다.짧은 길이의 황색 10BASE5 케이블은 한쪽 끝에는 N 커넥터가 장착되어 있고 다른 한쪽 끝에는 N 커넥터 셸이 장착되어 있습니다.케이블이 통과하는 검은 반회색의 직사각형 물체는 뱀파이어탭이 장착되어 있습니다.

이더넷은 원래 브로드캐스트 전송 매체 역할을 하는 공유 동축 케이블을 통해 통신하는 컴퓨터의 아이디어에 기반했습니다.사용된 방법은 19세기 물리학에서 루미네랄 에테르에 비유된 통신 채널을 제공하는 공통 케이블과 라디오 [e]시스템에 사용되는 방법과 유사했으며, "이더넷"이라는 이름이 이 참조에서 [33]유래되었다.

원래 이더넷의 공유 동축 케이블(공유 미디어)이 건물 또는 캠퍼스를 통과하여 연결된 모든 머신에 도달했습니다.CSMA/CD(carrier-sense multiple access with collision detection)로 알려진 방식이 컴퓨터가 채널을 공유하는 방식을 지배했습니다.이 스킴은 경쟁하는 토큰링 [f]또는 토큰버스 테크놀로지보다 심플했습니다.컴퓨터는 AUI(Attachment Unit Interface) 트랜시버에 접속되어 케이블에 접속됩니다(신 이더넷에서는 트랜시버는 통상 네트워크어댑터에 내장되어 있습니다).단순한 패시브 와이어는 소규모 네트워크에서는 신뢰성이 높지만, 대규모 확장 네트워크에서는 신뢰성이 낮습니다.단일 장소에 있는 와이어가 손상되거나 커넥터가 불량하여 이더넷세그먼트 전체를 사용할 [g]수 없게 되는 경우가 있습니다.

1980년대 전반까지 이더넷의 10BASE5 실장에서는 직경 0.375인치(9.5mm)의 동축 케이블이 사용되었습니다.이 케이블은 나중에 thick Ethernet 또는 thicknet이라고 불립니다.후속 모델인 10BASE2는 Thin Ethernet 또는 Thinnet으로 불리며 RG-58 동축 케이블을 사용했습니다.케이블의 설치가 간단하고 비용이 [34]: 57 적게 드는 것에 중점을 두고 있었습니다.

모든 통신은 같은 회선상에서 행해지기 때문에, 1대의 컴퓨터가 송신하는 정보는, 1대의 [h]행선지만을 대상으로 하고 있어도, 모두 수신합니다.네트워크 인터페이스 카드는, 해당하는 패킷을 수신했을 때만 CPU 를 중단합니다.이 카드는,[c] CPU 에 행선지가 지정되어 있지 않은 정보를 무시합니다.또한 단일 케이블을 사용하면 데이터 대역폭이 공유되므로 예를 들어 2개의 스테이션이 동시에 [35]활성화되면 각 디바이스에 대한 사용 가능한 데이터 대역폭이 절반으로 줄어듭니다.

2개의 스테이션이 동시에 송신하려고 하면 충돌이 발생합니다.송신 데이터가 파손되어 스테이션이 재발송신을 요구합니다.데이터 손실과 재전송으로 스루풋이 저하됩니다.최대 허용 케이블 길이로 접속되어 있는 복수의 액티브호스트가 다수의 짧은 프레임을 송신하려고 하는 최악의 경우, 과도한 콜리전이 스루풋을 큰폭으로 저하시킬 가능성이 있습니다.그러나 1980년 Xerox 보고서는 일반 부하와 인위적으로 생성된 부하 모두에서 기존 이더넷 설치의 성능을 연구했습니다.보고서에서는 LAN 상의 throughput이 98%로 [36]확인되었다고 주장했습니다.이는 토큰 패싱 LAN(토큰 링, 토큰 버스)과는 대조적입니다.토큰 대기 때문에 새로운 노드가 LAN에 들어올 때마다 스루풋이 저하됩니다.이 보고서는 이론적으로 충돌 기반 네트워크가 공칭 용량의 37%에 달하는 낮은 부하에서 불안정해졌음을 모델링에서 보여주었기 때문에 논란이 있었습니다.많은 초기 연구자들이 이러한 결과를 이해하지 못했다.실제 네트워크에서의 퍼포먼스가 대폭 [37]향상됩니다.

현대의 이더넷에서는, 모든 스테이션이 공유 케이블 또는 간이 리피터 허브를 개입시켜 1개의 채널을 공유하는 것은 아닙니다.대신, 각 스테이션은 스위치와 통신해, 그 트래픽을 행선지 스테이션에 전송합니다.이 토폴로지에서는 콜리전이 가능한 것은 스테이션과 스위치가 동시에 서로 통신을 시도하여 콜리전이 이 링크로 한정되어 있는 경우 뿐입니다.또한 10BASE-T 규격은 패스트이더넷에서 보편화된 전이중 모드 동작과 기가비트이더넷에서 사실상의 표준이 도입되었습니다.전이중에서는 스위치와 스테이션이 동시에 송수신을 할 수 있기 때문에 최신 Ethernet은 완전히 충돌하지 않습니다.

  • 기존 이더넷과 최신 이더넷의 비교
  • The original Ethernet implementation: shared medium, collision-prone. All computers trying to communicate share the same cable, and so compete with each other.

    최초 이더넷 실장: 공유 중형, 충돌 가능성.통신을 시도하는 모든 컴퓨터는 같은 케이블을 공유하기 때문에 서로 경쟁합니다.

  • Modern Ethernet implementation: switched connection, collision-free. Each computer communicates only with its own switch, without competition for the cable with others.

    최신 이더넷 구현: 스위치 접속, 충돌 없음.각 컴퓨터는 다른 컴퓨터와의 케이블 경쟁 없이 자신의 스위치로만 통신합니다.

리피터 및 허브

동축 케이블 기반의 10BASE2(BNC 커넥터, 왼쪽)와 트위스트 페어 기반의 10BASE-T(8P8C 커넥터, 오른쪽)를 모두 지원하는 1990년대 ISA 네트워크 인터페이스 카드
주요 기사:이더넷 허브

신호의 열화와 타이밍의 이유로 동축 이더넷세그먼트의 [38]사이즈는 제한되어 있습니다.이더넷 리피터를 사용하면 다소 큰 네트워크를 구축할 수 있습니다.초기 리피터에는 포트가 2개밖에 없었기 때문에 네트워크 크기를 최대 2배로 늘릴 수 있었습니다.3개 이상의 포트를 가진 리피터를 사용할 수 있게 되면 스타 토폴로지로 네트워크를 배선할 수 있게 되었습니다.광섬유를 사용한 별 위상(파이버넷이라고 함)에 대한 초기 [39]실험은 1978년에 발표되었다.

공유 케이블 이더넷의 버스토폴로지는 텔레포니용 건물로 설계된 스타토폴로지 케이블플랜과 모순되기 때문에 사무실에 설치하는 것은 항상 어렵습니다.상업용 건물에 이미 설치되어 있는 트위스트 페어 전화 배선에 적합하도록 이더넷을 수정함으로써 비용을 절감하고 설치 기반을 확장하며 건물 설계를 활용할 수 있는 또 다른 기회가 제공되었습니다. 따라서 트위스트 페어 이더넷은 1980년대 중반의 다음 논리적 발전이었습니다.

Unshielded Twisted-Pair Cable(UTP; 쉴드 없는 트위스트 페어 케이블)의 이더넷은 1980년대 중반 1 Mbit/s의 StarLAN에서 시작되었습니다.1987년 SynOptics는 10 Mbit/s의 최초의 트위스트 페어 이더넷을 중앙 허브(나중에 LattisNet이라고 [14][33]: 29 [40]불림)를 갖춘 스타 배선 케이블 토폴로지에 도입했습니다.이것들은 포인트 투 포인트링크 전용으로 설계된10BASE-T로 진화해, 모든 터미네이션이 디바이스에 짜넣어져 있습니다.이것에 의해, 리피터는 대규모 네트워크의 중심에서 사용되는 전용 디바이스에서, 2대 이상의 머신을 가지는 모든 트위스트 페어 베이스의 네트워크가 사용할 필요가 있는 디바이스로 변화했습니다.이로 인해 발생한 트리 구조에 의해, 1개의 피어 또는 그 관련 케이블의 대부분의 장해가 [citation needed]네트워크상의 다른 디바이스에 영향을 주지 않게 되어, 이더넷네트워크의 유지보수가 용이하게 되었습니다.

물리적인 스타토폴로지와 트위스트 페어 및 파이버미디어에 별도의 송수신 채널이 존재하는데도 리피터 기반의 이더넷네트워크에서는 반이중과 CSMA/CD를 사용하고 있으며 리피터에 의한 액티비티는 최소한으로 억제되어 있습니다.주로 패킷콜리젼 처리에 있어서의 잼 신호의 생성입니다.모든 패킷은 리피터 상의 다른 모든 포트로 전송되므로 대역폭 및 보안 문제는 해결되지 않습니다.리피터의 총 throughput은 단일 링크의 throughput으로 제한되며 모든 링크는 같은 [33]: 278 속도로 동작해야 합니다.

브리징과 스위칭

2개의 이더넷스위치의 패치필드가 있는 패치케이블
주요 기사:네트워크 브리지 및 네트워크 스위치

리피터는 케이블 파손 등 이더넷세그먼트의 일부 측면을 분리할 수 있지만 모든 트래픽을 모든 이더넷디바이스로 전송합니다.네트워크 전체가 1개의 콜리젼 도메인이며, 모든 호스트는 네트워크상의 어느 장소에서든 콜리젼을 검출할 수 있어야 합니다.이것에 의해, 가장 먼 노드간의 리피터의 수가 제한되어 이더넷네트워크상에서 통신할 수 있는 머신의 수에 실질적인 제한이 생깁니다.리피터가 접속하는 세그먼트는 모두 같은 속도로 동작해야 하기 때문에 단계적인 업그레이드가 불가능합니다.[citation needed]

이러한 문제를 완화하기 위해 물리층을 분리하면서 데이터 링크층에서 통신하도록 브리징이 작성되었습니다.브리징을 사용하면 어떤 이더넷세그먼트(segment)에서 다른 이더넷세그먼트(segment)로 전송되는 것은 올바른 형식의 이더넷패킷뿐입니다.콜리젼과 패킷에러는 분리됩니다.초기 기동시에 이더넷브릿지는 이더넷리피터와 같이 동작해, 세그먼트간에 모든 트래픽을 전달합니다.다음으로, 착신 프레임의 송신원주소를 감시하는 것으로써, 브릿지는 주소를 세그먼트(segment)에 관련짓는 주소 테이블을 구축합니다.주소가 학습되면 브릿지는 해당 주소 앞으로 네트워크트래픽을 관련 세그먼트에만 전송하여 전체적인 퍼포먼스를 향상시킵니다.브로드캐스트트래픽은 모든 네트워크 세그먼트로 전송됩니다.브릿지는, 2 개의 호스트간의 세그먼트수의 제한도 극복하고, 속도의 혼재도 가능하게 합니다.이것들은 모두 고속 이더넷바리안트의 [citation needed]증분 배치에 매우 중요합니다.

1989년에 Motorola Codex는 6310 EtherSpan을, Kalpana는 EtherSwitch를 도입했습니다.이것들은 최초의 상용 [i]이더넷스위치의 예입니다.이와 같은 초기 스위치에서는 컷스루 스위칭을 사용하여 착신 패킷의 헤더만 검사한 후 폐기 또는 다른 [41]세그먼트로 전송했습니다.이것에 의해, 전송 지연이 단축됩니다.이 방법의 단점 중 하나는 다른 링크 속도의 혼재를 쉽게 허용하지 않는다는 것입니다.또 하나는 파손된 패킷은 여전히 네트워크를 통해 전파된다는 것입니다.이것에 대한 최종적인 해결책은 원래의 스토어 앤 포워드 어프로치로 되돌리는 것입니다.이 어프로치에서는, 패킷이 스위치상의 버퍼에 완전하게 읽혀져 프레임체크 시퀀스가 확인되고 나서 패킷이 전송 됩니다.[41]현대의 네트워크 기기에서는, 통상, 이 프로세스는 애플리케이션 고유의 집적 회로를 사용해 행해져 패킷이 와이어 [citation needed]속도로 전송 됩니다.

트위스트 페어 또는 파이버링크 세그먼트가 사용되며 어느 쪽도 리피터에 접속되어 있지 않은 경우, 그 세그먼트상에서 전이중 이더넷이 가능하게 됩니다.전이중 모드에서는, 양쪽의 디바이스가 동시에 서로 송수신 할 수 있어 콜리젼 [42]도메인은 없습니다.이것에 의해, 링크의 집약 대역폭이 2배로 되어, 링크 속도의 2배로 애드버타이즈 되는 경우가 있습니다(패스트이더넷의 [j]경우 200 Mbit/s 등).이러한 접속의 콜리젼 도메인이 삭제되는 것으로써, 그 세그먼트상의 2개의 디바이스에 의해서 모든 링크의 대역폭을 사용할 수 있게 되어, 세그먼트 길이는 콜리젼 검출의 제약에 의해서 제한되지 않게 됩니다.

패킷은 통상, 목적의 포토에만 전달되기 때문에, 스위치드 이더넷상의 트래픽은 공유 미디어 이더넷상의 트래픽보다 퍼블릭하지 않습니다.그러나 스위치드 이더넷은 ARP 스푸핑이나 [citation needed][43]MAC 플래딩 등의 방법으로 스위치드 이더넷시스템을 전복시키기 쉽기 때문에 안전하지 않은 네트워크 테크놀로지로 간주할 필요가 있습니다.

대역폭의 이점, 디바이스의 상호 격리 향상, 디바이스의 다양한 속도를 쉽게 혼재시킬 수 있는 기능 및 비스위치드 이더넷 고유의 체인 제한의 철폐로 스위치드 이더넷은 지배적인 네트워크 [44]테크놀로지가 되었습니다.

고도의 네트워킹

코어 이더넷스위치

반면repeater-based 이더넷을 크게 개선 실패의 단일 포인트 공격으로 고통 받는 단순형, 이더넷 네트워크 교환은 루프, 방송 방사선 및 멀티 캐스트 트래픽 전환과 관련한 기계에 데이터를 보내고 속여서 하게 하스위치나 호스트들은 비록 그것을 의도하지 않은, 확장성 및 보안의 쟁점입니다.[표창 필요한]

스위치의 고도의 네트워킹 기능에서는 Shortest Path Bridging(SPB; 최단 패스브리징) 또는 Spanning-Tree Protocol(STP)을 사용하여 루프가 없는 메시 네트워크를 유지하고 용장성(STP) 또는 로드밸런싱(SPB)을 위한 물리 루프를 가능하게 합니다.최단 패스 브리징에는 링크 스테이트라우팅 프로토콜 IS-IS를 사용하여 디바이스 간의 최단 패스루트를 가진 대규모 네트워크를 사용할 수 있습니다.

더 높은 수준의 네트워킹 기능 또한, MAClockdown[45]과 방송 방사선 필터링 같은 보호 기능을 제공합니다, 반면 같은 물리적 인프라를 이용하는 사용자 여러가지 다른 종류의 별도로 보관하는 VLANs 사용하여 multilayer 다른 수업 시간 사이에 라우팅 하는 데 전환을 사용하나, 대역 폭 추가할 링크 집합을 사용하여 항만 안전 보장합니다. 너무및 [citation needed]용장성을 제공하기 위한 링크입니다.

2016년에는 이더넷이 InfiniBand를 대체하여 TOP500 슈퍼컴퓨터의 [46]가장 인기 있는 시스템 인터커넥트로 선정되었습니다.

품종

주요 기사:이더넷 물리층 및 이더넷 over 트위스트 페어

이더넷 물리 레이어는 오랜 기간에 걸쳐 진화하여 1 Mbit/s에서 400 Gbit/s의 속도로 동축, 트위스트 페어 및 광섬유 물리 미디어 인터페이스를 [47]포함합니다.트위스트 페어 CSMA/CD의 첫 도입은 802.3 1BASE5로 [48]표준화된 StarLAN이었습니다.1BASE5는 시장침투율은 낮았지만 10BASE-T~10GBASE-T로 넘어가는 물리장치(와이어, 플러그/잭, 핀아웃 및 배선계획)를 정의했습니다.

가장 일반적인 형식은 10BASE-T, 100BASE-TX 및 1000BASE-T 입니다.3개 모두 트위스트 페어 케이블과 8P8C 모듈러 커넥터를 사용합니다.각각 [49][50][51]10 Mbit/s, 100 Mbit/s 및 1 Gbit/s로 실행됩니다.

이더넷의 광섬유바리안트(일반적으로 SFP 모듈을 사용하는 것)도 대규모 네트워크에서 매우 인기가 있습니다.고성능, 전기절연성 및 장거리(일부 버전에서는 10km)를 제공합니다.일반적으로 네트워크 프로토콜 스택소프트웨어는 모든 [52]종류에서 동일하게 동작합니다.

프레임 구조

조립형 이더넷칩인 SMSC LAN91C110(SMSC 91x) 칩 클로즈업
주요 기사:이더넷 프레임

IEEE 802.3에서는 데이터그램은 패킷 또는 프레임이라고 불립니다.패킷은 전송 유닛 전체의 설명에 사용되며 프리암블, Start Frame Delimiter(SFD; 시작 프레임 딜리미터) 및 캐리어 확장(존재하는 [k]경우)이 포함됩니다.프레임은 송신원 및 수신처의 MAC 주소를 특징으로 하는 프레임헤더와 payload 프로토콜의 프로토콜 유형 또는 payload 길이를 나타내는EtherType 필드를 가진 시작 프레임 딜리미터 뒤에 시작됩니다.프레임의 중앙 섹션은 프레임에 전송되는 다른 프로토콜(예: 인터넷 프로토콜)의 헤더를 포함하는 페이로드 데이터로 구성됩니다.프레임은 [53]: sections 3.1.1 and 3.2 전송 중인 데이터의 파손을 검출하기 위해 사용되는 32비트 순회 용장성 체크로 종료됩니다.특히 이더넷 패킷에는 존속 가능 시간 필드가 없기 때문에 스위칭루프가 존재할 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

자동 네고시에이션

주요 기사:자동 네고시에이션

자동 네고시에이션이란, 접속되어 있는 2개의 디바이스가, 속도나 듀플렉스 모드등의 공통의 송신 파라미터를 선택하는 순서입니다.자동 네고시에이션은 처음에 100BASE-TX에서 도입된 옵션 기능이었지만 10BASE-T와의 하위 호환성도 있습니다.1000BASE-T 이후에는 자동 네고시에이션이 필수입니다.

에러 상태

스위칭 루프

주요 기사:스위칭 루프

2개의 엔드 포인트 사이에 복수의 레이어2(OSI 모델) 패스가 존재하는 경우(예를 들어, 2개의 네트워크 스위치 또는 같은 스위치상의 2개의 포토가 서로 접속되어 있는 경우)에는, 컴퓨터 네트워크상에서 스위칭루프 또는 브리지루프가 발생합니다.브로드캐스트 및 멀티캐스트가 스위치에 의해 모든 포트로 전송될 때 루프는 브로드캐스트스톰을 생성합니다.스위치 또는 스위치는 네트워크에 플래딩하는 브로드캐스트메시지를 반복적으로 재브로드캐스트합니다.레이어 2 헤더는 Time to Live(TTL; 존속 가능 시간) 값을 지원하지 않기 때문에 프레임이 루프된 토폴로지에 송신되면 프레임은 영속적으로 [54]루프할 수 있습니다.

스위칭 또는 브리지루프를 포함하는 물리 토폴로지는 용장성을 위해 매력적이지만 스위치드 네트워크에는 루프가 없어야 합니다.해결책은 물리 루프를 허용하지만 네트워크 스위치 [citation needed]상에서 Shortest Path Bridging(SPB; 최단 경로 브리징) 프로토콜 또는 오래된 스패닝 트리 프로토콜(STP)을 사용하여 루프가 없는 논리 토폴로지를 작성하는 것입니다.

재버

이더넷 패킷의 최대 전송 시간보다 길게 송신하고 있는 노드는 재버링하고 있는 것으로 간주됩니다.물리 토폴로지에 따라 재버 검출과 해결 방법이 다소 다릅니다.

  • 네트워크의 영속적인 [55]중단을 방지하기 위해 MAU는 DTE로부터의 비정상적으로 긴 전송(20~150밀리초 이상)을 검출하여 정지해야 합니다.
  • 전기적으로 공유되는 매체(10BASE5, 10BASE2, 1BASE5)에서는 재버는 각 엔드 노드에 의해서만 검출되어 수신이 정지됩니다.더 이상의 치료법은 [56]없다.
  • 리피터/리피터 허브는 재버 타이머를 사용합니다.재버 타이머는, 기한이 지났을 때에 다른 포토로의 재발송신을 종료합니다.타이머는 1 Mbit/[57]s의 경우 25,000 ~50,000 비트, 10 Mbit/s와 100 Mbit/[58][59]s의 경우 40,000 ~75,000 비트, 1 Gbit/[60]s의 경우 80,000 ~150,000 비트입니다재버링 포트는 캐리어가 [61]검출되지 않을 때까지 네트워크에서 분할됩니다.
  • MAC 레이어를 사용하고 있는 엔드노드는 보통 오버사이즈이더넷 프레임을 검출하여 수신을 정지합니다.브리지/스위치는 프레임을 [62]전송하지 않습니다.
  • 점보 프레임을 사용하는 네트워크 내의 불균일한 프레임사이즈 설정은 엔드 [citation needed]노드에 의해 재버로서 검출될 수 있습니다.
  • 업스트림리피터에 의해 재버로서 검출되어 그 후에 절단된 패킷은 무효 프레임체크 시퀀스를 가지며 [citation needed]폐기된다.

런트 프레임

  • 런트는 최소 허용 크기보다 작은 패킷 또는 프레임입니다.그것들은 폐기되고 [63]전파되지 않습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 1976년 문서에서 설명한 실험 이더넷은 2.94 Mbit/s로 실행되었으며 8비트 수신처 및 송신원주소 필드가 있기 때문에 원래 이더넷주소는 현재의 [11]MAC 주소가 아닙니다.소프트웨어 규약에 따르면, 수신처 및 송신원 주소 필드 뒤의 16비트는 "패킷 타입"을 지정하지만, 이 문서에서 말하는 것처럼 "다른 프로토콜은 분리된 패킷 타입 세트를 사용한다".따라서 원래의 패킷 타입은 각 다른 프로토콜 내에서 다를 수 있습니다.이는 IEEE 이더넷 표준의 EtherType과 대조됩니다.EtherType은 사용하는 프로토콜을 지정합니다.
  2. ^ 경우에 따라 어댑터 교체 시 주소 변경을 방지하거나 로컬에서 관리되는 주소를 사용하기 위해 공장 출하 시 할당된 주소를 덮어쓸 수 있습니다.
  3. ^ a b 비규칙(Promiscuous) 모드가 되지 않는 한.
  4. ^ 물론 브리지와 스위치는 패킷을 전송하기 위해 다른 주소를 받아들입니다.
  5. ^ 무선 시스템과 유선 공유 미디어 통신에는 기본적인 차이가 있습니다.예를 들어 무선 시스템보다 유선 시스템에서 충돌을 검출하기 쉽다는 점입니다.
  6. ^ CSMA/CD 시스템에서는, 송신기가 전송을 정지하기 전에, 메시지의 전파파의 선두 에지가 미디어의 모든 부분에 도달해, 다시 돌아오는 것을 보증할 수 있는 충분한 크기의 패킷이 필요합니다.따라서, 콜리전(그 패킷이 강제로 오버랩 된 시간내에 개시된 복수의 패킷)이 검출되는 것을 보증합니다.그 결과, 최소 패킷사이즈와 물리 미디어의 총길이는 밀접하게 관련되어 있습니다.
  7. ^ 멀티포인트 시스템은 전기적 중단이 신호를 반사하여 정상적으로 동작하는 노드도 있는 반면 과도한 재시도 또는 전혀 동작하지 않는 노드도 있는 경우 이상한 장애 모드가 되기 쉽습니다.자세한 것은 정재파를 참조해 주세요.이것들은 세그먼트의 완전한 장애보다 진단이 훨씬 더 어려울 수 있습니다.
  8. ^ 즉, 이더넷네트워크상의 노드가 필요에 따라 회선상의 모든 트래픽을 도청할 수 있기 때문에 all listen 속성은 공유 미디어 이더넷의 보안상 약점입니다.
  9. ^ 스위치라는 용어는 디바이스 제조원에 의해 개발되었으며 IEEE 802.3 규격에는 기재되어 있지 않습니다.
  10. ^ 트래픽 패턴이 대칭인 경우에만 성능이 두 배로 향상되기 때문에 이는 오해를 불러일으킬 수 있습니다.
  11. ^ 캐리어 확장은 공유 미디어 기가비트이더넷에서의 충돌 검출을 지원하도록 정의되어 있습니다.

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추가 정보

외부 링크

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