목차
1. 데이터 링크 계층의 역할과 이더넷
2. MAC 주소의 구조
3. 스위치의 구조
4. 데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조
5. 이더넷의 종류와 특징
1. 데이터 링크 계층의 역할과 이더넷
1) 이더넷(Ethernet)
랜에서 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙중 가장 많이 사용되는 규칙이다.- 허브와 같은 장비에 연결된 컴퓨터와 데이터를 주고 받을 때 사용한다.
- 이더넷 구조에서는 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 일어나지 않는 구조로 되어 있다.
2) CSMA/CD
-
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지)
-
이더넷에서 충돌을 방지 하기 위해 데이터를 보내는 시점을 늦추는 방법
CS: 데이터를 보내려고 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지 아닌지를 확인한다는 규칙
MA: 케이블에 데이터가 흐르고 있지 않다면 데이터를 보내도 좋다는 규칙
CD: 충돌이 발생하고 있는지를 확인한다는 규칙 -
switch의 등장과 효율이 좋지 않다는 이유로 거의 사용되지 않는 규칙이다.
2. MAC 주소의 구조
1) MAC 주소
- 제조할 때 랜 카드에 새겨지는 전세계에서 유일한 번호.
물리 주소라고도 부른다. - 8비트씩 6개의 48비트 숫자로 구성되어 있다.
- 앞의 24비트는 '랜 카드를 만든 제조사 번호'이다.
- 뒤의 24비트는 '제조사가 붙인 일련번호'이다.
2) 프레임
1. 정의
- 프레임 : 이더넷 헤더와 트레일러가 추가된 데이터
- 허브에서 수신받은 데이터는 모든 컴퓨터로 전송되지만 프레임의 이더넷 헤드에 있는 목적지 MAC주소가 자신의 MAC주소와 다르면 데이터를 파기한다.
2. 이더넷 헤더
- 통신 시 데이터 링크 계층에서
이더넷 헤더와트레일러를 붙인다. - 6바이트의 목적지 MAC주소, 6바이트의 출발지 MAC주소, 2바이트의 유형의 총 14바이트로 구성되어 있다.
3. 이더넷 유형
- 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류를 나타낸다.
- 프로토콜을 식별하는 16진수 번호가 들어간다.
4. 트레일러
- FCS(Frame Check Sequence)라고도 한다.
- 데이터 전송 도중에 오류가 발생하는지 확인하는 용도로 사용한다.
3. 스위치의 구조
1) MAC 주소 테이블
- 스위치의 내부에 존재한다.
- 스위치의 포트 번호와 해당 포트에 연결되어 있는 컴퓨터의 MAC 주소가 등록되는 데이터베이스이다.
- MAC 주소 학습 기능
프레임데이터가 전송되면 MAC 주소 테이블을 확인한다.- MAC 주소가 등록되어 있지 않으면 MAC 주소를 포트와 함께 등록한다.
2) 플러딩(flooding, 홍수)
목적지 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 등록되어 있지 않으면 스위치에 연결되어 있는 모든 컴퓨터에
프레임데이터가 전송되는 것.
3) MAC 주소 필터링
- MAC 주소 테이블에 MAC 주소가 등록되어 있다면 목적지 컴퓨터에만 데이터가 전송된다.
- 이처럼 MAC 주소를 기준으로 목적지를 선택하는 것을 MAC 주소 필터링이라고 한다.
4. 데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조
1) 통신 방식
- 전이중 통신 방식
- 데이터의 송수신을 동시에 통신하는 방식.
- 데이터를 동시에 전송해도 충돌이 발생하지 않는다.
- 스위치를 사용하면 전이중 통신 방식도 사용할 수 있다.
그래서 최근에는 네트워크로 스위치를 사용하는 것이 표준이다.
- 반이중 통신 방식
- 데이터의 송수신을 회선 하나로 송신과 수신을 번갈아가면서 통신하는 방식.
- 데이터를 동시에 전송하면 충돌이 발생한다.
- 허브를 사용하면 반이중 통신 방식을 사용하게 된다.
2) 충돌 도메인
-
충돌이 발생할 때 그 영향이 미치는 범위
-
허브는 충돌의 영향이 모든 컴퓨터에 미친다.
허브는 연결되어 있는 컴퓨터 전체가 하나의 충돌 도메인이 된다.
-
스위치는 전이중 통신 방식이기 때문에 충돌이 일어나지 않고 일어나더라도 좁은 범위이다.
스위치는 충돌이 일어난 컴퓨터에 대해서만 충돌 도메인이 된다.
따라서 스위치를 사용하면 통신 효율이 높아진다.
3) ARP
- Address Resolution Protocol
- 목적지 컴퓨터의 IP 주소를 이용하여 MAC 주소를 찾기 위한 프로토콜
- 출발지 컴퓨터가 목적지 주소를 모를 때 네트워크에 브로드캐스트를 한다.
ARP 요청
- 이 요청에 대해 지정된 IP 주소를 가지고 있지 않은 컴퓨터는 응답하지 않지만, 지정된 IP 주소를 가진 컴퓨터는 MAC 주소를 응답으로 보낸다.
ARP 응답
- 이를 통해 출발지 컴퓨터는
이더넷 프레임을 만들 수 있다. - 출발지 컴퓨터에서는 MAC 주소를 얻은 후에 MAC 주소와 IP 주소의 매핑 정보를 메모리에 보관한다.
ARP 테이블
- 그러나 IP 주소가 변경되면 MAC 주소도 변경되기 때문에 통신에 장애가 생긴다.
- 따라서 ARP 테이블에서는 보존기간을 ARP 캐시로 지정하고 일정 시간이 지나면 삭제하고 다시 ARP 요청을 한다.
5. 이더넷의 종류와 특징
1) 이더넷 규격
- 이더넷 규격이름은
통신 속도,전송 방식,케이블의 세 가지로 이루어져 있다. - 통신 속도는
Mbps단위이다. - 케이블은 100미터 단위로 표시한다.
- 동축케이블과 UTP 케이블을 표시하는 방법이 다르다.
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