EtherNet

가. 역사
이더넷은 1970년대 중반 Xerox사의 Palo Alto Research Center(PARC)의 실험적인 작업의 결과로 탄생 되었다. 초창기 이더넷은 1Km까지 연장될 수 있었고, 100개의 stations들을 지원했으며, 2.94Mbps의 데이터 전송률을 보였다. Ethernet이라는 용어는 이더넷의 전자기적 특성에도 불구하고 정의 되지 않은 물체를 ether라고 부르는 데서 유래했다.
이더넷은 대중성에 힘입어 사실상 표준이 되었다. Digital Equipment Corporation(DEC), Inter, Xerox 등의 회사들이 IEEE802 표준으로써 Ethernet을 채택하기를 제안했다. Ethernet제안은 IEEE 802.3으로 재명명 되었다. 불행하게도 오리지날 이더넷 표준과 IEEE 802.3 표준간은 서로간 통신에 한계가 있는 중요한 차이점이 있다.

나. 토폴로지

Ethernet network의 물리적 토폴로지는 보통 버스형태로 묘사되어진다. 사실, 초창기 Ethernet 이행이 물리적인 버스 토폴로지 였다. 그러나 실제로 IEEE에 의해서 국제화된 몇몇 배선과 토폴로지 표준들이 있다.
논리적인 버스 구조에서 모든stations 또는 단말들은 네트워크 케이블을 공유하고 단말들에 의해서 보내지는 트래픽을 감시한다. 각각의 station들은 독특한 주소를 가지고 있고 LAN상에서 돌아 다니는 모든 메시지들을 읽는다. station은 자기 또는 자기가 속한 그룹에 해당하는 주소를 가지고 있는 메시지에 대해서만 반응한다.

다. 전송원리

CSMA/CD 방식의 데이터 전송
Ethernet workstation이 데이터를 보내기 전에 다른 station이 packet을 보내고 있는 것을 살펴본다. packet이 전송되고 있는 중이면 이것을 carrier라고 부르며, line을 모니터링 하는 것을 carrier sense라고 부른다 어떤 station이 carrier를 감시했다면 그 station은 매체가 전송을 멈춘 후 최소 9.6마이크로초 동안 전송을 보류한다. 이런 지연은 동시에 전송하는 두 station간을 보호하고 packet사이에 적당한 간격을 유지하게 해 준다. 전송이 완료되었을 때 carrier sense는 다시 시작된다. 만약, 동시에 두 station에서 packet을 보내게 되면, 충돌이 발생하고 충돌이 발생한 Packet은 garbage가 된다. 충돌은 전송하는 두 station간에 매우 짧은 시간동안 일어날 수 가 있다.

1. 전송이 없음을 감지하고 A가 패킷을 보낸다.
2. 역시 마찬가지로 B도 A의 패킷이 B에 도착하기 전에 전송을 시작한다. B는 A의 전송을 모르는데 그 이유는, 라인상의 전송 지연 때문이다.
3. 충돌이 발생하여 전송에 방해를 일으킨다.
4. B는 충돌을 감지하고 전송을 취소한다.

라. Ethernet Frame Format

이더넷 LAN에서 전송된 데이터는 프레임으로 나누어진다. 원래 이더넷과 IEEE 802.3 프레임 포맷과는 조금 다르다.

1. Preamble:이더넷의 경우 동기화와 프레임의 시작을 마크하기 위해 사용. 각 옥텟은 0와 1의 반복으로 구성
2. Start Delimeter: 프레임의 시작 표시
3. 목적지 주소: 프레임을 보낼 스테이션 표시. Unicast, multicast, broadcast로 전송가능하며, 48bit주소가 일반적으로 사용됨
4. 출발지 주소: 프레임을 보내는 스테이션 표시
5. Length(IEEE 802.3): Data field의 길이
6.Type(Ethernet):Data field에서 암호화되는 high-level프로토콜 데이터 표시
7. Data: 프레임에 표시된 정보. 최대 프레임 사이즈는 64-1508byte이다. 만약 보내진 데이터가 1508 보다 더 큰 경우, 윗 레이어(트랜스포트 레이어)에서 데이터를 적합한 사이즈로 분할해야 한다(fragmentation)
8. Pad(IEEE 802.3) Collision이 적절히 감지 가능한 최소한의 프레임의 사이즈는 64byte이다. 만약 프레임 바이트가 이보다 더 적을 경우 프레임이 다시 만들어져 추가된다. Data와 Pad field는 최소 46byte 이상이 되어야 한다.
9. Frame Check Sequence: 전송 에러 검출. 출발지 주소는 CRC(cyclical redundancy check)를 수행한 후, 결과를 FCS에 저장하여야 한다. 목적지 주소는 같은 계산 방식을 수행한 후 FCS field와 비교한다. 만약 그 값이 다른 경우, 목적지 주소는 에러값을 기록한다.

마. 물리계층 표준

IEEE 802.3는 Ethernet를 수행하기 위한 몇 가지 케이블링 표준을 명시하고 있다.
가장 대표적인 것은:
10BASE-5 (thick동축케이블 기반)
10BASE-2 (thin 동축케이블 기반)
10BASE-T (UTP케이블 기반)
10BASE-F (광케이블 기반)
고속 Ethernet라고 불리는 2개의 표준도 있음.
100BASE-T(UTP,STP,multimode 광섬유 기반)
100VG-Any LAN(UTP,STP,multimode 광섬유 기반)
게다가 덜 대중적인 2개의 IEEE 802.3 표준도 있음.
1BASE-5 ;
STAR LAN 이라고 불리는 저속 LAN
10BROAD-36 ;
broadband 전송에 기초한 표준

A.10 BASE-T

이 배선표준은 10Mbps를 Unshielded Twisted - pair (UTP) 케이블을 사용하여 전송하는 방식이다. T라고 하는 것은 Twisted - pair 를 나타내는 말이다. Twisted - pair cable은 보호되어져 있는지 아닌지 여부도 포함하여 크기와 모양에 따라 다양하다. 이것은 서로 꼬여진 두 쌍의 동선으로 되어 있으며 얇은 프라스틱 코팅이 되어 있다.
두개의 선을 서로 twist하여 전기적 간섭의 영향을 최소화 한다. 동선의 유연함과 얇은 성질때문에 UTP는 가장 설치하기에 싼 매체이다.

10BASE-T는 Hub에 기초한 스타형 구조를 사용한다.
각 단말은 각각 중앙 집선기 또는 Hub의 포트에 연결된다.
10Base-T Hub의 기본적인 기능은 다음 장에 기술되어져 있다.
10Base-T Hub는 각 단말 새그먼트마다 중앙 배선 포인트를 제공한다.
Hub안에 있는 회로는 리피터와 트랜시버의 역할을 제공하고 Hub에 붙어 있는 모든 단말들에게 각 네트웍 패킷을 브로드 캐스팅한다. Hub는 확장된 LAN과 상호 연결될 수 있다.

10BASE-T 아답터 보드는 아답터에 있는 RJ-45포트에 의해서 연결되고 UTP 케이블에 있는 RJ-45커넥터에 의해 연결된다.
10BASE-T 아답터는 전형적으로 10BASE-2 아답터가 외부 트랜시버를 요구하지 않는 것처럼 내부에 트랜시버 회로를 포함하고 있다. 많은 경우, 단말로 부터 나온 UTP케이블은 단말근처에 이러한 Wall plate에 있는 빌딩 배선과 서로 연결된다.
10BASE-T는 낮은 가격과 상대적으로 쉬운 설치로 인하여, 급속히 가장 대중적인 배선 표준으로 자리잡고 있다. 게다가 중앙집중화 된 Hub구조는 관리와 유지, 문제가 발생한 곳의 차단과 격리, LAN의 재구성등에 효과적이다.

UTP케이블은 데이터 전송능력에 따라 등급이 나누어져 있다.
* LEVEL 1은 아날로그와 디지탈음성(전화)이나 낮은 속도의 데이터 전송을 위한 것.
* LEVEL 2는 ISDN과 중간속도의 데이터, 4Mbps까지의 속도지원.
* LEVEL 3은 높은 속도의 데이터와 10Mbps까지의 LAN Traffic을 위한 것.
* LEVEL 4는 원거리 LAN Traffic을 위한 것으로 20Mbps까지 지원.
* LEVEL 5는 100Mbps Ethernet같은 100Mbps UTP LAN기술을 위한 것.

10BASE-T 배선규칙

최대 전송률 :10Mbps
연속하여 연결하는 최대 집선기 수 :4
최대 리피터수 :4
리피터 없는 최대 세그먼트 길이 :100meter
네트워크 구성 방식 :Star방식
커넥터 :RJ-45.