05. Ethernet Protocol

참고 사이트 : 

- [위키백과] 이더넷

L4	TCP, UDP
L3	IP, ICMP, ARP
L2	Ethernet

Ethernet

이더넷(Ethernet)은 컴퓨터 네트워크 기술의 하나로, 전세계의 사무실이나 가정에서 일반적으로 사용되는 LAN에서 가장 많이 활용되는 기술 규격이다. 이더넷은 OSI 모델의 물리 계층에서 신호와 배선, 데이터 링크 계층에서 MAC(media access control) 패킷과 프로토콜의 형식을 정의한다. 

이더넷은 네트워크에 연결된 각 기기들이 48비트 길이의 고유의 MAC 주소를 가지고 이 주소를 이용해 상호간에 데이터를 주고 받을 수 있도록 만들어졌다. 전송 매체로는 BNC 케이블 또는 UTP,STP 케이블을 사용하며, 각 기기를 상호 연결시키는 데에는 허브, 스위치, 리피터 등의 장치를 이용한다.

CSMA/CD 방식

이더넷은 CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection, 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지) 기술을 사용한다. 이 기술은 이더넷에 연결된 여러 컴퓨터들이 하나의 전송 매체를 공유할 수 있도록 한다.

Ethernet Protocol

(1) Preamble과 SFD

Preamble과 SFD는 Header로 인식되지 않는다. 단지 Frame의 시작을 알려주기 위한 전자 정보를 나타낸다. 아래의 규칙을 따라 [Preamble - SFD]는 다음과 같이 나타난다. 10101010 10101010 ... 10101010 10101011.

- Preamble : 여기서부터 Frame의 시작임을 인식하도록 한다. 7 bytes가 1010...와 같이 반복적으로 나타난다.

- SFD : Frame 시작 구분자이다. 1 byte로 10101011 값을 가진다.

(2) Header

- Destination Address : 목적지의 MAC 주소

- Source Address : 출발지의 MAC 주소

- Type/Length

Version 1 : Length / Version 2 : Type

Version 2는 3계층 Header로 사용된 프로토콜의 종류 구분한다. 즉, 3계층에 사용된 프로토콜이 ARP인지, IP인지 등을 구분하는 번호가 들어간다. (IP : 0x0800, ARP : 0x0806)

일반적으로 Version 2를 사용한다.

목적지의 MAC 주소는 어떻게 알 수 있는가? OSI 7계층의 Layer 2에서는 MAC 주소를 통해 목적지를 찾아간다. 즉, 2계층 장비인 Switch에서는 MAC 주소만 사용한다. 만약 현재 Frame에서 목적지에 대해 알 수 있는 정보는 IP 주소 뿐일 경우 어떻게 해야 할까. Switch에는 연결되어 있는 호스트들의 IP 주소와 MAC 주소를 가지고 있다. 이를 통해 Frame에서 가지고 있는 목적지의 IP 주소와 매칭되는 MAC 주소를 알아낼 수 있다. 하지만 Switch에서 가지고 있지 않은 경우에는 ARP 프로토콜을 이용해 IP 주소에 해당하는 MAC 주소들을 알아내도록 한다.

(3) Data/Payload

Data/Payload의 맨 앞에는 3계층의 Header가 온다. 총 크기는 MTU에 맞춘다.

- Minimum Transmission Unit, 최소 전송 단위 : 46 bytes에 해당하며 이 최소 단위를 넘어가지 못하는 것은 잘못 만들어졌다고 생각하여 버려진다. 최소 단위를 채우기 위해 빈 나머지 부분을 0으로 채워넣으며 이를 Padding이라고 한다.

- Maximum Transmission Unit, 최대 전송 단위 : 1500 bytes에 해당한다.

(4) Tailer

- Frame Check Sequence (CRC) : 내용물을 검증(verify)하기 위한 부분이다. Checksum과 동일한 의미를 지니며 2계층에서만 존재한다.