Ethernet
이더넷 · Ethernet
은 유선 링크에서 장치가 프레임을 주고받기 위한 물리·링크 계층 기술군이다. ·상위 프로토콜 식별·를 갖춘 프레임을 사용하며 스위치는 이를 과 포트 문맥에서 전달한다.
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01무엇이고, 어떤 일을 하나
- 한 링크의 수신 대상을 로 구별하고 IP 등 여러 상위 프로토콜을 운반한다.
- 스위치가 출발지 주소를 학습하여 다음 통신의 출구를 선택할 수 있게 한다.
- 로 전송 중 비트 오류를 검출하고 PHY의 속도·매체 규칙으로 실제 신호를 전달한다.
- 태그 없는 II 프레임은 DA 6·SA 6· 2·데이터와 패딩 46~1500· 4바이트 순서다. 단일 태그는 SA 뒤에 4바이트를 넣으며 일반 최대 프레임은 1522바이트가 된다. 수신 최소 프레임과 태깅 전후 패딩 조건을 함께 구분한다.
02어떤 순서로 동작하나
- A의 프레임 수신
S가 포트 1에서 A→B 프레임을 받는다. 수신 과 프레임의 출발지·목적지 을 구분한다.
- 출발지 A 학습
출발지 인 A를 해당 의 포트 1에 연결해 기록한다. 학습에는 목적지 을 사용하지 않는다.
- 모르는 B로 Flooding
B의 항목이 없으면 수신 포트를 제외한 같은 의 허용 포트에 복사한다. 와 포트 정책에 따라 실제 전달 포트가 제한된다.
- B 응답으로 B 학습
포트 2로 들어온 B의 응답에서 B→포트 2를 학습한다. 목적지 A는 이미 알려져 있으므로 포트 1로 전달한다.
- 알려진 Unicast 전달
이후 테이블이 유효한 동안 A↔B 프레임은 학습된 목적지 포트로 전달된다. 수신 포트와 목적지 포트가 같으면 되돌려 보내지 않는다.
03먼저 알아둘 용어와 구성요소
- 링크에서 출발지·목적지를 표현하는 보통 48비트 주소다.
- II에서 상위 프로토콜을 나타내는 2바이트 필드다. 예를 들어 0x0800은 이고 0x0806은 다.
- Frame Check Sequence다. 프레임 오류 검출에 쓰는 4바이트 값이며 일반 호스트 캡처에는 제외되는 경우가 많다.
- Interframe Gap이다. 연속 프레임 사이의 최소 96비트 시간 간격이며 프레임 필드가 아니다.
- 수신기가 비트 타이밍을 맞추도록 앞에 보내는 7바이트 패턴이다. 64~1518바이트의 일반 프레임 길이에는 포함하지 않는다.
- Start Frame Delimiter다. 프리앰블 뒤의 1바이트로 프레임 시작을 알린다.
- Cyclic Redundancy Check다. 비트열에 대한 다항식 계산으로 오류를 검출하며 오류를 고치거나 송신자를 인증하지는 않는다.
- Logical Link Control이다. IEEE 802.3의 길이 필드 뒤에서 상위 서비스 구분 등에 사용하는 계층이다.
- Subnetwork Access Protocol이다. 와 함께 조직 식별자와 프로토콜 식별 정보를 제공하는 형식이다.
- Tag Protocol Identifier다. 태그가 있음을 식별하며 일반 C-tag 값은 0x8100이다.
- Tag Control Information이다. 태그의 ··를 담는 2바이트 부분이다.
- Priority Code Point다. 태그의 3비트 우선순위 값이다.
- Drop Eligible Indicator다. 혼잡 시 폐기 가능성 판단에 사용하는 1비트 표시다.
- Identifier다. 태그 안의 12비트 식별 값이며 모든 비트 조합을 일반 번호로 쓸 수 있는 것은 아니다.
- 스위치가 ·와 포트를 연결해 저장하는 전달 정보다. 일반적으로 수신 프레임의 출발지 을 보고 학습한다.
- 목적지 에 대응하는 전달 항목을 아직 모르는 유니캐스트다. 해당 의 전달 가능한 다른 포트로 플러딩할 수 있다.
- 양쪽이 동시에 송수신할 수 있는 동작 방식이다. 정상적인 전이중 에서는 충돌 처리를 하지 않는다.
- 매체 사용을 감지하고 충돌을 검출하는 공유·반이중 의 접근 방식이다.
- Destination Address와 Source Address다. 프레임에서 각각 목적지와 출발지 을 담는 6바이트 필드다.
실습: MAC 학습표와 Ethernet 프레임 연결하기
동적 항목을 포트와 연결하고, 프레임의 주소·종류·패딩과 구별한다.
실습 구성과 전제
- 같은 의 두 단말이 통신한 표와 별도 프레임을 비교한다. 두 화면을 같은 연속 실행으로 해석하지 않는다.
- 스위치의 전달표와 캡처 도구의 개별 프레임은 관찰 범위가 다르다.
동적 학습 결과 조회
- 스위치는 수신 프레임의 출발지 을 포트에 연결한다. 표의 Destination Address는 이후 전달 때 목적지를 조회하는 키라는 뜻이다.
- Self는 자체 항목이고 Dynamic은 학습한 단말 주소다. 도 함께 기록한다.
textshow mac-address-table실제 IOS 명령. 플랫폼에 따라 show address-table을 사용한다.
원본 크기로 보기 ↗- Self 한 행과 Dynamic 두 행이 구분된다.
- Dynamic의 출구가 FastEthernet1/0과 FastEthernet1/1이다.
확인 기준화면의 1 Dynamic 항목 두 개는 Fa1/0과 Fa1/1에 연결된다.
목적지 MAC과 EtherType 구분
- 별도 프레임의 목적지 ff:ff:ff:ff:ff:ff는 브로드캐스트, Type 0x0806은 페이로드를 뜻한다.
- 본문 Protocol type 0x0800은 해석할 프로토콜 주소가 라는 뜻이다. Type과 다른 위치다.
textWireshark 표시 필터: eth.type == 0x0806실습 흐름을 재구성한 명령 예시. 장치·인터페이스 이름은 구성에 맞춰 사용한다.
원본 크기로 보기 ↗- Frame 길이는 64 bytes이며 Ethernet II Type은 ARP 0x0806이다.
- ARP의 Hardware size 6, Protocol size 4가 별도로 보인다.
확인 기준주소와 주소 필드를 서로 다른 열에 기록한다.
패딩·FCS의 검증 범위 정리
- 짧은 메시지 뒤 Padding은 최소 프레임 크기를 채운다. Frame 길이 64와 응용 데이터 길이를 같게 취급하지 않는다.
- 0x00000000은 unverified다. 값이 보인다고 통과를 의미하지 않는다. ··도 이 프레임 필드와 분리한다.
textshow interfaces FastEthernet1/0입력 오류·를 확인하는 후속 조회 예시
확인 기준학습은 표로, 오류는 NIC·인터페이스 통계로 따로 검증한다.
실습에서 확인한 동작 원리
- 표는 주소와 출구의 관계이고 헤더는 개별 프레임의 정보다.
- 캡처 길이와 검증되지 않은 를 선로 정상의 근거로 과대 해석하지 않는다.
04예제로 따라가기
- 전이중 1 Gbit/s 에서 태그 없는 64바이트 프레임을 연속 전송하는 가상 계산이다. 충돌·추가 대기·물리 오버헤드는 별도로 두고 의 명목 비트율을 사용한다. 64바이트는 목적지 부터 까지의 크기다. 프리앰블· 8바이트와 12바이트에 해당하는 시간을 더하면 한 주기는 84바이트, 672비트 시간이다.
- 1,000,000,000 ÷ 672 ≈ 1,488,095프레임/초다. 따라서 1 Gbit/s를 처리한다는 장비도 작은 프레임에서는 약 149만 pps의 처리 능력이 필요하다. 최소 프레임의 데이터·패딩 영역 46바이트만 세면 46÷84≈54.76%다. 처럼 그중 일부가 패딩이면 실제 프로토콜 데이터 비율은 더 낮아진다.
- 1518바이트 프레임은 같은 방식으로 1538바이트 시간, 약 81,274프레임/초다. 같은 비트율에서도 작은 프레임이 훨씬 많은 조회·버퍼 처리를 요구한다.
05혼동하기 쉬운 점과 확인 기준
- 이동이나 케이블 이동 뒤 같은 의 항목이 한 번 다른 포트로 바뀔 수 있다. 새 출발지 프레임 학습 시각과 실제 단말 이동 기록이 맞으면 정상 변화로 설명할 수 있다.
- 한 이 두 포트 사이에서 빠르게 반복 학습되면 루프·중복 연결·다중 연결 설계를 조사한다. 로그 하나만으로 공격이나 고장을 확정하지 않고 해당 의 와 링크 구성을 함께 본다.
- 수신 / 오류는 도착한 프레임의 비트 무결성 실패와 연결된다. 케이블·광 레벨·트랜시버·포트 등의 물리 증거와 묶어 해석하며 단순 혼잡 드롭과 구분한다.
06상세 노트 · 실습 자료
헤더 구조, 설정 예시, 수치 계산과 수업 캡처는 아래 노트에서 이어집니다.
함께 보는 학습 자료
아래 공식 자료를 본문의 개념·예제와 함께 읽어 보세요. 자료별로 확인할 위치와 관찰할 내용을 적었습니다.
IEEE 802.3as: 프레임 형식 비교(14~15쪽)
기본·C-tag 프레임을 비교해 길이 증가를 계산한다. 역사적 확장 자료를 모든 장비의 현재 최대 크기로 일반화하지 않는다.
- ·Length/Type·의 순서와 크기
- ·와 프레임 경계
- C-tag 삽입과 1518·1522바이트 기준
공식 문서 · 표준
기초 개념과 동작 설명을 대조한 자료입니다. 제품 버전과 실제 설정에 따른 차이는 본문 및 원문에서 확인하세요.