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10기가비트 이더넷

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1. 개요2. 전송 매체
2.1. 광 케이블
2.1.1. Direct Attach Copper
2.2. 구리선
2.2.1. UTP 케이블2.2.2. 전화선2.2.3. 동축 케이블
3. 요구 사양
3.1. 네트워크 라우터
3.1.1. PC를 라우터로 만들기3.1.2. 완제품 구매
3.2. 네트워크 어댑터3.3. 저장장치
4. 상용화 현황
4.1. 지원 장비4.2. 인터넷 서비스4.3. 대안 기술4.4. 다음 세대?
5. 관련 문서

1. 개요

10기가비트 이더넷 (10 Gigabit Ethernet)은 데이터를 초당 10 기가비트 즉, 1.25GB/s의 속도로 전송하는 기술을 말한다.

2002년 제정된 광 케이블을 사용하는 표준인 10GBASE-CX4를 시작으로 2006년 기존의 구리선인 UTP 케이블을 사용하는 10GBASE-T가 정의되어 있다. 이어서 2010년에는 xDSL의 교체를 위해 2페어의 전화선만으로 2Gbps의 속도를 낼 수 있는 G.hn(ITU-T)이 정의되었으며, 2016년에는 비용 등의 문제로 더딘 보급을 해결하기 위해 비록 10기가비트에는 못 미치지만 비교적 저규격의 UTP 케이블에서도 사용할 수 있는 각각 2.5Gbps와 5Gbps의 전송속도를 갖는 2.5GBASE-T와 5GBASE-T도 정의되었다.

엄밀히 10기가비트 이더넷이 아니지만 1기가비트를 초과하는 기술에 대해서도 이 문서에서 함께 다루기로 한다.

2. 전송 매체

기가비트까지의 이더넷이 RJ-45잭과 UTP 케이블을 쓰는 것이 당연했으나, 10기가비트부터는 속도를 보장받기 위해서는 비교적 비싼 CAT6 케이블을 필요로 하게 되었다[1]. 반면 광 케이블의 경우 싱글모드 케이블로 한번 깔아놓으면 지금까지 케이블의 규격이 문제된 경우는 없었기에 추후 기술 발전에 따라 트랜시버만 교환하면 된다는 점, WDM[2]이나 TDM[3] 등을 통해 케이블이 한 개만 있더라도 여러 개가 깔린 것처럼 쓸 수 있다는 점 등 장점이 많아 라스트마일[4]을 제외하고는 대부분의 구간이 광으로 전환되고 있다. 다만 설치에 비교적 어려운 기술[5]이나 비싼 장비[6]를 요구하는 점으로 인해 구내 배선에서는 정보통신 특등급 아파트 등 제한된 사례에서만 사용되고 있는 한계가 있으나 FTTH의 보급에 따라 지속적으로 확대되고 있다.

2.1. 광 케이블

싱글모드 케이블과 멀티모드 케이블 모두 사용 가능하며, 기가비트에 비해서는 전송거리가 짧다고는 하지만 기술의 발전으로 G.652 OS2 케이블 기준 최대 200km까지는 전송하는데 문제가 없기 때문에 주로 사용된다.[7]

2.1.1. Direct Attach Copper

SFP+ 소켓에는 주로 광 케이블 트랜시버를 연결하지만, 10m 내외의 단거리에서는 차폐 처리된 구리선도 사용할 수 있다. 레이턴시나 속도 면에서 광 케이블과 비등비등하며 모듈 2개 비용보다는 저렴하고 잘못 꺾으면 교환해야 하는 광 케이블에 비해 취급이 편리하기 때문에 장비 간 접속 시 자주 사용된다.

2.2. 구리선

2.2.1. UTP 케이블

UTP 케이블을 이용할 경우 10GBASE-T의 특성상 최대 500MHz의 대역폭이 필요하며, 그 이하에서도 사용은 가능하나 케이블의 성능에 따라 전송 거리에 불이익이 있다. 어쨌거나 구리선인 관계로 어쩔 수 없이 전자기 유도에 의해 다양한 간섭[8]을 받으므로 속도는 어떤 경우에도 보장되지 않으며 설치 환경이 나쁘면 케이블이 좋아도 결과는 좋지 않을 수 있다.

파일:attachment/랜 케이블/tablerenew.png

2.2.2. 전화선

2010년 정의된 G.hn이라는 표준으로 최대 속도가 2Gbps라는 이유로 이 문서에서 서술하고 있으나 엄밀히 말해 10기가비트도 아니고 이더넷도 아니며 기술적으로는 별 연관이 없지만 VDSL의 업그레이드 버전 비슷한 느낌으로 홍보되고 있다. 다만 VDSL이 아니기 때문에 전송거리는 180미터 내외로 매우 짧은 편이며 속도나 레이턴시 평가도 좋지 않다. 기술적으로야 이더넷과는 전혀 다르지만, 이더넷 프레임을 캡슐화해서 전송할 수 있기 때문에, 일반 사용자 입장에서는 별로 다를바가 없다.

그러나 비교적 최근에 정의된 기술답게 각종 흑마법으로 점철되어 오래된 건물에서 자주 발견할 수 있는 전력선이나 무선 간섭을 회피하는 성능이 뛰어나다 못해 그냥 전력선만으로도 통신이 가능[11]하며, 보통 이러한 방법으로 개통하는 경우 현장여건이 아주 좋지 않은 경우일 것이므로 어쨌거나 VDSL보다는 훨씬 낫기 때문에 지속적으로 사용될 것으로 생각된다.

2.2.3. 동축 케이블

파일:5e49209735e517fe46.jpg
이쪽도 오버헤드를 빼면 실질 전송속도가 7 Gbps라서 완전한 의미의 10기가비트는 아니다.

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 10 Gbps의 속도를 커버하는 것은 부하가 심하게 걸리는 일이므로 라우터에 탑재된 프로세서[12]의 성능과 메모리 용량, 그리고 MIMO 스펙도 따져야 한다.

무선랜은 경우 WiFi 6에서는 대부분의 단말이 2x2 안테나이므로 160MHz 대역폭에서 이론적인 링크 스피드도 2.4Gbps에 머무르고 있고, 실제 통신 속도는 여러 가지 이유로 그보다 더 떨어지므로 # 1GbE 랜포트를 두 개 엮어쓸 수 있는 Link Aggregation 기능을 적용하거나, 2.5GbE 포트를 달아두는 정도로 마무리하는 경우가 많다.

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

3.1.1. PC를 라우터로 만들기

전문적인 장비를 구하는 것도 좋지만, 대부분의 SOHO 용도로는 2021년 현재 흔히 볼 수 있는 x86 컴퓨터의 CPU만으로도 무리가 없다. 백본용 라우터가 아닌 이상 사실상 어느 정도 커스텀된 리눅스나 FreeBSD가 올라가 있는 고객지원이 제공되는 PC이기 때문. 이 바닥이 항상 그렇지만 장비의 가격이 비싼 이유는 장애가 나면 장비값보다 훨씬 많은 돈이 깨지기 때문인데 가정이나 사무실에서 좀 빠른 인터넷을 쓰면서 어쩌다 가끔 장애도 나고 하는 환경에서는 좀 비싼 공유기 맞출 돈이면 충분하다.

Pfsense나 RouterOS 등 커스텀 환경에서 돌릴 수 있는 OS가 나와 있지만 여러가지 이유로 iptables가 더 편하다면 일반적인 Unix-like OS를 사용해도 무방하며, 어차피 위에서 썼지만 백본용 라우터가 아닌 이상 CPU빨로 미는 라우터는 iptables의 UI가 바뀐 것이라고 봐도 무방하므로 지식만 있다면 동일한 결과물을 얻을 수 있다. 실제로 자작한 사용기[14]

소프트웨어 라우터 문서에도 공유기 자작에 관한 내용이 서술되어 있다.

3.1.2. 완제품 구매

기술의 보급에 따라 최근에는 AliExpress를 필두로 하여 중국산 초 염가 제품군이 보급되고 있다. 대부분 셀러론이나 펜티엄 CPU와 인텔 I225-V를 탑재하여 2.5Gbps를 지원하고 있으며 CPU에 따라 150불에서 300불 이내의 저렴한 가격에 구성이 가능하고 장비 크기 또한 일반 공유기 대비 그다지 크지 않고 필요한 경우 PCIe 무선 AP 카드를 장착하여 말 그대로 일반적인 공유기로 사용할 수 있다.

SoC에 내장된 ASIC로 NAT를 처리하는 일반적인 공유기와는 달리 모든 작업을 CPU가 소프트웨어로 처리하므로 발열이나 전력 소모 면에서는 불리한 점이 있을 수 있지만 이들은 완전한 컴퓨터이므로 NAS나 간단한 VM서버로 사용하는 등 공유기에 비해 할 수 있는 것이 많고 가격 면에서도 2.5Gbps 지원 공유기가 잘 공급되고 있지 않은 2022년 현재 사용자가 소프트웨어 구성만 가능하다면 가장 저렴한 솔루션일 가능성이 높다.

소프트웨어 측면에서는 상기한 PC를 라우터로 만들기 문단과 완전히 동일하므로 자세한 내용은 해당 문단 및 소프트웨어 라우터 문서 참조.

3.2. 네트워크 어댑터

10 Gbps의 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 1 Gbps를 간신히 넘는 게 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. 반대로 말하면 PCI-ex 3.0 에 x2는 되어야 10GbE가 대응이 된다는 거니 외워두자. 일부 오래된 카드는 PCI-ex 2.0에 x4로 10GbE 싱글채널을 구현하는 경우도 있다. PCI 익스프레스 표준도, 이더넷도 Full-duplex (양방향 모두 최대속도로 대응) 이므로 이 점은 안심하자.

고성능 워크스테이션과 Z390, X99, X299, X399, X570, TRX40 칩셋이 탑재된 메인보드에 한해서 10 Gbps 랜이 기본적으로 내장되어 출시되는 모델들이 있다.

10GbE는 선더볼트 3에 PCI-Express용 칩셋을 넣고 구현한 랜카드가 많다.

USB 3.0은 Full-Duplex에 5Gbps 를 지원하므로, Marvell AQTION AQC111U (AQC112U는 2.5GbE) 칩셋을 사용한 USB 5GbE 랜카드가 몇종 출시되어 있다. QNAP에서 QNA-UC5G1T 모델명으로 5GbE 랜카드를 출시하고 있으며, UGREEN U-70604 를 비롯해, 드라이버명 ASIX를 포함한 몇 제품이 있다. 다만 드라이버가 윈도우 8 시절 만들어진 오래된 버전으로, QNAP 공식# 으로는 윈도우 11 미지원인점을 주의하자. 그 외 동 칩을 이용한 넷메이트 NM-UC50, NM-UA50, TRENDnet TUC-ET5G, SABRENT NT-SS5G, StarTech.com US5GA30 등이 있었으나 2024년 현재 전부 단종이다.

QNAP 홈페이지에는 1.7.0.0 #, Marvell 홈페이지에는 1.8.0.0 이 있다. #

RTL8156 이 등장하면서 2.5GbE USB 랜카드가 저렴하게 보급중이다.
RTL8157 이 등장하면서 5GbE USB 랜카드가 보급중으로, 위의 AQC111U 제품들에 비해 저렴한 값에 발매되어 현실화를 앞당기고 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[17] SSD를 사용하는 것이 좋다. U.2나 M.2 슬릇은 SATA3를 사용할 수도 있고 NVMe를 쓸 수도 있으니 메인보드의 스펙을 정확히 확인해야 한다.[18]

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.
저장장치 연결 방식 I/O 성능 이용가능한 최대 속도
HDD (WD BLUE) SATA3 (6Gbps) 178MB/s (1,424Mbps) 1Gbps+
SSD (860 Pro) SATA3 (6Gbps) 532MB/s (4,256Mbps) 5Gbps[19]
SSD (970 Pro) NVMe PCI-E 3*4 (≧ 3GB/s) 2,134MB/s (17Gbps) 10Gbps+
SSD (PCI-E 5*4) NVMe PCI-E 5*4 (≧ 12GB/s) 12,500MB/s (100Gbps) 100Gbps

4. 상용화 현황

4.1. 지원 장비

2020년 후반기에 들어서 리얼텍이 값싼 2.5기가비트 랜 칩셋인 RTL8125B 을 출시하면서 2.5기가비트 랜포트를 탑재한 메인보드가 대거 등장하고 있다. 이에 대항하여 인텔은 I225-V 네트워크 칩셋을 출시했다. 인텔 랜은 전통적으로 리얼텍 계열보다 성능이 좋아 고급 메인보드에 많이 들어가고 있다. 특히 서버 쪽에서 인텔랜이 주로 사용되는 이유는 SR-IOV등과 같은 가상화 기능들과 같은 서버에서 주로 사용되는 기능들이 충실하게 지원되고 있기에 주로 채택되는 편이다.[20], 그러나 후술할 이유로 2.5Gbps 랜에서는 선호도가 리얼텍이 더 높은편이다.[21]

그러나 두 회사 모두 2.5Gbps 환경에서 인터넷 끊김 사례가 발생하고 있다. 리얼텍은 수차례 드라이버 업데이트로 거의 해결되었으나 인텔은 통신방식과 ISP간 호환성 문제라 드라이버 업데이트 만으로는 해결이 되지 않는다고 한다. 그래서 국내 인터넷 ISP 환경에선 리얼텍 2.5Gbps 랜카드가 더 좋다는 평이 많다. 그러나 이는 국내와 해외 일부지역에서만 해당되는 이야기라 고급형 메인보드들은 여전히 인텔 랜을 장착해 판매하고 있다. 이 경우 레이턴시 증가를 감수하고 중간에 공유기를 달거나 랜 설정에서 속도 저하를 감수하고 100MB/s 듀플렉스로 설정을 바꾸거나 그냥 랜카드를 따로 장착하는 방법밖에 없다.

4.2. 인터넷 서비스

파일:상세 내용 아이콘.svg   자세한 내용은 10기가 인터넷 문서
를
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의 부분을
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2021년 기준 서울 일부 지역에서 FTTx 방식[22]의 10기가 인터넷이 상용화되어 있으며, 현장 여건상 개통이 불가능한 오래된 건물에서 이용할 수 있는 G.hn[23]이라는 대체 기술도 사용 가능한 경우가 있다.

4.3. 대안 기술

Link Aggregation (802.3ad) 기술이 있다. GbE 선 두개를 동시에 연결하여 대역폭을 두배로 늘리는 기술로, 1GbE 이상의 연결이 필요하나 위와 같이 2.5GbE도 보급이 늦은 편이라 이에 대응하기 위해 적용되는 기술이다. 물론 양쪽 장비 모두 기술지원이 필요하다. 2000년에 표준이 된 기술이라 비용이 낮은 것이 강점. 10GbE를 다 낼 수는 없지만 1GbE보다는 빠른 HDD를 접근하는 NAS에서 찾아볼 수 있다. Synology NAS, ASUS 공유기등이 해당 기술을 지원한다.

다만 이것은 메이커의 정책 차이로, QNAP은 QNA-UC5G1T 의 사례에서 보이듯 5GbE 쪽에 주력한다. 가정용 TS-233 에는 1GbE 1개만 넣어주고, TS-464에는 2.5GbE x2 를 넣어준다. TS-131, TS-231, TS-431, TS-431U, TS-128A, TS-228A 을 제외한 최신 기종에는 QNA-UC5G1T 를 지원하므로, 예컨대 TS-233에도 5GbE 인터페이스로 QNA-UC5G1T 를 사용하라는 식이다. #스펙이 적힌 리뷰 다만 공식 성능 데이터는 없다.

반대로 Synology 는 QNAP USB 이더넷 카드에 대해 공식 지원을 하지 않고 있다. DS220+ / DS418 부터 1GbE x2 를 넣어주며, DS1621xs+ 같은 고급 모델이 되면 10GbE를 넣어주는 방식이다.

4.4. 다음 세대?

이 기술의 다음 세대는 10배 빠른 100기가비트 이더넷일 것 같지만 100Mbps에서 기가비트로 넘어올 때와는 달리 통신 속도가 올라감에 따라 광 케이블로도 통달 거리가 너무 짧아졌고 모듈 비용도 올라가면서 그냥 본딩을 해서 쓰는 것이 나아진 면이 있어 광 인터페이스로 주로 사용되는 10기가비트를 지원하는 SFP+ 4개를 본딩해 만든 QSFP+에서 쓸 수 있는 40기가비트 정도가 가격대비 가장 저렴하게 구성할 수 있는 정도이다. 그 이상은 대규모 데이터센터나 백본에서 스파인-리프 스위치간 연결로 QSFP28을 사용한 100GBE이더넷이나 테라비트 이더넷급인 400GBE를 사용하는 편.

5. 관련 문서

[1] 802.3an - 10GBASE-T[2] 파장분할 다중접속[3] 시분할 다중접속[4] 가까운 국사에서 집이나 사무실 등 수요자까지 도달하는 구간[5] 융착접속 없이 개통하려는 경우에 필요한 현장조립형 광커넥터 조립 기술[6] 광 케이블을 녹여 붙이는 융착접속 장비 등[7] 물론 GBIC까지 200km를 지원하는 제품은 상당히 고가의 제품이다. 실제로 10G SFP+ ZR GBIC이 80 ~ 120km까지 전송되는데, ZR GBIC이 한 대당 무려 100만원이 넘어간다.[8] 매설된 관로 인근에 전력선이 있다든가 근처에 전자렌지나 레이더가 있다든가[9] Cat.6가 Cat.5E에 비해 길이가 더 긴 이유는 대역폭 때문.[10] Cat.7, Cat.7A, Cat.8 포함[11] 이론상 그렇다는 것이지 국내에서는 한국전력이 이미 전력선통신을 사용 중인 것으로 알려져 있어 실제로는 활용이 어려울 것으로 보인다.[12] 라우터의 물리적인 속도 (PHY 속도)와 직결된 요소이다.[13] 콤보 포트는 10GBASE-T와 10GbE SFP+ 단자의 동시 이용이 불가능하다.[14] 이 리뷰에서는 Pfsense가 아닌 untangle을 이용하여 1기가 랜으로 구성한 듯하다.[15] 인터넷을 검색하면 쉽게 설치할 수 있다.[16] 10기가 랜카드보다는 싸다.[17] 개인 사용자들이 흔하게 쓰는 M.2 슬롯의 NVMe는 PCI Express 버스에서 4레인 (x4)을 사용한다.[18] U.2 및 M.2는 커넥터의 규격이지 통신 버스 그 자체가 아니다! 그러므로 해당 메인보드의 스펙을 확인하여 해당 슬릇의 NVMe 지원 여부를 파악해야 한다. 또한, NVMe를 쓸 수 있는 연결 기기 제한이 있는 메인보드도 있으므로 유의해야 한다. 예를 들어 NVMe는 M.2 SSD 1개만 가능한다든지, NVMe에 2개의 SSD가 연결될 경우 SATA 슬릇 하나가 비활성화 된다든지하는 경우도 존재한다.[19] 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.[20] 서버에서도 가상화가 필요하지 않은 IPMI인터페이스 같은 곳은 리얼텍 이더넷 컨트롤러가 탑재된다.[21] I226-V 역시 I225-V의 리네이밍 칩셋이라 동일한 문제를 가지고 있다.#[22] 10G EPON으로 추정[23] KT에서 기가와이어라는 이름으로 홍보한 바 있음

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