리눅스 네트워크 이더넷 Linux network ethernet

개요

이더넷은 옛날 방식이고, 인터넷은 최근 방식일까?

정답은 X이다, 이더넷과 인터넷은 다른 개념으로 서로 연결될 수도, 아닐 수도 있다.

보통 규모가 작은 LAN에서는 이더넷 통신을 한다.

이더넷은 MAC 주소로 통신을 하며, 허브가 IP를 부여하는 방식이다.

 

인터넷은 TCP / IP 프로토콜을 사용하여 IP주소 기반 통신을 하지만

이더넷은 CSMA / CD 프로토콜을 사용하여 MAC주소 기반 통신을 한다.

 

이와 같은 이유로 이더넷 카드, 이더넷 케이블과 같은 이더넷을 위한 장비가 따로 존재한다.

사실상 LAN 규모의 대표적인 통신이 표준이므로, 이더넷 카드 및 이더넷 케이블을 랜카드, 랜케이블이라고 부른다.

 

 

CSMA / CD

LAN에서 통신을 할때는 연결되어 있는 모든 노드에게 데이터를 보낸다.

5개의 장치 A, B, C, D, E가 이더넷을 통해 연결되어 있을 경우 A에서 D에게 특정 통신을 원할 경우 데이터를 받을 필요가 없는 B, C, E장치 또한 데이터를 받게 된다.

이는 자기가 보내고 싶은 장치가 어디에 있는지 모르기 때문에 모든 장치에 데이터를 보내는 것이다.

 

CSMA / CD 프로토콜은 다음과 같은 동작 방식을 갖고 있다.

1. 현재 네트워크에 통신이 되고 있는지 Check ( 캐리어 신호 유무 )
2. 사용 가능할 때 까지 랜덤 시간 기다림
3. 통신이 안 되고 있으면 통신을 시작
4. 만약 충돌이 발생한다면, 랜덤 시간 이후 재전송

충돌이 발생할 수 있는 네트워크 범위를 콜리젼 도메인이라고 한다.

LAN 네트워크는 모두 같은 콜리젼 도메인을 가지며, 랜덤 시간을 기다리는 과정 때문에 연결되는 기기가 많아 질 수록 콜리젼 확률은 올라가 통신 효율이 떨어질 수 있다.

 

콜리전 도메인을 피할 순 없기 때문에 어떻게 지혜롭게 줄일 지를 고민해야 한다.

아래와 같은 작업들을 통해 콜리젼 도메인을 해결하는 방법을 고려해야 한다.

1. 스위치 사용 : 스위치를 사용해 개별 포트 간에 트래픽을 분리한다
2. VLAN 사용 : 가상 랜을 사용해 네트워크를 분리하고 네트워크 성능 향상과 보안성을 높일 수 있다
3. 네트워크 장비의 포트 제한
4. 네트워크 분할
5. 네트워크 장비에서의 전송률 제한

 

공유기

이더넷 네트워크 장비로 가정집에서 주로 사용하는 공유기는 Home Router 라고도 한다.

가정에서 필요한, 여러 네트워크 장비를 통합한 가정용 라우터로 가정집에서는 공유기 하나면 된다.

 

Home Router는 대부분 포트가 적기 때문에 여러개의 포트가 필요한 사무실에서는 공유기를 여러개 다량으로 연결해 주어야 하고, 이 과정에서 속도가 느려지며 안정성이 떨어지게 된다. 중대형 사무실급 네트워크 환경에서는 구축이 힘들다.

 

 

리피터

신호를 증폭하고 잡음을 줄이기 위해 리피터를 사용한다.

하지만 통신 거리가 길면 신호가 약해진다는 특성이 있어 단독으로 사용하지는 않는다.

요즘은 다른 장치에 리피터 기능이 포함 되어있는 경우가 많다.

 

 

이더넷 허브

멀티포트 리피터 / 허브라고 부른다.

연결된 신호를 보내면, 모두 복사해서 연결된 모든 기기에 전달해 준다.

요즘은 업그레이드 버전인 스위치를 사용한다.

CSMA / CD 프로토콜을 사용하여 모두 같은 콜리젼 도메인에 있게 된다.

위에서 다루었듯이 연결된 장치가 많을 수록 콜리젼 확률이 커진다.

 

 

이더넷 스위치

이더넷 스위치 = 스위치 = 스위치 허브 모두 같은 기기를 지칭한다.

똑똑한 허브로, 연결된 신호를 단순 복사해서 모든 장치에 신호를 뿌리지 않는다.

 

스위치의 동작은 다음과 같다.

1. MAC주소를 기반으로 연결된 포트마다 어떤 기기가 연결되었는 지 기록한다.
2. 신호 내용을 분석하여, 어떤 장치를 찾는지 알아낸다.
3. 콜리전 도메인을 대폭 감소해준다.

 

라우터(게이트웨이)

내부 네트워크를 연결하고 다른 네트워크로 나가는 출구(게이트웨이)로 사용한다.

스위치 처럼 내부 네트워크 연결이 가능하며, 내부 네트워크들과 외부 네트워크 연결이 가능하다.

스위치의 똑똑한 버전이라고 볼 수 있다.

 

라우터로 외부 망과 연결하여 인터넷에 연결하면 스위치는 내부 망에서 연결한다.

라우터에는 OS가 존재하여 H/W, S/W와 신호를 관리하며 보안 기능을 담당한다.

일반적으로는 사용자가 접근하지 못하고, 제조 업체에서 관리한다.

 

정리를 하면 ISP 업체의 전용 회선과 IP를 라우터에 연결한다.

라우터는 외부 네트워크(인터넷)와 TCP / IP 기반 통신을 통해 데이터를 통신한다.

내부 네트워크에서 MAC기반 CSMA / CD 통신을 통해 스위치와 데이터를 통신한다.

스위치는 필요한 장치와 MAC기반으로 데이터를 통신한다.