다이렉트 케이블과 크로스 케이블에서 Auto Negotitation 까지

다이렉트 케이블과 크로스 케이블의 사용 용도

우리가 흔히 사용하는 UTP 케이블은 연결 장비에 따라서 두 가지의 종류로 나눈다.

이기종 간 연결은 다이렉트 케이블을 사용하고, 동기종 간 연결은 크로스 케이블을 사용한다.

다이렉트 케이블(T568B, T568B)은 양쪽 케이블의 배열이 동일하고, 크로스 케이블(T568B, T568A)은 양쪽 케이블의 배열이 상이하다.

 

왜? 케이블의 사용 용도에 따라 배선이 달라야할까?

서로 연결하는 장비의 종류에 따라 물리적인 송수신 신호(TX/RX)를 맞춰줘야 하기 때문이다.

• 1, 2번은 데이터를 보낼 때
• 3, 6번은 데이터를 받을 때
• 10/100 Mbps 네트워크에서는 4, 5, 7, 8번은 비사용 또는 예비선으로 간주해 사용하지 않는다.
• 기가비트 이더넷부터는 그 선들도 모두 송수신 라인으로 활성화해 데이터 전송을 보조한다.

 

연결하는 장비의 종류에 따라 송수신 신호가 다른 이유는?

우리가 인터넷을 위해 사용하는 이더넷 네트워크 장비와 연관이 있다.

이더넷 네트워크 장비는 MDI와 MDI-X 라는 두 가지 타입의 포트 구성을 가지고 있어, 이 송신, 수신 타입에 대한 핀의 위치를 반대로 구성해야 한다.

 

아래는 일반적인 다이렉트 케이블에 대한 그림이다.

*https://sengsung.tistory.com/39 참조

 

당연히 동일한 기종 간의 이더넷 네트워크 장비의 포트는 동일할 것이다.

따라서 다이렉트 케이블로 연결하게 되면, 각 MDI 포트의 송신 핀과 송신 핀이 연결돼 데이터 전달이 불가능하다.

 

따라서 아래와 같이 각 송신, 수신 핀이 역으로 만날 수 있도록 각 핀을 크로스하므로 크로스 케이블이라고 부르는 것이다.

 

Auto MDI/MDI-X 기술의 등장

최근에는 Auto MDI/MDI-X 라는 기술이 등장해 가정에 배치된 공유기를 활용한 네트워크 수준에서는 이를 고려할 필요가 없어졌다.

이 기술을 통해 케이블의 종류를 탐지하고, 적절하게 설정을 조정해 다이렉트 케이블만으로도 동기종 간 통신을 수행할 수 있게 도와준다. → 최근에는 End User의 크로스 케이블의 필요성이 급격하게 줄어들었다.

그러나 엔터프라이즈급 네트워크 장비들은 신뢰성, 설정 통제, 각 장비 간의 네트워크 정책, 레거시 장비와의 호환성 등을 고려해 여전히 크로스 케이블과 다이렉트 케이블 간의 차이를 분명히 인지하고 있어야 한다.

확실한 연결 구성 > 편의성

*Auto MDI 기능은 Auto Negotitation 기술의 부가 기능이다.

 

Auto Negotitation에 대해서

Auto Negotiation은 네트워크 연결 시 양쪽 장비가 지원하는 속도(speed)뿐 아니라 이중화(duplex) 방식을 자동으로 협상하는 프로토콜이다. → Duplex 불일치(mismatch) 방지 및 속도 저하 방지 등

 

Duplex 불일치 발생 시

• 네트워크 성능 저하
• 충돌 증가
• 패킷 손실

*만약, 한 쪽이 수동으로 고정된 duplex 모드이고 다른 쪽이 auto negotiation으로 설정되어 있다면 duplex mismatch이 발생한다.

 

Auto Negotitation 은 어떻게 Network Speed 와 Duplex 를 결정할까?

두 네트워크 장치가 링크를 맺을 때 자신의 지원 가능한 Network Speed(10/100/1000 Mbps 등)와 Duplex 모드(half/full duplex)를 서로 광고(advertise)한다. → 통신 장애 및 성능 저하 방지

1. 장치 A와 B가 링크 신호를 교환하여 서로 존재를 확인한다. (존재 확인)
2. 각 장치는 자신이 지원하는 속도와 듀플렉스 정보를 상대방에게 보낸다. (정보 광고)
3. 두 장비는 서로 호환 가능한 여러 설정 중에서 가장 우수한 조합을 선택한다. (각자 조합 선택)

*Auto Negotiation에 실패하면, 서로 속도를 감지하거나 기본값으로 설정하여 통신을 시도한다.

*https://vir-us.tistory.com/entry/Ethernet-Auto-Negotiation 참조

 

Duplex에 대해서

*https://parikshapatr.com/solutions/full-duplex-communication-definition-examples-benefits-and-limitations 참조

Duplex 설정은 RX와 TX 신호선의 동작 방식(송신과 수신이 동시에 가능한지)을 정의한다.

• Half Duplex(반이중): RX와 TX가 같은 매체를 공유 → 한쪽 방향으로만 송수신 가능 *즉, 데이터를 송신하거나 수신 중에만 한 방향으로 통신이 이루어진다. *예) 무전기
• Full Duplex(전이중): RX와 TX가 독립적으로 동작 → 동시에 송신과 수신 가능 *두 개의 신호선(또는 선쌍)이 각각 독립적으로 데이터 전송 방향 담당 *이는 충돌 없이 동시에 양방향 통신을 지원