인터넷 계층
장치로부터 받은 네크워크 패킷을 IP 주소로 지정된 목적지로 전송하기 위해 사용되는 계층
IP, ARP, ICMP 등이 있으며 패킷을 수신해야 할 상대의 주소를 지정하여 데이터를 전달함
상대방이 제대로 받았는지에 대해 보장하지 않는 비연결형적인 특징을 가짐
링크 계층(=네트워크 접근 계층)
전선, 광섬유, 무선 등 실질적으로 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층
물리 계층과 데이터 링크 계층으로 나누기도 함
물리 계층 : 무선 LAN, 유선 LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층
데이터 링크 계층 : 이더넷 프레임을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층
유선 LAN(IEEE802.3)
유선 LAN을 이루는 이더넷은 IEEE802.3이라는 프로토콜을 따르며 전이중화 통신을 쓴다.
전이중화 통신(full duplex)
전이중화 통신은 양쪽 장치가 동시에 송수신할 수 있는 방식
송신로와 수신로로 나눠서 데이터를 주고받으며 현대의 고속 이더넷은 이 방식으로 통신함
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
이전에 사용됐던 방식(반이중화 통신 중 하나)
데이터를 보낸 이후 충돌이 발생한다면 일정 시간 이후 재전송하는 방식
수신로와 송신로를 각각 두지않고 한경로를 기반으로 데이터를 보내기 때문에,
데이터를 보낼때 충돌에 대해 대비해야했기 때문에 사용
유선 LAN을 이루는 케이블
트위스트 페어 케이블 (TP 케이블)
광섬유 케이블
트위스트 페어 케이블(twisted pair cable)
하나의 케이블처럼 보이지만 실제로는 여덟개의 구리선을 두 개씩 꼬아서 묶은 케이블
구리선을 실드 처리하지 않고 덮은 UTP 케이블과 실드 처리하고 덮은 STP로 나눠짐
UTP 케이블은 흔히 LAN 케이블이라고 하고, 꽂을 수 있는 커넥터를 RJ-45 커넥터라고 함
광섬유 케이블
광섬유로 만든 케이블
레이저를 이용해 통신하기 때문에 구리선에 비해 장거리 및 고속 통신이 가능
무선 LAN(WLAN, Wireless Local Area Network)(IEEE802.11)
무선 신호 전달 방식을 이용하여 2대 이상의 장치를 연결하는 기술
무선 LAN은 수신과 송신에 같은 채널을 상요하기 때문에 반이중화 통신을 사용함
반이중화 통신(half duplex)
반이중화 통신은 양쪽 장치는 서로 통신할 수 있지만,
동시에는 통신할 수 없으며 한 번에 한방향만 통신할 수 있는 방식
CSMA/CA
장치에서 데이터를 보내기 전에 사전에 충돌을 방지하는 방식을 사용(반이중화 통신중 하나)
데이터를 송신하기 전에 무선 매체를 살핌
캐리어 감지: 회선이 비어 있는지를 판단
IFS(Inter FrameSpace): 랜덤 값을 기반으로 정해진 시간만큼 기다리며,
만약, 무선 매체가 사용 중이면 점차 그 간격을 늘려가며 기다림
이후에 데이터 송신
무선 LAN을 이루는 주파수
비유도 매체인 공기에 주파수를 쏘아 무선 통신망을 구축
주파수 대역은 2.4GHz 대역 또는 5GHz 대역 중 하나를 써서 구축
2.4GHz
장애물에 강하지만, 전자레인지 무선 등 전파 간섭이 일어나는 경우가 많음
5GHz
사용할 수 있는 채널 수도 많고 동시에 사용 가능 보통 5GHz 대역을 사용하는 것이 좋음
와이파이
전자기기들이 무선 LAN 신호에 연결할 수 있게 하는 기술
사용하려면 공유기라는 무선 접속 장치(AP, Access Point)가 있어야 함.
BSS(Basic Service Set)
기본 서비스 집합을 의미
동일 BSS 내에 있는 AP들과 장치들이 서로 통신이 가능한 구조
하나의 AP만을 기반으로 구축이 돼 있어 사용자가 자유롭게 이동하며 접속하는 것은 불가능
ESS(Extended Service Set)
하나 이상의 연결된 BSS 그룹.
BSS보다 더 많은 가용성과 이동성을 지원
이더넷 프레임
데이터 링크 계층은 이더넷 프레임을 통해 전달받은 데이터의 에러를 검출하고 캡슐화함
Preamble: 이더넷 프레임이 시작임을 알림
SFD(Start Frame Delimiter): 다음 바이트부터 MAC 주소 필드가 시작됨을 알림
DMAC, SMAC: 수신, 송신 MAC 주소를 말함
EtherType: 데이터 계층 위의 계층인 IP 프로토콜을 정의. 예를 들어 IPv4 또는 IPv6가 됨
Payload: 전달받은 데이터
CRC: 에러 확인 비트
계층 간 데이터 송수신 과정
캡슐화 과정
상위 계층의 헤더와 데이터를 하위 계층의 데이터 부분의 포함시키고 해당 계층의 헤더를 삽입하는 과정
애플리케이션 계층의 데이터가 전송 계층으로 전달되면서
‘세그먼트’ 또는 ‘데이터그램’화되며 TCP(L4) 헤더가 붙여지게 됨
이후 인터넷 계층으로 가면서 IP(L3) 헤더가 붙여지게 되며 ‘패킷’화가 됨
링크 계층으로 전달되면서 프레임 헤더와 프레임 트레일러가 붙어 ‘프레임’화가 됨
비캡슐화 과정
비캡슐화 과정은 하위 계층에서 상위 계층으로 가며 각 게층의 헤더 부분을 제거하는 과정
캡슐화된 데이터를 받게 되면 링크 계층에서부터 타고 올라오면서 프레임화됨
프레임화 된 데이터는 다시 패킷화를 거침
세그먼트, 데이터그램화를 거쳐 메시지화가 되는 비캡슐화 과정이 일어남
최종적으로 사용자에게 애플리케이션의 PDU인 메세지로 전달됨
PDU(Protocol Data Unit)
네트워크의 어떠한 계층에서 계층으로 데이터가 전달될 때 한 덩어리의 단위
제어 관련 정보들이 포함된 헤더, 데이터를 의미하는 페이로드로 구성돼 있음
계층마다 부르는 명칭이 다름
애플리케이션 계층: 메시지
전송 계층: 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
인터넷 계층: 패킷
링크 계층: 프레임(데이터 링크 계층), 비트(물리 계층)
용어
※ MAC 주소: 네트워크에 연결하기 위한 장치(LAN카드)를 구별하기 위한 식별 번호. 6바이트로 구성
