모두의 네트워크를 읽고 작성된 글입니다.
데이터 링크 계층
랜에서는 데이터를 주고받는 규칙으로 이더넷을 사용한다
데이터 링크 계층
- 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층
- 랜에서 데이터를 정상적으로 주고받기 위해 필요한 계층
이더넷
- 이더넷은 허브와 같은 장비에 연결된 컴퓨터와 데이터를 주고받을때 사용
- 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 일어나지 않는 구조
- 이더넷에서 충돌을 방지하기 위한 구조로 *CSMA/CD 가 있다.
CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access with Collition Detection(반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지)
- CS : 데이터를 보내려고 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지 아닌지를 확인한다
- MA : 케이블에 데이터가 흐르고있지 않다면 데이터를 보내도 좋다
- CD : 충돌이 발생하고 있는지를 확인한다
MAC 주소의 구조
랜 카드를 제조할 때 정해지는 물리적인 주소
MAC 주소란
- 랜카드에는 MAC주소라는 번호가 정해져있다
- 제조할 때 새겨지므로 물리주소라고도 부르며, 전 세계에서 유일한 번호로 할당되어 있다
- 48비트 숫자로 구성되어 있으며 앞쪽 24비트는 랜카드를 만드는 제조사 번호, 뒤쪽 24비트는 제조사가 랜 카드에 붙인 일련번호이다
OSI 모델에서는 데이터링크, TCP/IP 모델에서는 네트워크 계층에서는 데이터를 전송할때 이더넷 헤더와 트레일러를 붙인다.
이더넷 헤더
- 이더넷 유형 : 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류로 다음 표에 나와있는 프로토콜을 식별하는 16진수 번호가 들어간다.
| 유형 번호 | 프로토콜 |
|---|---|
| 0800 | IPv4 |
| 0806 | ARP |
| 8035 | RARP |
| 814C | SNMP over Ethernet |
| 86DD | IPv6 |
트레일러
- FCS(Frame Check Sequence)라고도 하는데, 데이터 전송 도중 오류가 발생하는지 확인하는 용도로 사용한다
프레임
- 이더넷 헤더와 트레일러가 추가된 데이터를 프레임 이라고 한다.
데이터 전송 과정
컴퓨터 1부터 5까지 존재하고, 컴퓨터 1에서 컴퓨터 3으로 데이터를 전송한다고 가정할때
-
컴퓨터 1은 이더넷 헤더에 데이터의 목적지인 컴퓨터 3의 MAC주소와 자신의 MAC주소 정보를 넣고 데이터를 전송한다. (컴퓨터 1에서 캡슐화가 일어난다)
-
데이터 링크 계층에서 이더넷 헤더와 트레일러를 추가해 프레임을 만들어 물리계층으로 전송한다.
-
물리 계층에서 프레임 비트열을 전기 신호로 변환하여 네트워크를 통해 전송한다.
-
허브는 컴퓨터 1이 보낸 데이터를 포트로 수신하고, 컴퓨터 2~5의 모든 포트로 전송한다.
- 컴퓨터 2, 4, 5는 목적지 MAC주소가 자신의 MAC주소와 다르기때문에 데이터를 파기한다.
- 컴퓨터 3은 목적지 MAC주소와 자신의 MAC주소가 일치하기때문에 데이터를 수신한다. (역캡슐화가 일어난다.)
스위치의 구조
스위치는 허브와 달리 데이터 충돌이 발생하지 않는다.
스위치는 데이터 링크 계층에서 동작하고 레이어 2 스위치 또는 스위칭 허브라고도 불린다.
MAC주소 테이블이란?
- 스위치의 포트번호와 해당 포트에 연결되어있는 MAC주소가 등록되는 데이터베이스
MAC 주소 학습 기능
- 프레임 데이터가 전송되면 MAC주소 테이블을 확인하고 출발지 MAC 주소가 등록되어 있지 않으면 MAC주소를 포트와 함께 자동 등록하는 것
플러딩
- 목적지 MAC 주소가 MAC주소 테이블에 등록되어 있지 않아서 송신 포트 이외의 포트에 데이터가 전송되는 것
MAC 주소 필터링
- MAC 주소를 기준으로 목적지를 선택하는 것
- 불필요한 데이터를 네트워크에 전송하지 않게 됨
데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조
전이중 통신
- 데이터의 송수신을 동시에 하는 방식
- 데이터를 동시에 전송해도 충돌이 발생하지 않는다
- 컴퓨터 1과 컴퓨터 2를 직접 랜 케이블로 연결한다면 선을 네쌍 사용하므로 전이중 통신
- 스위치는 충돌이 일어나지 않는 구조로 되어있어 전이중 통신 방식으로 데이터를 주고받는다
반이중 통신
- 회선 하나로 송신과 수신을 번갈아가면서 통신하는 방식
- 데이터를 동시에 전송하면 충돌 발생
- 허브 내부에는 송수신이 나누어져 있지 않기때문에 더미허브로 연결한 컴퓨터에서 동시에 데이터를 보내면 충돌이 일어난다. 허브를 이용할경우 회선 하나를 송신과 수신이 번갈아가면서 사용하는 반이중 통신방식을 사용해야 한다.
충돌 도메인
- 충돌이 발생할 때 그 영향이 미치는 범위
- 허브는 모든 컴퓨터에 충돌의 영향이 미친다.
- 스위치는 데이터를 동시에 송수신할 수 있는 전이중 통신 방식이므로 충돌이 일어나지 않고 충돌 도메인 범위도 좁다
이더넷의 종류와 특징
이더넷 규격
- 이더넷의 대표적인 규격
| 규격 이름 | 통신 속도 | 케이블 | 케이블 최대 길이 | 표준화 연도 |
|---|---|---|---|---|
| 10BASE5 | 10Mbps | 동축 케이블 | 500m | 1982 |
| 10BASE2 | 10Mbps | 동축 케이블 | 185m | 1988 |
| 10BASE-T | 10Mbps | UTP케이블(Cat3이상) | 100m | 1990 |
| 100BASE-TX | 100Mbps | UTP케이블(Cat5이상) | 100m | 1995 |
| 1000BASE-T | 1000Mbps | UTP케이블(Cat5이상) | 100m | 1999 |
| 10GBASE-T | 10Gbps | UTP케이블(Cat6a이상) | 100m | 2066 |
- BASE : BASEBAND라는 전송방식을 나타낸다
- 동축 케이블은 케이블 최대 길이를 100미터 단윌 표시한다.
- UTP케이블은 케이블 종류를 표시한다
Convinced myself, I seek not to convince.