전자회로 실무 / 전자회로 실무·네트워크 계측

수동 이더넷 탭(passive Ethernet tap)으로 송신·수신 방향을 따로 캡처하는 방법

스위치의 미러 포트(mirror port, 지나가는 통신의 복사본을 내보내는 포트)를 쓸 수 없는 작은 장비 두 대 사이에서 패킷(packet, 네트워크로 주고받는 데이터 묶음)이 어느 쪽에서 나오는지 확인해야 할 때가 있습니다. 두 장비를 잇는 케이블 중간에 수동 이더넷 탭(passive Ethernet tap)을 넣으면 별도 전원 없이 두 방향의 신호를 모니터링 포트로 빼낼 수 있습니다. 다만 이 방식은 주로 10BASE-T·100BASE-TX 링크를 대상으로 합니다. 기가비트 링크를 그대로 관찰하는 도구라고 생각하고 연결하면 속도가 떨어지거나, 기대한 패킷이 잡히지 않을 수 있습니다. 이 글에서는 연결 방향을 확인하고, 관찰 결과를 해석하며, 기존 링크에 미치는 영향을 시험하는 순서를 설명합니다.

탭의 네 포트가 하는 일

대상 포트(target port) 두 개는 원래 통신하던 장비 A와 B 사이에 직렬로 들어갑니다. 모니터 포트(monitor port) 두 개는 각각 한 방향의 신호를 캡처용 네트워크 카드로 전달합니다. 100BASE-TX에서는 장비마다 송신용과 수신용으로 쓰는 꼬임쌍(twisted pair, 두 도선을 서로 꼬아 만든 한 쌍)이 구분됩니다. 탭이 장비 A에서 B로 향하는 쌍과 B에서 A로 향하는 쌍을 따로 모니터 포트에 연결할 수 있는 이유입니다.

장비 A와 B 사이에 탭을 직렬로 넣고, 두 모니터 포트가 각기 다른 전송 방향을 받는 연결도
장비 A와 B 사이에 탭을 직렬로 넣고, 두 모니터 포트가 각기 다른 전송 방향을 받는 연결도 · 클릭하면 확대됩니다.

그림의 J1·J2는 대상 장비 쪽 포트이고 J3·J4는 모니터 쪽 포트입니다. J3와 J4 중 어느 쪽이 A→B를 받는지는 사용하는 기판의 실제 회로도와 포트 표기로 확인하십시오. 여기서는 이해를 돕기 위해 J3=A→B, J4=B→A로 표시했습니다. 모니터 포트의 송신선은 대상 링크로 연결하지 않는 구조이므로 캡처용 컴퓨터가 그 포트를 통해 대상 장비에 패킷을 내보내는 용도가 아닙니다. 두 방향을 모두 보려면 모니터용 네트워크 포트도 두 개가 필요합니다.

연결하고 확인하는 순서

  1. 시험하려는 A–B 링크의 현재 속도와 통신 상태를 기록합니다. 탭을 넣기 전후의 속도·패킷 손실을 비교할 기준입니다.
  2. A–B 케이블을 분리하고 그 사이에 탭의 대상 포트 J1·J2를 연결합니다. 모니터 포트를 대상 장비에 잘못 꽂지 않도록 기판의 포트 표기를 먼저 확인하십시오.
  3. J3·J4를 각각 캡처용 네트워크 카드에 연결합니다. 하나만 연결하면 한 방향만 관찰합니다.
  4. 탭을 넣은 뒤 A–B 링크가 다시 올라왔는지 확인합니다. 이어 두 장비가 연결할 때 자동으로 정한 협상 속도를 읽습니다. 가능하면 양쪽 장비에서 링크 상태와 오류 카운터(counter, 발생 횟수를 세는 값)를 확인합니다.
  5. 각 모니터 포트에서 패킷 캡처 도구로 같은 대화의 요청과 응답을 비교합니다. 예를 들어 A가 요청을 보내고 B가 응답하도록 시험한 뒤, 어느 캡처에서 각각 보이는지 확인합니다. 한 포트에 응답이 없다고 해서 B가 응답하지 않았다고 결론 내리지 마십시오. 다른 방향의 모니터 포트를 먼저 확인해야 합니다.
  6. 시험 후 탭을 빼고 A–B를 원래 케이블로 다시 연결해 링크 속도와 오류 상태가 복구되는지 비교합니다. 탭을 넣은 상태에서만 오류가 늘거나 속도가 낮아진다면 탭과 추가 케이블 구간을 원인 후보로 남깁니다.

왜 기가비트 링크는 다르게 다뤄야 하나요?

1000BASE-T는 네 꼬임쌍 모두에서 양방향 신호를 사용합니다. 따라서 100BASE-TX처럼 특정 쌍을 한쪽 송신 방향으로만 빼내는 단순 수동 회로로는 두 송신자를 깨끗하게 분리할 수 없습니다. 한 공개형 수동 탭 설계는 220 pF 커패시터(capacitor) 두 개를 이용해 기가비트 신호 품질을 일부러 떨어뜨리고, 장비가 보통 100BASE-TX로 낮춰 협상하도록 유도합니다. pF(피코패럿)는 정전용량 단위로, 1 pF는 1조분의 1 F(패럿)입니다. 이 수치는 그 특정 회로의 부품값입니다. 다른 탭에 임의로 더하거나 모든 네트워크 장비에서 100 Mb/s 연결을 보장하는 값이 아닙니다.

실무에서는 캡처 결과보다 실제 협상 속도를 먼저 읽어야 합니다. Mb/s와 Gb/s는 초당 전송 비트 수를 나타내며, 각각 100만 비트와 10억 비트가 기준입니다. 1 Gb/s 링크가 100 Mb/s로 바뀌었다면 처리량과 지연 특성이 원래 상태와 달라졌습니다. 고속 상태에서만 나타나는 문제를 관찰하려는 시험에는 이 방식이 맞지 않습니다. 1 Gb/s 이상의 통신을 속도 변경 없이 관찰해야 한다면, 해당 속도를 지원하는 능동 탭(active tap)이나 스위치 미러 기능 등 별도 수단을 선택해야 합니다.

보이지 않거나 링크가 불안정할 때

확인한 현상먼저 볼 곳
한 방향의 패킷만 보입니다두 모니터 포트가 모두 연결됐는지, 캡처 중인 카드가 올바른 포트인지 확인합니다.
탭을 넣자 링크가 1 Gb/s에서 100 Mb/s로 바뀝니다수동 탭 회로가 기가비트 협상을 방해하도록 설계됐는지 확인합니다. 이 상태의 측정을 원래 기가비트 동작과 동일하게 해석하지 않습니다.
탭을 넣은 상태에서만 수신 프레임 오류나 재전송이 늘어납니다추가 케이블 길이와 커넥터 체결, 기판 납땜, 기존 케이블 길이를 확인하고 탭 제거 전후를 비교합니다.
모니터 포트의 링크 표시가 예상과 다릅니다그 포트가 수신 전용인 회로인지와 사용 중인 네트워크 카드·캡처 도구가 실제 프레임을 받는지를 확인합니다. LED 표시만으로 캡처 성공을 판정하지 않습니다.

수동 탭은 대상 링크에 전원을 넣지 않지만 전기적으로 아무 영향도 없는 관찰 장치는 아닙니다. 분기와 추가 케이블이 신호 품질을 바꿀 수 있습니다. 특히 케이블이 긴 링크에서는 탭을 넣기 전후의 속도와 오류를 함께 기록해야, 관찰하려던 문제가 탭 때문에 생긴 것인지 구분할 수 있습니다.