컴퓨터네트워크 - 데이터링크 계층 ( 스위치, MAC 주소 )

데이터 링크 계층 ( Data Link Layer )
。물리적 통신을 제어하여 Host 간 통신 을 안정화 하기위한 프로토콜을 포함하는 계층

。Frame을 MAC 주소를 기반으로 동일 LAN 상에 존재하는 경로 상 다음 노드의 네트워크 계층으로 전달

。 데이터링크 계층은 스위치를 통해 동일 LAN 상의 노드 간 통신만 가능하며 경로 상 다른 LAN의 노드로 접근 시 네트워크 계층의 라우터를 통해 접근해야한다.
▶ 라우터에서 목적지 Host에 도착할때까지 경로상의 노드마다 데이터 링크 계층으로 전달하여 1 hop씩 전달하는 과정을 반복

。노드와 노드간 Frame을 전송하기 위해 물리 계층으로 전달 시 물리 계층은 Bits 단위로 Hub를 경유하여 다른 Host로 전달

• 데이터링크 계층 PDU : Frame ( $H_lH_nH_tM$ )
  。 데이터링크 계층 헤더 ( $H_l$ ) : 출발지와 다음 HOP까지의 MAC 주소를 포함
  
  。데이터 링크 계층의 통신 단위
  ▶ 네트워크 계층으로부터 전달된 Datagram ( $H_nH_tM$ )을 데이터링크 계층에서 캡슐화를 통해 다음 HOP까지의 MAC 주소를 포함하는 링크 계층 헤더( $H_l$ )를 부착한 Frame( $H_lH_nH_tM$ )을 생성
  
  。이더넷 헤더 : 수신자 MAC주소, 송신자 MAC 주소, 유형을 포함
  
  。물리 계층에 전달되어 비트 단위로 분할 후 수신 Host의 데이터 링크 계층으로 전송
  
  
  데이터 링크 주요 특징
  
  
• 스위치에서 CSMA/CD 프로토콜( Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection ) 을 사용하여 각 Host간 통신을 원활하게 연결
  。CSMA : 이더넷 상 물리계층에 Carrier가 현재 존재하는지 확인 후 Carrier가 없는 경우 물리계층을 통해 수신 Host로 전송하는 방식
  ▶ 목적지로 충돌 없이 데이터를 전달할 수 있는지 전류를 전송하여 충돌 여부를 감지 후 CD로 대처
  
  。CD : 물리계층의 Hub에서 발생하는 충돌 현상( Collision )을 방지
  ▶ 두 Host로부터 오는 데이터 간에 충돌 발생 시 두 신호에 ms 단위의 랜덤한 시간동안 대기하도록 설정
  
  
• 스위치를 통해 Unicast 방식으로 수신 Host를 구별하여 Host 간 통신을 지원
  。Broadcast 방식은 수신 Host를 구별하지않고 데이터를 전송
  。Unicast 방식은 수신 Host를 구별
  
  
• MAC Address 기반으로 수신할 Host 식별

링크계층스위치( link layer switch )

。데이터 링크 계층( = L2 )의 장치로서 MAC Table을 기반으로 등록된 MAC 주소를 통해 동일한 LAN상에 존재하는 수신할 Host를 Unicast 방식으로 식별 후 Frame을 전달하는 역할을 수행
▶ MAC Address Filtering을 통해 수신 Host를 식별

。1계층의 Hub와 단순히 전달하는 역할을 수행하지만 Hub의 Broadcast 방식과 다르게, MAC 주소를 기반으로 Unicast 방식으로 수신할 Host를 특정하여 전송하는 차이점이 존재
▶ 단, 스위치도 Broadcast 방식으로도 전송이 가능

。CSMA / CD 기능을 사용하여 물리 계층의 허브에서 발생하는 충돌을 감소시키는 효과가 존재.

。Data Link , Physical Link 계층의 프로토콜 포함
▶ Network 계층의 프로토콜을 포함하지 않으므로 라우팅 기능이 없이 단순히 상위 계층에서 전달된 패킷을 Physical 계층으로 전달하여 다음 노드로 전달

。Access Network에서 주로 활용

。동일 LAN 상의 노드 간 통신만 가능
▶ 경로 상 다른 LAN의 노드로 접근 시 네트워크 계층의 라우터를 통해 접근해야한다.

MAC Address( Media Access Control )
。장치의 네트워크 인터페이스 ( Network Interface )에 부여된 고유한 물리적 주소
▶ MAC 주소는 전세계에서 유일하게 구별되며, 데이터가 지정한 Host에 잘 전달될 수 있도록 장치 식별에 사용됨

。네트워크 인터페이스의 MAC Address는 장치 고유값으로서 변하지않음.
▶ IP Address는 언제나 변화하는것과 큰 차이.

。데이터링크 계층 헤더는 출발지와 다음 HOP까지의 MAC 주소를 포함하여 Frame을 생성

。2개의 Hexadecimal ( = Byte ) 단위로 6개를 나열
▶ 48 bits = 6 bytes
ex ) 00:1A:2B:3C:4D:5E
。00:1A:2B : OUI ( Organizationally Unique Identifier ) : 제조사 고유 식별자
。3C:4D:5E : NIC ( Network Interface Controller ) : 네트워크 인터페이스 별 고유번호