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'''이더넷'''(Ethernet)은 컴퓨터 네트워크 기술로서, [[랜]](LAN)에서 가장 많이 사용되는 기술이다. 이더넷 기술은 대부분 IEEE 802.3 규약으로 표준화되었다. 이더넷 허브, 이더넷 스위치 등의 장비가 있다.
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'''캐리어 이더넷'''(Carrier Ethernet)은 통신 사업자 환경에서 [[이더넷]](Ethernet) 기반 서비스를 제공할 수 있는 확장된 이더넷 기술을 의미한다. 캐리어 이더넷이라는 용어를 처음 사용하였고 이에 대한 기술 표준화, 제품 인증, 마케팅 등을 주도적으로 추진하고 있는 [[메트로 이더넷 포럼]](MEF, Metro Ethernet Forum)의 정의에 따르면, 캐리어 이더넷은 [[랜]](LAN) 기반의 이더넷과 차별화가 가능한 표준화된 서비스, 확장성, 신뢰성, 서비스 품질, 서비스 관리 등의 다섯 가지 속성을 지닌 표준화된 캐리어급 서비스 및 네트워크를 뜻한다. 기존의 인터넷 접속 이더넷에서 무선망까지 수용할 뿐만 아니라 기존 [[동기식 광통신망]](SONET), [[동기식 디지털계위]](SDH) 망을 대신하고 유비쿼터스 이더넷 기술을 사용하는 10GBps 이상의 광역 통신망([[WAN]])으로 확대되었다. 국내에는 2009년부터 도입되기 시작했다.
 
 
 
==개요==
 
==개요==
이더넷은 분산된 컴퓨터 간에 [[데이터]]를 교환해 주는 통신 체계 중 하나로, 80년대 이후 공개된 기술 중에서 가장 널리 사용되는 표준 기술이다. 이더넷은 인터넷 프로토콜이라는 프로그램을 사용해 광범위한 통신 컴퓨터 기기를 연결한다. 데이터 공유 및 전송 기술, 랜카드나 [[라우터]] 등 네트워크 장비들이 이더넷 기술의 산물이라고 할 수 있다. 규격과 방식은 IEEE 802.3 표준을 구현한 것으로, 랜의 국제표준화를 추진하고 있는 [[미국 전기전자기술자협회]](IEEE)의 표준방식의 하나로서 채용되고 있다. 이더넷은 데이터 단말(data station) 간의 거리 약 2.5km 내에서 최대 1,024개의 데이터 단말 상호 간에 10Mbps의 전송 속도로 정보를 교환할 수 있는 지역적인 네트워크이다. 이더넷의 네트워크형태는 버스(bus)형이고 액세스 방식으로는 [[CSMA/CD]]을 채용하고 있다. 이 방식에서는 다른 방식들과는 달리 네트워크에서 두 국이 동시에 [[패킷]]을 전송할 경우에 전송로가 비어있는지의 여부 등 상태를 스스로 검출하고 충돌을 검출했을 때는 일정시간 기다렸다가 전송로가 비어있을 때에 송신을 하여, 발생하는 패킷의 충돌로 인해 낭비되는 [[대역폭]]을 크게 줄일 수 있다.<ref>미래와경영연구소, 〈[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=783485&cid=42111&categoryId=42111 Ethernet]〉, 《NEW 경제용어사전》, 미래와 경영, 2006-04-07</ref> 이더넷의 기본적인 개념은 하나의 물리적인 전송매체를 다수의 통신국이 공유하는 것으로 효율면에서는 [[토큰링]] 방식보다 떨어지지만 무엇보다도 가격이 저렴하기 때문에 다수의 사용자를 확보하고 있는 네트워크 방식이다. 이더넷은 네트워크에 연결된 각 기기들이 48비트 길이의 고유 맥(MAC) 주소를 가지고 이 주소를 이용해 상호 간에 데이터를 주고받을 수 있도록 만들어졌다.<ref>이더넷 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7</ref> 사용 케이블은 10BASE 5, 10 BASE 2 및 10 BASE-T 등이 있으나 주로 사용되는 것은 배선 공사가 용이하고 관리 및 안전성 등이 우수한 10BASE-T이다. 최근에는 대역폭이 100Mbps인 고속 이더넷도 등장했다.
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이더넷은 원래 산업체나 캠퍼스 등 근거리 영역을 사용하는 랜 프로토콜의 하나로 개발되었다. 이더넷을 사용하는 주된 이유로는 플러그 앤 플레이와 같은 단순함과 적은 설치 비용 및 쉬운 운용 등을 예로 들 수 있다. 근거리의 제한된 영역에서만 적용되던 토큰링(Token Ring), 토큰버스(Token Bus), 이더넷(Ethernet) 등의 다양한 기술은 성능대비 가격 경쟁력이 우수한 이더넷으로 통일되었고 저가화 됨에 따라, 이더넷은 캠퍼스, 기업은 물론 일반 가정의 홈 네트워킹 가전제품, 공장 자동화, 멀티미디어 분야에까지 광범위하게 확산되어 사용되고 있다. 유무선 서비스가 [[TPS]] [[QPS]]를 중심으로 발전함에 따라 [[패킷]] [[트래픽]]이 급격히 증가하고 있는 상황에서, 통신 사업자는 기존의 [[오버레이]](overlay) 네트워크를 증설하기 보다는 중거리 통신망([[MAN]]) 및 광역통신망([[WAN]]) 영역에도 이더넷을 사용하여 설치 및 운용비용을 줄일 수 있는 캐리어 이더넷 기술을 도입하는 방향으로 확산 전개되고 있는 양상이다. 캐리어 이더넷은 탄력성, 신뢰성, 확장성 및 관리성 등과 같은 특징들을 중요시 하는 캐리어 네트워크 환경에서도 운용이 가능한 확장된 이더넷 기술이다.<ref>메트로 이더넷 포럼(MEF) 공식 홈페이지 - http://www.mef.net/</ref> 서비스 제공자의 관심사항은 캐리어 이더넷을 통해 제공하는 서비스가 정상적으로 동작하고 있는지, 장애 발생시 얼마나 빨리 이를 감지하고 복구할 수 있는지, 서비스별 또는 사용자별로 제공되는 트래픽 양을 어떻게 제한할 수 있는지 등이 있다. 따라서 서비스 제공자 측면에서는 이더넷을 단순히 데이터 전송 기술로서 생각하는 것이 아니라, 종단간 서비스 관리 차원에서 적용할 있는지의 여부를 핵심 요소로 고려하고 있는 것이다.
 
 
==등장배경==
 
이더넷은 미국의 [[제록스]](Xerox) 사의 [[밥 멧칼프]](Bob Metcalfe)와 [[데이빗 보그스]](David Boggs)에 의해 제안돼 제록스와 [[덱]](DEC), [[인텔]](Intel)이 공동으로 개발한 랜의 사양으로, 1980년 상품화하고 특허를 받은 최초의 랜이다. 1972년부터 개발되었고, 기초개념은 1969년 [[하와이 대학교]]에서 개발한 알로하(ALOHA)라는 무선 컴퓨터 통신망에서 최초로 구현됐다. 1973년 제록스의 밥 멧칼프는 한 가지 문제점에 직면했다. 컴퓨터 주변기기의 공유와 컴퓨터 간 통신을 위해 급증하고 있는 주변의 컴퓨터들을 모두 서로 연결시켜야 했기 때문이다. 컴퓨터 간 연결의 어려움으로 인해 복도에 놓여진 세계 최초의 레이저 프린터는 바쁘게 문서를 출력할 일이 없었다. 그 당시 컴퓨터 네트워킹은 이제 막 시작하는 단계였다. 네트워킹 관련 [[하드웨어]]는 비쌌으며 설정되어 있는 배선은 뒤엉켜 있었다. 또한 컴퓨터나 케이블의 갑작스러운 장애는 전체 시스템을 다운시켰다. 이로 인해 멧칼프는 더욱 단순하고 신뢰할 수 있는 컴퓨터 네트워크를 구축하는 업무를 맡게 되었다.
 
  
모든 소스로부터 영감을 얻는 데 필사적이었던 그는 하와이 대학교의 무선 네트워크인 알로하넷(ALOHAnet)을 우연히 접하게 되었다. 알로하넷은 대부분의 컴퓨터 네트워크와는 다르게, 주어진 순간에 한 컴퓨터만이 다른 컴퓨터와 통신 할 수 있도록 통제되었으며 어떠한 컴퓨터도 통신에 참가할 수 있었다. 만약 여러 컴퓨터가 동시에 통신을 시도하면, 각각의 컴퓨터들은 정해진 시간 간격 동안 잠시 통신을 중단하였다. 멧칼프는 하와이 대학교 졸업생인 데이빗 보그스를 데려와 알로하넷 개념에 입각한 유선 네트워크 구축에 착수하였다. 멧칼프의 이더넷 시스템은 충돌 및 사소한 결함이 발생하는 시스템이었으며 모든 컴퓨터가 하나의 긴 전선에 함께 연결되었다. 이렇게 즉석에서 개발된 이더넷은 현재 로컬 네트워크를 위한 가장 일반적인 표준이 되었다.<ref>Challoner, Jack, 〈[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=799152&cid=43121&categoryId=43121 Ethernet]〉, 《1001 inventions that changed the world》, 마로니에북스, 2010-01-20</ref> 한편 이더넷이라는 용어는 정의되지 않은 물체를 이더(ether)라고 부르는 데서 유래한 것으로, 우주에 존재한다는 가설 속의 물질인 에테르(ether)에서 따온 것이다.
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캐리어 네트워크는 동기식 광통신망(SONET), 동기식 디지털계위(SDH), 비동기 전송모드(ATM)와 같은 다양한 계층의 전송 프로토콜이 존재하기 때문에 이들 모두를 지원하기 위해서는 네트워크의 모든 계층에 대한 관리 기능을 제공해야 한다. 그러나 전통적인 이더넷은 이러한 사항을 지원할 수 있는 관리 기능이 없기 때문에 엄격한 서비스 품질을 보장할 수 없었다. 또한 장애 발생에 대한 보호 기능이 매우 미약하여 캐리어급 네트워크에 적용하기에 적당하지 않았기 때문에, 캐리어 이더넷에는 서비스 수준협약(SLA), 관리(OAM) 및 보호절체(Protection) 등과 같은 요구사항을 충족하는 새로운 기능들이 추가되었다. 전 세계 150여 개의 서비스 사업자들은 이더넷 서비스를 제공중이거나 제공할 계획을 수립하고 있으며, 국제 표준화기구인 IEEE 802, ITU-T 및 민간 포럼인 메트로 이더넷 포럼 등 에서는 관련 산업체들이 주축이 되어 기술 표준화 작업을 계속 진행 중이다.
  
 
==역사==
 
==역사==
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; 등장 및 개발
 
이더넷은 한때 자기파 전송을 지원하는 동시에 지구 상의 모든 빈 공간을 채우는 것으로 여겨진 신화 속의 매개체인 에테르(aether)라는 라틴어에서 유래한 용어이다. 이 용어는 밥 메트칼프(Bob Metcalfe)의 박사 논문과 그가 1970년대 초 PARC(Xerox Palo Alto Research Center)에서 근무하는 동안 동료 연구원인 데이빗 보그스(David Boggs), 버틀러 램슨(Butler Lampson) 및 찰스 태커(Chuck Thacker)와 함께 출원한 특허 원문에서 사용되었다. 오늘날의 네트워크는 로컬, 원격 및 클라우드 기반 환경에서 업무 필수 데이터에 대한 빠른 속도의 고대역폭 액세스를 제공한다. 랜의 가장 일반적인 네트워킹 기술은 이더넷이다. 전 세계 기업 랜의 대다수가 이더넷에서 실행되고 있다. 그러나 늘 그랬던 것은 아니다. 예를 들어 1980년대와 1990년대 초에는 ARCNET, StarLAN, FDDI(Fiber Distributed Data Interface, 초기 광 케이블 기반의 LAN 링 기반 기술), 토큰 버스, 토큰 링 등 경쟁적인 여러 랜 기술이 있었다. 이더넷은 IP 네트워크와의 고유한 구조적 호환성, 플러그 앤 플레이 단순성 및 비교적 저렴한 비용 때문에 1990년대 중반 랜 기술의 진정한 승자가 되었다. 원래 랜 중심적 정의에서 이더넷은 동일한 일반 지역, 일반적으로 단일 건물에 있는 장치를 연결하는 기술로 전망되었다. 즉, 프로토콜 자체가 100미터 범위로 제한되었기 때문에 상호 연결할 장치 수가 적고 둘 사이의 거리가 비교적 짧은 경우에 사용될 것으로 예상되었다.
 
이더넷은 한때 자기파 전송을 지원하는 동시에 지구 상의 모든 빈 공간을 채우는 것으로 여겨진 신화 속의 매개체인 에테르(aether)라는 라틴어에서 유래한 용어이다. 이 용어는 밥 메트칼프(Bob Metcalfe)의 박사 논문과 그가 1970년대 초 PARC(Xerox Palo Alto Research Center)에서 근무하는 동안 동료 연구원인 데이빗 보그스(David Boggs), 버틀러 램슨(Butler Lampson) 및 찰스 태커(Chuck Thacker)와 함께 출원한 특허 원문에서 사용되었다. 오늘날의 네트워크는 로컬, 원격 및 클라우드 기반 환경에서 업무 필수 데이터에 대한 빠른 속도의 고대역폭 액세스를 제공한다. 랜의 가장 일반적인 네트워킹 기술은 이더넷이다. 전 세계 기업 랜의 대다수가 이더넷에서 실행되고 있다. 그러나 늘 그랬던 것은 아니다. 예를 들어 1980년대와 1990년대 초에는 ARCNET, StarLAN, FDDI(Fiber Distributed Data Interface, 초기 광 케이블 기반의 LAN 링 기반 기술), 토큰 버스, 토큰 링 등 경쟁적인 여러 랜 기술이 있었다. 이더넷은 IP 네트워크와의 고유한 구조적 호환성, 플러그 앤 플레이 단순성 및 비교적 저렴한 비용 때문에 1990년대 중반 랜 기술의 진정한 승자가 되었다. 원래 랜 중심적 정의에서 이더넷은 동일한 일반 지역, 일반적으로 단일 건물에 있는 장치를 연결하는 기술로 전망되었다. 즉, 프로토콜 자체가 100미터 범위로 제한되었기 때문에 상호 연결할 장치 수가 적고 둘 사이의 거리가 비교적 짧은 경우에 사용될 것으로 예상되었다.
  
===진화===
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; 확장
* '''1세대''' - 100MBps : 이더넷이 처음으로 사용한 물리 매체는 굵은 동축케이블이었는데, 초기에는 케이블 위주의 버스 토폴로지 방식을 사용하였다. 이후에 UTP 케이블을 사용하면서 [[허브]]를 중심으로 연결하는 스타 토폴로지 방식으로 바뀌게 되었고, 물리적으로는 배선 형태가 바뀌었지만, 허브는 물리계층에서 동작하기에 논리적으로는 버스형 구조를 유지하였다. 기술에 발전이 있던 것처럼 표준에도 변화가 여러 차례 생겼는데, 하나를 꼽자면 데이터링크 계층 장비인 [[브리지]]와 [[스위치]]의 사용이 있다. 컴퓨터가 많은 네트워크의 경우에, 한 매체의 대역폭을 서로 공유하기 때문에 속도가 느려지게 된다. 이러한 상황에 브리지를 사용하여 네트워크를 분할하면 각 네트워크에 연결된 컴퓨터의 수가 줄어들기 때문에 전송속도를 높일 수 있다. 스위치는 브리지의 개념을 확대한 것인데, 컴퓨터와 스위치 사이에만 대역폭을 공유하여 사용한다. 스위치를 사용하게 되면 10 BaseT에서 전 이중 전송방식을 사용할 수 있게 된다. 하지만 지금은 10메가 비피에스 이더넷을 거의 사용하지 않는다.
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인터넷이 성장함에 따라 이더넷은 애초에 예상된 단일 건물 및 단거리 애플리케이션을 뛰어넘는 역할을 할 태세를 갖추었다. 수백 또는 수천 대의 컴퓨터, 서버, 프린터 및 관련 장치가 있는 전체 캠퍼스가 이더넷 연결성을 위한 회선을 구축하고 있었다. 보다 최근에는 와이파이 네트워크 즉, 무선 이더넷이 범용화되었다. 상호 연결된 장치 수 및 장치 간의 거리에 대한 초기의 예측이 크게 확대되었다. 가상 랜(VLAN) 및 빠른 버전의 스패닝 트리 프로토콜(STP) 추가 등의 몇 가지 혁신적인 조정을 거친 후 이더넷은 비용 효과적이면서도 뛰어난 성능의 네트워킹 기술로서, 적응성이 탁월한 것으로 검증되었기 때문에 이러한 확장된 요구 사항과 함께 진화할 절호의 기회를 맞이하게 되었다. 다른 프로토콜은 보다 장거리에 걸쳐 이러한 성장하는 이더넷을 상호 연결하기 위해 개발되었다. X.25, ISDN, 프레임 릴레이 및 ATM과 같은 데이터 통신 프로토콜은 통신 사업자들이 장거리 연결을 제공하기 위해 고안하고 판매한 기술이었다. 2000년대 초에는 [[]](WAN, 광역 통신망) 연결성을 제공하기 위해 이더넷 프로토콜을 확장하는 자연스러운 방법으로 이더넷이 도입되었다. 이름에서 알 수 있듯이 통신 사업자들은 이더넷이 다른 통신 사업자(도매) 및 최종 사용자(소매)에게 판매할 수 있는 다양한 네트워크 서비스를 지원하기 때문에 그 가치를 높게 평가한다. 여기에는 모바일 백홀, 비즈니스 서비스 및 데이터 센터 상호 연결이 포함된다. 그러나 이더넷은 통신 사업자만을 위한 것이 아니다. 최종 고객에게 액세스를 제공하는 모든 네트워크 사업자들을 위한 풍부한 기능을 갖춘 솔루션이다. 이메일, 웹 브라우징, 음성 및 동영상 트래픽과 같은 대역폭 요구가 높은 애플리케이션의 지속적인 증가는 랜 및 왠의 속도 향상을 위한 초기 원동력을 제공했다. 보다 최근에는 스토리지 가상화 및 클라우드 컴퓨팅과 같은 새롭게 등장한 기술이 네트워크 사업자와 기업 고객의 대역폭 요구사항을 심화시켰다. 사용자, 특히 기업의 클라우드 의존성이 증가하며서 네트워크가 사회에 더욱 중요해졌으며 데이터 센터 액세스를 위한 공용 인터넷에 대한 의존도가 하이브리도 공용 및 사설 인프라로 대체되었다. 이러한 추세는 당분간 꺾이지 않을 것이며 끊임없이 증가하는 대역폭에 대한 수요가 지속될 것이다. 이더넷은 이 중요한 요구를 해결하기 위한 핵심 솔루션으로 진화했다.
 
 
* '''2세대''' - 100MBps : FDDI(광섬유 분산 데이터 인터페이스)와 같은 고속 토큰링 통신방식 등의 등장으로 인해 이더넷의 전송속도도 100메가 비피에스까지 늘려야 했다. 기존의 이더넷과의 호환을 위하여 맥 부계층을 그대로 유지하여, 동일한 맥 주소 체계와 프레임 형식을 갖게 되었다. 전송속도가 10배 정도 증가함에 따라 전송 매체의 길이도 기존의 0.1배로 감소해야 했는데, 이 때문에 동축케이블을 이용한 버스 토폴로지 방식이 밀려나고 스타 토폴로지만을 사용하게 되었다. 그리고 전송속도가 10/100메가 비피에스로 이원화되면서 장비들에 AN(Auto Negotiation) 기능이 추가되었는데, 이는 동작 모드를 설정할 수 있게 해준 것이다. 물리계층에는 [[부호화]] 방식이 맨체스터 방식이 아닌 4B/5B 방식이 사용되었다.
 
  
* '''3세대''' - 1GBps : [[왠]](WAN)에서 파생된 랜 기술인 에이티엠(ATM) 랜을 제치고 고속 랜 시장을 석권한 기술이다. 주소의 길이와 프레임 형식 및 최소 길이를 유지하여서 기존에 있던 이더넷과의 호환성을 가져갔고, 전 이중 전송방식과 반 이중 전송방식을 모두 지원한다. 하지만 대부분 전 이중 전송방식이 사용되고 있다. 반 이중 전송방식에서의 1기가 비피에스에 관해 설명하자면 기존의 이더넷에서 프레임이 가진 최소 길이는 64바이트이다. 그런데 1기가 비피에스에서의 슬롯 시간이 0.512us로, 10메가 비피에스에 비해서  100분의 1만큼 줄어 같은 최소길이를 유지할 경우, 충돌 감지가 안되는 경우가 발행했다. 이 때문에 최소길이를 512바이트까지 증가 시켜 충돌 감지 문제를 해결하였고, 기존의 이더넷과의 호환성을 가져가기 위해 512바이트보다 작은 프레임에는 캐리어 익스텐션(Carrier Extention) 기법을 적용하여 프레임의 끝에 확장비트를 추가하여 512바이트로 프레임 크기를 맞춰주었다. 기존의 최소 길이에 비해 8배가 증가한 덕분에 전송 길이도 8배가 증가한 200미터까지 증가가 가능해져 컴퓨터에서 허브까지는 그에 절반에 해당하는 100미터의 전송 길이를 적용할 수 있게 되었다.
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; 연대표
 
 
* '''4세대''' - 10GBps : 네트워크와 [[인터넷]] [[트래픽]] 사용량의 증가로 인하여 이더넷의 전송속도와 길이를 늘리게 되었고, 이에 따라 랜 및 완에서도 사용하는 것에 대한 수요가 생겨났다. 10기가 비피에스 이더넷은 전 이중 전송방식은 지원하지만, 반 이중 방식은 지원하지 않는다. 그러면서 CSMA/CD도 사용하지 않게 되었다. 충돌 검출이 사라짐과 동시에 전송매체의 길이 제약도 줄어들게 되었고, 그러면서 최대 40킬로미터까지 지원 가능해졌다. 기존의 이더넷과의 호환성을 위하여 주소길이와 프레임 형식 및 최소길이를 유지하였고, 왠의 기술표준인 소넷(SONET, Synchronous Optic NETwork)의 프레임 형식인 STS-192C를 지원한다.
 
 
 
* '''5세대''' - 40/100GBps : 기존의 이더넷과의 호환성을 가지고 있으며, 동시에 두 개의 속도를 규정하는 최초의 표준이다. 링크 집성(Link Aggregation) 방식을 크게 단순화한 덕분에 효율적인 고속 데이터 전송이 가능해졌다.<ref>폴크위네, 〈[https://blog.naver.com/c_and_c/220770480864 이더넷(Ethernet) 이란 무엇인가? (IEEE 803.2 Standard)]〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-24</ref>
 
 
 
===연대표===
 
 
* 1973년 : 이더넷에 대해 언급한 최초의 메모
 
* 1973년 : 이더넷에 대해 언급한 최초의 메모
 
* 1975년 : 3Mb/s 이하의 데이터 속도로 출원된 최초의 이더넷 특허
 
* 1975년 : 3Mb/s 이하의 데이터 속도로 출원된 최초의 이더넷 특허
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* 2016년 : 1GE 자동차 이더넷 표준
 
* 2016년 : 1GE 자동차 이더넷 표준
  
==특징==
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==기술==
 
===CSMA/CD===
 
===CSMA/CD===
송신 측에서 전송한 데이터는 네트워크의 모든 구성원에게 전달되고, 수신 측에서는 전송받은 데이터를 검사하여 자신에게 도착한 것일 경우 데이터를 수신하고 그렇지 않는 경우 데이터를 무시하는 방식으로 동작한다. 이와 같은 방식으로 네트워크를 구성하는 경우 구현이 매우 쉽다는 장점이 있으나, 네트워크를 구성하는 요소들이 증가할 경우 전송 데이터 간에 충돌이 자주 발생하여 네트워크의 사용 효율이 낮아진다는 단점이 있다. 이더넷은 이런 단점을 개선하기 위하여 채널 감지(carrier sense) 및 충돌 감지(collision detection) 기능을 추가하였다.
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====공동 회선====
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초기 이더넷은 50년 전에 보편적이었던 공동 회선 전화 시스템이라고 생각하면 된다. 이 시스템에서는 여러 가구가 단일 전화선을 공유했으므로 한 번에 하나의 전화 사용자만 통화할 수 있었다. 인구가 적어 각 가구에 별도의 전화선을 공급하는 데 과도한 비용이 소요되는 시골에서는 공동 회선 전화 시스템이 타당한 솔루션이었다. 공동 회선 전화를 사용하려면 발신자는 먼저 전화기를 들고 발신음을 듣는다. 발신음이 들리지 않거나 다른 사람의 대화가 들린 경우 발신자는 전화를 끊고 전화선을 사용할 수 있을 때까지 기다린다. 발신자가 발신음을 듣지 않고 다른 사람이 통화 중인지 확인하지 않은 경우 이미 진행 중인 다른 대화와 충돌할 수 있다. 발신자가 다른 사람이 이미 통화 중인 것을 인식한 경우에는 다른 통화가 종료되기를 기다렸다가 전화를 걸어야 한다. 초기 이더넷은 다음과 동일한 방식으로 작동했다. 먼저 네트워크 장치에서 데이터를 전송한 다음 네트워크 세그먼트의 다른 활동과 충돌하는지 확인하기 위해 수신 대기한다. 충돌이 감지된 경우 송신기는 임의의 시간(1~2밀리초) 동안 자동으로 대기한 다음 네트워크에서 데이터를 전송할 수 있는지 다시 확인한다. 이 네트워크 액세스 체계를 CSMA/CD(Carrier Sense, MultipleAccess, Collision Detection)라고 한다. CSMA/CD는 이더넷에 사용되는 기술로서, 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지 기술이다. 각 기기가 신호 전송을 위해 전송 공유매체에 규칙 있게 접근하기 위한 매체 엑세스 제어방식이다. CSMA/CD는 다음 3가지 기능이 합쳐진 프로토콜이다.
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* '''CS'''(Carrier Sense) : 누군가 네트워크에서 이미 통화 중인지 여부를 확인하기 위해 이더넷 회신을 수신하여 네트워크 트래픽 간격을 감지함을 의미한다. 각 컴퓨터는 공유매체가 사용 중인지 여부를 감지하고, 매체의 전압 변화를 통해 사용 여부를 확인 가능하다.
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* '''MA'''(Multiple Access) : 여러 대화가 동시에 발생하지 않도록 각 장치가 교대해야 하지만 많은 이더넷 장치가 동일한 물리적 네트워크 회선에서 수신 및 전송할 수 있음을 의미한다. 다수의 컴퓨터가 공유매체를 두고 서로 경쟁하여 나누어 사용하는 방식으로, 매체가 사용 중이 아니라면 언제든 전송을 다시 시작할 수 있다.
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* '''CD'''(Collision Detection) : 잠재적 발신자가 이후에 이전 대화가 여전히 진행 중임을 감지할지라도 이전 통화자의 통화가 완료되기 전에 전송을 시작했음을 의미한다. 따라서 발신자는 이전 대화가 완료될 수 있도록 하기 위해 통화를 중지한다. 만약 두 컴퓨터 간에 충돌이 발생하게 될 경우에, 두 신호가 서로 간섭을 일으켜서 송수신된 데이터를 읽을 수 없게 된다. 그래서 프레임이 모두 전송되기 전에 충돌이 발생한 것을 감지한다면 그 프레임의 전송을 멈추고, 일정 시간만큼 대기한 이후에 다시 재전송을 한다. 충돌 감지의 특성 때문에 CSMA/CD를 사용하면 슬롯 시간에 따라 프레임의 최소 길이와 전송 매체의 길이가 정해진다. 컴퓨터는 충돌이 일어날 경우 프레임 전송을 완료하기 전에 충돌을 감지하여 전송을 멈춰야 한다. 그렇기 때문에 프레임의 전송 시간은 최소 최대 전파 시간의 2배는 되어야 한다. 이런 제약이 있어서 기존의 10메가 비피에스에서 더 높은 전송속도의 이더넷 기준을 정할 때 프레임이 가지는 최소 길이를 같게 유지하면, 전송 매체의 길이가 매우 짧아지는 문제가 생기게 된다. 기준들 사이의 상호운용성(interoperability)을 확보하기 위해서는 프레임의 최소 길이를 같게 해야 한다. 이를 해결하려면 반송파 확장(Carrier Extention)을 사용하여 프레임의 길이를 늘려서 전송하는 방식을 사용해야 한다.<ref>〈[http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=&m_temp1=52&id=912 CSMA/CD  Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection  반송파 감지 다중 엑세스 / 충돌 검출]〉, 《정보통신기술용어해설》, 2016-11-15</ref>
  
공유 버스 구조에서 호스트 간의 데이터 충돌을 방지하려면 프레임을 전송하기 전에 다른 호스트가 공유 버스를 사용 중인지 확인해야 한다. 이는 전송 선로에 흐르는 신호를 감지하는 기능으로 구현할 수 있다. 전송 매체의 신호를 감지해 프레임의 전송 여부를 결정하는 프로토콜을 신호 감지(Carrier Sense) 프로토콜이라고 한다. 신호 감지 프로토콜에서는 선로의 전달 지연이 성능에 영향을 많이 준다. 이더넷의 네트워크 형태는 루프(loop)형이 아닌 버스(bus)형으로, 데이터 전송을 위한 액세스 방식으로 [[CSMA/CD]](carrier sense multiple access with collision detection)를 사용한다. 일반적으로 랜을 구성하는 3가지 요소로 토폴로지(전송로의 형태), 전송매체, 액세스방식을 들 수 있는데 네트워크 형태가 버스형인 이더넷은 액세스방식으로 CSMA/CD방식을 채용하고 있다.<ref>이강원, 손호웅, 〈[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3476222&cid=58439&categoryId=58439 Ethernet - 이더넷]〉, 《지형 공간정보체계 용어사전》, 구미서관, 2016-01-03</ref> CSMA/CD는 다음과 같은 세 가지 기능이 합쳐진 프로토콜이다.
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====교환 이더넷====
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CSMA/CD는 링크 및 노드 수가 적은 경우 네트워크 액세스 체계의 역할을 한다. 그러나 더 많은 장치가 CSMA/CD 네트워크에 추가되거나 이러한 장치 간의 물리적 거리가 증가할 경우 CSMA/CD는 효과적인 네트워크 액세서 메커니즘을 제공하지 못한다. 동시에 데이터를 전송하려는 장치가 너무 많으면 각 장치가 데이터를 전송하려고 시도한 후 충돌을 감지하여 임의의 시간 동안 대기한 다음 데이터 전송을 재시도해야 하므로 네트워크 액세스 경합이 발생한다. 이러한 유형의 경합은 네트워크가 증가함에 따라 네트워크 지연 시간을 발생시킨다. 마찬가지로 장치 간의 거리가 증가하면 링크의 지연 시간으로 인해 지속적인 충돌 및 백오프 기간이 발생할 수 있으며, 이로 인해 처리량이 감소하고 지연 시간이 증가한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 오늘날의 교환 이더넷 네트워크가 등장했다. 이 새로운 모델에서는 필요에 따라 버퍼를 사용하여 프레임을 큐에 넣어 충돌을 없애고 그로 인한 지연 시간 문제를 해결하는 이더넷 스위치 포트에 연결할 수 있는 자체 네트워크 세그먼트가 각 장치에 있다. 따라서 이전 공동 회선 전화가 이제 각 전송 장치와 최종 사용자를 분리하여 회선을 사용할 수 있을 때 이들을 연결하는 스위치를 전용 회선으로 연결하는 오늘날의 전화망으로 업그레이드 되었다.
  
* '''CS'''(Carrier Sense) : 각 컴퓨터는 공유매체가 사용 중인지 여부를 감지하고, 매체의 전압 변화를 통해 사용 여부를 확인 가능하다.
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마찬가지로, 교환 이더넷 네트워크를 사용하면 장치가 연결된 교환 네트워크 세그먼트를 다른 장치에서 사용할 없으므로 더 이상 충돌 문제가 발생하지 않는다. 각 장치는 이더넷 스위치의 개별 포트에 연결되며, 각 포트에 하나의 장치만 연결된다. 이더넷 랜의 모든 장치가 수신 대기하고 충돌을 처리해야 하는 대신, 이더넷 스위치가 해당 스위치에 연결된 모든 장치에 대한 교통 경찰의 역할을 하면서 스위치에 상주하는 장치와의 모든 트래픽에 대한 통합을 처리한다. 스위치는 연결된 각 장치의 맥 주소 및 연결된 포트를 인식한다. 하나의 장치가 동일한 스위치의 다른 장치와 통신하는 경우 스위치는 중단 없이 대화가 진행될 수 있도록 두 장치 간의 연결을 완료한다. 스위치가 해당 스위치에 연결되지 않은 맥 주소를 대상으로 하는 네트워크 트래픽을 발견한 경우 이 트래픽은 스위치 업링크 포트를 통해 라우팅된다. 스위치 업링크 포트는 해당 스위치를 데이터 센터의 다른 스위치에 연결하거나 왠 링크를 통해 다른 네트워크에 접속하는 라우터에 연결한다.
* '''MA'''(Multiple Access) : 다수의 컴퓨터가 공유매체를 두고 서로 경쟁하여 나누어 사용하는 방식을 말한다. 매체가 사용 중이 아니라면 언제든 전송을 다시 시작할 있다.
 
* '''CD'''(Collision detect) : 만약 두 컴퓨터 간에 충돌이 발생하게 될 경우에, 두 신호가 서로 간섭을 일으켜서 송수신된 데이터를 읽을 수 없게 된다. 그래서 프레임이 모두 전송되기 전에 충돌이 발생한 것을 감지한다면 그 프레임의 전송을 멈추고, 일정 시간만큼 대기한 이후에 다시 재전송을 한다. 충돌 감지의 특성 때문에 CSMA/CD를 사용하면 슬롯 시간에 따라 프레임의 최소 길이와 전송 매체의 길이가 정해진다. 컴퓨터는 충돌이 일어날 경우 프레임 전송을 완료하기 전에 충돌을 감지하여 전송을 멈춰야 한다. 그렇기 때문에 프레임의 전송 시간은 최소 최대 전파 시간의 2배는 되어야 한다. 이런 제약이 있어서 기존의 10메가 비피에스에서 더 높은 전송속도의 이더넷 기준을 정할 때 프레임이 가지는 최소 길이를 같게 유지하면, 전송 매체의 길이가 매우 짧아지는 문제가 생기게 된다. 기준들 사이의 상호운용성(interoperability)을 확보하기 위해서는 프레임의 최소 길이를 같게 해야 한다. 이를 해결하려면 반송파 확장(Carrier Extention)을 사용하여 프레임의 길이를 늘려서 전송하는 방식을 사용해야 한다.<ref>〈[http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=&m_temp1=52&id=912 CSMA/CD  Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection  반송파 감지 다중 엑세스 / 충돌 검출]〉, 《정보통신기술용어해설》</ref>
 
  
CSMA 방식은 기본적으로 둘 이상의 호스트에서 동시에 채널의 유휴 상태를 확인할 가능성이 있다. 따라서 여러 호스트가 동시에 채널을 사용할 수 있다고 판단하고, 이런 상황이 자주 발생하면 프레임 전송 과정에서 충돌이 발생할 가능성도 커진다. 공유 버스에서 충돌이 발생하면 해당 프레임의 내용이 깨지고, 각 호스트에서 전송한 데이터의 내용이 변형되어 프레임을 더 전송하는 것이 의미 없다. 따라서 향상된 방식인 CSMA/CD에서는 충돌 감지(Collision Detection) 기능을 사용해 충돌 여부를 확인한다. 일단 호스트가 충돌을 감지하면 진행 중인 프레임의 전송을 중지한다.
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===브리지===
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하나 이상의 네트워크 세그먼트가 단일 집선 네트워크에 연결된 경우 브리징이 발생한다. IEEE 802.1d 표준에 따르면, 브리징은 라우팅과 다르다. 즉, 라우팅은 별도로 유지되는 개별 네트워크 간의 트래픽을 연결하고 라우팅하는 반면, 브리징은 하나의 통합된 맥 계층 네트워크를 생성한다. 브리징의 가장 대표적인 예는 이더넷 스위치에서 발생한다. 스위치는 물리적 스위치 포트와 이 포트에 사주하는소스 맥 주소를 학습한 다음 전달하는 테이블에 있는 주소에 따라 트래픽을 전달한다. 스위치가 대상 주소를 인식할 수 없는 경우 데이터는 해당 스위치의 모든 포트로 플러딩된다. 다중 포트 브리징이라는 이 개념이 바로 오늘날 이더넷 네트워크 스위치의 기초이다. 이더넷의 가장 중요한 5가지 브리지 개념인 학습, 전달, 필터링, 플러딩 및 스패닝 트리 프로토콜은 다음과 같다.
  
[[파일:이더넷의 연결.jpg|썸네일|406픽셀|이더넷의 연결]]
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* '''학습''' : 스위치가 소스 주소 및 각 소스 주소가 발견된 해당 포트 번호를 모니터링할 때 발생한다. 스위치 소프트웨어 내에서 소스 주소/포트 번호 상관 관계가 설정되면 향후 참조를 위해 이 매핑이 전달 테이블(FIB, Forwarding Information Base)에 저장된다. 트래픽이 이 스위치를 통해 이동할 때 특정 주소의 위치가 스위치의 포트 간에 변경되는 경우 스위치는 전달 테이블을 지속적으로 업데이트한다. 지정된 기간 동안 맥 주소에서 전송되는 패킷이 없는 경우 테이블이 과도하게 증가하는 것을 방지하기 위해 시간이 지남에 따라 전달 테이블의 주소 항목이 상실된다.
만약 두 대의 컴퓨터가 동시에 검사하여 통신망이 사용 중이지 않다는 것을 확인하고 동시에 전송하게 되면 충돌이 발생한다. 데이터를 보내려는 컴퓨터가 먼저 통신망이 사용 중인지 아닌지 검사한 후에 비어 있을 때 데이터를 보낸다. 전송로가 비어있는지의 여부 등 상태를 스스로 검출하고 통신망이 사용 중이면 일정시간을 기다린 후 다시 검사하는데, 통신망이 사용 중인지는 전기적인 신호로 확인할 수 있다. 데이터를 전송한 컴퓨터는 자신의 데이터가 손상되지 않았는지를 확인하여 손상이 있으면 다시 전송하게 된다. 이때 두 컴퓨터의 재전송이 동일한 시간 후에 일어나면 다시 충돌이 발생하므로 재전송 시간은 일정한 방법에 의해 변경된다. 즉, 충돌을 검출했을 때는 일정시간 기다렸다가 전송로가 비어있을 때에 송신을 한다. 따라서 네트워크에서 두국이 동시에 패킷을 전송할 경우에 발생하는 패킷의 충돌로 인해 낭비되는 대역폭을 크게 줄일 수 있다.  
 
  
우측 그림은 이더넷 방식을 이용하는 고전적인 랜의 접속 방법을 보여준다. 별색의 굵고 긴 전송 케이블로 된 전송 매체에 트랜시버(Transceiver) 장비로 보조선을 연결해 각 호스트를 연결한다. 트랜시버는 호스트를 전송 케이블에 연결하기 위한 송수신 장치로, 전송 선로의 신호를 감지하는 기능과 함께 충돌 현상을 감지하는 기능도 제공한다. 임의의 트랜시버가 충돌을 감지하면 이를 특정 신호의 형태로 변환해 전송 케이블에 다시 전송해야 한다. 기능을 사용해 트랜시버는 충돌 발생을 알려줌으로써 무의미한 데이터 전송을 억제한다. IEEE 802.3 표준안은 전송 케이블의 최대 길이를 일정하게 제한하는데, 이는 케이블의 거리가 너무 길면 신호 감쇄 현상에 의해 오류가 발생할 가능성이 높아지기 때문이다. 또한 케이블에 연결되는 호스트 간의 거리 간격도 일정 범위 이내로는 연결할 수 없도록 되어 있다.
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* '''전달''' : 전달 테이블에서 들어오는 이더넷 프레임의 대상 주소를 조회하여 주소에 해당하는 포트로 프레임을 전송하는 이더넷 스위치로 구성된다. 이더넷 스위칭의 기초인 전달은 스위치에 있는 포트 간의 고속 처리량을 지원하는 동시에 포트별 네트워크 세분화를 허용한다.
  
이더넷 케이블 하나에 연결되는 호스트 수가 증가하면 케이블 두 개로 나누어 연결해야 한다. 두 케이블은 리피터를 사용해 연동함으로써 논리적으로 하나의 케이블처럼 동작할 있다. 리피터는 단순히 신호를 증폭하여 이웃하는 케이블로 넘겨주는 기능을 한다. 예를 들어, 그림의 왼쪽 케이블에서 전송되는 신호는 리피터에 의해 오른쪽으로 전달되고, 반대 방향으로도 신호를 증폭해 전달한다.<ref name="박기현">박기현, 〈[https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2271856&cid=51207&categoryId=51207&expCategoryId=51207 Chapter 05 MAC 계층 - 02 이더넷]〉, 《쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크》, 한빛아카데미, 2013-09-10</ref>
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* '''필터링''' : 이더넷 스위치가 동일한 포트에 있는 소스 및 대상 주소를 표시하는 패킷을 발견한 경우 트래픽이 해당 소스 세그먼트로 다시 전송되는 것을 방지하기 위해 필터링이 발생한다. 동일한 포트에 있는 모든 클라이언트가 해당 포트의 맥 주소 간에 전송되는 모든 트래픽을 볼 있으므로 전달이 필요 없다. 필터링은 이러한 패킷뿐만 아니라 다른 모든 잘못된 형식의 패킷 또는 부분 패킷을 폐기한다.
  
===프레임===
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* '''플러딩''' : 스위치는 알 수 없는 대상 주소의 패킷을 발견한 경우 즉, 전달 테이블에 대상주소에 대한 주소 항목이 없는 경우 해당 네트워크 트래픽을 의도된 수신자에게 배달하기 위해 스위치의 모든 포트(시작 포트 제외)로 패킷을 전송한다. 그 밖에 브로드캐스트 패킷(하나의 패킷이 모든 포트로 배달되도록 설계됨) 및 멀티캐스트 패킷(패킷이 전달 테이블에 없는 하나 이상의 대상 주소로 전송됨)을 사용하는 경우에도 플러딩이 발생할 수 있다.
[[파일:이더넷 프레임0.png|썸네일|575픽셀|이더넷 프레임(Ethernet Frame)]]
 
  
상위 계층인 LLC에서 내려온 프레임을 상대 호스트에 전송하려면 맥 계층에서 정의된 프레임 구조에 맞게 포장해야 한다. 맥 계층 프로토콜에 정의된 맥 헤더와 트레일러 정보를 추가한 것을 맥 프레임(MAC Frame)이라고 하며, 이더넷 프로토콜에서는 이더넷 프레임이라고 한다. 맥 프레임은 LLC 계층에서 보낸 모든 정보를 전송 데이터로 취급하며, 데이터의 앞에는 헤더가, 뒤에는 트레일러가 위치한다. 우측 그림은 이더넷 프로토콜에서 사용하는 이더넷 프레임의 구조다. 필드의 크기 단위는 바이트다. 송신 호스트 주소(Source Address)와 수신 호스트 주소(Destination Address) 필드는 2바이트나 6바이트 중 선택할 수 있으며 데이터와 패드 필드는 가변 길이를 지원한다. 이더넷 프레임의 데이터 필드 왼쪽에 위치한 필드는 헤더에 속하고, 오른쪽은 트레일러에 속한다. 헤더와 트레일러에서 정의한 필드의 의미는 다음과 같다.
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* '''스패닝 트리 프로토콜'''(STP) : 브리징 네트워크에서 루프를 방지하기 위해 도입되었다. 루프는 임의의 두 네트워크 노드 간에 둘 이상의 활성 네트워크 경로가 있는 경우에 발생할 수 있다. 이러한 이중화는 프레임이 무한히 순환되도록 하여 브리징 기능을 방해 또는 완전히 무효화한다. 스패닝 트리 프로토콜은 이중 경로 중 하나를 차단하므로 이 순환이 발생할 수 없다. 네트워크 복원력을 고려하여 스패닝 트리 프로토콜은 기본 경로에 장애가 발생한 경우 차단된 경로를 자동으로 다시 활성화함으로써 이중 경로가 백업 경로의 역할을 하도록 지원한다. 그러나 스패닝 트리 프로토콜은 재통합 하는 데 대략 수십 초 내지 수백 초가 걸리는 경우가 많아 상당히 비효율적이었다. 보다 최근에는 이 프로세스의 속도 향상을 위해 RSTP(Rapid STP) 및 MSTP(Multiple STP)라는 변형이 정의되었다.  
  
* '''프리엠블'''(Preamble) : 7바이트 크기로, 수신 호스트가 송신 호스트의 클록과 동기를 맞출 수 있도록 시간 여유를 제공하는 것이 목적이다. 각 바이트는 10101010 비트 패턴을 포함한다.
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===가상 랜===
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네트워크가 성장하면서 플러딩의 영향을 제한하고 스패닝 트리 프로토콜의 기능을 단순화하기 위해 물리적 스위치를 가상 스위치로 세분화하는 것이 바람직해졌다. 4바이트 가상랜(VLAN) 태그 (또는 802.1Q 표준에서 정의한 이후에는 Q 태그)가 이더넷 헤더에 삽입되었다. 2바이트는 프레임이 이제 Q  태그 프레임이라는 것을 식별하고, 나머지 2 바이트는 최대 8개의 서비스 등급(3비트, PCP(Priority Code Point) 비트) 및 4092 가상랜(12비트, VLAN ID)을 정의하는데 사용된다. 마지막 1비트는 프레임이 폐기 가능(DEI, Discard Eligibility Indicator)한 경우에 사용된다.
  
* '''시작 구분자'''(Start Delimiter) : 프레임의 시작 위치를 나타낸다. 프리엠블 필드와 구분해 값이 10101011이다.
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여기서 흥미로운 것은 알 수 없는 대상주소가 있는 트래픽을 주어진 가상랜 ID로 식별된 포트로만 전달하거나 플러딩하도록 스위치 기능을 제한하는 4094 가상랜이다. 이는 대역폭 및 네트워크 리소스를 소비하기만 하고 필요 없는 종단점으로의 불필요한 데이터 브로드캐스트를 제한한다. 이후 버전의 802.1 표준에서는 고유한 가상랜 ID 및 P 비트가 있는 두 번째 가상랜 계층용으로 두 번째 Q 태그가 정의되었다. Q-in-Q라는 이 접근법은 최종 사용자가 고객 가상랜 ID(CVID 또는 내부 태그)를 정의하도록 허용하는 동시에 공급자 가상랜 ID(PVID 또는 외부 태그)를 사용하여 통신 사업자 인프라에서 개별 고객 또는 서비스를 식별하는 사업자들에게 널리 사용되었다. 이후, PBB(프로바이더 백본 브리징)라는 IEEE 802.1ah 표준은 프레임에 MAC 헤더를 추가하도록 지원함으로써 거의 무제한적으로 확장되는 대규모 이더넷 네트워크에서 탁월한 유연성을 제공했다. 또한 PBB는 서비스 공급자 네트워크와 고객 네트워크 각각에 전용 믹 주소 세트(및 관련 FIB)가 있으므로 두 네트워크를 명확히 구분한다. 이더넷 프레임이 이더넷 사용자 네트워크 인터페이스(UNI)에 도달한 경우 서비스 공급자 맥 주소가 고객의 이더넷 프레임에 추가된다. 그러면 서비스 공급자 네트워크 스위치가 해당 FIB에 대해 이 맥 주소를 검사하고 전달, 필터링, 학습 등을 평소대로 진행한다. 따라서 공급자 네트워크의 종단부에 있는 스위치만 PBB를 지원하면 되기 때문에 추가적인 이점이 있다. 네트워크 코어에 있는 스위치는 표준 맥 헤더, 이 예에서는 서비스 공급자 헤더에서 스위칭되므로 IEEE 802.1 이더넷 스위치만으로 충분하다.
  
* '''송신 호스트 주소/수신 호스트 주소'''(Source Address/Destination Address) : 맥 계층에서는 호스트를 구분하는 고유의 맥 주소를 사용한다. 주소 값은 일반적으로 랜 카드에 내장되어 제공된다. 두 필드는 전송되는 프레임의 송신 호스트와 수신 호스트 주소를 표현한다. 수신 호스트 주소는 최상위 비트가 1이면 그룹 주소를 의미하고, 0이면 일반 주소다. 그룹 주소에는 특정 그룹에 속한 호스트에 프레임을 전송하는 멀티캐스팅과 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송하는 브로드캐스팅이 있다. 브로드캐스팅에서는 주소부의 모든 비트가 1이다. 송신 호스트 주소에서 최상위 비트는 0으로 지정된다. 현재 구현되어 사용되는 이더넷 프로토콜은 모두 6바이트 주소를 지원한다.
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이더넷 장비의 한 가지 주요 장점은 대부분의 네트워킹 장비와 원활하게 연동된다는 점이다. 두 가지 PHY 데이터 속도 등의 이더넷의 다양한 변형이 상호 연결된 경우 이더넷이 최상의 성능을 제공할 수 있는 가장 강력한 기능을 사용하도록 보장하는 기능이 내장되어 있다. 전문화된 협상 및 감지 프로세스는 서로 다른 하드웨어 구성 및 프로토콜 형식 간의 공통 분모를 식별한다. 이더넷은 네트워크 상호 운용성 면에서 최고의 플러그 앤 플레이라는 명성을 얻었다. 이더넷 조기 도입의 또 다른 핵심 요소는 경쟁 기술에 비해 저렴한 비용이다. 프로토콜 단순성 및 일상적인 관리 편의성은 전 세계 IT 부서의 호응을 얻었으며 토큰 링, 토큰 버스, FDDI 등의 기술로 조기 프로토콜 문제를 해결하도록 도와주었다. PC 산업이 등장하면서 비독점 규격 솔루션인 이더넷의 시대가 열렸다. 이때부터 이더넷은 선순환 구조로 알려지게 되었다. 이더넷이 보편화되면서 구성 요소 및 PC 제조업체의 칩셋, 모듈 및 카드 생산량이 증가했다. 이러한 생산량 증가로 인해 R&D 비용과 제조 시작 비용이 수백만 대의 장치로 분산될 수 있어 장치 단가가 인하되었다. 또한 가격 인하로 인해 가정, 데이터 센터 및 다중 터넌트 애플리케이션을 포함하여 이더넷의 도입이 더욱 확대되었다.
  
* '''길이'''(Length) : 데이터 필드에 포함된 가변 길이의 전송 데이터 크기를 나타내며, 최대값은 1,500이다.
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==메트로이더넷포럼==
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메트로이더넷포럼(MEF, Metro Ethernet Forum)은 주로 기업 랜을 연결하는 데 사용되는 광 기반 대도시 통신 사업자 이더넷을 위한 새로운 표준 세트 개발에 대한 네트워킹 산업 공급체들의 요구에 따라 2001년 설립되었다. 메트로이더넷포럼의 활동 범위는 여러 해를 거치면서 초기에 중점에 둔 메트로 네트워크를 넘어 자연적으로 전 세계로 진화했지만 회선 속도가 증가하고 니으이 추가됨에 따라 여전히 이더넷 표준을 개발하고 수정하는 데 매우 활발히 참여하고 있다. 또한 메트로이더넷포럼은 표준 준수를 보장하기 위해 이더넷 제품 및 서비스에 대한 인증 프로그램을 제공한다. 마지막으로 메트로이더넷포럼은 이더넷 제품 및 서비스를 지원하기 위해 지식과 기술을 확장하려는 네트워킹 전문가들을 위한 인증 프로그램을 제공한다. 메트로이더넷포럼의 사명은 ‘전 세계의 캐리어 등급 이더넷 네트워크 및 서비스 도입을 촉진’하는 것이다. 메트로이더넷포럼은 다음 4개의 상임 위원회에서 감독하는 네 가지 특정 활동 목표를 통해 이러한 사명을 추진한다.
  
* '''체크섬'''(Checksum) : 데이터 전송 과정에서 데이터 변형 오류의 발생 여부를 수신 호스트가 확인할 수 있도록 송신 호스트가 값을 기록해준다.
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* '''기술 위원회''' : 이더넷 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 운용성을 보장하는 구조와 이더넷 서비스에 대한 기술 사양 및 구현 프로세스를 개발한다. 메트로이더넷포럼 기술 위원회는 이더넷 상호 운용성 및 구현과 관련된 50여 가지의 사양을 지속적으로 개발하고 관리한다. 이러한 사양은 대부분 메트로이더넷포럼의 지속적인 이더넷 사양 및 표준 개선의 일부로 두 번째 또는 세 번째 되풀이되고 있는 상태이다.
  
OSI 7계층 모델에서는 데이터 전송 시, 최상위 계층인 응용 계층에서 시작해 물리 계층까지 내려오는 과정에서 각 계층의 프로토콜이 정의한 헤더 정보를 계속 추가한다. 위 그림의 이더넷 프레임에서 데이터 필드를 제외한 필드가 MAC 계층에서 추가하는 정보다. 네트워크 계층에서 전송할 데이터는 LLC 계층으로 내려오면서, LLC 헤더 정보를 추가해 LLC 프레임이 된다. LLC 프레임은 다시 MAC 계층으로 내려오는데, 이 과정에서 맥 헤더와 맥 트레일러 정보를 추가한다. 이때 LLC 계층에서 보낸 LLC 헤더와 LLC 데이터는 맥 계층에서 데이터로 취급되기 때문에 맥 프레임의 데이터 필드에 기록된다. 이후 맥 계층에서는 맥 프레임을 물리 계층을 사용하여 수신 호스트에 전송한다.<ref name="박기현"></ref>
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* '''인증 위원회''' : 이더넷 관련 하드웨어, 소프트웨어, 서비스 및 네트워킹 전문가를 위한 인증 프로그램을 개발한다. 메트로이더넷포럼 인증 위원회는 메트로이더넷포럼 기술 위원회에서 개발한 장비 및 서비스 사양에 따라 이더넷 테스트를 관리한다.
  
===허브===
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* '''서비스 운영 위원회''' : 이더넷 서비스 구매, 판매, 전달 및 관리에 대한 표준화된 프로세스를 개발한다. 메트로이더넷포럼 서비스 운영 위원회는 이 중요한 업무를 이행하기 위해 2013년에 구성되었다.
[[파일:허브와 스위치.jpg|썸네일|500픽셀|허브와 스위치]]
 
  
CSMA/CD 방식에서 트랜시버를 이용해 전송 케이블에 호스트를 연결하는 방식은 더 이상 사용하지 않는다. 대신 [[허브]]라는 박스 형태의 장비에 잭을 사용해 호스트를 연결하기 때문에 랜 케이블의 구성이 이전보다 간단해졌다. 이더넷 허브는 이더넷 네트워크에서 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결하는 장치로서, 한 대의 허브가 중심이 되어 여러 대의 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결할 수 있다. 다른 컴퓨터와 네트워크 장비일지라도 하나의 허브에 연결만 되어 있다면 상호간에 통신이 가능하다. 허브와 컴퓨터를 연결하는 케이블에는 UTP 케이블이 있고, 커넥터에는 RJ45 커넥터가 있다.<ref>이더넷 허브 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7_%ED%97%88%EB%B8%8C</ref>
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* '''마케팅 위원회''' : 이더넷 사용 사례 연구, 마케팅 자료, 오디오 및 비디오 클립, 메트로이더넷포럼의 목표를 명확히 전달하는 백서 등의 개발을 통해 이해 관계자들을 교육하고 메트로이더넷포럼의 인지도를 높인다. 메트로이더넷포럼 마케팅 위원회는 이더넷 사양과 메트로이더넷포럼의 활동에 대해 이해 관계자들을 교육하는 이더넷 온라인 세미나, 동영상 및 회의를 주관한다.
  
이더넷 허브는 CSMA/CD의 적용을 받는데, 한 명의 사용자가 네트워크를 사용 중이라면 같은 네트워크에 있는 사용자들은 네트워크 사용이 불가능하다. 이런 특성 때문에 허브에 연결된 사용자가 데이터를 전송 중이라면 다른 사용자는 데이터를 전송할 수 없게 된다. 만약 두 명 이상의 사용자가 데이터를 전송하면 충돌이 발생하게 된다.
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메트로이더넷포럼의 중요한 초기 업적 중 하나는 이더넷 서비스 및 특성을 설명할 때 사용되는 어휘를 파악하여 공식화하는 것이었다. 예를 들어 ‘캐리어’ 또는 ‘캐리어 등급’ 이더넷이 정확히 무엇인지 또는 서비스 품질, 안정성 등의 측면에서 제공해야 하는 것이 무엇인지에 대한 많은 정의가 있었다. 메트로이더넷포럼이 정의한 이더넷의 다섯 가지 특성은 다음과 같다.
이런 허브를 셰어드(Shared) 허브라고 하는데, 만약 이 허브가 100메가 비피에스를 지원한다고 하면 허브에 연결된 컴퓨터들이 허브가 지원하는 속도를 공유한다는 뜻이다. 이 허브에 컴퓨터가 5대가 연결 되어있다면 속도는 100을 5로 나눈 20메가 비피에스가 된다. 이 수치는 5대의 컴퓨터가 모두 사용 중이라는 가정하에서다.<ref>재주원숭이, 〈[https://leejoongwon.tistory.com/10 허브와 스위치의 차이점]〉, 《티스토리》, 2019-06-30</ref>
 
  
허브로 연결된 네트워크상에서는 한 컴퓨터에서 주고받는 데이터가 같이 연결된 컴퓨터에 모두 전달된다. 이 데이터는 맨체스터 코드를 사용하여 인코딩된다. 그래서 컴퓨터의 개수가 많아진다면 충돌의 발생 빈도수가 높아져 속도가 느려진다. 이 때문에 최근에는 데이터가 필요한 컴퓨터에만 전송하는 이더넷 스위치를 많이 사용한다. 대부분의 허브는 충돌을 탐지하기 위해 반이중(half duplex)만을 지원하는 데 반해, 대부분의 이더넷 스위치는 전이중 방식을 지원한다.
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* '''표준화된 서비스''' : 매체와 인프라에 독립적인 표준화된 플랫폼을 통해 지역적 또는 전 세계적으로 제공 가능한 서비스를 제공한다. 메트로 이더넷 포럼에서는 이러한 서비스로 이더넷-라인(E-Line) 서비스, 이더넷-랜(E-LAN) 서비스, 이더넷-트리(E-Tree) 서비스 등 세 가지 유형의 서비스를 정의하고 있다. 이러한 서비스를 지원하기 위해 고객의 랜 장비 또는 네트워크를 변경하는 경우는 없어야 하고, TDM 트래픽 또는 시그널링과 같은 기존 네트워크를 수용할 수 있어야 한다. 표준화된 서비스는 음성, 영상, 데이터가 융합된 네트워크에 적용 가능하고, 고객에게 다양하고 세분화된 대역폭 및 서비스 품질을 제공한다.  
  
허브의 성능 문제를 개선한 스위치 허브도 많이 보급되는 추세다. 위 그림은 이더넷 환경에서 사용하는 공유 버스, 일반 허브, 스위치 허브의 차이점을 설명한다. (a)는 공유 버스 구조를 사용하는 이더넷의 전형적인 원리를 보여준다. 임의의 호스트에서 전송한 프레임은 버스에 연결된 모든 호스트에 전송되고, 목적지의 주소에 해당하는 호스트만 프레임을 수신한다. 일반적으로 CSMA/CD 방식에서는 10Mbps의 전송 속도를 지원한다.
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* '''확장성''' : 수많은 고객들에게 음성, 영상, 데이터를 포함한 광범위한 비즈니스, 정보통신, 엔터테인먼트 애플리케이션을 위한 네트워크 서비스를 제공한다. 서비스 제공자에 의해 구축된 다양한 물리적 인프라를 통해 액세스 및 메트로 구간부터 국가 또는 전 세계까지 서비스를 제공하고, 1Mbps에서 10Gbps 이상까지 세분화된 대역 증감폭으로 대역폭을 지원한다.  
  
그림 (b)와 같은 허브 구조에서는 박스 형태의 장비에 호스트를 연결하는 다수의 포트를 지원하므로, 각 호스트는 허브에 스타형으로 연결된다. 임의의 호스트에서 전송한 프레임을 허브에서 수신해 허브에 연결된 모든 호스트에 전달한다. 그런데 외형적으로는 스타형이지만, 허브의 내부 동작은 공유 버스 방식으로 이루어지므로 여러 호스트가 동시에 프레임을 전송하면 충돌이 발생할 수 있다. 허브 구조의 LAN에서는 전체 전송 용량이 각 호스트를 연결하는 전송 선로 용량의 제한을 받는다. 따라서 그림처럼 허브의 최대 전송 용량은 10Mbps로 제한된다.<ref name="박기현"></ref>
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* '''안정성''' : 링크 또는 노드에 문제 발생시 고객에게 영향을 주지 않고 이를 찾아내고 복구하는 기능을 제공함으로써, 가장 중요시하는 서비스 품질 및 [[가용성]]에 관한 요구사항을 충족시킨다. 네트워크 문제 발생시 SONET/SDH 수준인 50ms 이하의 빠른 복구 시간을 제공한다.  
  
===스위치===
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* '''서비스 품질''' : 다양하고 세분화된 대역폭과 서비스 품질 옵션을 지원하고, 비즈니스 및 레지덴탈 네트워크상에서 음성, 영상, 데이터에 요구되는 종단간 성능을 전달하는 서비스 수준 협약(service level agreement)을 제공한다. 인정 정보 속도(committed information rate), 프레임 손실, 프레임 지연, 프레임 지연 편차 특성을 기반으로 하는 종단간 성능을 제공하는 서비스 수준 협약을 통해 [[프로비저닝]]을 제공한다.  
이더넷 스위치(Ethernet Switch)는 이더넷 네트워크에서 여러 대의 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결해주는 장치로서, 전이중 통신 방식이 가능하여 네트워크 속도가 향상된다. 그림 (c)에 보이는 스위치 허브(Switch Hub)는 일반 허브와 형태 및 목적이 거의 동일하지만, 훨씬 향상된 네트워크 속도를 제공한다. 이는 각 컴퓨터에서 주고 받는 데이터가 허브처럼 다른 모든 컴퓨터에 전송되는 것이 아니라, 데이터를 필요로 하는 컴퓨터에만 전송되기 때문에 가능하다. 중앙에 위치한 허브에 스위치 기능이 있어 임의의 호스트에게서 수신한 프레임을 모든 호스트에 전송하는 것이 아니고, 해당 프레임의 목적지로 지정한 호스트에만 전송한다. 따라서 이들 사이의 프레임 전송이 진행되고 있어도, 허브처럼 병목 현상이 쉽게 생기지 않아 다른 호스트끼리 프레임을 전송할 수 있다. 또한 대부분의 이더넷 스위치는 전이중 통신방식을 지원하기 때문에 송신과 수신이 동시에 일어나는 경우 훨씬 향상된 속도를 제공한다.
 
  
스위치는 이 기능을 수행하기 위해 각 컴퓨터의 고유한 aor 주소를 기억하고 있어야 하며, 이 주소를 통해 어떤 데이터가 어디로 전송되어야 하는지 판단해야 한다. 하지만 스위치를 이용하는 경우도 대량의 동보발송이나 스위치의 처리용량을 초과하는 데이터 흐름에 대해서는 취약할 수밖에 없으므로 커다란 네트워크의 경우는 가상 랜(VLAN) 스위치나 라우터 등을 이용해 네트워크 자체를 분리해야 한다. 스위칭 허브(switching hub), 포트 스위칭 허브(port switching hub)라고도 불린다.<ref>네트워크 스위치 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC_%EC%8A%A4%EC%9C%84%EC%B9%98</ref> 예를 들어, (c)의 호스트 a가 호스트 b로 프레임을 전송하는 동안에 다른 호스트가 프레임을 전송할 수 있다. 따라서 전체 전송 용량이 증가하는 효과가 생긴다. 스위치 허브의 장점을 정리하면 다음과 같다.<ref name="박기현"></ref>
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* '''서비스 관리''' : 특정 업체와 무관한 표준 기반의 방식으로 네트워크를 감시하고(monitor), 진단하고(diagnose), 관리하는(manage) 기능을 제공한다. 기존 서비스 제공자 모델과 통합될 수 있는 캐리어급의 OAM 성능을 지원하고, 기존 서비스와 비교할 수 있는 빠른 서비스 프로비저닝을 제공한다.<ref name="강정유">광네트워크연구팀 강태규 선임연구원, 정태식 책임연구원, 유제훈 팀장, 〈[https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/117/0905001459/24-3_078_090.pdf 캐리어 이더넷 기술 및 표준화 동향 Technology and Standardization Trends of Carrier Ethernet]〉, 《전자통신동향분석 제24권 제3호》, 2009-06</ref>
  
* 스위치 허브가 자신에게 연결된 호스트를 모두 수용할 수 있는 충분한 전송 용량을 지원하면 호스트는 할당된 랜 전송 용량을 모두 사용할 수 있다.
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이더넷 서비스로 적합한 것을 설명하는 기본 어휘를 넘어 실제 서비스 정의와 해당 특성은 서비스의 명칭과 동장 방식을 훨씬 명확하게 정의한다. 처음부터 메트로이더넷포럼은 구체적인 구현 정보의 기술을 피하고 이를 공급업체와 사업자들에게 맡기려고 애써 왔다. 메트로이더넷포럼의 주요 역할은 이더넷 서비스의 동작 방식과 이를 구축, 운용 및 구매/판매하는 데 필요한 특성에 대한 업계의 공감대를 형성하는 것이었다. 메트로이더넷포럼 인증은 메트로이더넷포럼 서비스 도입의 위험을 줄이고 전체 통신 서비스 스펙트럼에서 균일한 사용을 촉진하기 위한 것이다. 이더넷 도입의 영향 요소에는 기업, 가정 및 무선 트래픽을 결합하여 규모의 경제를 실현하는 통합 네트워크를 구현함으로써 캐리어 네트워킹 비용을 절감하기 위한 노력이 포함된다. 기업 및 기타 네트워크 사업자도 이더넷이 캐리어 네트워크 통합을 지원하는 것과 동일한 방식으로 기업 네트워크를 통합하여 비용을 크게 절감할 수 있다.
* 일반 허브를 스위치 허브로 교체하는 과정에서 연결된 호스트는 하드웨어나 소프트웨어를 교체할 필요가 없다.
 
  
==확장==
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===표준===
===캐리어 이더넷===
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메트로이더넷포럼 이더넷 서비스 모델은 다양한 이더넷 서비스를 조합하는 데 사용되는 일련의 구성 요소를 정의한다. 예를 들어 사용자 네트워크 인터페이스는 공식적으로 해당 특성(고유 ID, 물리적 계층 유형 등)과 함께 정의된다. 또한 이더넷 가상 연결(EVC, Ethernet Virtual Connection)은 가상랜 태그 유지, 서비스 등급(CoS) 유지 여러 가지 성능 특성과 같은 특성으로 정의된다. 이더넷 가상 연결을 통해 두 사용자 네트워크 인터페이스를 연결하려면 이더넷 가상 사설 회신 데이터 서비스(E-Line) 서비스 유형이 생성된다. 이러한 방식으로 구성 요소를 사용할 경우 서비스 공급자는 일관성 있고 표준화된 명명법을 사용할 때와 마찬가지로 구매자와 판매자가 이해할 수 있는 다양한 이더넷 서비스 세트를 구성할 수 있다. 또한 메트로이더넷포럼 문서에서는 사업자와 서비스 공급자를 구분한다. 사업자는 이더넷 네트워크를 관리하지만 다른 사업자에게 서비스를 판매한다. 반면, 서비스 공급자는 최종 사용자에게 서비스를 판매한다. 경우에 따라 이들을 각각 도매업체와 소매업체라고도 한다. 이더넷 가상 연결과 비교한 운영 가상 연결(OVC, Operator Virtual Connection)의 공식 정의는 외부 네트워크 투 네트워크 인터페이스(ENNI, External Network-to-Network Interface)를 정의하는 MEF 26.1과 OVC를 정의하는 MEF 51에 표현되어 있다. 이러한 추가 구성 요소를 통해 이더넷 메뉴에서 창의적이고 유연한 서비스를 제공할 수 있다.
인터넷이 성장함에 따라 이더넷은 애초에 예상된 단일 건물 및 단거리 [[애플리케이션]]을 뛰어넘는 역할을 할 태세를 갖추었다. 수백 또는 수천 대의 컴퓨터, 서버, 프린터 및 관련 장치가 있는 전체 캠퍼스가 이더넷 연결성을 위한 회선을 구축하고 있었다. 보다 최근에는 [[와이파이]] [[네트워크]] 즉, 무선 이더넷이 범용화되었다. 상호 연결된 장치 수 장치 간의 거리에 대한 초기의 예측이 크게 확대되었다. 가상 랜 및 빠른 버전의 스패닝 트리 프로토콜([[STP]]) 추가 등의 몇 가지 혁신적인 조정을 거친 후 이더넷은 비용 효과적이면서도 뛰어난 성능의 네트워킹 기술로서, 적응성이 탁월한 것으로 검증되었기 때문에 이러한 확장된 요구 사항과 함께 진화할 절호의 기회를 맞이하게 되었다. 다른 프로토콜은 보다 장거리에 걸쳐 이러한 성장하는 이더넷을 상호 연결하기 위해 개발되었다. X.25, ISDN, 프레임 릴레이 및 ATM과 같은 데이터 통신 프로토콜은 통신 사업자들이 장거리 연결을 제공하기 위해 고안하고 판매한 기술이었다. 2000년대 초에는 왠 연결성을 제공하기 위해 이더넷 프로토콜을 확장하는 자연스러운 방법으로 이더넷이 도입되었다.<ref name="캐리어 이더넷">John Hawkins, Earl Follis, 〈[https://media.ciena.com/documents/Essential_Guide_to_Carrier_Ethernet_Networks_1-07-16_A5_ko_KR.pdf Ciena의 Essentials 시리즈: 아는 것이 힘이다 - 캐리어 이더넷]〉, 《시에나》, 2016</ref>
 
  
이더넷은 본래 캠퍼스, 기업이나 가정 등 근거리의 랜 영역에 주로 사용되는 기술이었으나 플러그 앤 플레이(plug and play)와 같은 단순함, 적은 설치 비용 및 쉬운 운용 등을 장점으로, 통신 사업자 및 운용자(carrier)의 고유영역인 메트로 이더넷(Metro Etherne)/왠(WAN)에서도 사용 가능한 [[캐리어 이더넷]](CE, Carrier Ethernet)으로 빠른 속도로 진화 발전하고 있는 상황이다. 캐리어 이더넷은 탄력성, 신뢰성, 확장성, 관리성 등과 같은 특징을 중요시하는 통신 사업자 환경에서 이더넷 기반 서비스를 제공할 있는 확장된 이더넷 기술을 의미한다.<ref>광네트워크연구팀 강태규 선임연구원, 정태식 책임연구원, 유제훈 팀장, 〈[https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/117/0905001459/24-3_078_090.pdf 캐리어 이더넷 기술 및 표준화 동향 - Technology and Standardization Trends of Carrier Ethernet]〉, 《전자통신동향분석 제24권 제3호》, 2009-06</ref> 이더넷 전송 용량의 급속한 증가는 랜과 왠간 액세스 속도 차이를 급속하게 줄이는 결과를 가져와, 그렇지 않아도 대역폭 제한과 유연성 결여로 문제가 되던 전통적인 라스트마일왠(last mile WAN) 서비스를 대체하는 것을 시작으로 결국에는 순수 이더넷 왠 전송(pure Ethernet WAN transport) 기술로 캐리어 이더넷이라는 새로운 이더넷 적용 분야가 등장하게 되었다.<ref>캐리어이더넷연구팀 주성순 책임연구원, 안계현 선임연구원, 이유경 팀장, 〈[https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/102/0905000739/21-6_064_076.pdf 차세대 네트워크 인프라를 위한 캐리어 이더넷 기술 - Carrier Ethernet for Next Generation Network Infrastructure]〉, 《전자통신동향분석 제21권 제6호》, 2006-12</ref>
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===서비스===
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메트로이더넷포럼 활동의 궁극적인 장점은 인증 프로그램과 관련이 있다. 이더넷 장비와 서비스 모두 수백 가지의 테스트 사례를 사용하는 타사 기술 평가에 따른 다양한 사양을 준수하는 것으로 인증될 수 있다. 공급자는 자사 서비스를 인즈함으로써 표준 준수 서비스 제공에 대한 약속과 이러한 약속을 중립 기관에 검증하겠다는 의지를 보여 주는 등 여러 가지 목표를 성취할 있다. 고객이 최종 사용자든 다른 사업자든 상관없이 인증된 서비스를 구매하고 판매하면 복잡한 일대일 계약 협상을 피할 수 있다. 필수는 아니지만 사업자 간의 REF(Requests for Proposal)에 인증이 요청되는 경우가 증가하고 있다. 장기적인 비용 방지 즉, 맞춤형 서비스에서 발생하는 비용 및 시장 출시 시간 면에서 상당한 장점이 있다. 구매자와 판매자는 업계에서 인정된 메트로이더넷포럼 서비스 정의 및 관련 특성을 사용하여 요구 사항을 신속하게 식별함으로써 비즈니스를 빠르고 효율적으로 진행할 수 있다. 서비스 수준 인증을 달성하는 방법 중 하나는 서비스 수준에서 사용되는 것과 동일한 테스트 절차를 사용하여 장비에 대한 인증을 획득한 시스템 공급자와 협력하는 것이다. 메트로이더넷포럼를 통해 이러한 협업이 쉬워지면서 업계에서 점점 보편화되고 있다.
  
이름에서 알 수 있듯이 통신 사업자들은 캐리어 이더넷이 다른 통신 사업자(도매) 최종 사용자(소매)에게 판매할 수 있는 다양한 네트워크 서비스를 지원하기 때문에 그 가치를 높게 평가한다. 여기에는 모바일 백홀, 비즈니스 서비스 및 데이터 센터 상호 연결이 포함된다. 그러나 캐리어 이더넷은 통신 사업자만을 위한 것이 아니다. 최종 고객에게 액세스를 제공하는 모든 네트워크 사업자들을 위한 풍부한 기능을 갖춘 솔루션이다. 이메일, 웹 브라우징, 음성 및 동영상 트래픽과 같은 대역폭 요구가 높은 애플리케이션의 지속적인 증가는 랜 및 왠의 속도 향상을 위한 초기 원동력을 제공했다. 보다 최근에는 [[스토리지]] 가상화 및 [[클라우드 컴퓨팅]]과 같은 새롭게 등장한 기술이 네트워크 사업자와 기업 고객의 대역폭 요구사항을 심화시켰다. 사용자, 특히 기업의 클라우드 의존성이 증가하며서 네트워크가 사회에 더욱 중요해졌으며 데이터 센터 액세스를 위한 공용 인터넷에 대한 의존도가 하이브리도 공용 및 사설 인프라로 대체되었다. 이러한 추세는 당분간 꺾이지 않을 것이며 끊임없이 증가하는 대역폭에 대한 수요가 지속될 것이다. 이더넷은 이 중요한 요구를 해결하기 위한 핵심 솔루션으로 진화했다.<ref name="캐리어 이더넷"></ref>
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==주요 요소==
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===캡슐화 전송 기술===
  
 
{{각주}}
 
{{각주}}
  
 
==참고자료==
 
==참고자료==
* 〈[http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=&m_temp1=52&id=912 CSMA/CD  Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection  반송파 감지 다중 엑세스 / 충돌 검출]〉, 《정보통신기술용어해설》
 
 
* 이더넷 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7
 
* 이더넷 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7
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* 이더넷 프레임 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7_%ED%94%84%EB%A0%88%EC%9E%84
 
* 이더넷 허브 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7_%ED%97%88%EB%B8%8C
 
* 이더넷 허브 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EB%8D%94%EB%84%B7_%ED%97%88%EB%B8%8C
* 네트워크 스위치 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC_%EC%8A%A4%EC%9C%84%EC%B9%98
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* 이더넷 두산백과 - https://www.doopedia.co.kr/doopedia/master/master.do?_method=view&MAS_IDX=101013000751653
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* 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%98%EC%86%A1%ED%8C%8C_%EA%B0%90%EC%A7%80_%EB%8B%A4%EC%A4%91_%EC%A0%91%EC%86%8D_%EB%B0%8F_%EC%B6%A9%EB%8F%8C_%ED%83%90%EC%A7%80 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지]〉, 《위키백과》
* 캐리어이더넷연구팀 주성순 책임연구원, 안계현 선임연구원, 이유경 팀장, 〈[https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/102/0905000739/21-6_064_076.pdf 차세대 네트워크 인프라를 위한 캐리어 이더넷 기술 - Carrier Ethernet for Next Generation Network Infrastructure]〉, 《전자통신동향분석 제21권 제6호》, 2006-12
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* 광네트워크연구팀 강태규 선임연구원, 정태식 책임연구원, 유제훈 팀장, 〈[https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/117/0905001459/24-3_078_090.pdf 캐리어 이더넷 기술 및 표준화 동향 - Technology and Standardization Trends of Carrier Ethernet]〉, 《전자통신동향분석 제24권 제3호》, 2009-06
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* 정진욱, 한정수, 〈데이터 통신〉, 《생능출판》, 2008-02-20
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* 택이짱의 IT Life, 〈[https://texit.tistory.com/23 이더넷 개념 정리]〉, 《티스토리》, 2016-10-11
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* 26 Games Programming , 〈[https://popbox.tistory.com/70 (윈도우 네트워크) 이더넷 이란?]〉, 《티스토리》, 2017-04-10
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* 다른 사람 , 〈[https://ko.betweenmates.com/difference-between-managed-and-unmanaged-switch-727100 관리 형 스위치와 비 관리 형 스위치의 차이점 차이점 - 2020 - 다른 사람]〉, 《비트윈메이츠》, 2018
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* 낭람, 〈[https://security-nanglam.tistory.com/192 (네트워크) 이더넷? _ Ethernet에 대하여]〉, 《티스토리 》, 2019-01-21
 
* 재주원숭이, 〈[https://leejoongwon.tistory.com/10 허브와 스위치의 차이점]〉, 《티스토리》, 2019-06-30
 
* 재주원숭이, 〈[https://leejoongwon.tistory.com/10 허브와 스위치의 차이점]〉, 《티스토리》, 2019-06-30
  
 
==같이 보기==
 
==같이 보기==
* [[]]
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* [[허브]]
* [[캐리어 이더넷]]
+
* [[스위치]]
  
 
{{하드웨어|검토 필요}}
 
{{하드웨어|검토 필요}}

2020년 8월 8일 (토) 18:55 판

캐리어 이더넷(Carrier Ethernet)은 통신 사업자 환경에서 이더넷(Ethernet) 기반 서비스를 제공할 수 있는 확장된 이더넷 기술을 의미한다. 캐리어 이더넷이라는 용어를 처음 사용하였고 이에 대한 기술 표준화, 제품 인증, 마케팅 등을 주도적으로 추진하고 있는 메트로 이더넷 포럼(MEF, Metro Ethernet Forum)의 정의에 따르면, 캐리어 이더넷은 (LAN) 기반의 이더넷과 차별화가 가능한 표준화된 서비스, 확장성, 신뢰성, 서비스 품질, 서비스 관리 등의 다섯 가지 속성을 지닌 표준화된 캐리어급 서비스 및 네트워크를 뜻한다. 기존의 인터넷 접속 이더넷에서 무선망까지 수용할 뿐만 아니라 기존 동기식 광통신망(SONET), 동기식 디지털계위(SDH) 망을 대신하고 유비쿼터스 이더넷 기술을 사용하는 10GBps 이상의 광역 통신망(WAN)으로 확대되었다. 국내에는 2009년부터 도입되기 시작했다.

개요

이더넷은 원래 산업체나 캠퍼스 등 근거리 영역을 사용하는 랜 프로토콜의 하나로 개발되었다. 이더넷을 사용하는 주된 이유로는 플러그 앤 플레이와 같은 단순함과 적은 설치 비용 및 쉬운 운용 등을 예로 들 수 있다. 근거리의 제한된 영역에서만 적용되던 토큰링(Token Ring), 토큰버스(Token Bus), 이더넷(Ethernet) 등의 다양한 랜 기술은 성능대비 가격 경쟁력이 우수한 이더넷으로 통일되었고 저가화 됨에 따라, 이더넷은 캠퍼스, 기업은 물론 일반 가정의 홈 네트워킹 및 가전제품, 공장 자동화, 멀티미디어 분야에까지 광범위하게 확산되어 사용되고 있다. 유무선 서비스가 TPSQPS를 중심으로 발전함에 따라 패킷 트래픽이 급격히 증가하고 있는 상황에서, 통신 사업자는 기존의 오버레이(overlay) 네트워크를 증설하기 보다는 중거리 통신망(MAN) 및 광역통신망(WAN) 영역에도 이더넷을 사용하여 설치 및 운용비용을 줄일 수 있는 캐리어 이더넷 기술을 도입하는 방향으로 확산 전개되고 있는 양상이다. 캐리어 이더넷은 탄력성, 신뢰성, 확장성 및 관리성 등과 같은 특징들을 중요시 하는 캐리어 네트워크 환경에서도 운용이 가능한 확장된 이더넷 기술이다.[1] 서비스 제공자의 관심사항은 캐리어 이더넷을 통해 제공하는 서비스가 정상적으로 동작하고 있는지, 장애 발생시 얼마나 빨리 이를 감지하고 복구할 수 있는지, 서비스별 또는 사용자별로 제공되는 트래픽 양을 어떻게 제한할 수 있는지 등이 있다. 따라서 서비스 제공자 측면에서는 이더넷을 단순히 데이터 전송 기술로서 생각하는 것이 아니라, 종단간 서비스 관리 차원에서 적용할 수 있는지의 여부를 핵심 요소로 고려하고 있는 것이다.

캐리어 네트워크는 동기식 광통신망(SONET), 동기식 디지털계위(SDH), 비동기 전송모드(ATM)와 같은 다양한 계층의 전송 프로토콜이 존재하기 때문에 이들 모두를 지원하기 위해서는 네트워크의 모든 계층에 대한 관리 기능을 제공해야 한다. 그러나 전통적인 이더넷은 이러한 사항을 지원할 수 있는 관리 기능이 없기 때문에 엄격한 서비스 품질을 보장할 수 없었다. 또한 장애 발생에 대한 보호 기능이 매우 미약하여 캐리어급 네트워크에 적용하기에 적당하지 않았기 때문에, 캐리어 이더넷에는 서비스 수준협약(SLA), 관리(OAM) 및 보호절체(Protection) 등과 같은 요구사항을 충족하는 새로운 기능들이 추가되었다. 전 세계 150여 개의 서비스 사업자들은 이더넷 서비스를 제공중이거나 제공할 계획을 수립하고 있으며, 국제 표준화기구인 IEEE 802, ITU-T 및 민간 포럼인 메트로 이더넷 포럼 등 에서는 관련 산업체들이 주축이 되어 기술 표준화 작업을 계속 진행 중이다.

역사

등장 및 개발

이더넷은 한때 자기파 전송을 지원하는 동시에 지구 상의 모든 빈 공간을 채우는 것으로 여겨진 신화 속의 매개체인 에테르(aether)라는 라틴어에서 유래한 용어이다. 이 용어는 밥 메트칼프(Bob Metcalfe)의 박사 논문과 그가 1970년대 초 PARC(Xerox Palo Alto Research Center)에서 근무하는 동안 동료 연구원인 데이빗 보그스(David Boggs), 버틀러 램슨(Butler Lampson) 및 찰스 태커(Chuck Thacker)와 함께 출원한 특허 원문에서 사용되었다. 오늘날의 네트워크는 로컬, 원격 및 클라우드 기반 환경에서 업무 필수 데이터에 대한 빠른 속도의 고대역폭 액세스를 제공한다. 랜의 가장 일반적인 네트워킹 기술은 이더넷이다. 전 세계 기업 랜의 대다수가 이더넷에서 실행되고 있다. 그러나 늘 그랬던 것은 아니다. 예를 들어 1980년대와 1990년대 초에는 ARCNET, StarLAN, FDDI(Fiber Distributed Data Interface, 초기 광 케이블 기반의 LAN 링 기반 기술), 토큰 버스, 토큰 링 등 경쟁적인 여러 랜 기술이 있었다. 이더넷은 IP 네트워크와의 고유한 구조적 호환성, 플러그 앤 플레이 단순성 및 비교적 저렴한 비용 때문에 1990년대 중반 랜 기술의 진정한 승자가 되었다. 원래 랜 중심적 정의에서 이더넷은 동일한 일반 지역, 일반적으로 단일 건물에 있는 장치를 연결하는 기술로 전망되었다. 즉, 프로토콜 자체가 100미터 범위로 제한되었기 때문에 상호 연결할 장치 수가 적고 둘 사이의 거리가 비교적 짧은 경우에 사용될 것으로 예상되었다.

확장

인터넷이 성장함에 따라 이더넷은 애초에 예상된 단일 건물 및 단거리 애플리케이션을 뛰어넘는 역할을 할 태세를 갖추었다. 수백 또는 수천 대의 컴퓨터, 서버, 프린터 및 관련 장치가 있는 전체 캠퍼스가 이더넷 연결성을 위한 회선을 구축하고 있었다. 보다 최근에는 와이파이 네트워크 즉, 무선 이더넷이 범용화되었다. 상호 연결된 장치 수 및 장치 간의 거리에 대한 초기의 예측이 크게 확대되었다. 가상 랜(VLAN) 및 빠른 버전의 스패닝 트리 프로토콜(STP) 추가 등의 몇 가지 혁신적인 조정을 거친 후 이더넷은 비용 효과적이면서도 뛰어난 성능의 네트워킹 기술로서, 적응성이 탁월한 것으로 검증되었기 때문에 이러한 확장된 요구 사항과 함께 진화할 절호의 기회를 맞이하게 되었다. 다른 프로토콜은 보다 장거리에 걸쳐 이러한 성장하는 이더넷을 상호 연결하기 위해 개발되었다. X.25, ISDN, 프레임 릴레이 및 ATM과 같은 데이터 통신 프로토콜은 통신 사업자들이 장거리 연결을 제공하기 위해 고안하고 판매한 기술이었다. 2000년대 초에는 (WAN, 광역 통신망) 연결성을 제공하기 위해 이더넷 프로토콜을 확장하는 자연스러운 방법으로 이더넷이 도입되었다. 이름에서 알 수 있듯이 통신 사업자들은 이더넷이 다른 통신 사업자(도매) 및 최종 사용자(소매)에게 판매할 수 있는 다양한 네트워크 서비스를 지원하기 때문에 그 가치를 높게 평가한다. 여기에는 모바일 백홀, 비즈니스 서비스 및 데이터 센터 상호 연결이 포함된다. 그러나 이더넷은 통신 사업자만을 위한 것이 아니다. 최종 고객에게 액세스를 제공하는 모든 네트워크 사업자들을 위한 풍부한 기능을 갖춘 솔루션이다. 이메일, 웹 브라우징, 음성 및 동영상 트래픽과 같은 대역폭 요구가 높은 애플리케이션의 지속적인 증가는 랜 및 왠의 속도 향상을 위한 초기 원동력을 제공했다. 보다 최근에는 스토리지 가상화 및 클라우드 컴퓨팅과 같은 새롭게 등장한 기술이 네트워크 사업자와 기업 고객의 대역폭 요구사항을 심화시켰다. 사용자, 특히 기업의 클라우드 의존성이 증가하며서 네트워크가 사회에 더욱 중요해졌으며 데이터 센터 액세스를 위한 공용 인터넷에 대한 의존도가 하이브리도 공용 및 사설 인프라로 대체되었다. 이러한 추세는 당분간 꺾이지 않을 것이며 끊임없이 증가하는 대역폭에 대한 수요가 지속될 것이다. 이더넷은 이 중요한 요구를 해결하기 위한 핵심 솔루션으로 진화했다.

연대표
  • 1973년 : 이더넷에 대해 언급한 최초의 메모
  • 1975년 : 3Mb/s 이하의 데이터 속도로 출원된 최초의 이더넷 특허
  • 1980년 : 딕스(DIX)라고 하는 최초의 이더넷 표준 발간
  • 1986년 : DEC(Digital Equipment Corporation)의 이더넷 네트워크가 1만 노드 달성
  • 1989년 : 최초의 이더넷 스위치인 이더스위치 칼파나(Kalpana) 발표
  • 1995년 : 고속 이더넷(1000Mb/s) 채택
  • 1999년 : 1GE 표준 승인
  • 2001년 : 이더넷 서비스 정의를 위해 메트로이더넷포럼(MEF, Metro Ethernet Forum) 설립
  • 2006년 : 10GE 승인
  • 2010년 : 40GE/100GE 표준 승인
  • 2012년 : 기업 액세스용으로 사용되는 이더넷 대역폭이 교체 대상이 되는 다른 모든 기존 기술의 대역폭을 넘어서기 시작
컴캐스트(Comcast)가 MEF CE 2.0 인증을 획득한 최초의 서비스 공급자가 됨
  • 2013년 : 이더넷 발명 40주년
  • 2016년 : 1GE 자동차 이더넷 표준

기술

CSMA/CD

공동 회선

초기 이더넷은 50년 전에 보편적이었던 공동 회선 전화 시스템이라고 생각하면 된다. 이 시스템에서는 여러 가구가 단일 전화선을 공유했으므로 한 번에 하나의 전화 사용자만 통화할 수 있었다. 인구가 적어 각 가구에 별도의 전화선을 공급하는 데 과도한 비용이 소요되는 시골에서는 공동 회선 전화 시스템이 타당한 솔루션이었다. 공동 회선 전화를 사용하려면 발신자는 먼저 전화기를 들고 발신음을 듣는다. 발신음이 들리지 않거나 다른 사람의 대화가 들린 경우 발신자는 전화를 끊고 전화선을 사용할 수 있을 때까지 기다린다. 발신자가 발신음을 듣지 않고 다른 사람이 통화 중인지 확인하지 않은 경우 이미 진행 중인 다른 대화와 충돌할 수 있다. 발신자가 다른 사람이 이미 통화 중인 것을 인식한 경우에는 다른 통화가 종료되기를 기다렸다가 전화를 걸어야 한다. 초기 이더넷은 다음과 동일한 방식으로 작동했다. 먼저 네트워크 장치에서 데이터를 전송한 다음 네트워크 세그먼트의 다른 활동과 충돌하는지 확인하기 위해 수신 대기한다. 충돌이 감지된 경우 송신기는 임의의 시간(1~2밀리초) 동안 자동으로 대기한 다음 네트워크에서 데이터를 전송할 수 있는지 다시 확인한다. 이 네트워크 액세스 체계를 CSMA/CD(Carrier Sense, MultipleAccess, Collision Detection)라고 한다. CSMA/CD는 이더넷에 사용되는 기술로서, 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지 기술이다. 각 기기가 신호 전송을 위해 전송 공유매체에 규칙 있게 접근하기 위한 매체 엑세스 제어방식이다. CSMA/CD는 다음 3가지 기능이 합쳐진 프로토콜이다.

  • CS(Carrier Sense) : 누군가 네트워크에서 이미 통화 중인지 여부를 확인하기 위해 이더넷 회신을 수신하여 네트워크 트래픽 간격을 감지함을 의미한다. 각 컴퓨터는 공유매체가 사용 중인지 여부를 감지하고, 매체의 전압 변화를 통해 사용 여부를 확인 가능하다.
  • MA(Multiple Access) : 여러 대화가 동시에 발생하지 않도록 각 장치가 교대해야 하지만 많은 이더넷 장치가 동일한 물리적 네트워크 회선에서 수신 및 전송할 수 있음을 의미한다. 다수의 컴퓨터가 공유매체를 두고 서로 경쟁하여 나누어 사용하는 방식으로, 매체가 사용 중이 아니라면 언제든 전송을 다시 시작할 수 있다.
  • CD(Collision Detection) : 잠재적 발신자가 이후에 이전 대화가 여전히 진행 중임을 감지할지라도 이전 통화자의 통화가 완료되기 전에 전송을 시작했음을 의미한다. 따라서 발신자는 이전 대화가 완료될 수 있도록 하기 위해 통화를 중지한다. 만약 두 컴퓨터 간에 충돌이 발생하게 될 경우에, 두 신호가 서로 간섭을 일으켜서 송수신된 데이터를 읽을 수 없게 된다. 그래서 프레임이 모두 전송되기 전에 충돌이 발생한 것을 감지한다면 그 프레임의 전송을 멈추고, 일정 시간만큼 대기한 이후에 다시 재전송을 한다. 충돌 감지의 특성 때문에 CSMA/CD를 사용하면 슬롯 시간에 따라 프레임의 최소 길이와 전송 매체의 길이가 정해진다. 컴퓨터는 충돌이 일어날 경우 프레임 전송을 완료하기 전에 충돌을 감지하여 전송을 멈춰야 한다. 그렇기 때문에 프레임의 전송 시간은 최소 최대 전파 시간의 2배는 되어야 한다. 이런 제약이 있어서 기존의 10메가 비피에스에서 더 높은 전송속도의 이더넷 기준을 정할 때 프레임이 가지는 최소 길이를 같게 유지하면, 전송 매체의 길이가 매우 짧아지는 문제가 생기게 된다. 기준들 사이의 상호운용성(interoperability)을 확보하기 위해서는 프레임의 최소 길이를 같게 해야 한다. 이를 해결하려면 반송파 확장(Carrier Extention)을 사용하여 프레임의 길이를 늘려서 전송하는 방식을 사용해야 한다.[2]

교환 이더넷

CSMA/CD는 링크 및 노드 수가 적은 경우 네트워크 액세스 체계의 역할을 한다. 그러나 더 많은 장치가 CSMA/CD 네트워크에 추가되거나 이러한 장치 간의 물리적 거리가 증가할 경우 CSMA/CD는 효과적인 네트워크 액세서 메커니즘을 제공하지 못한다. 동시에 데이터를 전송하려는 장치가 너무 많으면 각 장치가 데이터를 전송하려고 시도한 후 충돌을 감지하여 임의의 시간 동안 대기한 다음 데이터 전송을 재시도해야 하므로 네트워크 액세스 경합이 발생한다. 이러한 유형의 경합은 네트워크가 증가함에 따라 네트워크 지연 시간을 발생시킨다. 마찬가지로 장치 간의 거리가 증가하면 링크의 지연 시간으로 인해 지속적인 충돌 및 백오프 기간이 발생할 수 있으며, 이로 인해 처리량이 감소하고 지연 시간이 증가한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 오늘날의 교환 이더넷 네트워크가 등장했다. 이 새로운 모델에서는 필요에 따라 버퍼를 사용하여 프레임을 큐에 넣어 충돌을 없애고 그로 인한 지연 시간 문제를 해결하는 이더넷 스위치 포트에 연결할 수 있는 자체 네트워크 세그먼트가 각 장치에 있다. 따라서 이전 공동 회선 전화가 이제 각 전송 장치와 최종 사용자를 분리하여 회선을 사용할 수 있을 때 이들을 연결하는 스위치를 전용 회선으로 연결하는 오늘날의 전화망으로 업그레이드 되었다.

마찬가지로, 교환 이더넷 네트워크를 사용하면 장치가 연결된 교환 네트워크 세그먼트를 다른 장치에서 사용할 수 없으므로 더 이상 충돌 문제가 발생하지 않는다. 각 장치는 이더넷 스위치의 개별 포트에 연결되며, 각 포트에 하나의 장치만 연결된다. 이더넷 랜의 모든 장치가 수신 대기하고 충돌을 처리해야 하는 대신, 이더넷 스위치가 해당 스위치에 연결된 모든 장치에 대한 교통 경찰의 역할을 하면서 스위치에 상주하는 장치와의 모든 트래픽에 대한 통합을 처리한다. 스위치는 연결된 각 장치의 맥 주소 및 연결된 포트를 인식한다. 하나의 장치가 동일한 스위치의 다른 장치와 통신하는 경우 스위치는 중단 없이 대화가 진행될 수 있도록 두 장치 간의 연결을 완료한다. 스위치가 해당 스위치에 연결되지 않은 맥 주소를 대상으로 하는 네트워크 트래픽을 발견한 경우 이 트래픽은 스위치 업링크 포트를 통해 라우팅된다. 스위치 업링크 포트는 해당 스위치를 데이터 센터의 다른 스위치에 연결하거나 왠 링크를 통해 다른 네트워크에 접속하는 라우터에 연결한다.

브리지

하나 이상의 네트워크 세그먼트가 단일 집선 네트워크에 연결된 경우 브리징이 발생한다. IEEE 802.1d 표준에 따르면, 브리징은 라우팅과 다르다. 즉, 라우팅은 별도로 유지되는 개별 네트워크 간의 트래픽을 연결하고 라우팅하는 반면, 브리징은 하나의 통합된 맥 계층 네트워크를 생성한다. 브리징의 가장 대표적인 예는 이더넷 스위치에서 발생한다. 스위치는 물리적 스위치 포트와 이 포트에 사주하는소스 맥 주소를 학습한 다음 전달하는 테이블에 있는 주소에 따라 트래픽을 전달한다. 스위치가 대상 주소를 인식할 수 없는 경우 데이터는 해당 스위치의 모든 포트로 플러딩된다. 다중 포트 브리징이라는 이 개념이 바로 오늘날 이더넷 네트워크 스위치의 기초이다. 이더넷의 가장 중요한 5가지 브리지 개념인 학습, 전달, 필터링, 플러딩 및 스패닝 트리 프로토콜은 다음과 같다.

  • 학습 : 스위치가 소스 주소 및 각 소스 주소가 발견된 해당 포트 번호를 모니터링할 때 발생한다. 스위치 소프트웨어 내에서 소스 주소/포트 번호 상관 관계가 설정되면 향후 참조를 위해 이 매핑이 전달 테이블(FIB, Forwarding Information Base)에 저장된다. 트래픽이 이 스위치를 통해 이동할 때 특정 주소의 위치가 스위치의 포트 간에 변경되는 경우 스위치는 전달 테이블을 지속적으로 업데이트한다. 지정된 기간 동안 맥 주소에서 전송되는 패킷이 없는 경우 테이블이 과도하게 증가하는 것을 방지하기 위해 시간이 지남에 따라 전달 테이블의 주소 항목이 상실된다.
  • 전달 : 전달 테이블에서 들어오는 이더넷 프레임의 대상 주소를 조회하여 이 주소에 해당하는 포트로 프레임을 전송하는 이더넷 스위치로 구성된다. 이더넷 스위칭의 기초인 전달은 스위치에 있는 포트 간의 고속 처리량을 지원하는 동시에 포트별 네트워크 세분화를 허용한다.
  • 필터링 : 이더넷 스위치가 동일한 포트에 있는 소스 및 대상 주소를 표시하는 패킷을 발견한 경우 트래픽이 해당 소스 세그먼트로 다시 전송되는 것을 방지하기 위해 필터링이 발생한다. 동일한 포트에 있는 모든 클라이언트가 해당 포트의 맥 주소 간에 전송되는 모든 트래픽을 볼 수 있으므로 전달이 필요 없다. 필터링은 이러한 패킷뿐만 아니라 다른 모든 잘못된 형식의 패킷 또는 부분 패킷을 폐기한다.
  • 플러딩 : 스위치는 알 수 없는 대상 주소의 패킷을 발견한 경우 즉, 전달 테이블에 대상주소에 대한 주소 항목이 없는 경우 해당 네트워크 트래픽을 의도된 수신자에게 배달하기 위해 스위치의 모든 포트(시작 포트 제외)로 패킷을 전송한다. 그 밖에 브로드캐스트 패킷(하나의 패킷이 모든 포트로 배달되도록 설계됨) 및 멀티캐스트 패킷(패킷이 전달 테이블에 없는 하나 이상의 대상 주소로 전송됨)을 사용하는 경우에도 플러딩이 발생할 수 있다.
  • 스패닝 트리 프로토콜(STP) : 브리징 네트워크에서 루프를 방지하기 위해 도입되었다. 루프는 임의의 두 네트워크 노드 간에 둘 이상의 활성 네트워크 경로가 있는 경우에 발생할 수 있다. 이러한 이중화는 프레임이 무한히 순환되도록 하여 브리징 기능을 방해 또는 완전히 무효화한다. 스패닝 트리 프로토콜은 이중 경로 중 하나를 차단하므로 이 순환이 발생할 수 없다. 네트워크 복원력을 고려하여 스패닝 트리 프로토콜은 기본 경로에 장애가 발생한 경우 차단된 경로를 자동으로 다시 활성화함으로써 이중 경로가 백업 경로의 역할을 하도록 지원한다. 그러나 스패닝 트리 프로토콜은 재통합 하는 데 대략 수십 초 내지 수백 초가 걸리는 경우가 많아 상당히 비효율적이었다. 보다 최근에는 이 프로세스의 속도 향상을 위해 RSTP(Rapid STP) 및 MSTP(Multiple STP)라는 변형이 정의되었다.

가상 랜

네트워크가 성장하면서 플러딩의 영향을 제한하고 스패닝 트리 프로토콜의 기능을 단순화하기 위해 물리적 스위치를 가상 스위치로 세분화하는 것이 바람직해졌다. 4바이트 가상랜(VLAN) 태그 (또는 802.1Q 표준에서 정의한 이후에는 Q 태그)가 이더넷 헤더에 삽입되었다. 2바이트는 프레임이 이제 Q 태그 프레임이라는 것을 식별하고, 나머지 2 바이트는 최대 8개의 서비스 등급(3비트, PCP(Priority Code Point) 비트) 및 4092 가상랜(12비트, VLAN ID)을 정의하는데 사용된다. 마지막 1비트는 프레임이 폐기 가능(DEI, Discard Eligibility Indicator)한 경우에 사용된다.

여기서 흥미로운 것은 알 수 없는 대상주소가 있는 트래픽을 주어진 가상랜 ID로 식별된 포트로만 전달하거나 플러딩하도록 스위치 기능을 제한하는 4094 가상랜이다. 이는 대역폭 및 네트워크 리소스를 소비하기만 하고 필요 없는 종단점으로의 불필요한 데이터 브로드캐스트를 제한한다. 이후 버전의 802.1 표준에서는 고유한 가상랜 ID 및 P 비트가 있는 두 번째 가상랜 계층용으로 두 번째 Q 태그가 정의되었다. Q-in-Q라는 이 접근법은 최종 사용자가 고객 가상랜 ID(CVID 또는 내부 태그)를 정의하도록 허용하는 동시에 공급자 가상랜 ID(PVID 또는 외부 태그)를 사용하여 통신 사업자 인프라에서 개별 고객 또는 서비스를 식별하는 사업자들에게 널리 사용되었다. 이후, PBB(프로바이더 백본 브리징)라는 IEEE 802.1ah 표준은 프레임에 MAC 헤더를 추가하도록 지원함으로써 거의 무제한적으로 확장되는 대규모 이더넷 네트워크에서 탁월한 유연성을 제공했다. 또한 PBB는 서비스 공급자 네트워크와 고객 네트워크 각각에 전용 믹 주소 세트(및 관련 FIB)가 있으므로 두 네트워크를 명확히 구분한다. 이더넷 프레임이 이더넷 사용자 네트워크 인터페이스(UNI)에 도달한 경우 서비스 공급자 맥 주소가 고객의 이더넷 프레임에 추가된다. 그러면 서비스 공급자 네트워크 스위치가 해당 FIB에 대해 이 맥 주소를 검사하고 전달, 필터링, 학습 등을 평소대로 진행한다. 따라서 공급자 네트워크의 종단부에 있는 스위치만 PBB를 지원하면 되기 때문에 추가적인 이점이 있다. 네트워크 코어에 있는 스위치는 표준 맥 헤더, 이 예에서는 서비스 공급자 헤더에서 스위칭되므로 IEEE 802.1 이더넷 스위치만으로 충분하다.

이더넷 장비의 한 가지 주요 장점은 대부분의 네트워킹 장비와 원활하게 연동된다는 점이다. 두 가지 PHY 데이터 속도 등의 이더넷의 다양한 변형이 상호 연결된 경우 이더넷이 최상의 성능을 제공할 수 있는 가장 강력한 기능을 사용하도록 보장하는 기능이 내장되어 있다. 전문화된 협상 및 감지 프로세스는 서로 다른 하드웨어 구성 및 프로토콜 형식 간의 공통 분모를 식별한다. 이더넷은 네트워크 상호 운용성 면에서 최고의 플러그 앤 플레이라는 명성을 얻었다. 이더넷 조기 도입의 또 다른 핵심 요소는 경쟁 기술에 비해 저렴한 비용이다. 프로토콜 단순성 및 일상적인 관리 편의성은 전 세계 IT 부서의 호응을 얻었으며 토큰 링, 토큰 버스, FDDI 등의 기술로 조기 프로토콜 문제를 해결하도록 도와주었다. PC 산업이 등장하면서 비독점 규격 솔루션인 이더넷의 시대가 열렸다. 이때부터 이더넷은 선순환 구조로 알려지게 되었다. 이더넷이 보편화되면서 구성 요소 및 PC 제조업체의 칩셋, 모듈 및 카드 생산량이 증가했다. 이러한 생산량 증가로 인해 R&D 비용과 제조 시작 비용이 수백만 대의 장치로 분산될 수 있어 장치 단가가 인하되었다. 또한 가격 인하로 인해 가정, 데이터 센터 및 다중 터넌트 애플리케이션을 포함하여 이더넷의 도입이 더욱 확대되었다.

메트로이더넷포럼

메트로이더넷포럼(MEF, Metro Ethernet Forum)은 주로 기업 랜을 연결하는 데 사용되는 광 기반 대도시 통신 사업자 이더넷을 위한 새로운 표준 세트 개발에 대한 네트워킹 산업 공급체들의 요구에 따라 2001년 설립되었다. 메트로이더넷포럼의 활동 범위는 여러 해를 거치면서 초기에 중점에 둔 메트로 네트워크를 넘어 자연적으로 전 세계로 진화했지만 회선 속도가 증가하고 니으이 추가됨에 따라 여전히 이더넷 표준을 개발하고 수정하는 데 매우 활발히 참여하고 있다. 또한 메트로이더넷포럼은 표준 준수를 보장하기 위해 이더넷 제품 및 서비스에 대한 인증 프로그램을 제공한다. 마지막으로 메트로이더넷포럼은 이더넷 제품 및 서비스를 지원하기 위해 지식과 기술을 확장하려는 네트워킹 전문가들을 위한 인증 프로그램을 제공한다. 메트로이더넷포럼의 사명은 ‘전 세계의 캐리어 등급 이더넷 네트워크 및 서비스 도입을 촉진’하는 것이다. 메트로이더넷포럼은 다음 4개의 상임 위원회에서 감독하는 네 가지 특정 활동 목표를 통해 이러한 사명을 추진한다.

  • 기술 위원회 : 이더넷 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 운용성을 보장하는 구조와 이더넷 서비스에 대한 기술 사양 및 구현 프로세스를 개발한다. 메트로이더넷포럼 기술 위원회는 이더넷 상호 운용성 및 구현과 관련된 50여 가지의 사양을 지속적으로 개발하고 관리한다. 이러한 사양은 대부분 메트로이더넷포럼의 지속적인 이더넷 사양 및 표준 개선의 일부로 두 번째 또는 세 번째 되풀이되고 있는 상태이다.
  • 인증 위원회 : 이더넷 관련 하드웨어, 소프트웨어, 서비스 및 네트워킹 전문가를 위한 인증 프로그램을 개발한다. 메트로이더넷포럼 인증 위원회는 메트로이더넷포럼 기술 위원회에서 개발한 장비 및 서비스 사양에 따라 이더넷 테스트를 관리한다.
  • 서비스 운영 위원회 : 이더넷 서비스 구매, 판매, 전달 및 관리에 대한 표준화된 프로세스를 개발한다. 메트로이더넷포럼 서비스 운영 위원회는 이 중요한 업무를 이행하기 위해 2013년에 구성되었다.
  • 마케팅 위원회 : 이더넷 사용 사례 연구, 마케팅 자료, 오디오 및 비디오 클립, 메트로이더넷포럼의 목표를 명확히 전달하는 백서 등의 개발을 통해 이해 관계자들을 교육하고 메트로이더넷포럼의 인지도를 높인다. 메트로이더넷포럼 마케팅 위원회는 이더넷 사양과 메트로이더넷포럼의 활동에 대해 이해 관계자들을 교육하는 이더넷 온라인 세미나, 동영상 및 회의를 주관한다.

메트로이더넷포럼의 중요한 초기 업적 중 하나는 이더넷 서비스 및 특성을 설명할 때 사용되는 어휘를 파악하여 공식화하는 것이었다. 예를 들어 ‘캐리어’ 또는 ‘캐리어 등급’ 이더넷이 정확히 무엇인지 또는 서비스 품질, 안정성 등의 측면에서 제공해야 하는 것이 무엇인지에 대한 많은 정의가 있었다. 메트로이더넷포럼이 정의한 이더넷의 다섯 가지 특성은 다음과 같다.

  • 표준화된 서비스 : 매체와 인프라에 독립적인 표준화된 플랫폼을 통해 지역적 또는 전 세계적으로 제공 가능한 서비스를 제공한다. 메트로 이더넷 포럼에서는 이러한 서비스로 이더넷-라인(E-Line) 서비스, 이더넷-랜(E-LAN) 서비스, 이더넷-트리(E-Tree) 서비스 등 세 가지 유형의 서비스를 정의하고 있다. 이러한 서비스를 지원하기 위해 고객의 랜 장비 또는 네트워크를 변경하는 경우는 없어야 하고, TDM 트래픽 또는 시그널링과 같은 기존 네트워크를 수용할 수 있어야 한다. 표준화된 서비스는 음성, 영상, 데이터가 융합된 네트워크에 적용 가능하고, 고객에게 다양하고 세분화된 대역폭 및 서비스 품질을 제공한다.
  • 확장성 : 수많은 고객들에게 음성, 영상, 데이터를 포함한 광범위한 비즈니스, 정보통신, 엔터테인먼트 애플리케이션을 위한 네트워크 서비스를 제공한다. 서비스 제공자에 의해 구축된 다양한 물리적 인프라를 통해 액세스 및 메트로 구간부터 국가 또는 전 세계까지 서비스를 제공하고, 1Mbps에서 10Gbps 이상까지 세분화된 대역 증감폭으로 대역폭을 지원한다.
  • 안정성 : 링크 또는 노드에 문제 발생시 고객에게 영향을 주지 않고 이를 찾아내고 복구하는 기능을 제공함으로써, 가장 중요시하는 서비스 품질 및 가용성에 관한 요구사항을 충족시킨다. 네트워크 문제 발생시 SONET/SDH 수준인 50ms 이하의 빠른 복구 시간을 제공한다.
  • 서비스 품질 : 다양하고 세분화된 대역폭과 서비스 품질 옵션을 지원하고, 비즈니스 및 레지덴탈 네트워크상에서 음성, 영상, 데이터에 요구되는 종단간 성능을 전달하는 서비스 수준 협약(service level agreement)을 제공한다. 인정 정보 속도(committed information rate), 프레임 손실, 프레임 지연, 프레임 지연 편차 특성을 기반으로 하는 종단간 성능을 제공하는 서비스 수준 협약을 통해 프로비저닝을 제공한다.
  • 서비스 관리 : 특정 업체와 무관한 표준 기반의 방식으로 네트워크를 감시하고(monitor), 진단하고(diagnose), 관리하는(manage) 기능을 제공한다. 기존 서비스 제공자 모델과 통합될 수 있는 캐리어급의 OAM 성능을 지원하고, 기존 서비스와 비교할 수 있는 빠른 서비스 프로비저닝을 제공한다.[3]

이더넷 서비스로 적합한 것을 설명하는 기본 어휘를 넘어 실제 서비스 정의와 해당 특성은 각 서비스의 명칭과 동장 방식을 훨씬 명확하게 정의한다. 처음부터 메트로이더넷포럼은 구체적인 구현 정보의 기술을 피하고 이를 공급업체와 사업자들에게 맡기려고 애써 왔다. 메트로이더넷포럼의 주요 역할은 이더넷 서비스의 동작 방식과 이를 구축, 운용 및 구매/판매하는 데 필요한 특성에 대한 업계의 공감대를 형성하는 것이었다. 메트로이더넷포럼 인증은 메트로이더넷포럼 서비스 도입의 위험을 줄이고 전체 통신 서비스 스펙트럼에서 균일한 사용을 촉진하기 위한 것이다. 이더넷 도입의 영향 요소에는 기업, 가정 및 무선 트래픽을 결합하여 규모의 경제를 실현하는 통합 네트워크를 구현함으로써 캐리어 네트워킹 비용을 절감하기 위한 노력이 포함된다. 기업 및 기타 네트워크 사업자도 이더넷이 캐리어 네트워크 통합을 지원하는 것과 동일한 방식으로 기업 네트워크를 통합하여 비용을 크게 절감할 수 있다.

표준

메트로이더넷포럼 이더넷 서비스 모델은 다양한 이더넷 서비스를 조합하는 데 사용되는 일련의 구성 요소를 정의한다. 예를 들어 사용자 네트워크 인터페이스는 공식적으로 해당 특성(고유 ID, 물리적 계층 유형 등)과 함께 정의된다. 또한 이더넷 가상 연결(EVC, Ethernet Virtual Connection)은 가상랜 태그 유지, 서비스 등급(CoS) 유지 및 여러 가지 성능 특성과 같은 특성으로 정의된다. 이더넷 가상 연결을 통해 두 사용자 네트워크 인터페이스를 연결하려면 이더넷 가상 사설 회신 데이터 서비스(E-Line) 서비스 유형이 생성된다. 이러한 방식으로 구성 요소를 사용할 경우 서비스 공급자는 일관성 있고 표준화된 명명법을 사용할 때와 마찬가지로 구매자와 판매자가 이해할 수 있는 다양한 이더넷 서비스 세트를 구성할 수 있다. 또한 메트로이더넷포럼 문서에서는 사업자와 서비스 공급자를 구분한다. 사업자는 이더넷 네트워크를 관리하지만 다른 사업자에게 서비스를 판매한다. 반면, 서비스 공급자는 최종 사용자에게 서비스를 판매한다. 경우에 따라 이들을 각각 도매업체와 소매업체라고도 한다. 이더넷 가상 연결과 비교한 운영 가상 연결(OVC, Operator Virtual Connection)의 공식 정의는 외부 네트워크 투 네트워크 인터페이스(ENNI, External Network-to-Network Interface)를 정의하는 MEF 26.1과 OVC를 정의하는 MEF 51에 표현되어 있다. 이러한 추가 구성 요소를 통해 이더넷 메뉴에서 창의적이고 유연한 서비스를 제공할 수 있다.

서비스

메트로이더넷포럼 활동의 궁극적인 장점은 인증 프로그램과 관련이 있다. 이더넷 장비와 서비스 모두 수백 가지의 테스트 사례를 사용하는 타사 기술 평가에 따른 다양한 사양을 준수하는 것으로 인증될 수 있다. 공급자는 자사 서비스를 인즈함으로써 표준 준수 서비스 제공에 대한 약속과 이러한 약속을 중립 기관에 검증하겠다는 의지를 보여 주는 등 여러 가지 목표를 성취할 수 있다. 고객이 최종 사용자든 다른 사업자든 상관없이 인증된 서비스를 구매하고 판매하면 복잡한 일대일 계약 협상을 피할 수 있다. 필수는 아니지만 사업자 간의 REF(Requests for Proposal)에 인증이 요청되는 경우가 증가하고 있다. 장기적인 비용 방지 즉, 맞춤형 서비스에서 발생하는 비용 및 시장 출시 시간 면에서 상당한 장점이 있다. 구매자와 판매자는 업계에서 인정된 메트로이더넷포럼 서비스 정의 및 관련 특성을 사용하여 요구 사항을 신속하게 식별함으로써 비즈니스를 빠르고 효율적으로 진행할 수 있다. 서비스 수준 인증을 달성하는 방법 중 하나는 서비스 수준에서 사용되는 것과 동일한 테스트 절차를 사용하여 장비에 대한 인증을 획득한 시스템 공급자와 협력하는 것이다. 메트로이더넷포럼를 통해 이러한 협업이 쉬워지면서 업계에서 점점 보편화되고 있다.

주요 요소

캡슐화 및 전송 기술

각주

  1. 메트로 이더넷 포럼(MEF) 공식 홈페이지 - http://www.mef.net/
  2. CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection 반송파 감지 다중 엑세스 / 충돌 검출〉, 《정보통신기술용어해설》, 2016-11-15
  3. 광네트워크연구팀 강태규 선임연구원, 정태식 책임연구원, 유제훈 팀장, 〈캐리어 이더넷 기술 및 표준화 동향 Technology and Standardization Trends of Carrier Ethernet〉, 《전자통신동향분석 제24권 제3호》, 2009-06

참고자료

같이 보기


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