본 포스팅은 모두의 네트워크 책을 읽고 요약한 것입니다.
데이터링크 계층
네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층으로, 랜에서 데이터를 정상적으로 주고 받기 위해 필요한 계층
그 규칙들 중 일반적으로 많이 사용되는 규칙은 이더넷(이더넷은 랜에서 적용되는 규칙)
이더넷: 허브와 같은 장비에 연결된 컴퓨터와 주고 받을 때 사용한다.
- 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 일어나지 않는 구조로 되어있다.
- 컴퓨터 여러 대가 동시에 데이터를 보내면 데이터들이 서로 부딪힐 수 이것을 충돌 이라고 한다.
- 그래서 데이터를 보내는 시점을 늦추는 데 이처럼 이더넷에서 시점을 늦추는 방법을 CSMA/CD라고 한다.
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CSMA/CD
- CS: 데이터를 보내려고 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지 아닌지를 확인한다.
- MA: 케이블에 데이터가 흐르고 있지 않다면 데이터를 보내도 좋다.
- CD: 충돌이 발생하고 있는지를 확인한다.
이러한 규칙들 덕분에 충돌이 일어나지 않는다. 하지만 지금은 효율이 좋지 않다는 이유로 CSMA/CD는 거의 사용하지 않는다!!! 대신 스위치(switch)라는 네트워크 장비를 사용한다!
MAC(Media Access Control Address) 주소(=물리 주소)
- 랜 카드에 정해진 번호로 전 세계에서 유일한 번호로 할당되어있다.
- MAC주소는 48비트 숫자로 구성되어 있다. (앞쪽 24비트는 랜 카드를 만든 제조사 번호, 뒤쪽 24비트는 제조사가 랜 카드에 붙인 일련번호)
이더넷 헤더의 구성요소
| 목적지 MAC 주소(6바이트) | 출발지 MAC 주소(6바이트) | 유형(2바이트) |
- 이더넷 유형은 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류로 유형에 프로토콜 종류를 식별하는 번호가 들어감!!!
- 트레일러: 이더넷 헤더 외에 데이터 뒤에 추가하는 것(=FCS(Frame Check Sequence): 데이터 전송 도중에 오류가 발생하는지 확인하는 용도로 사용)
- 이디넛 헤더와 트레일러가 추가된 데이터를 프레임이라고 한다.(네트워크를 통해 프레임이 전송됨)
캡슐화가 일어나는 과정
| 이더넷 헤더 | 데이터 | 트레일러 | ||
| 목적지 MAC 주소 | 출발지 MAC 주소 | 유형 | ||
데이터 링크 계층에서 데이터에 이더넷 헤더와 트레일러를 추가해 프레임을 만들고, 물리 계층에서 이 프레임 비트열을 전기 신호로 변환해 네트워크를 전송한다.
스위치
데이터 링크 계층에서 동작하고 레이어 2 스위치 또는 스위칭 허브라고도 불린다. 장비 외형은 허브랑 비슷함
- 스위치 내부에는 MAC 주소 테이블(MAC address table)이 있다.
- MAC 주소 테이블은 스위치의 포트 번호와 해당 포트에 연결되어 있는 컴퓨터의 MAC 주소가 등록되어 있는 데이터베이스이다.
- 스위치의 전원을 켠 상태에서는 MAC 주소 테이블에 아무것도 등록되어 있지 않다.
- MAC 주소 학습 기능: 컴퓨터에서 목적지 MAC 주소가 추가된 프레임이라는 데이터가 전송되면 MAC 주소 테이블을 확인하고 출발지 MAC 주소가 등록되어 있지 않으면 MAC 주소를 포트와 함께 등록한다.
- 플러딩: 수신 포트 이외의 모든 포트에서 데이터를 송신하는 것
- MAC 주소 필터링: MAC 주소를 기준으로 목적지를 선택하는 것(MAC 주소가 등록되어 있으면 목적지 컴퓨터에만 데이터가 전송되어서 불필요한 데이터를 네트워크에 전송하지 않게 됨)
데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조
| 전이중 통신 방식 | 반이중 통신 방식 |
| 데이터의 송수신을 동시에 통신하는 방식 | 회선 하나로 송신과 수신을 번갈아가면서 통신하는 방식 |
| 데이터를 동시에 전송해도 충돌이 발생하지 않음 | 데이터를 동시에 전송하면 충돌이 발생함 |
- 허브를 사용하면 회선 하나를 송신과 수신이 번갈아가면서 사용하는 반이중 통신 방식을 사용하게 된다.
- 스위치는 충돌이 일어나지 않는 구조로 되어 있기 때문에 전이중 통신 방식으로 데이터를 주고 받을 수 있다.
충돌 도메인
충돌이 발생할 때 그 영향이 미치는 범위
- 허브는 연결되어 있는 컴퓨터 전체가 하나의 충돌 도메인이 된다.
- 스위치는 데이터를 동시에 송수신할 수 있는 전이중 통신 방식이기 때문에 충돌이 일어나지 않고 충돌 도메인의 범위도 좁다.
네트워크를 지연시키지 않기 위해서 충돌 도메인의 범위를 좁히는 것이 중요함!!!!!
용어정리
| 데이터 링크 계층 | 네트워크 기기 간에 데이터를 전송하고 물리 주소를 결정한다. |
| 이더넷 | 컴퓨터 네트워크 기술 중 하나로 전 세계의 사무실이나 가정에서 일반적으로 사용되는 랜에서 가장 많이 활용되는 기술 규격이다. |
| 충돌 | 데이터를 한 번에 하나만 전송할 수 있는 채널에 전송 장치 두 개가 같은 시점에 패킷을 보낼 때 일어나는 데이터 충돌을 만한다. |
| MAC 주소 | 랜에 사용되는 네트워크 모델인 이더넷의 물리적인 주소로 컴퓨터 네트워크에서 각각의 기기를 구분하기 위해 사용하는 주소이다. |
| 스위치 | 랜을 구성할 때 사용하는 단말기 간 스위칭 기능이 있는 통신망 중계 장치다. 컴퓨터(호스트)에서 특정한 다른 단말기로 패킷을 보낼 수 있는 기능이 있어 통신 효율이 향상된다. |
| ARP(Address Resolution Protocol) |
주소 변환 프로토콜로 네트워크 계층 주소와 데이터 링크 계층 주소 사이의 변환을 담당하는 프로토콜이다. IP 주소를 물리 주소인 MAC 주소로 변환하는 데 사용한다. |
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