KOCW 컴퓨터네트워크-이석복 강의를 수강하며, 해당 내용을 바탕으로 배운 점들을 정리하였다.
Link layer
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각 호스트와 라우터를 노드라고 했을 때, 실제로 데이터가 인접 노드까지 이동하는 단계이다.
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각 호스트가 각기 다른 회선으로 연결돼있다면 고민할 필요도 없겠지만 현실적으로 불가능하다. 여러개의 노드가 하나의 회선을 공유하는 형태로 구성되어 있다.
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노드들이 회선을 공유한 상태에서 한 노드가 데이터를 전송하면, 회선 전체로 퍼져나간다. 이 때 다른 노드에서 전송된 데이터와 회선에서 만난다면 충돌이 발생하여 데이터를 사용할 수 없다.
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이를 방지하기 위해 MAC(Mutiple Access Control) 프로토콜을 사용한다.
MAC 프로토콜
3가지 접근법이 존재한다
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channel partitioning
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random access
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taking turns
channel partitioning
- 시간이나 주파수에 따라서 채널을 분리하고, 각 노드에 채널을 할당해주는 방법이다.
- 사용되지 않는 채널이 낭비된다는 것이 문제점이다.
Random access protocols
Random access protocol은 여러가지가 있지만 현재 기본적으로 사용되는 것은 CSMA이다.
CSMA : listen before transmit
보내기 전에 채널이 사용중인지 확인한다.
CSMA collisions
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Propagation delay로 인해 여전히 CSMA를 사용하더라도 충돌 발생 여지가 존재한다.
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충돌 탐지를 통해 충돌이 발생한 경우 Frame을 재전송한다.
CSMA/CD algorithm
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NIC가 network layer로 부터 datagrame을 받아서 frame을 생성한다.
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NIC가 채널이 사용중이지 않다는 것을 확인하면 전송을 시작한다.
만약 채널이 사용중이라면 사용중이지 않을 때까지 대기한다. -
전송된 Frame이 충돌 없이 전송됐다면 끝난다.
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전송중인 프레임에서 충돌을 감지한다면, 전송을 중단하고 jam signal을 전송한다.
- jam signal : 충돌 발생 사실을 다른 노드에게 알리는 신호
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충돌 후에는 binary back off에 의해 랜덤 시간만큼 대기 후 다시 전송을 진행한다.
Taking turns
Polling
- master 노드가 각 노드들에게 권한을 부여한다.
- 권한을 가진 시간동안 데이터들 전송할 수 있다.
- single point of failure
- master 노드에 문제가 발생한 경우 전체 시스템이 붕괴된다.
token passing
- 토큰을 인접 노드에게 전송한다.
- 토큰을 가진 노드가 일정 시간동안 데이터를 전송한다.
- single point of failure
- 토큰을 가진 노드가 토큰을 분실할 경우 시스템이 붕괴된다.
LAN
MAC addresses and ARP
Link layer에서의 통신은 MAC address를 사용한다.
MAC address
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기기가 가진 고유한 값으로, 하드웨어에 설정돼있기 때문에 유일하다.
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실제로 각 기기가 데이터를 주고 받기 위해서는 MAC address가 필요하다.
ARP 프로토콜
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라우팅 알고리즘을 사용하기 위해서 논리적 주소인 IP를 이용하는데, IP 주소를 MAC주소로 변환하는 과정이 필요하다.
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이를 위해 IP주소와 MAC주소를 매칭시켜 저장하는 ARP 프로토콜을 이용한다.
ARP 작동 방식
IP 주소를 확인하고 해당 IP에 매칭되는 MAC 주소가 테이블에 존재하는지 확인한다.
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존재하면 해당 MAC주소를 이용해 다음 목적지로 전달한다.
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존재하지 않는다면 broad cast를 통해 IP와 일치하는 MAC 주소를 알아낸 후 table에 저장한다.
Switches
Collision domain을 분리하기 위한 장치이다.
그림처럼 각 도메인을 분리한 후 전송 흐름을 통제한다.
Self-learning
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Switch는 몇번 출구에 어떤 호스트가 존재하는지 알아야한다.
이 정보를 테이블에 저장해두고 이용한다. -
1번 포트에서 A가 요청을 보낸다면 A는 1번에 존재한다는 것을 학습할 수 있다.
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목적지 호스트에 대한 정보가 table에 존재하지 않는다면 모든 링크에 확인하는 메시지를 전송한다. -> flood
실제 데이터 전송 과정
