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

Ethernet

커넥터를 통해 연결되는 유선통신
1980년에 상업적으로 도입했고, 1983년에 IEEE 802.3 에서 표준화됐다.
2계층
- CSMA/CD를 기반으로 한다. LAN, MAN, WAN 전부 이더넷으로 통일했다.
- OSI 모델에서 이더넷은 2계층을 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 → 400Gbps로 증가했다.
이더넷은 2계층을 그대로 사용하면서 1계층의 속도만 변경했기 때문에 좋은 호환성을 가졌다.
48비트 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/CD가 필요했으나 b의 Star로 바뀌면서 충돌이 사라지고 주파수도 서로 분리되어 있기 때문에 충돌 가능성이 없어 CSMA/CD도 사용되지 않기 시작했다.

저속으로 발전한 기술의 주 활용 분야
- Automation Building and Industry : CCTV, 카메라, 공장, 로봇팔
저속화 이유
- Foward Error Correction(FEC)
  - Physical Layer도 오류 검출을 할 수 있다.
  - 0과 1을 보낼 때 1을 여러 번, 0을 여러 번 보내 절반보다 많은 경우를 택한다.
  - 재전송 요구 없이 스스로 오류를 검출하고 수정한다.
  - 0, 1을 1번 보낼 경우를 여러 번 보내기 때문에 속도는 느려지더라도 안정성이 올라간다.
- 기계 간의 통신에 안정적이면서 빠른 통신이 이루어져야 할 때 CSMA/CD나 FEC를 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 CPU가 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 802.11에서 무선 LAN을 구현하기 위해 MAC과 physical layer 프로토콜을 명시했다.
무선랜 기술을 만든 곳은 IEEE 802.11이다.
2.4, 5, 60GHz로 주파수가 정해져 있고, industrial, science, medical 3분야는 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 Alliance이다.
WIFI Allance의 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 AP에서 모든 station에 대한 서비스를 직접 제어
LLC - 프레임을 만들어 PCF 혹은 DCF로 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 802.15에서 표준화를 했지만 많이 사용되면서 표준으로 수행되지 않았다.
- Bluetooth SIG 산업 단체가 만들어지고 SIG에서 표준을 만들어 WIFI Alliance와 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 1/100으로 전력소비를 줄였다.
데이터 전송 속도
- 클래식 - 음성 100ms
- BLE - 6ms로 감소했다.
블루투스는 1대1로 페어링되지만 BLE는 네트워크를 형성하기 시작했다.
- Broadcasting : 1대N으로 연결된다.
- Mesh : 1대 조건적 연결, 본인이 정보를 받았을 때 본인에게 보내는 것이 아니면 다른 누군가에게 넘겨줄 수 있다.
BLE의 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 Layer를 쌓아 표준으로 만들어 호환될 수 있도록 만들었다.
Application Layer를 통해 연동이 되기 때문에 IEEE에서 떨어져 나온 이유이기도 하다. (IEEE는 1, 2 계층만 표준을 만든다.)