MAC 계층

MAC 계층과 IEEE 802 시리즈

ex) wifi, bluewooth

• LAN 환경에서는 네트워크 자원의 효율적 활용을 위해 계층 2(데이터 링크) 기능을 MAC과 LLC 계층으로 구분한다.
  – LLC 계층 : 데이터 링크 계층의 기본 기능 (2계층)
  – MAC 계층 : 물리 계층 기능(1계층)

MAC (Medium Access Control) 계층

• 이더넷
  : 공유 버스 방식 지원
  : 둘 이상의 호스트에서 동시에 데이터 프레임을 전송하면 충돌

• 토큰 링 방식
  : 링 구조를 지원, 토큰 이라는 특정 패턴의 제어 데이터가 링을 순환
  : 토큰을 확보하여 전송 후 토큰은 링에 내려 놓아야 함
  : 각 호스트에 전송 우선 순위를 부여할 수 있음

LLC (Logical Link Control) 계층

• WAN 환경의 데이터 링크 계층과 기능을 수행, LAN의 특성에 부분적으로
  영향을 받을 수 있다.

IEEE 802 시리즈

IEEE 802 시리즈 : 데이터 링크 계층과 관련된 다양한 LAN 표준안 연구 결과

• IEEE 802.1 : 관련 표준안 전체 소개

• IEEE 802.2 : LLC 프로토콜의 정의를 소개

• IEEE 802.3부터는 물리 계층과 MAC 계층에 대한 내용을 소개

• IEEE 802.3 : CSMA/CD
  공유 매체에서의 충돌을 허용하는 방법
  

• IEEE 802.4 : 토큰 버스

1. 물리적인 버스 구조로 연결되어 있지만, 논리적인 프레임 전달은 링 구조
2. 토큰이라는 제어 프레임을 사용, 토큰을 확보하고 데이터를 전달한다
   

• IEEE 802.5 : 토큰 링

1. 물리적인 링 구조로 연결
2. 호스트는 대기, 전송 모드로 동작
3. 대기 모드: 입력으로 들어온 데이터를 바로 출력으로 보냄
4. 전송 모드: 토큰을 확보한 상태, 출력으로 데이터를 전송할 수 있음

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이더넷

이더넷 : IEEE 802.3(CSMA/CD) 표준을 구현한 제품, 일반적으로 널리 쓰임

이더넷과 신호 감지 기능

: 전송 매체의 신호를 감지해 프레임의 전송 여부를 결정

• 충돌시 아래 표처럼 각 각 대응 방식이 다름
  

이더넷의 연결(고전적 방식)

: 주 전송 케이블로 된 전송 매체에 트랜시버 장비로 보조선을 연결, 각 호스트를 연결한다
: 트랜시버는 전송 선로의 신호 및 충돌 현상을 감지한다.
: 리피터는 신호를 증폭하여 이웃 케이블로 넘겨주는 기능을 한다.

• 위 그림에서 리피터는 물리적으로 증폭

프레임 구조

프레임 구조

• MAC 프레임 : MAC 계층 프로토콜에 정의된 MAC 헤더와 트레일러 정보를 추가한 것.
• MAC 프레임은 LLC 계층에서 내려보낸 정보를 전송 데이터로 취급, 데이터 앞에는 헤더가, 뒤에는 트레일러가 위치

이더넷 프레임의 구조

1. 필드의 단위는 바이트 단위
2. Destination, Source의 주소는 6바이트 MAC 주소를 이용
3. Data+Padding는 가변적 데이터를 지원
4. Data 왼쪽이 헤더, 오른쪽이 트레일러

간단히 설명

• preamble : 쉽게 클록과 동기를 맞춘다.
• start Delimiter : 프레임이 시작된다.
• source / destination address : 고유 주소인 mac주소 사용
• length : 전송 데이터 크기
• type : 상위 프로토콜의 패킷 종류 구분
• checksum : 오류를 파악하기 위한 값을 기록

허브와 스위치

이미지로 예시 보기

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토큰 버스

• 이더넷의 문제점은 네트워크 트래픽이 심할 때, 특정 호스트가 오랫동안 프레임을 전달하지 못할 우려가 있으며, 프레임의 우선순위가 없음

• 이러한 문제를 해결하기 위해, 호스트가 순서를 정해 차례로 프레임을 전송하기 위한 기능이 필요하다.

• 토큰 버스

프레임 구조

• 필드는 바이트 단위
• 데이터 프레임과 토큰 프레임을 구분하기 위한 Frame Control 필드추가

frame control필드 : 데이터 프레임과 제어 프레임을 구분

• TT=00인 경우
  : 제어용 MAC 프레임, CCCCCC비트로 구분
  : 00000001 – 스테이션 추가 허용
  : 00000011 – 토큰 복구
  : 00001000 – 토큰
  : 00001100 – 스테이션 제거 허용
• TT=01인 경우
  : LLC 계층에서 내려온 전송데이터

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토큰 링

• 프레임 구조
  : 데이터 프레임과 토큰 프레임으로 나눌 수 있다.
• 모니터
  : 네트워크 관리와 관련된 기능을 수행한다.
  

• Start Delimiter (SD) / End Delimiter (ED)
  : 프레임의 시작과 끝을 구분한다.

• Access Control (AC)
  – 우선순위 비트 : 토큰의 우선순위보다 높은 프레임을 전송할 수 있게 해준다.
  – 토큰 비트 : 토큰 프레임과 일반 프레임을 구분, 토큰 프레임은 값이 0
  – 모니터 비트 : 오류로 인한 프레임 순환을 방지하기 위해 이용
  

• Frame Control (FC)
  : LLC 계층에서 목적지 호스트로 전송해줄 것을 요청한 LLC 프레임과 토큰 링 프로
  토콜에서 사용하는 제어용 프레임을 구분하는데 사용

• TT=00인 경우
  : 제어 기능을 수행하는 프레임을 위해 정의, CCCCCC 비트의 코드 값으로 제
  어 명령의 종류를 구분

• TT=01인 경우
  : 상위 계층인 LLC 계층에서 전송을 요구한 LLC 프레임을 의미

• Frame Status (FS)
  : 토큰 링 프레임의 맨 마지막에 위치하며, 프레임의 수신 호스트가 송신 호스트에 응답할 수 있도록 함.
  : 두개의 플레그 비트 A, C 필드로 정의

• A 비트
  : 자신에게 전달되면 해당 프레임에 접근(Access)했다는 의미로 A비트를 1로 변환

• C 비트
  : 수신 호스트가 자신의 내부버퍼에 프레임을 복사(Copy) 했다는 의미로 C비트를 1로 변환