[모두의 네트워크] 4장 데이터 링크 계층: 랜에서 데이터 전송하기

OSI 모델과 TCP/IP 모델의 비교

 

12 데이터 링크 계층의 역할과 이더넷

- 랜에서 데이터를 주고받으려면 데이터 링크 계층의 기술이 필요하다.

- 데이터 링크 계층은 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층으로 대표적인 규칙에는 이더넷(Ethernet)이 있다.

- 이더넷은 허브와 같은 장비에 연결된 컴퓨터와 데이터를 주고 받을 때 사용한다.

- 이더넷은 데이터 충돌을 막기 위해 CSMA/CD 라는 방법을 통해 데이터를 보내는 시점을 늦춘다.

-  쉽게 말해서 케이블에 신호가 흐르는지를 파악하고 흐르지 않는 경우에만 데이터를 보내는 방법이고 효율이 좋지 않아서 거의 사용하지 않는다. --> 스위치 사용

 

 

13 MAC 주소의 구조

- 비트열을 전기 신호로 변환하는 랜 카드에는 MAC(Media Access Control Address) 주소(물리 주소)라는 유일한 번호가 할당되어 있다.

- MAC 주소는 48비트 숫자로 구성되어 있으며 앞 24비트는 랜 카드를 만든 제조사 번호고 뒤 24비트는 제조사가 랜 카드에 붙인 일련번호이다.

- 데이터 링크 계층에서는 이더넷 헤더와 트레일러를 붙인다.

- 이더넷 헤더는 목적지의 MAC 주소(6바이트), 출발지 MAC 주소(6바이트), 유형(2바이트) 이렇게 총 14바이트로 구성되어 있다.

- 이더넷 유형은 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류를 나타낸다.

유형 번호	프로토콜
0800	IPv4
0806	ARP
8035	RARP
814C	SNMP over Ethernet
86DD	IPv6

- 트레일러는 FCS(Frame Check Sequence)라고도 하는데, 데이터 전송 도중에 오류가 발생하는지 확인하는 용도이다.

- 이더넷 헤더와 트레일러가 추가된 데이터를 프레임이라고 한다.

- 정리하면, 데이터 링크 계층에서 데이터에 이더넷 헤더와 트레일러를 추가하여 프레임을 만들고, 물리 계층에서 이 프레임 비트열을 전기 신호로 변환하여 네트워크를 통해 전송하는 것이다. 데이터를 받는 곳에서는 물리 계층에서 전기 신호로 전송된 데이터를 비트열로 변환하고 데이터 링크 계층에서 이더넷 헤더와 트레일러를 분리한다.

- 허브의 경우 데이터를 모든 포트로 전송하는데 목적지 MAC 주소가 자신의 MAC 주소와 다른 경우에는 데이터를 파기한다.

 

 

14 스위치의 구조

- 스위치는 데이터 링크 계층에서 동작하고 레이어 2 스위치 또는 스위칭 허브라고도 불린다.

- 스위치 내부에는 스위치의 포트 번호와 해당 포트에 연결되어 있는 컴퓨터의 MAC 주소가 등록되어 있는 데이터베이스인 MAC 주소 테이블이라는 것이 있다.

- MAC 주소 학습 기능을 통해 데이터(프레임) 전송 시에 출발지 MAC 주소가 등록되어 있지 않으면 MAC 주소를 포트와 함께 등록한다.

- 또한 목적지 주소가 테이블에 없는 경우 플러딩(flooding, 홍수)이 일어나 다른 모든 포트에 데이터가 전송된다.

 

 

15 데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조

- 전이중 통신 방식은 데이터의 송수신을 동시에 통신하는 방식이고, 반이중 통신 방식은 회선 하나로 송신과 수신을 번갈아가면서 통신하는 방식이다.

- 예를 들어, 두 컴퓨터를 직접 랜 케이블(크로스 케이블)로 연결한다면 어덟 개, 즉 선을 네 쌍 사용하기 때문에 전이중 통신 방식이 되는 것이고, 반면 허브 내부에는 송수신이 나누어져 있지 않기 때문에 동시에 데이터를 보낼 때 충돌이 일어나고 반이중 통신 방식을 사용하게 된다.

- 스위치는 전이중 통신 방식을 사용하기 때문에 허브 대신 스위치를 사용하는 것이 요즘은 표준이다.

- 충돌이 발생할 때 그 영향이 미치는 범위를 충돌 도메인이라고 한다.

- 허브의 경우 연결되어 있는 컴퓨터 전체가 하나의 충돌 도메인이 되고, 스위치는 하나의 컴퓨터만 충돌 도메인에 해당한다.

- 충돌 도메인의 범위가 넓을수록 네트워크가 지연된다.

 

 

16 이더넷의 종류와 특징

- 이더넷은 케이블 종류나 통신 속도에 따라 다양한 규격으로 분류된다.

규격 이름	통신 속도	케이블	케이블 최대 길이	표준화 연도
10BASE5	10Mbps	동축케이블	500m	1982년
10BASE2	10Mbps	동축케이블	185m	1988년
10BASE-T	10Mbps	UTP케이블(Cat3이상)	100m	1990년
100BASE-TX	100Mbps	UTP케이블(Cat5이상)	100m	1995년
1000BASE-T	1000Mbps	UTP케이블(Cat5이상)	100m	1999년
10GBASE-T	10Gbps	UTP케이블(Cat6a이상)	100m	2006년

- 규격 이름의 첫 번째 숫자는 통신 속도를 나타내고 BASE는 BASEBAND라는 전송 방식을 나타내고 T는 케이블의 종류를 나타낸다.

- 동축케이블의 경우 마지막에 오는 숫자는 100m 단위의 길이를 표시한다.

 

 

출처: 모두의 네트워크