이더넷과 CSMA/CD
쉽게 말하면
이더넷은 지금 우리가 쓰는 유선 랜의 규칙이에요. 예전엔 한 선을 여럿이 같이 써서 동시에 말하면 신호가 부딪혔는데(충돌), 그때 '먼저 듣고, 조용하면 말하고, 부딪히면 잠깐 기다렸다 다시' 하는 규칙이 CSMA/CD예요. 기기마다 붙은 고유 번호(MAC 주소)로 상대를 찾아요.
시험용 정의
이더넷은 IEEE 802.3으로 표준화된 유선 LAN 기술로, 데이터링크 계층에서 MAC 주소로 프레임을 전달한다. 공유 매체에서는 CSMA/CD(반송파 감지 다중 접속 / 충돌 검출) 방식으로, 보내기 전에 선이 비었는지 듣고, 충돌을 감지하면 잼 신호를 보낸 뒤 무작위 시간 기다렸다 다시 보낸다.
비유로 이해하기
회의실 토론 규칙이다. 누가 말하는지 먼저 듣고(Carrier Sense), 조용하면 아무나 말할 수 있지만(Multiple Access), 두 사람이 동시에 말을 시작하면 둘 다 멈추고 각자 아무렇게나 정한 시간 뒤 다시 말한다(Collision Detection).
자세히
먼저 알아 둘 말
| 말 | 뜻 |
|---|---|
| IEEE | 미국 전기전자학회. 802.x 시리즈로 LAN 표준을 만든다(802.3 이더넷, 802.11 무선) |
| 프레임 | 데이터링크 계층의 데이터 단위 |
| MAC 주소 | 랜카드 고유 주소, 48비트(6바이트). 앞 24비트 제조사 번호(OUI), 뒤 24비트 일련번호 |
| 충돌 도메인 | 동시에 보내면 서로 부딪히는 범위. 허브는 하나, 스위치는 포트마다 나뉜다 |
| 백오프 | 충돌 뒤 다시 보내기 전에 기다리는 무작위 시간 |
이더넷 프레임 구성
| 필드 | 크기 | 뜻 |
|---|---|---|
| 프리앰블 + SFD | 7 + 1바이트 | 수신 쪽과 박자를 맞추는 신호, 프레임 시작 표시 |
| 목적지 MAC | 6바이트 | 받는 장치 주소 (FF-FF-FF-FF-FF-FF는 브로드캐스트) |
| 출발지 MAC | 6바이트 | 보내는 장치 주소 |
| 타입/길이 | 2바이트 | 위 계층 프로토콜(0x0800 IPv4, 0x0806 ARP, 0x86DD IPv6) |
| 데이터 | 46~1500바이트 | 최대 1500바이트 = 이더넷 MTU |
| FCS | 4바이트 | CRC로 오류 검출 |
주요 규격
| 규격 | 속도 | 매체 |
|---|---|---|
| 10BASE5 / 10BASE2 | 10Mbps | 굵은 / 가는 동축 (500m / 185m) |
| 10BASE-T | 10Mbps | UTP CAT3 이상 |
| 100BASE-TX / FX | 100Mbps | UTP CAT5 / 광섬유 (패스트 이더넷) |
| 1000BASE-T / SX·LX | 1Gbps | UTP CAT5e / 광섬유 (기가비트) |
| 10GBASE-T | 10Gbps | UTP CAT6A |
기출에서 더 나온 것
| 말 | 뜻 |
|---|---|
| 토큰 링 (802.5) | 토큰을 받은 노드만 보낼 수 있는 링 구조. 순서가 공평하게 돌아온다 |
| 토큰 버스 (802.4) | 버스 구조에서 토큰을 차례로 넘기며 보내는 방식 |
| 1000BASE-SX / LX | 광섬유를 쓰는 기가비트 이더넷. SX는 단파장(멀티 모드, 짧은 거리), LX는 장파장(먼 거리) |
시험에 이렇게 나와요
- IEEE 802.3 → 이더넷 CSMA/CD, 802.11 → 무선 LAN, 802.5 → 토큰 링, 802.4 → 토큰 버스
- 100Mbps 이더넷 → 패스트 이더넷(100BASE-T), 1Gbps → 기가비트 이더넷
- 1000BASE-T → UTP 쓰는 1Gbps 이더넷 (1000Kb/s가 아님), 광케이블 규격 → 1000BASE-SX·LX
- 노드마다 순서대로 전송 기회를 줌 → 토큰 링
확인 문제
Q1. 100BASE-TX에서 100, BASE, TX는 각각 무엇을 뜻할까?
- 100MB, 광대역, 광섬유
- 속도 100Mbps, 베이스밴드 전송, 트위스티드 페어
- 100대 연결, 기지국, 텍스트
- 거리 100m, 기본 규격, 송신 전용
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2번 속도 100Mbps, 베이스밴드 전송, 트위스티드 페어
속도(Mbps) - 전송 방식(BASE = 베이스밴드, 디지털 신호 그대로) - 매체(T·TX = 트위스티드 페어, F·FX = 광섬유, 숫자 2·5 = 동축 케이블 최대 거리 약 185·500m).
Q2. CSMA/CD에서 충돌을 감지한 뒤의 동작으로 옳은 것은?
- 토큰을 받을 때까지 기다린다
- 전송을 영원히 포기한다
- 잼 신호를 보내고 무작위 시간 기다린 뒤 재전송한다
- 즉시 같은 프레임을 다시 보낸다
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3번 잼 신호를 보내고 무작위 시간 기다린 뒤 재전송한다
잼 신호 → 백오프(무작위 대기) → 재전송.
Q3. MAC 주소의 길이는?
- 32비트
- 64비트
- 128비트
- 48비트
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4번 48비트
48비트(6바이트), 앞 24비트는 제조사(OUI).
Q4. 광섬유를 쓰는 100Mbps 이더넷 규격은?
- 100BASE-FX
- 10BASE2
- 10BASE-T
- 100BASE-TX
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1번 100BASE-FX
100BASE-FX다. FX는 광섬유(Fiber), TX는 UTP 케이블이다. 10BASE2는 얇은 동축 케이블을 쓴다.
Q5. IEEE 802.3 표준이 정한 것은?
- 토큰 버스
- 무선 LAN
- 이더넷(CSMA/CD)
- 토큰 링
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3번 이더넷(CSMA/CD)
802.11은 무선 LAN, 802.5는 토큰 링, 802.4는 토큰 버스.
Q6. 1000BASE-T에 대한 설명으로 옳은 것은?
- 1000Kbps 속도다
- UTP 케이블을 쓰는 1Gbps 이더넷이다
- 광섬유만 쓴다
- 토큰 링 규격이다
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2번 UTP 케이블을 쓰는 1Gbps 이더넷이다
1000은 Mbps, T는 꼬임선(UTP). 광섬유 기가비트는 1000BASE-SX·LX.
헷갈리기 쉬운 O·X
이더넷의 표준 번호는 IEEE 802.11이다.
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X 802.3. 802.11은 무선 LAN.
이더넷 프레임의 데이터 부분 최대 크기(MTU)는 1500바이트다.
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O 점보 프레임은 예외.
스위치는 포트마다 충돌 도메인을 나눈다.
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O 허브는 전체가 하나의 충돌 도메인.