데이터링크 계층
네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층으로 주로 ethernet을 사용한다.
데이터에 이더넷 헤더와 트레일러를 추가하여 Frame을 만들고, 물리 계층에서 Frame을 전기신호로 변환하여 네트워크를 통해 전송한다.
LAN에서 데이터를 주고 받기 위해서 네트워크 장비 간에 신호를 주고 받는 규칙을 정하는 계층
이더넷
왜 이더넷이 자주 사용될까?
이더넷은 충돌을 방지하는 기능을 가지고 있어서 자주 사용된다.
그러면, 데이터링크 계층에서 충돌이 의미하는 것은 무엇일까??
이미 다른 컴퓨터가 송신 중일 때, 다른 컴퓨터도 송신을 하게 되면 데이터가 서로 부딪히는 현상이 발생한다. 부딪히는 현상을
충돌이라 한다.
네트워크 장비로 허브를 사용할 때, 충돌을 방지해주는 기능이 없다면 다른 컴퓨터에서 전송한 데이터끼리 충돌하여 데이터가 손실되거나 변형되기에 충돌을 방지해주는 규칙이 정해진 이더넷을 사용한다.
충돌 방지 방법 CSMA/CD
Carrirer Sense Multiple Access with Collision Detection의 약자로
CS는 회선에 데이터가 흐르는지 여부를 파악하고
MA는 회선에 데이터가 흐르고 있지 않다면 데이터를 보내도록 하고
CD는 회선에 충돌이 발생하고 있는지를 확인하는 것을 의미한다.
하지만, 스위치를 사용하면 충돌이 발생하지 않는다!
MAC 주소
데이터 링크 계층에서 데이터를 주고 받을 때, 사용되는 주소가 MAC 주소이다.
MAC 주소란, 제조할 때 생기는 물리 번호로 전 세계에서 유일한 번호로 할당되어 있다.
MAC 주소는 총 48비트로 이루어져 있고, 앞의 24비트는 제조사 고유 번호, 뒤의 24비트는 제조사가 랜 카드에 붙힌 일련번호다.
Frame
데이터 링크 계층에서는 캡슐화가 일어난다. 이더넷 헤더와 트레일러를 붙히는 작업을 의미한다.
캡슐화로 생성된 데이터를 Frame(프레임)이라 한다.
(OSI 7계층 - 데이터링크 계층 | TCP/IP 모델 - 네트워크 계층)
이더넷 헤더
이더넷 헤더는 출발지 MAC 주소, 목적지 MAC 주소, 유형으로 이루어져 있다.
앞에서 언급한 MAC 주소의 크기는 48bit이고, byte로는 6byte이다. 따라서 이더넷 헤더의 크기는 14byte(6 + 6 + 2)이다.
유형은 2byte로 이루어져있고, 어떤 Protocol을 이용하는지 알려주는 식별번호를 의미한다.
트레일러 (== Frame Check Sequence)
데이터 전송 도중에 오류가 발생하는지 확인하는 용도
스위치
데이터 링크 계층의 장비로 허브와 달리 충돌이 발생하지 않는 장비이다.
1. MAC Address Table
스위치와 연결된 MAC 주소를 저장하는 Table이다.
2. MAC 주소 학습 기능
데이터를 송신했을 때, 출발지의 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 등록되어 있지 않다면, MAC 주소 테이블에 등록하는 기능을 의미한다.
3. Flooding
목적지의 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 등록되어 있지 않을 때, 송신 포트 이외의 모든 포트에 데이터가 전송된다. 이러한 현상을 Flooding이라고 부른다.
4. MAC 주소 필터링
목적지 MAC 주소가 테이블에 저장되어 있다면, 다른 포트로 보내지 않고 해당 포트로만 데이터를 보낸다. 이런 방식을 MAC 주소 필터링이라고 부른다.
충돌
위에서 충돌에 대해 정의를 했다. 회선을 공유하기 때문에 생기는 방식이므로 회선을 따로 사용한다면 충돌이 일어나지 않을 것이다.
이처럼, 충돌의 범위를 도식화 한 것을 충돌 도메인이라고 한다.
허브에서는 허브와, 허브와 연결된 컴퓨터들을 합쳐 충돌 도메인으로 본다.
스위치에서는, 스위치 포트와 컴퓨터를 합쳐 충돌 도메인으로 본다.
따라서, 스위치가 허브에 비해 충돌 도메인이 낮으므로 충돌의 여파가 작다는 것을 알 수 있다. 또 다른 말로 하면, 충돌 도메인의 크기가 클 수록 네트워크 지연이 생길 확률이 크다는 것을 의미한다.
반이중 통신 방식
회선 하나로 송신과 수신을 번갈아가면서 통신하는 방식으로 허브에서 사용하는 방식이다.
전이중 통신 방식
데이터의 송수신을 동시에 통신하는 방식으로 스위치에서 사용하는 방식이다.
