<목표>
<네트워크 계층 이해>
2계층 데이터 링크 계층
데이터 링크 계층은 OSI 모델의 두 번째 계층으로, 노드 간 데이터 전송을 담당한다. 이 계층은 한 노드에서 다른 노드로 데이터가 올바르게 전송되도록 보장하고, 물리적 전송 중 발생할 수 있는 오류를 관리한다.
1. 프레이밍
프레이밍은 데이터를 관리 가능한 조각인 프레임으로 나누는 과정. 각 프레임은 데이터의 일부와 필요한 제어 정보를 담고 있다. 프레임을 사용하여 데이터가 구조화되고 수신 장치에서 올바르게 전달 될 수 있도록 한다.
- 이더넷 프레임: 이더넷 네트워크에서 데이터는 이더넷 프레임으로 전송. 각 프레임은 목적지 MAC 주소, 출발지 MAC 주소, 타입, 데이터 및 오류 검사를 위한 프레임 체크 시퀀스(FCS)로 구성.
2. 오류 탐지 및 수정
물리적 데이터 전송 중 발생할 수 있는 오류를 탐지하고 때로는 수정하는 역할. 일반적으로 알고리즘을 사용하여 손상된 데이터를 식별하고 필요 시 재전송을 요청.
- 순환 중복 검사 (CRC): 프레임 오류를 탐지하는 일반적인 방법이다. 각 프레임에 CRC 코드를 추가. 수신 측에서 CRC가 다시 계산되어 수신된 CRC와 비교하여 오류를 확인.
3. 흐름 제어
송신자가 수신자에게 한 번에 너무 많은 데이터를 보내지 않도록 방지해준다. 이 메커니즘은 장치 간 데이터 흐름이 원활하게 이루어지고 수신자가 각 프레임 데이터를 처리할 충분한 시간을 갖도록 보장한다.
- 정지 대기 프로토콜: 프레임을 전송한 후 송신자는 다음 프레임을 보내기 전에 수신자로부터 확인 응답(ACK)을 기다림 -> 이를 통해 수신자의 과부하 방지.
4. MAC 주소 지정 (매체 접근 제어)
MAC 주소라고 불리는 주소를 사용하여 데이터가 로컬 네트워크에서 원하는 장치로 전송. 각 네트워크 장치는 하드웨어에 고유하게 작성된 MAC 주소를 가지고 있으며, 일반적으로 48비트 16진수 숫자로 표현.
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- 주소 결정 프로토콜 (ARP): ARP는 IP 주소를 로컬 네트워크에서 MAC 주소로 변환하여 장치 간 효율적인 통신을 가능.
5. 매체 접근 제어
이 기능은 네트워크의 장치들이 동일한 통신 매체(예: 케이블 또는 무선 주파수)를 공유하는 방법을 결정. 충돌(두 장치가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때)을 방지하고 네트워크의 공정한 사용을 보장하는 프로토콜을 정의.
- CSMA/CD (충돌 감지 다중 접근): 이더넷 네트워크에서 사용되는 CSMA/CD는 장치가 데이터를 전송하기 전에 매체가 비어 있는지 확인할 수 있도록 한다 충돌이 발생하면 장치는 다시 시도하기 전에 임의의 시간 동안 대기.
6. 링크 계층 주소 확인
이 기능은 IP 주소와 같은 고급 주소를 실제 MAC 주소로 해석하는 역할이다. 이를 통해 로컬 네트워크 내에서 논리적 주소를 물리적 주소로 매핑하여 적절한 라우팅을 지원.
- IPv4의 ARP: ARP는 IP 주소를 MAC 주소로 읽어온다. 장치가 동일한 네트워크의 다른 장치로 패킷을 보내고자 할 때, 해당 IP 주소에 해당하는 MAC 주소를 찾기 위해 ARP 요청을 보낸다.
7. 오류 제어
오류 탐지 외에도 오류 제어는 일반적으로 감지된 오류를 처리하기 위해 손상된 프레임을 재전송하는 작업. 목표는 수신된 데이터가 전송된 데이터의 정확한 복사본이 되도록 하는 것.
- ARQ (자동 반복 요청): 오류가 감지되면 송신자에게 데이터를 재전송하도록 요청하는 프로토콜이다. 예시로는 정지 대기 ARQ 및 Go-Back-N ARQ가 있다.
8. 논리 링크 제어 (LLC)
LLC 서브 계층은 네트워크 계층과 MAC 서브 계층 간의 인터페이스를 제공. 이 계층은 네트워크 계층 프로토콜을 식별하고, 경우에 따라 프레임 동기화, 흐름 제어, 오류 검사를 제어.
- IEEE 802 네트워크의 LLC: IEEE 802.11 (Wi-Fi)에서 LLC 서브 계층은 네트워크 계층(IP)이 MAC 계층을 통해 통신할 수 있도록 하여 동일한 물리적 네트워크에서 여러 네트워크 프로토콜이 작동한다고 한다..
결론
데이터 링크 계층은 동일한 네트워크에서 장치 간에 전송되는 데이터가 정확하게, 신뢰성 있게, 그리고 질서 있게 전달되도록 보장하는 데 중요한 역할. 이 계층은 프레이밍, 오류 탐지, 흐름 제어, MAC 주소 지정을 관리함으로써 장치 간 효과적인 통신의 기초.
이 상세한 분석은 데이터 링크 계층의 특징과 기능에 대한 명확한 이해를 제공하며, 실질적인 이해를 돕기 위해 예시를 포함하여 설명.
