CCNA 200–301 따라잡기 2장

물리 계층은 책에서 가장 짧게 다루지만 시험에서는 의외로 자주 나온다. 이유는 간단하다. 실무에서 가장 흔한 장애 원인이 1계층이기 때문이다. 케이블 단선, 잘못된 모듈, 길이 초과, 잘못된 종류의 케이블, 노이즈. 이런 문제는 명령어로 풀리지 않는다. 문제를 처음 본 순간 “지금 이 케이블·모듈 조합이 표준에 맞나”를 머릿속에서 즉시 떠올릴 수 있어야 한다.

2장의 목표는 이렇다. 이더넷 표준 이름의 뜻을 읽을 줄 알게 되고, UTP·광·트랜시버를 상황에 맞게 고를 줄 알게 되고, 1계층 트러블슈팅의 첫 두 줄을 외우는 것.

1. 이더넷 표준의 이름 읽기

CCNA에서 1계층 문제는 거의 “이 매체로 이 거리·속도가 가능한가”다. 그래서 이더넷 표준 이름을 분해할 줄 알아야 한다.

가장 흔한 형식은 숫자, BASE, 매체 표기다. 예를 들어 1000BASE-T는 다음과 같이 읽힌다.

1000 — 신호 속도 1000 Mbps, 즉 1 Gbps.

BASE — 베이스밴드 신호 전송 방식. 한 매체에 한 신호만 흐른다. CCNA 범위에서는 거의 모두 BASE다.

T — 매체 표기. T는 Twisted pair, 즉 UTP다.

표기 끝에 붙는 글자들은 매체와 모드를 의미한다.

T — UTP. 보통 Cat 5e 이상.
TX — Fast Ethernet 시절의 UTP 표기. 100BASE-TX가 대표적.
SX — Multi-mode 광 (Short).
LX — Single-mode 광 (Long).
SR, LR, ER — 10G 이상에서 쓰는 광. Short Range, Long Range, Extended Range.
CX, CR — 트윈액스 구리 케이블(데이터센터 단거리).

자주 나오는 조합과 거리를 한 번에 정리하면 다음과 같다.

10BASE-T — UTP, 10 Mbps, 최대 100 m
100BASE-TX — UTP, 100 Mbps, 최대 100 m
1000BASE-T — UTP, 1 Gbps, 최대 100 m
1000BASE-SX — Multi-mode 광, 1 Gbps, 최대 약 550 m
1000BASE-LX — Single-mode 광, 1 Gbps, 최대 약 10 km
10GBASE-T — UTP, 10 Gbps, Cat 6a 이상에서 100 m
10GBASE-SR — Multi-mode 광, 10 Gbps, 최대 약 300 m
10GBASE-LR — Single-mode 광, 10 Gbps, 최대 약 10 km

암기 핵심은 “UTP는 100 m, Multi-mode 광은 수백 m, Single-mode 광은 km 단위”다. 이 세 줄만 정확히 잡혀 있으면 출제되는 변형의 80%는 풀린다.

1. UTP 카테고리 — 같은 RJ45라도 다 다르다

겉모습은 똑같은 RJ45 커넥터지만, 안에 들어가는 구리 케이블은 카테고리에 따라 성능이 완전히 다르다. CCNA에서 자주 헷갈리는 부분이다.

Cat 5–100 Mbps. 더 이상 권장되지 않는다.
Cat 5e — 1 Gbps까지. 사무실에서 가장 많이 본다.
Cat 6–1 Gbps 안정, 10 Gbps는 짧은 거리(약 55 m)에서만.
Cat 6a — 10 Gbps를 100 m까지 보장. 데이터센터·신축 건물에서 표준화되는 추세.
Cat 7, 8 — 차세대. CCNA에서는 비중이 낮지만 이름은 알아둔다.

“이 사무실에 10G를 깔고 싶다”는 질문이 나오면 답은 Cat 6a다. Cat 6로 답하면 거리 제한 트랩에 걸린다.

UTP의 최대 거리는 카테고리와 무관하게 표준상 100 m다. 100 m를 넘기면 신호가 약해져 프레임 손실이 시작된다. 시험에서 “두 건물 사이 150 m”라고 나오면 UTP는 답이 될 수 없다. 광이거나 중간에 리피터·스위치가 들어가야 한다.

1. 광 케이블과 트랜시버

광은 거리를 늘리고 EMI(전자기 간섭)에 강하다는 두 가지 장점으로 쓰인다. 두 종류만 구분할 수 있으면 CCNA 범위는 충분하다.

Multi-mode 광 — 코어 지름이 크다(보통 50 또는 62.5 μm). 빛이 여러 경로로 반사돼 진행하므로 거리가 짧다. 보통 수백 m. 색은 주황·노랑이 흔하다(요즘은 청록색 OM4·OM5도 보인다). 1000BASE-SX, 10GBASE-SR이 여기 붙는다.

Single-mode 광 — 코어 지름이 작다(약 9 μm). 빛이 한 경로로만 진행해 거리가 길다. 수 km에서 수십 km까지. 색은 노란색이 표준이다. 1000BASE-LX, 10GBASE-LR이 여기 붙는다.

광 모듈은 보통 SFP, SFP+, QSFP+ 형태의 핫스왑 가능한 트랜시버로 꽂힌다.

SFP — 1 Gbps. 1000BASE-SX/LX 모듈이 들어간다.
SFP+ — 10 Gbps. 10GBASE-SR/LR 모듈.
QSFP+ — 40 Gbps. 4채널을 묶는다.
QSFP28–100 Gbps.

CCNA에서 깊게 묻지는 않지만, “SFP+에 1G 모듈을 꽂아도 동작하는가” 같은 호환성 질문이 가끔 나온다. 일반적으로 SFP+ 슬롯은 SFP 모듈을 받아들이지만 데이터센터 운영에서는 제조사 펌웨어 정책에 따라 막히기도 한다는 정도만 알아두면 된다.

1. 스트레이트 케이블, 크로스오버 케이블, 그리고 Auto MDI-X

이 부분은 옛날 시험 단골 주제였다. 지금은 Auto MDI-X 덕분에 실무에서 거의 무의미해졌지만, 시험에는 여전히 나온다.

스트레이트(straight-through) 케이블 — 양쪽 핀 배열이 같다. 서로 다른 종류의 장비를 연결할 때 쓴다. PC ↔ 스위치, 라우터 ↔ 스위치가 대표적이다.

크로스오버(crossover) 케이블 — 한쪽에서 송신 핀이 다른 쪽 수신 핀과 교차한다. 같은 종류의 장비를 연결할 때 쓴다. 스위치 ↔ 스위치, PC ↔ PC, 라우터 ↔ PC.

이 규칙은 외우려고 하면 헷갈리는데, 사실 “같은 종류는 크로스, 다른 종류는 스트레이트”라는 한 줄이면 충분하다.

같은 종류 끼리: 스위치-스위치, 라우터-라우터, PC-PC, 라우터-PC(사실상 같은 host 계열)

다른 종류 끼리: 스위치-PC, 스위치-라우터

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여기서 라우터-PC가 같은 종류로 묶이는 게 의외로 자주 틀린다. 라우터의 인터페이스도 PC의 NIC와 같은 “종단 장치”로 분류된다고 외우면 편하다.

Auto MDI-X는 이 모든 걸 무의미하게 만든다. 양쪽 장비가 자동으로 송수신 핀을 맞춰 주기 때문에 스트레이트든 크로스든 그냥 동작한다. 1000BASE-T부터는 표준에 포함돼 있다. 그래서 실무에서 “스위치-스위치를 스트레이트로 연결”해도 잘 된다.

CCNA 시험에서는 두 가지 방식으로 변형된다. 첫째, Auto MDI-X가 명시적으로 꺼져 있다고 가정하고 케이블 종류를 묻는 문제. 둘째, “Auto MDI-X 덕분에 어떤 케이블을 써도 된다”는 보기를 정답으로 고르는 문제. 두 경우 모두 위의 규칙을 알면 풀린다.

1. 콘솔 케이블과 관리 인터페이스

스위치·라우터의 콘솔 포트는 처음 장비를 받았을 때 IP가 하나도 없는 상태에서 접근하는 경로다. SSH·Telnet은 IP가 살아있어야 가능하지만 콘솔은 아니다.

전통적으로 콘솔은 RJ45 모양의 시리얼 포트였고, 노트북에는 USB-시리얼 변환기가 필요했다. 최근 장비는 USB-A 또는 USB-C 콘솔도 같이 제공한다.

콘솔 설정의 기본값은 다음과 같다. 9600 bps, 8 data bits, no parity, 1 stop bit, no flow control. 자료에서 9600–8-N-1로 표기된다. CCNA 시험에 이 숫자가 직접 나오는 일은 드물지만 PuTTY·minicom 같은 도구로 접속해 본 경험이 있어야 자연스럽게 익혀진다.

콘솔 외에 자주 헷갈리는 게 AUX 포트와 관리 인터페이스다. AUX는 모뎀을 통한 원격 콘솔용이었고 지금은 거의 사라졌다. 관리 인터페이스(management interface)는 보통 일반 데이터 트래픽과 분리된 별도 인터페이스로, MgmtEth0/0 같은 이름이 붙는다. 운영 환경에서는 데이터 평면과 관리 평면을 분리하기 위해 이 인터페이스를 활용한다.

1. 1계층 트러블슈팅의 첫 두 줄

실무에서 “네트워크가 안 됩니다”라는 신고가 들어오면 가장 먼저 1계층을 본다. 이때 손에 들고 가는 명령어가 두 개다.

show interfaces status

이 명령은 각 인터페이스의 link 상태, 속도, duplex, VLAN, 매체 종류를 한 화면에 보여준다. 가장 자주 보는 출력이다. status 항목이 connected가 아니면 1계층 문제일 가능성이 높다.

show interfaces <인터페이스명>

이 명령은 좀 더 깊이 들어간다. line protocol 상태, input/output 통계, CRC 오류, runts, giants, collisions를 보여준다. CRC가 늘어나면 매체 노이즈, runts가 늘어나면 충돌이나 케이블 문제, giants가 늘어나면 MTU 불일치를 의심한다.

interface 상태는 보통 두 단어로 표현된다.

up/up — 정상. 1계층도, 2계층(line protocol)도 살아있다.
up/down — 1계층은 살았지만 2계층 프로토콜이 안 올라온다. 인캡슐레이션 불일치, 클럭 미설정, 인증 실패가 의심된다.
down/down — 1계층부터 죽었다. 케이블, 모듈, 포트 자체 문제다.
administratively down — shutdown 으로 의도적으로 꺼둔 상태. no shutdown 으로 살린다.

CCNA 시험에서 interface 상태표를 보여주고 “이 상태의 원인은”을 묻는 문제가 자주 나온다. 위 네 가지를 외우면 90% 이상 해결된다.

1. 자주 만나는 1계층 함정 세 가지

duplex 불일치 — 한쪽이 full, 한쪽이 half면 충돌·CRC 오류가 계속 쌓인다. 양쪽 모두 auto가 가장 안전하다. 한쪽만 강제 설정하면 표준 협상에서 상대가 half로 떨어진다.

속도 불일치 — 보통 link 자체가 안 올라온다. show interfaces status에서 notconnect로 보인다.

길이 초과 — UTP 100 m, Multi-mode 광 거리 초과면 처음에는 동작하다가 온도·기상에 따라 간헐적으로 끊기는 증상을 보인다. 가장 디버깅이 어려운 부류다.

세 가지 모두 명령어가 아니라 “표준 거리·매체·duplex 규칙을 아느냐”에서 갈린다. 이 장의 내용을 한 번이라도 손으로 정리해 둔 사람과 안 그런 사람은 트러블슈팅 속도가 두세 배 차이난다.

1. 2장 정리

이름 읽기 — 1000BASE-T, 10GBASE-SR 같은 표기에서 속도·매체·모드를 뽑아낼 수 있어야 한다.

거리 외우기 — UTP 100 m, MMF 수백 m, SMF 수 km. 이 한 줄이 거의 모든 거리 문제를 해결한다.

카테고리 — 1G는 Cat 5e부터, 10G 풀 거리는 Cat 6a부터.

광 — Multi-mode는 짧고 굵고 주황, Single-mode는 길고 가늘고 노랑. SFP/SFP+/QSFP+의 속도 매핑.

케이블 종류 — 같은 종류는 크로스오버, 다른 종류는 스트레이트. Auto MDI-X 덕분에 실무에서는 거의 무의미.

관리 — 콘솔 포트는 IP 없이 접근 가능한 유일한 경로. 9600–8-N-1.

1계층 트러블슈팅 — show interfaces status, show interfaces. up/up, up/down, down/down, administratively down 의미.

1. 다음 장 예고

3장에서는 2계층으로 올라간다. 이더넷 프레임 포맷, MAC 주소 구조, 스위치가 MAC 주소 테이블을 학습하는 과정, 그리고 unknown unicast·broadcast·multicast가 어떻게 처리되는지 정리한다. 4장(IPv4 서브넷팅) 으로 가기 전에 반드시 손에 잡혀 있어야 할 내용이다.