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물리 계층 PHY explained

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    JaeHyeok CHOI
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Ethernet?

이더넷

Digital, Intel, Xerox 사가 공동으로 사양을 개발, 1980년에 제품화시킨 LAN 규격.

유의점

용어 사용에 있어 Ethernet과 IEEE 802.3을 동일한 의미로 혼용하는 경우가 많음.

IEEE 802.3 은 이 DIX (개발 3사의 앞 글자) 사양에 기초하여 만든 표준이다. DIX 사양과 IEEE 802.3 표준과는 AUI 커넥터 핀 배열과 프레임 포맷에 세부 차이가 있다.

특징

  • 연결 모드 : 비연결성 모드
  • 전송 단위 : 이더넷 프레임
  • 전송 속도 : 10 Mbps ~ 기가 비트
  • 전송 방식 : 비동기식 직렬 통신
  • 부화화 방식 : Manchester Encoding 등
  • 단순함, 저비용, 설치 용이
    • 매체 접근 기능 구현 대부분이 LAN 카드 인터페이에 집중
    • 중앙 집중식 케이블링 및 최소화된 제어 방식으로 단순성, 저비용 등 가능

이더넷의 프레임

  1. 전체 프레임 길이 : 64 ~ 1518 바이트 (Preamble, SFD 제외)
    • MIN = MAC 헤더 (14) + 최소 데이터 (46) + FCS (4)
    • MAX = MAC 헤더 (14) + 최대 정보데이터 (1500) + FCS (4)
  2. 최대 전송 단위 (MTU): 1500바이트 (각종 프레임 헤더를 제외한 정보 데이터만)
  3. 여러 이더넷 프레임 형태
    • IEEE 802.3 , SNAP, DIX 2 등.

이더넷 주소 형식

Ethernet 인터페이브 보드 (LAN 카드) 각각은 제조업자에 의해 48 비트의 고정되고 유일한 물리적 주소를 갖도록 만들어지며 이것은 보드마다 다르다. MAC 주소 참조.

한편, Internet에서 사용되는 주소 (IP 주소)는 논리적인 주소로써 32비트로 표현됨.

이더넷 매체 접근 방식

전용매체 전 이중 방식: Full Duplex

  • 100 Mbps 급 부터는전용 포트 위주의 이더넷 스위치화 및 고속화 지향
  • 공유매체 방식의 버스형에서 전용매체 방식의 스타형으로 발전

[출처: 정보통신기술용어해설](http://www\.ktword\.co\.kr/test/view/view\.php?no=388\)

이더넷 물리 계층 PHY

OSI 7계층에서 최하위 계층인 물리 계층 (Layer 1 - Physical Layer) 를 담당하는 부분으로 전기/광 신호의 전송에 대한 부분을 담당하고 Layer 2 - Data Link 와의 인터페이스를 담당한다.

PHY 역할

  1. L2 에서 받은 데이터를 encoding 하거나 전송 매체를 수신한 encoding 된 raw 데이터를 decodign 하는 data coding의 기능을 한다.
  2. 서로 다른 전송 방식에 맞도록 신호를 변환하고 실제로 구동(송/수신) 하는 기능을 한다. 구리선을 사용하는 UTP 케이블 방식과 광모듈을 사용하는 PON 방식에 맞도록 신호를 변환해 주어야 하는데 이 기능을 담당한다.

LAN 이더넷의 물리계층 구성

계층 구성도

OSI 계층 모델과 비교

MII - Medium Independent Interface

[LAN/Ethernet] MII (매체 비의존 인터페이스)

매체에 무관한 논리적 인터페이스

서로 상이한 물리계층 매체들의 개별 특성에 의존 않도록 공통적인 논리 인터페이스를 MAC 부계층에 제공하는 역할을 한다.

이는 IEEE 802.3u 인 Fast Ethernt (100Mbps) 에서부터 등장한 개념으로 이전 물리적으로 노출된 인터페이스였으나 NIC 트랜시버에서 이를 내부에 수용시켜 비노출 논리적 인터페이스화 됨.

MII 버전별 비교

10M Ethernet : AUI 외부 기능, MII 기능 구현 100M Fast Ethernet : MII 1G Gigabit Ethernet : GMII 10G 10 Gigabit : XGMII 40G 40 Gigabit : XLGMII 100G 100 Gigabit : CGMII

GMII

MAC 부계층 및 물리 계층 간에 존재하는 공통적인 논리 인터페이스

역할

  • 물리계층에서 사용되는 매체의 종류 및 선로코딩 방법과는 관계없이 MAC 부계층에서 이더넷 프레임을 처리할 수 있게하는 공통의 논리적 인터페이스를 제공한다.

GMII 는 Half / Full Duplex 방식 모두를 지원함.

GMII 는 Fast Ethernet 상의 MII를 확장한 Gigabit Ethernet 상의 개념이다.

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