개념 사전 · 프로토콜

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

  1. A의 프레임 수신

    S가 포트 1에서 A→B 프레임을 받는다. 수신 과 프레임의 출발지·목적지 을 구분한다.

  2. 출발지 A 학습

    출발지 인 A를 해당 의 포트 1에 연결해 기록한다. 학습에는 목적지 을 사용하지 않는다.

  3. 모르는 B로 Flooding

    B의 항목이 없으면 수신 포트를 제외한 같은 의 허용 포트에 복사한다. 와 포트 정책에 따라 실제 전달 포트가 제한된다.

  4. B 응답으로 B 학습

    포트 2로 들어온 B의 응답에서 B→포트 2를 학습한다. 목적지 A는 이미 알려져 있으므로 포트 1로 전달한다.

  5. 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.
LEARN THROUGH PRACTICE

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.
  1. 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.
    text
    show mac-address-table

    실제 IOS 명령. 플랫폼에 따라 show address-table을 사용한다.

    4/20 · 구성도 5원본 크기로 보기 ↗
    • Self 한 행과 Dynamic 두 행이 구분된다.
    • Dynamic의 출구가 FastEthernet1/0과 FastEthernet1/1이다.
    확인 기준

    화면의 1 Dynamic 항목 두 개는 Fa1/0과 Fa1/1에 연결된다.

  2. 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.
    text
    Wireshark 표시 필터: eth.type == 0x0806

    실습 흐름을 재구성한 명령 예시. 장치·인터페이스 이름은 구성에 맞춰 사용한다.

    GARP와 주소 충돌 · GARP 패킷 분석 (4)원본 크기로 보기 ↗
    • Frame 길이는 64 bytes이며 Ethernet II Type은 ARP 0x0806이다.
    • ARP의 Hardware size 6, Protocol size 4가 별도로 보인다.
    확인 기준

    주소와 주소 필드를 서로 다른 열에 기록한다.

  3. 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.
    text
    show interfaces FastEthernet1/0

    입력 오류·를 확인하는 후속 조회 예시

    확인 기준

    학습은 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.
관련 개념·전체 실습 화면 이어서 읽기 →
동작·명령 참고 문서

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.

READ · OBSERVE · CONNECT

함께 보는 학습 자료

아래 공식 자료를 본문의 개념·예제와 함께 읽어 보세요. 자료별로 확인할 위치와 관찰할 내용을 적었습니다.

도해

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.

읽으면서 확인할 것
  • ·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.