1. 이더넷
- 현대 LAN, 특히 유선 LAN 환경에서 가장 대중적으로 사용되는 기술
- 다양한 통신 매체의 규격들과 송수신되는 프레임의 형태, 프레임을 주고받는 방법 등이 정의된 네트워크 기술
1.1. 이더넷 표준
- 유선 LAN을 사용했다면 이더넷 규격 케이블을 사용했을 것이고, 데이터 링크 계층에서 주고받는 프레임은 이더넷 프레임의 형식을 따름
- IEEE 802.3 기준을 기준으로 함
1.2. 통신 매체 표기 형태
1.2.1. 전송 속도
1.2.1.1. 예시
- 10 : 10Mbps
- 100 : 100Mbps
- 100Base-T : 100Mbps
- 10GBASE-T : 10Gbps
- 10G : 10Gbps
1.2.2. BASE
- 베이스밴드(BASEband)의 약자로 변조 타입을 의미
- 변조 타입(modulation type) : 비트 신호로 변환된 데이터를 통신 매체로 전송하는 방법
1.2.3. 추가 특성
- 통신 매체의 특성을 명시
- 전송 가능 최대 거리, 물리 계층 인코딩 방식, 레인 수 등이 명시
1.2.4. 통신 매체 종류
1.2.4.1. 예시
- 10BASE-T 케이블 : 10Mbps 속도를 지원하는 트위스티드 페어 케이블
- 1000BASE-SX 케이블 : 1000Mbps 속도를 지원하는 단파장 광섬유 케이블
- 1000BASE-LX 케이블 : 1000Mbps 속도를 지원하는 장파장 광섬유 케이블
1.3. 이더넷 프레임
- 이더넷 네트워크 간의 주고받는 프레임은 정해져 있음
- 해더/트레일러를 붙이는 '캡슐화', 해더/트레일러를 제거하는 역캡슐화 발생
- 헤더 구성 : 프리앰플 (8bytes), 수신지 MAC주소 (6bytes), 송신지 MAC주소 (6bytes), 타입/길이 (2bytes)로 구성
- 프리앰플 : 이더넷 프레임의 시작 알림 정보
- 페이로드 구성 : 데이터 (46 ~ 1500bytes)
- 트레일러 구성 : FCS (4bytes)
1.3.1. 수신지 MAC, 송신지 MAC
- MAC 주소 : 물리적 주소
- 네트워크 인터페이스 마다 부여됨
- 대체로 고유값, 대체로 변경X,
- NIC(Network Interface Controller) : 네트워크 인터페이스 역할 담당
1.3.2. 타입/길이
- 타입(=이더타입) : 이더넷 프레임이 '어떤 정보를 캡슐화 했는지' 나타내는 정보
1.3.3. 데이터
- 네트워크 계층의 데이터와 헤더를 합친 PDU를 포함
- 최소 46 bytes, 최대 1500 bytes를 반드시 준수
- 46 이하 일 시, '패딩'이라는 정보로 내부를 채움
1.3.4. FCS(Frame Check Sequence)
-
수신한 이더넷 프레임에 오류 여부 확인
-
데이터 링크 계층의 오류 여부 확인을 이곳에서 함
-
CRC(Cyclic Redundancy Check)
- 순환 중복 검사 : 오류 검출용 값이 들어있음
- 송신지는 프리앰플을 제외한 나머지 필드 값들을 바탕으로 CRC 값 계산, 이 값을 FCS 필드 값과 비교하여 일치하지 않으면 오류로 판단
-
송신지
-
수신지
1.3.5. 토큰 링
- 토큰 링 : 호스트끼리 돌아가며 토큰을 주고 받음
- 호스트 끼리 연결된 상태에서 토큰을 가지고 있는 호스트만 메시지 송신 가능, 해당 호스트의 메시지 송신이 끝나고 다른 호스트에게 토큰을 넘겨주면, 토큰을 받은 호스트의 메시지 송신 시작
2. NIC와 케이블
- NIC : 호스트와 통신 장비를 연결, MAC 주소가 부여되는 네트워크 장비
- 케이블 : NIC에 연결되는 물리 계층의 유선 통신 매체
2.1. NIC
2.1.1. NIC의 생김새
- NIC = 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, LAN 카드, 네트워크 카드, 이더넷 카드
2.1.2. NIC의 역할
- 네트워크와의 연결점 담당
2.2. 트위스티드 페어 케이블
- 구리 선으로 전기 신호를 주고받는 통신 매체
- 구리 선은 전기 신호의 왜곡(노이즈)가 발생할 수 있어서, 철사나 포일로 감쌈
2.3. 광섬유 케이블
- 빛을 이용해 정보를 주고받는 케이블
3. 허브(=리피터 허브, 이더넷 허브)
3.1. 허브의 정의
- 물리 계층의 네트워크 장비
- 여러 대의 호스트를 연결하는 장치
- 물리 계층은 주소 개념 없으며, 단순 데이터 송수신만을 담당
3.1.1. 허브의 특징
- 전달받은 신호를 다른 모든 포트로 그대로 내보냄
- 반이중 모드 : 하나의 차선으로 차례대로 데이터를 송수신, 무전기 처럼
- 전이중 모드 : 송수신을 동시 양방향으로 가능
- 리피터 : 약해지는 전기 신호를 증폭시켜주는 장비
3.1.2. 콜리전 도메인
- 반이중 통신에서 동시 송수신 시 충돌(Collison) 발생
- 콜리전 도메인 : 충돌이 발생할 수 있는 영역
- 충돌을 해결하기 위해 CSMA/CD 프로토콜 또는 스위치 장비를 사용
3.1.3. CSMA/CD
- Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection.
- 캐리어 감지(Carrier Sense) : 통신 매체의 사용 가능 여부 검사
- 다중 접근(Multiple Access) : 복수의 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황
- 충돌 검출(Collision Detection) : 충돌 검출 후 충돌을 다른 호스트에게 알리고 잼 신호를 전송
4. 스위치
4.1. 스위치
- 전이중 통신
- 데이터 링크 계층
- 물리 LAN을 가상의 VLAN으로 분리
4.1.1. 스위치의 특징
- MAC 주소 학습 : 특정 포트와 연결된 호스트 정보를 기억
- MAC 주소 테이블 : 스위치의 포트 및 연결 호스트의 MAC 주소의 관계를 메모리의 표로 기억
4.1.2. MAC 주소 학습 과정
4.1.2.1. 플러딩
- MAC 주소 테이블 정보가 없는 상황에서 각 호스트에 연결된 MAC 주소 정보를 파악하기 위한 프레임 광역 전송
- 가정 : 호스트1 -> 호스트3으로 데이터 전송
- 최초로 호스트와 스위치가 연결된 상태에서, 호스트1에서 데이터를 송신하면 스위치는 호스트1의 MAC 주소를 저장한다.
- 호스트1을 제외한 호스트2 ~ 4 모두에게 프레임 전송(플러딩), 호스트2와 호스트4는 해당 프레임을 폐기
- 호스트3은 받은 프레임에 응답 신호를 전송하며, 스위치 테이블은 포트와 호스트 MAC 주소 관계를 저장
4.1.2.2. 포워딩 및 필터링
- 필터링 : 전달할 프레임을 선별 하는 것
- 포워딩 : 프레임이 전송될 포트에 실제로 프레임을 내보내는 것
4.1.2.3. 에이징
- MAC 주소 테이블에 등록된 특정 포트에서 일정 시간 동안 프레임을 전송받지 못하면 해당 항목은 삭제
4.1.3. 브리지
- 스위치와 유사한 장비
- MAC 주소 학습, 특정 호스트가 연결되어 있는 포트로 프레임을 포워딩하거나 필터링 가능
- 스위치 하위 호환 장비
4.2. VLAN
- 물리 LAN을 가상 LAN으로 분리 구성
- VLAN1과 VLAN2는 서로 다른 네트워크로 인식하여, VLAN1과 VLAN2가 서로 통신하려면 네트워크 상위 계층의 장비 필요
4.2.1. 포트 기반 VLAN
- 스위치의 포트에 의해 VLAN을 결정하는 방식
- VLAN 트렁킹 : 두 대 이상의 VLAN 스위치를 효율적으로 연결하여 확장하는 방식
- 트렁크 포트 사용
- 트렁크 포트(태그 포트) : 스위치 간의 통신울 위한 특별한 포트
- 액세스 포트 : 트렁크 포트가 아닌 하나의 VLAN이 할당된 포트
4.2.1.1. 트렁크 포트로 전달 프레임의 VLAN 파악하는 방법
- 확장된 이더넷 프레임 사용
- 802.1Q 프레임
- VLAN 태그
4.2.2. MAC 기반 VALN
- 포트 대신 송수신 프레임 속 MAC 주소를 통해 호스트가 속할 VLAN을 결정하는 방식
- 스위치의 MAC 주소 테이블에 호스트의 MAC 주소 별 VLAN 정보가 기록됨
5. 확인 문제
5.1. 이더넷 프레임 구조
- 프리앰플 : 이더넷 프레임의 시작 알림 정보
- 송신지 MAC 주소 : 프레임을 보내는 호스트의 MAC 주소
- FCS : 프레임의 오류를 판별하는 정보
5.2. CSMA/CD 용어 연결
- CS : 캐리어 감지 - Carrier Sense
- MA : 다중 접근 - Multi Access
- CD : 충돌 검출 - Collision Detection
배운 건 써 먹자