도서/모두의 네트워크
데이터 링크 계층
곰돌이볼
2023. 4. 5. 18:23
이더넷(Ethernet)
- 데이터 링크 계층
- 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층
- 이더넷 : 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙 중 가장 많이 사용되는 규칙
- 이더넷
- LAN에서 장비에 연결된 컴퓨터와 데이터를 주고받을 때 사용하는 규칙
- 충돌(collision) : 컴퓨터 여러 대가 보낸 데이터들끼리 부딪히는 현상
- CSMA/CD
- 이더넷에서 사용하는 충돌방지 방법 → 비효율적이어서 거의 사용 X
- CS : 데이터 전송 전에 케이블에 데이터가 흐르고 있는 여부 확인하는 규칙
- MA : 케이블에 전송되고 있는 데이터가 없으면 데이터 전송하는 규칙
- CD : 충돌 발생 여부 확인하는 규칙
- 규격
- 케이블 종류, 통신 속도, 케이블의 최대 길이에 따라서 여러 규격으로 분류됨
- 규격 이름
- 통신속도 + 전송방식 + 케이블 종류(또는 최대 길이)
- ex1) 10BASE-T : 10 - 10Mbps(통신속도), BASE - BASEBAND(전송방식), T - 케이블 종류
- ex2) 10BASE5 : 10 - 10Mbps(통신속도), BASE - BASEBAND(전송방식), 5 - 500m(케이블 최대 길이)
- 대표적인 규격
- 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-T
MAC 주소
- MAC 주소
- MAC : Media Access Control Address
- 비트열을 전기 신호로 변환하는 랜카드의 물리 주소로, 전 세계적으로 유일한 번호
- 규칙
- 48bit 숫자(16진수)
- 앞의 24bit : LAN card를 만든 제조사 번호
- 뒤의 24bit : 일련번호
ARP(Address Resolution Protocol)
- ARP(주소 변환 프로토콜)
- 네트워크 계층 주소와 데이터 링크 계층 주소 사이의 변환을 담당하는 프로토콜
- IP 주소를 물리 주소인 MAC 주소로 변환하는 프로토콜
- IP가 변경되면 MAC 주소도 같이 변경 → ARP 캐시로 지정해서 일정 시간이 지나면 삭제 및 ARP 요청
- ARP cache(캐시) : RAM에서 가장 최근에 변환한 (IP 주소 - MAC 주소) 쌍 저장
- ARP request(요청) : IP 주소와 매치되는 MAC 주소를 찾기 위해서 브로드캐스트 패킷 요청
- ARP reply(요답) : ARP request에 대한 응답으로, IP 주소와 매치되는 MAC 주소를 포함하고 있음
- ARP table(테이블) : MAC 주소를 얻을 후, MAC 주소와 IP 주소의 매핑 정보를 보관하는 테이블
프레임(frame)
- 프레임
- 구성 : 이더넷 헤더 + 네트워크 계층에서 받은 데이터 + 트레일러
- 네트워크를 통해서 프레임 전송
- 이더넷 헤더
- 데이터 링크 계층(OSI 모델) 또는 네트워크 계층(TCP/IP 모델)에서 네트워크 통신 시 앞에 붙이는 헤더
- 구성
- 목적지 MAC 주소(6 bit) + 출발지 MAC 주소(6 bit) + 이더넷 유형(2 bit)
- 이더넷 유형 : 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류(16진수 번호)
- 0800 : IPv4
- 0086 : ARP
- 8035 : RARP
- 814C : SNMP over Ethernet
- 86DD : IPv6
- 트레일러
- 데이터 링크 계층(OSI 모델) 또는 네트워크 계층(TCP/IP 모델)에서 네트워크 통신 시 뒤에 붙이는 헤더
- = FCS(Frame Check Sequence) : 데이터 전송 중 발생하는 오류 확인
스위치(switch)
- 스위치(Switch) = 레이어 2 스위치, 스위칭 허브
- 데이터 링크 계층에서 작동하는 네트워크 장치
- MAC 주소 테이블(MAC address table)
- 스위치의 포트 번호와 포트와 연결된 컴퓨터의 MAC 주소가 등록된 데이터베이스
- 스위치 내부에 존재
- MAC 주소 학습 기능
- 프레임의 출발지 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 없는 경우에 자동으로 포트와 MAC 주소를 등록하는 기능
- 허브에는 없는 기능
- 플러딩(flooding)
- 도착지 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 등록되어 있지 않은 경우, 해당 포트를 제외한 다른 포트에 프레임을 전송하는 행위
- MAC 주소 필터링
- MAC 주소 테이블을 기반으로 프레임의 MAC 도착지를 선택하는 것
전이중 통신 & 반이중 통신
- 전이중 통신
- 데이터의 송수신을 동시에 통식하는 방식
- 데이터 충돌 발생 x
- 전이중 통신을 사용하는 경우 : 랜 케이블, 스위치 사용
- 반이중 통신
- 하나의 회선을 이용해서 송신과 수신 중 하나만 발생하는 통신 방식
- 동시에 데이터를 전송 시 충동 발생
- 반이중 통신을 사용하는 경우 : 허브 사용
충돌 도메인(collision domain)
- 충돌 도메인(collision domain)
- 충돌이 발생할 때 영향력이 미치는 범위
- 허브의 충돌 도메인 : 허브와 연결되어 있는 모든 컴퓨터
- 스위치의 충돌 도메인 : 충돌이 발생하는 포트
- 충돌 도메인 범위 ↑ ∝ 네트워크 지연 시간 ↑