이더넷

IP 주소로 목적지를 정하고 라우팅 테이블로 다음 홉까지 결정했다고 해도, 실제로 같은 물리 네트워크에 연결된 장비끼리 데이터를 전달하는 문제가 남습니다. IP는 논리적 주소이고, 같은 스위치에 꽂힌 서버 두 대가 통신하려면 '물리적으로 누가 누구인지' 식별하는 별도의 방법이 필요합니다. 이 구간에서 데이터를 실제로 실어 나르는 규칙이 없으면, IP 패킷은 목적지를 알아도 마지막 한 구간을 건너지 못합니다. 이더넷은 바로 이 로컬 네트워크 구간에서 장비 식별과 데이터 전달을 담당하는 표준입니다.

1970년대 컴퓨터들이 같은 건물 안에서 데이터를 주고받아야 할 때, 장비마다 제조사가 다르고 연결 방식도 달랐습니다. 각 벤더의 독자 프로토콜로는 다른 회사 장비와 통신할 수 없었고, 네트워크를 확장하거나 장비를 교체할 때마다 호환성 문제가 반복됐습니다. 이더넷이 중요해진 이유는 단순히 케이블 규격을 정한 데 있지 않고, 프레임 형식과 주소 체계를 표준화해서 어떤 제조사의 장비든 같은 LAN에서 통신할 수 있게 만든 데 있습니다. 초기에는 동축 케이블을 공유하는 버스 구조였지만, 트래픽이 늘자 충돌이 잦아졌고 성능이 급격히 떨어졌습니다. 스위치 기반 구조로 전환되면서 각 포트가 독립적으로 통신할 수 있게 됐고, 속도도 꾸준히 올라갔습니다. 오늘날 데이터센터 내부, 클라우드 가상 네트워크, 가정용 공유기까지 거의 모든 유선 LAN이 이더넷 위에서 동작하는 것은 이 표준화와 진화의 결과입니다.

이더넷은 각 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 고유하게 부여된 48비트 MAC 주소를 사용합니다. 데이터를 보내려면 목적지 MAC 주소, 출발지 MAC 주소, 실제 데이터(페이로드), 오류 검출용 FCS를 하나의 이더넷 프레임으로 묶어 전송합니다. 같은 네트워크의 MAC 주소를 모를 때는 ARP(Address Resolution Protocol)라는 별도의 프로토콜이 IP 주소를 MAC 주소로 변환해 줍니다. 스위치는 어떤 MAC 주소가 어떤 포트에 연결돼 있는지 학습해서 MAC 주소 테이블을 만듭니다. 프레임이 도착하면 목적지 MAC을 이 테이블에서 찾아 해당 포트로만 보내므로, 네트워크 전체에 불필요한 트래픽이 퍼지지 않습니다. 초기 이더넷은 허브 기반의 공유 매체에서 CSMA/CD로 충돌을 관리했지만, 현대 이더넷은 스위치 기반 전이중(full-duplex) 통신으로 충돌 자체가 사라졌습니다. 속도도 10Mbps에서 시작해 현재 400Gbps까지 표준이 확장되었고, 프레임 구조와 주소 체계는 동일하게 유지됩니다.

이더넷과 VLAN은 둘 다 LAN 환경에서 동작하는 기술이지만 역할이 다릅니다. 이더넷은 같은 물리 네트워크에서 장비 간 프레임을 전달하는 기본 규칙이고, VLAN은 하나의 물리 스위치를 논리적으로 여러 개의 독립된 네트워크로 분리하는 기술입니다. 이더넷 없이는 프레임 자체가 전달되지 않고, VLAN 없이는 같은 스위치에 연결된 모든 장비가 하나의 브로드캐스트 도메인을 공유합니다. 또한 이더넷과 Wi-Fi는 둘 다 LAN 통신 표준이지만, 이더넷은 유선 케이블로 연결하고 Wi-Fi는 무선 전파를 사용합니다. 유선 이더넷은 지연과 대역폭이 안정적이고 간섭이 적어 데이터센터나 서버 간 통신에 적합하고, 이동성이 필요한 환경에서는 Wi-Fi가 필수입니다. 물리 매체는 다르지만 상위 계층에서 보면 둘 다 같은 IP 패킷을 운반합니다.

이더넷은 데이터센터 내 서버 간 통신, 사무실 LAN, 클라우드 VPC 내부의 가상 네트워크 등 같은 네트워크 안에서 장비가 직접 데이터를 주고받는 거의 모든 장면의 기반입니다. 네트워크 설계 시 서브넷을 나누고 IP 주소를 배정하더라도 실제 프레임 전달은 이더넷이 담당하므로, 스위치 포트 구성이나 케이블링 같은 물리 계층 문제가 생기면 IP 레벨의 연결도 함께 끊깁니다. 고속 이더넷(10G, 25G, 100G)은 스토리지 네트워크, 클러스터 노드 간 통신, 백본 연결에서 필수적으로 사용됩니다. 반대로 장비 간 물리적 거리가 멀어 라우터를 거쳐야 하는 WAN 구간이나 인터넷 구간에서는 이더넷 프레임이 그대로 전달되지 않고 라우터에서 새 프레임으로 재구성됩니다. 이더넷은 로컬 네트워크의 전달 기반이지, 네트워크 간 경로를 정하는 역할까지 맡지는 않습니다.

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