기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)의 이해

박종원* 박진원** 윤석한***

최근의 정보 처리 활동은 매우 복잡하고 방대한 양의 정보들을 처리해야 한다. 또한 이들 정보 중 많은 양이 네트워크를 통해 처리되고 있어서, 이것으로 인해 네트워크의 트래픽이 매우 증가하고 있다. 따라서 고속 네트워크의 필요성이 점차 증대되고 있다. 최근에 비교적 저렴한 비용으로 기존의 네트워크를 유연하게 고속 네트워크로 향상시킬 수 있는 기가비트 이더넷이 등장하였다. 본 고는 기가비트 이더넷에 대한 표준화 현황과 기술적인 특성에 대한 간략히 기술하고, ATM과의 장단점에 대해 살펴본다. ▒

I. 서 론

최근에 와서 정보 처리의 많은 부분이 데스크탑 컴퓨터에 의해 이루어지고 있다. 이러한 데스크탑 컴퓨터들은 대부분 근거리 통신망(LAN: Local Area Network)으로 연결되어 있으며, 이들은 10Mbps의 이더넷(Ethernet)으로 연결된 경우가 많다. 또한 이러한 데스크탑 컴퓨터에서 처리하는 응용 서비스는 점점 복잡해 지고 LAN에 연결되는 개수도 많아져서 네트워크의 트래픽이 매우 빠른 속도로 증가하였다. 따라서 고속 네트워크의 필요성이 점차 증대되고 있다.

요즈음 사용 가능한 고속 LAN 기술 중에서 고속 이더넷(Fast Ethernet)이 가장 많이 사용되고 있다. 이것은 기존의 이더넷을 유연하게 100Mbps로 향상시킬 수 있기 때문이다. 최근에는 이러한 이더넷 기술을 발전시킨 초고속 네트워크 기술의 하나로 기가비트 이더넷이 등장하였다. 기가비트 이더넷은 고속 이더넷의 경우처럼 유연하게 초고속 네트워크를 구성할 수 있게 해 준다는 점에서 흥미롭다.

현재 네트워크 기술의 사용 현황을 보면, 1997년에 이더넷이 약 77%를 차지하고, 기타 ATM, FDDI/CDDI 및 토큰링 등이 13%를 차지할 것으로 IDC는 보고하고 있으며, 이러한 추세는 1999년 까지 계속될 것으로 예상하고 있다. 이처럼 이더넷은 네트워크 분야에서 매우 독보적인 위치를 고수하고 있다. 이처럼 많은 이더넷 사용자들 중에서 고속 네트워크로 성능 향상을 원하는 경우 여러가지 고속 네트워크 기술 중 어떤 기술을 선택해야 하는지와 비용은 얼마나 지불해야 하는가의 문제는 매우 현실적이며 심각한 상황이다.

따라서 본 고에서는 현재 비교적 저렴한 가격에 유연하게 고속 네트워크로 성능을 향상시킬 수 있어서 큰 관심을 끌고 있는 기기비트 이더넷에 대해 기술적인 측면과 표준화 현황에 대해 간략하게 살펴보고자 한다. 또한 기존의 고속 네트워크 기술인 ATM과의 장단점에 대해 비교해 보고자 한다.

II. 표준화 현황

표준화 문제는 통신이 단독적으로 동작하는 것이 아니라 상대와 서로 일정한 규약을 가지고 정보를 교환한다는 것이다. 이 규약이 다르면 서로 통신할 수 없으므로, 통신에서는 이 규약을 정하는 표준화 작업이 매우 중요하다. 따라서 기가비트 이더넷의 표준화 현황에 대해 먼저 살펴보자.

1996년 3월에 IEEE 802.3 위원회는 802.3z 기가비트 이더넷 표준화 프로젝트를 승인했다. 곧이어 1996년 5월에 11개 회사(3Com Corp., Bay Networks Inc., Cisco System Inc., Compaq Computer Corp., Grantie Systems Inc., Intel Corp., LSI Logic, Packet Engines Inc, Sun Microsystems Computer Company, UB Networks, VLSI Technology)가 참여하여 기가비트 이더넷 연합(alliance)을 결성하였다. 현재는 여기에 95개의 회사가 참여하고 있다. 이 연합은 개방적이고 호환성 있는 기가비트 네트워크를 제안한다는 취지 하에서, 현존하는 이더넷 및 고속 이더넷의 기술을 확장하고, 표준에 포함되는 기술적 제안들을 개발하고, 상호 운용성을 위한 테스트 절차 및 과정을 확립하는 것이 그 목적이다.

기가비트 이더넷의 표준안 중 802.3z는 1998년 7월에 승인/출판되었으며, 802.3ab는 1999년 상반기에 완료될 것으로 보인다. 참고로 (그림 1)은 IEEE 802.3의 표준화 그룹별 진행 상황을 나타내었으며, (그림 2)는 항목별 진행 상황을 나타내었다.

III. 기가비트 이더넷의 특성

1. 기가비트 이더넷의 구성

(그림 3)은 기가비트 이더넷의 기능별 구성 요소를 나타내었다. 기가비트 이더넷은 물리계층의 매체로는 광섬유(fibre-optic cable) 및 구리선(copper cable) 두 가지를 지원하며, 또한 각 매체의 인코더/디코더 부분과 MAC(Media Access Control), GMII(Gigabit Media Independent Interface)로 구성되어 있다. GMII는 MAC과 물리 계층의 중간에서 인터페이스로 Full-duplex/Half-duplex를 모두 지원하게 해주는 것으로 고속 이터넷의 MII(Media Independent Interface)를 확장한 것이다.

2. 물리계층(Physical Layer)

기가비트 이더넷의 물리계층은 기존 이더넷에서 사용하던 기술과 ANSI X3T11 Fibre Channel 규격을 혼용해서 사용하고 있다. 기가비트 이더넷은 최종적으로는 4가지의 매체(media)를 지원하게 될 것이며, 802.3z(1000Base-X)와 802.3ab(1000Base-T)에서 규정될 것이다[1][2].

1000Base-X 표준의 Fibre Channel의 물리계층을 근간으로 하고 있다. Fibre Channel은 워크스테이션, 슈퍼컴퓨터, 저장 장치, 기타 주변 기기 등의 연결에 사용하는 기술로 4개의 계층 구조를 가지고 있다. 이중 하위 2개의 계층인 FC-0(Interface and media)와 FC-1(Encode/Decode)를 기가비트 이더넷에서 사용하고 있다. 이것은 아마도 이미 인증된 기술을 사용하므로서 표준화에 걸리는 시간을 절약하려는 의도로 보인다.

1000Base-T 표준은 장거리 비차폐 구리선(long haul copper UTP)을 사용하는 것으로 25 ~ 100m의 4가닥 Category 5 UTP를 사용하는 것을 목표로 하고 있다. 현재 표준안을 제정 중에 있으며 1999년 상반기에 완성될 것으로 보인다.

<표 1>은 기가비트 이더넷의 종류별 매체를 나타내었으며, <표 2>는 케이블의 종류와 거리를 나타내었다.

3. MAC 계층