이더넷

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

1970년대에 컴퓨터들이 같은 건물 안에서 데이터를 주고받아야 할 때, 제조사마다 연결 방식이 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 않습니다. 프레임 형식과 주소 체계를 표준화해서 어떤 제조사의 장비든 같은 LAN에서 통신할 수 있게 만든 것입니다. 초기에는 동축 케이블을 공유하는 버스 구조였지만, 트래픽이 늘자 충돌이 잦아지고 성능이 급격히 떨어졌습니다. 스위치 기반 구조로 전환되면서 각 포트가 독립적으로 전이중 통신할 수 있게 됐고, 속도도 10Mbps에서 400Gbps까지 올라갔습니다. 프레임 구조와 주소 체계는 반세기 넘게 유지되면서 표준화의 가치를 증명했습니다.

이더넷은 각 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 부여된 48비트 MAC 주소를 기반으로 동작합니다. 데이터를 보내려면 목적지 MAC 주소, 출발지 MAC 주소, 실제 데이터(페이로드), 오류 검출용 FCS를 하나의 프레임으로 묶어 전송합니다. 상대의 MAC 주소를 모를 때는 ARP가 IP 주소를 MAC 주소로 변환해 줍니다. 스위치는 어떤 MAC 주소가 어느 포트에 연결돼 있는지 학습해서 테이블을 만듭니다. 프레임이 도착하면 목적지 MAC을 이 테이블에서 찾아 해당 포트로만 보내므로, 불필요한 트래픽이 전체 네트워크에 퍼지지 않습니다. 초기 허브 기반의 공유 매체 방식에서는 CSMA/CD로 충돌을 관리했지만, 현대 이더넷은 스위치 기반 전이중 방식으로 충돌 자체가 없어졌습니다. 속도가 바뀌고 물리 매체가 달라져도 프레임 구조와 주소 체계는 같습니다.

이더넷과 VLAN은 둘 다 LAN 환경에서 동작하지만 역할이 다릅니다. 이더넷은 같은 물리 네트워크에서 프레임을 전달하는 기본 규칙이고, VLAN은 하나의 물리 스위치를 논리적으로 여러 개의 독립된 네트워크로 분리하는 기술입니다. 이더넷이 없으면 프레임 전달 자체가 불가능하고, VLAN이 없으면 같은 스위치의 모든 장비가 하나의 브로드캐스트 도메인을 공유합니다. 이더넷과 Wi-Fi는 둘 다 LAN 통신 표준이지만, 이더넷은 유선 케이블을 쓰고 Wi-Fi는 무선 전파를 사용합니다. 유선 이더넷은 지연과 대역폭이 안정적이고 간섭이 적어 데이터센터나 서버 클러스터에 적합합니다. 이동성이 필요한 환경에서는 Wi-Fi가 필수입니다. 물리 매체는 다르지만 상위 계층에서는 둘 다 같은 IP 패킷을 운반합니다. 이더넷은 로컬 구간의 전달 기반이지 네트워크 간 경로를 결정하지는 않습니다. 라우터를 거치는 순간 프레임은 새로 만들어집니다.

이더넷은 데이터센터 서버 간 통신, 사무실 LAN, 클라우드 VPC 내부 가상 네트워크 등 같은 네트워크 안에서 장비가 직접 통신하는 모든 장면의 기반입니다. IP 주소와 서브넷을 아무리 잘 설계해도 스위치 포트 구성이나 케이블링에 문제가 생기면 IP 레벨의 연결도 함께 끊깁니다. 네트워크 트러블슈팅 시 2계층 문제인지 3계층 문제인지 구분하는 것이 중요한 이유입니다. 고속 이더넷(10G, 25G, 100G)은 스토리지 네트워크, 클러스터 노드 간 통신, 데이터센터 백본에서 씁니다. 반면 장비 간 물리 거리가 멀어 라우터를 거쳐야 하는 WAN 구간에서는 이더넷 프레임이 그대로 전달되지 않습니다. 이더넷은 LAN 안에서 작동하는 전달 기반이고, 그 경계 너머는 IP와 라우팅이 담당합니다.