10기가비트 이더넷
1. 개요
'''10기가비트 이더넷''' (10 Gigabit Ethernet)은 데이터를 초당 10 기가비트의 속도로 전송하는 기술을 말한다. 2002년경에 IEEE에서는 광케이블을 사용하는 IEEE 802.3ae 란 이름으로 10기가비트급 통신 프로토콜 표준을 제정하였다. 뒤이어 2006년에는 UTP 케이블을 사용하는 IEEE 802.3an-2006 표준이 제정되었고, 이는 10G BASE-T 라고 부른다.
10 Gbit는 1.25 GB이기 때문에 10 Gbps는 이론상 1.25 GB/s의 속도가 나와야 하지만 네트워크 인프라를 거치며 속도가 낮아져 실제로는 1 GB/s 안팎의 속도가 나온다.
10기가비트 이더넷은 그 전례에 따라 기가비트 이더넷의 10배 속도로 제안된 것인데, 기술적인 한계와 비용 문제로 보급은 꽤나 더디게 진행되고 있다. 의외로 가장 큰 문제 중 하나는 전력소모와 발열. UTP 기반 10GBASE-T 는 2에서 5와트 정도의 전력을 소모하는데, 이는 상당한 전력소모량으로 10GBASE-T 달린 네트워크 카드들은 보면 꽤나 큰 방열판이 꼭 달려있다. 이 문제를 피하기 위해서는 1W의 전기도 먹지 않는 SFP+ 모듈을 써야 하지만, 모듈 크기 문제와 Twinax DAC[1] 케이블 혹은 광케이블을 쓰기 위해 기존 UTP 케이블을 싹 다 갈아야 하는 점에서 이것 또한 일반에 보급되기에는 문제가 있다.
그래서 2016년 IEEE 는 10G 로 넘어가기 전 단계를 위해서 중간에 2.5G 와 5G 이더넷 (IEEE 802.3bz)을 표준으로 새로 지정하였다.
2020년 후반기에 들어서 리얼텍이 값 싼 2.5기가비트 랜 칩셋인 RTL8125B 을 출시하면서 2.5기가비트 랜포트를 탑재한 메인보드가 대거 등장하고 있다. 10기가비트 이더넷 도입의 징검다리가 될 것으로 보인다.
2. 전송 매체
2002 년 광케이블을 사용한 10G 이더넷 표준인 IEEE 802.3ae가 정의되었으며, 이 표준은 SFP+ 인터페이스를 사용하는 옵티컬 트랜시버를 사용하며 1500에서 850 나노미터 파장의 옵티컬 신호를 사용한다.
흔히 랜 케이블이라 불리는 구리 연선 케이블을 사용하는 표준인 802.3an - 10G BASE-T 또한 존재하며, 이 규격을 사용하는 인터페이스의 경우 2016년 이전까지는 서버를 위한 엔터프라이즈급 NIC만이 해당 규격을 지원했지만 2016년 이후부터 개인 사용자를 한 100달러 내외의 이더넷카드가 등장하였다.
IEEE 802.3bz 규격을 기반으로 한 2.5G BASE-T, 5G BASE-T 규격도 존재한다.
10GBASE-T 규격에서 CAT6 케이블은 최소 전송거리 55m를 보장하며, CAT6a 또는 CAT7 케이블은 최소 전송거리 100m를 보장한다는 내용만이 정의되어 있지만 기가비트 이더넷에서 사용되는 4페어의 CAT5e 또한 10G 이더넷을 사용하는데 근거리 네트워크 용도로 사용하는 데 있어서 큰 상관이 없다. [2]
3. 요구 사양
네트워크 어댑터가 10Gbps의 속도를 커버해준다고 하더라도 PC 내부의 다른 하드웨어에서 그 정도의 속도를 커버하지 못하면 데이터 병목 현상으로 인한 PC 성능 저하를 야기할 수 있으므로 하드웨어 스펙을 고려하여 10기가 인터넷 상품 ('''10Gbps''' · '''5Gbps''' · '''2.5Gbps''') 중에서 어떤 속도의 회선을 사용할지 신중히 결정해야 한다.
3.1. 네트워크 라우터
통신사에서 제공하는 모뎀에 PC를 직접 연결한다면 상관없을 수도 있지만 별도의 네트워크 라우터를 사용할 계획이라면 해당 장비의 스펙도 따져야 한다.
인터넷 공유기나 무선 AP 중에서 10 Gbps의 링크를 지원하고 Wi-Fi 6를 통해 Wi-Fi 출력이 가능한 기기를 사야 한다. 라우터가 10Gbps의 속도를 커버하는 것은 부하가 심하게 걸리는 일이므로 라우터에 탑재된 프로세서[3]의 성능과 메모리 용량, 그리고 MIMO 스펙도 따져야 한다.[4]
일반적으로 10기가비트 이더넷을 지원하는 장비는 백본급 성능을 가지는 최소 수백만 원에서 수억 원까지 비싼 초고가형 장비에서 흔히(?) 볼 수 있다. CISCO 의 백본 라우터, Juniper 의 10G 어그리게이션 스위치 등에서 사용되는 것을 볼 수 있다.
아래 목록들은 소호(SOHO)용으로 나온 장비의 목록이다.
10기가비트 이더넷에서는 RJ45 규격의 10GBase-T 대신 SFP+ 규격을 사용하는 경우가 많기 때문에 10기가비트를 지원하는 장비에는 대부분 SFP+ 규격의 포트가 달려 있다. 이 포트에 RJ45 랜 케이블을 연결하기 위해서는 SFP+ 10GBase-T 변환 모듈을 사용해야 한다. 이 모듈의 경우 한국에서는 구하기 쉽지 않고 아마존 등의 해외 웹 사이트에서 약 3만 원 이상의 가격으로 구매할 수 있다. 구매 가이드
- 10Gbps를 지원하는 라우터 목록
- Ubiquiti Networks UISP Router Pro (Beta, $299)
- Ubiquiti Networks UniFi Dream Machine Pro ($379)
- Mikrotik CCR1036-8G-2S+ ($1095)
- 여담으로 해외에서 10Gbps 랜카드가 여러 개 장착된 고성능 컴퓨터에 라우터OS를 설치해 10Gbps 라우터로 활용한 사례가 있었다.[5]
- 10Gbps를 지원하는 L2 스위칭 허브 목록
- QNAP QSW-M408S (4 * 10GbE SFP+ + 8 * 1GbE, $179)
- Mikrotik CRS305-1G-4S+IN (4 * 10GbE SFP+ + 1 * 1GbE, $149)
- Mikrotik CRS309-1G-8S+IN (8 * 10GbE SFP+ + 1 * 1GbE, $269)
- Ubiquiti UniFi Switch Aggregation (8 * 10GbE SFP+, $269)
- HPE 1850-6XGT-2XGT/SFP+
- NETGEAR XS508M
3.1.1. PC를 라우터로 만들기
사실 남는 컴퓨터가 있다면 직접 구성하는 것도 방법이다. PC가 저전력 모델이 좋긴하지만 성능이 처참하지는 않아야 하고[6], pci-ex 8x포트가 최소 두 개 이상 필요하다면 도전해 볼 만하다.
실제로 자작한 사용기[7][8]
- 준비물
- 남는 PC - LP소켓도 상관없으나 PCI-E 8X 슬롯이 두 개 필요하다.
- 2019년 10월 기준 이베이에 가서 Broadcom 57810s 를 검색하면 서버에서 떼어낸 10GB 듀얼포트 랜카드들이 떨이로 팔리는 것을 볼 수 있다.[9] 공유기로서의 기능을 하려면 WAN용 1포트 포함 4포트는 있어야 하니 최소 두 장을 구매한다. 한국에서는 10기가 포트 2개있는 랜카드를 20만원 이하 정도 가격에 구할 수 있다.[10]
- 라우터 소프트웨어는 PFsense[11]가 적절하다.
- 충분한 네트워크 지식(...) - 사실 Pfsense는 일반 PC에서 방화벽기능을 쓰는 것을 전제로 Freebsd기반으로 만들어졌기 때문에 설치 이미지를 제공하고, GUI 또한 지원하기 때문에 기본적인 공유기 기능은 쉽게 설정할 수 있다.[12] 다만, IGMP 등의 IPTV 기능이나 기타 기능들을 건드는 순간 난이도가 안드로메다로 간다. 유료인 미크로틱OS 또한 추천할 만한데, 이경우는 호환성을 타기 때문에 한번 설치해보고 정상적으로 동작한다면 구매해야 하며.... 이쪽은 아예 시스코에 비견할 만한 라우터기 때문에 GUI를 제공하긴 하지만, 지식이 없으면 어렵다. 데모 페이지. 유저네임에 demo 혹은 admin을 치면 된다. 그나마 장점이라면 구매 후 15일은 세팅에 도움을 준다. 한국 리셀러 가격[13] http://www.mikrotik.co.kr/wiki/index.php/%EB%A9%94%EB%89%B4%EC%96%BC:%EB%9D%BC%EC%9D%B4%EC%84%A0%EC%8A%A4
크기와 전기요금을 조금 희생한다면 아예 PC를 처음부터 세팅해도 상기 전문용 라우터의 절반가격에 맞출 수 있다는 것이 장점.[14]
인터넷 공유기문서에도 공유기 자작에 관한 내용이 서술되어 있다.
3.2. 네트워크 어댑터
10Gbps의 다운로드 및 업로드 속도를 지원하는 이더넷 어댑터가 있어야 한다. 무선랜카드로는 802.11ac나 Wi-Fi 6에 160MHz 대역폭을 다 쓰더라도, 실제 스마트폰이나 노트북이 2x2 스트림인 경우가 많아 1Gbps 를 간신히 넘는게 함정. 실 속도는 그마저도 더 낮다.
PCI 익스프레스 3.0을 기준으로 네트워크 어댑터가 주로 채택하는 4레인 (x4) 방식으로는 이미 3 GB/s (= 24 Gbps) 이상을 끌어올 수 있으므로 연결 채널에 대한 병목 현상은 걱정할 필요가 없다.
고성능 워크스테이션과 Z390, X99, X299, X399, X570, TRX40 칩셋이 탑재된 메인보드에 한해서 10 Gbps 랜이 기본적으로 내장되어 출시되는 모델들이 있다.
3.3. 저장장치
10Gbps 회선을 사용하는 경우 저장장치의 속도도 고려하는 것이 좋다. 자료가 메모리에 바로 적재되어 바로 사용되는 스트리밍이나 iscsi 같은 용도가 아니라면 저장장치 성능 때문에 병목이 생길 수 있기 때문이다.
10Gbps 속도를 병목없이 사용하려면 NVMe[15][16]장치를 사용하는것이 좋다.
5Gbps 회선을 이용할 경우는 SATA3 (연결 대역폭 6Gbps)정도 저장장치로 병목없이 사용할 수 있다.
연결 채널의 대역폭뿐만 아니라 저장장치의 데이터 입출력 속도도 충분히 높아야 한다.
3.4. 데이터 케이블
일반적으로 10기가비트 이더넷은 광케이블을 사용한다. 하지만, 기술 발전에 의해서 UTP 케이블(연선 케이블)을 사용할 수도 있는데, Cat.5e 등급 이상이 필요하다.
[image]
- Cat.5E: 100MHz통신을 기준으로 노이즈 차폐를 위한 설계가 이루어 졌기 때문에 500MHz로 동작하게 되는 10Gbps 통신의 경우 동작을 보장하지 않는다. 다만 30m 이내라면 별 문제 없이 사용은 가능하다. [18]
- Cat.6: 250MHz 통신을 기준으로 노이즈 차폐를 위한 설계가 이루어 졌기 때문에 동작을 보장하진 않으나 55m 이내라면 별 문제없이 사용은 가능하다.
- Cat.6A 이상[19]: 10Gbps 사용 시에도 온전히 100m 의 도달거리가 달성가능하다.
4. 상용화 현황
5. 관련 문서
[1] Direct Attach Copper. 음향쪽에서 흔히 쓰는 DAC와는 다른 단어다.[2] IEEE에서 정의하는 랜 케이블 매체의 경우 최소 보장거리를 뜻하며 케이블의 품질에 따라 (감쇄율이 적으므로) 더 먼 거리까지 신호 도달이 가능하며 이는 CAT5e 도 마찬가지[3] 라우터의 물리적인 속도 (PHY 속도)와 직결된 요소이다.[4] 2019년에 출시된 라우터 중에서도 유선으로 10 Gbps를 커버하는 장비는 있지만 무선으로 10 Gbps를 커버하는 장비는 아직까지 출시되지 않았다.[5] 사실, 만드는 것 자체는 크게 어려운 것이 아니다.[6] NAT 처리를 온전히 CPU가 하기 때문[7] 이 리뷰에서는 Pfsense가 아닌 untangle을 이용하여 구성하였다.[8] 1기가 랜으로 구성한듯 하다.[9] 인텔이나 멜라녹스도 찾을수 있지만 SFP 모듈 방식이라 일반 랜선을 꽂으려면 Cooper module이라는 것이 필요한데 배보다 배꼽이 더 커진다.[10] 단 통관은 하나씩 돼야 하기 때문에 순차적으로....[11] 이쪽은 무료버전이면 충분하다.[12] 인터넷을 검색하면 쉽게 설치할 수 있다.[13] 10기가 랜카드보다는 싸다.[14] 미크로틱으로 갈 경우 WIFI AP역할 까지 할 수 있다.[15] PCI Express 버스에서 4레인 (x4)을 사용한다.[16] 메인보드에 M.2 슬릇이 있다고 해서 해당 메인보드가 반드시 NVMe를 지원한다고 단정지으면 안 된다. M.2는 '''커넥터'''의 규격이지 SSD를 위한 통신 규격이 아니다! 그러므로 해당 메인보드의 스펙을 확인하여 NVMe 지원 여부를 파악해야 한다.[17] 실제로 5기가 비트의 속도가 나오는 경우는 드물기 때문. 다만, 10 Gbps 인터넷망에서 5 Gbps로 QoS 걸면 실제로 5 Gbps 속도가 나올 확률이 높다. 500 Mbps 인터넷이 실제로 1 Gbps에서 QoS를 건 형태라 470~480 Mbps 정도 나오는 거를 보면 알 수 있는 항목.[18] 일반 아파트가 보통 이 규격이니 집이 매우 넓지 않는이상 충분히 가능하다.[19] Cat.7, Cat.7A, Cat.8 포함