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Computer Networks 글은 경희대학교 소프트웨어융합대학 이성원 교수님의 [컴퓨터 네트워크 CSE302] 수업을 기반으로 정리한 내용입니다.

Ethernet

커넥터를 통해 연결되는 유선통신
1980 년에 상업적으로 도입했고, 1983 년에 IEEE 802.3 에서 표준화됐다.
2 계층
- CSMA/CD 를 기반으로 한다. LAN, MAN, WAN 전부 이더넷으로 통일했다.
- OSI 모델에서 이더넷은 2 계층을 포함한 서비스를 제공한다.
프레임
- 이더넷을 통해 통신하는 시스템은 데이터 흐름을 프레임으로 나눠 통신한다.
- 각 프레임은 source, destination 주소를 가지고 있고 오류 검출 데이터를 포함한다.
  - 손상된 프레임은 탐지되고 버려진다.
이더넷 데이터 전송 속도는 10Mbps → 400Gbps 로 증가했다.
이더넷은 2 계층을 그대로 사용하면서 1 계층의 속도만 변경했기 때문에 좋은 호환성을 가졌다.
48 비트 MAC 주소와 이더넷 프레임 포맷이 다른 네트워킹 프로토콜에 영향을 미쳤다.

IEEE 802.3 Standard

Start frame delimiter : 프레임 시작 신호
Physical layer address : 기기를 만들 때 정해지는 무선랜, 블루투스 주소. 고유한 주
- Destination address : 수신자 주소
- Source address : 송신자 주소

처음에는 Bus 형태로 시작하면서 CSMA/CD 가 필요했으나 b 의 Star 로 바뀌면서 충돌이 사라지고 주파수도 서로 분리되어 있기 때문에 충돌 가능성이 없어 CSMA/CD 도 사용되지 않기 시작했다.

저속으로 발전한 기술의 주 활용 분야
- Automation Building and Industry : CCTV, 카메라, 공장, 로봇팔
저속화 이유
- Foward Error Correction(FEC)
  - Physical Layer 도 오류 검출을 할 수 있다.
  - 0 과 1 을 보낼 때 1 을 여러 번, 0 을 여러 번 보내 절반보다 많은 경우를 택한다.
  - 재전송 요구 없이 스스로 오류를 검출하고 수정한다.
  - 0, 1 을 1 번 보낼 경우를 여러 번 보내기 때문에 속도는 느려지더라도 안정성이 올라간다.
- 기계 간의 통신에 안정적이면서 빠른 통신이 이루어져야 할 때 CSMA/CD 나 FEC 를 통한 이더넷을 사용한다.
고속으로 발전한 기술의 주 활용 분야
- 데이터 센터, Service Provider
고속화 이유
- 수요자 측면 : 구글, 아마존 등의 데이터 센터에는 굉장히 많은, 멀티 코어 CPU 가 있기 때문에 많은 노드를 연결하려면 고속 이더넷이 필요하다 (100GbE~400GbE). 더 빠른 경우에 이더넷은 광통신으로, 오류가 날 확률이 적다.

Power over Ethernet : Wide Area, 즉 줄이 긴 경우, 전기 공급 면에서 통신줄과 전깃줄을 동시에 넣기 힘들기 때문에 통신줄과 전깃줄을 합친 기술
- 줄을 합침으로써 커넥터, 무게 등의 이득도 얻는다.
- 하지만 전기 공급의 한계가 있기 때문에 하드웨어 뿐만 아니라 소프트웨어의 최적화가 필요하다.

IEEE 802.11 에서 무선 LAN 을 구현하기 위해 MAC 과 physical layer 프로토콜을 명시했다.
무선랜 기술을 만든 곳은 IEEE 802.11 이다.
2.4, 5, 60GHz 로 주파수가 정해져 있고, industrial, science, medical 3 분야는 이를 무료로 사용할 수 있다.
무선랜의 경우 사용될 곳이 많아 회사가 많아지고 제품이 많아지다 보니 제품 호환성을 맞추고, 호환성을 테스트하는 단체를 만들게 되었는데, 이 단체가 WIFI Alliance 이다.
WIFI Allance 의 인증 마크가 붙어 있는 제품의 경우 서로 통신이 문제가 없다는 것을 뜻한다.

Distributed coordination function(DCF) : 경쟁 기반의 분산 방식 = CSMA/CA
Point coordination function (PCF) : 무선랜에서 중앙 집중화된 MAC sublayer 포로토콜, 중앙 AP 에서 모든 station 에 대한 서비스를 직접 제어
LLC - 프레임을 만들어 PCF 혹은 DCF 로 보낸다.

Bluetooth : 근접거리에서 무선으로 데이터를 주고 받을 수 있는 무선개인영역망 (WPAN)
처음에 블루투스는 네트워크의 기능은 아니였다. 스웨덴 에릭슨에서 제작한 기술
RS-232 데이터 케이블, 유선 키보드의 줄을 무선으로 대체하기 위해 만들어진 기술이다.
표준화
- IEEE 802.15 에서 표준화를 했지만 많이 사용되면서 표준으로 수행되지 않았다.
- Bluetooth SIG 산업 단체가 만들어지고 SIG 에서 표준을 만들어 WIFI Alliance 와 같이 표준화했다.
블루투스의 버전에 따라 주파수 대역폭이 다르기 때문에 가격 차이도 발생한다.
선을 없애면서 블루투스가 무선 키보드, 마우스, 오디오 시장을 섭렵했다.

Bluetooth Low Energy 기술이 만들어지면서 1/100 으로 전력소비를 줄였다.
데이터 전송 속도
- 클래식 - 음성 100ms
- BLE - 6ms 로 감소했다.
블루투스는 1 대 1 로 페어링되지만 BLE 는 네트워크를 형성하기 시작했다.
- Broadcasting : 1 대 N 으로 연결된다.
- Mesh : 1 대 조건적 연결, 본인이 정보를 받았을 때 본인에게 보내는 것이 아니면 다른 누군가에게 넘겨줄 수 있다.
BLE 의 사용 예시
- 자동차 BLE 시스템 : 좌석 시스템, 타이어 안에서 타이어 압력 전송, 후방 카메라
- 헬스 케어 기기들 (심장계, 혈당계), 알약 내시경 등 정보를 전달할 때 사용
유선랜, 무선랜과 블루투스의 가장 큰 차이점
블루투스는 Application Layer 를 쌓아 표준으로 만들어 호환될 수 있도록 만들었다.
Application Layer 를 통해 연동이 되기 때문에 IEEE 에서 떨어져 나온 이유이기도 하다. (IEEE 는 1, 2 계층만 표준을 만든다.)