이번 주에 살펴 볼 대표적인 키워드는 아래와 같다.
- 이더넷
- MAC 주소
- NIC
- 허브 / 스위치
- 반이중(half duplex) / 전이중(full duplex)
이더넷(Ethernet)
이더넷이란 다양한 통신 매체의 규격들과 송수신되는 프레임 형태, 프레임을 주고받는 방법 등이 정의된 네트워크 기술이다.
이더넷 표준에 맞추어 통신 => 서로 다른 네트워크 장비 통신
이더넷 프레임
- 프리앰블 + SFD
프리앰블은 10101010, SFD는 10101011
프리앰블이 오는 동안 1과 0이 계속 반복되며 이더넷 프레임이 오고있음을 알 수 있다. - DA(Destination Address), SA(Source Address)
MAC 주소 - Data
최소 46byte / 최대 1500byte
46byte보다 작은 경우 Padding(뒤에 붙은 0)을 넣음 - FCS(Frame Check Sequence
수납된 데이터의 에러검출을 위한 CRC(Cydle Redundancy Check)
NIC
NIC(Network Interface Controller)는 MAC 주소가 부여되는 네트워크 장비이다.
역할
- 통신 매체를 통해 전달되는 신호 ↔ 컴퓨터가 이해할 수 있는 정보
- 수신된 프레임의 MAC 주소가 자신의 것이 아니라면 폐기
- FCS 필드를 토대로 오류 검출
허브
대표적인 물리계층의 장비이다.
특징
- 물리 계층에는 주소 개념이 없다. => 전달 받은 신호를 그대로 내보낸다.
송수신된 내용을 조작이나 판단하지 않는다. - 반이중 모드로 통신한다. => 동시에 송수신이 불가능하다.
한 허브에 여러 호스트 장비가 연결 -> 여러 호스트 장비에서 허브에 송신 -> 허브에 여러 신호가 동시에 도착 -> 충돌(collision) 발생!!
=> 한 허브에 연결된 여러 호스트가 같은 collision domain에 속한다고 한다.
CSMA/CD
허브가 반이중 모드로 통신해서 충돌이 발생할 수 있다.
충돌 문제를 해결하기 위해 CSMA/CD 라는 프로토콜을 사용한다.
- CA (Carruer Sense) : 캐리어 감지
호스트는 메시지를 보내기 전에 현재 네트워크 상에 전송 중인 것이 있는 지 확인한다. - MA (Multiple Access) : 다중 접근
여러 호스트가 네트워크에 접근하려는 상황에서 - CD (Collision Detection) : 충돌 검출
충돌이 발생하면 호스트에게 충돌이 발생했음을 알리고 호스트는 임의의 시간만큼 대기한 뒤 다시 전송한다.
스위치
데이터 링크 계층에서는 MAC 주소라는 주소체계를 사용한다. 물리 계층과 다르게 전이중 모델을 사용한다.
MAC주소 학습
스위치가 연결된 포트의 주소를 학습하는 방법은 다음과 같은 과정을 통해 일어난다.
- 플러딩
- 포워딩과 필터링
- 에이징
-
A -> C로 프레임을 전송하는 상황이다. 최초의 스위치는 아무 주소도 알지 못한다.
포트 주소 A B C D -
A -> 스위치: A의 MAC주소를 MAC 주소 테이블에 기록한다.
포트 주소 A ab:cd:ab:cd:00:01 B C D -
플러딩(flooding): A를 제외한 모든 포트에 프레임을 전송한다.
-
C가 A의 메시지에 응답한다.
포트 주소 A ab:cd:ab:cd:00:01 B C ab:cd:ab:cd:00:03 D -
A -> C에 프레임을 다시 한 번 보낸다.
- 필터링(filtering): B, D로는 프레임이 전송되지 않는다.
- 포워딩(fowarding): C에 프레임을 전송한다.
-
에이징(aging): 특정 포트가 일정 시간동안 메시지를 받지 못했다면 MAC 주소 테이블에서 제거된다.
숙제
필수 숙제
- Ch.02-1 확인 문제 2번
㉠ 프리앰블
㉡ 송신지 MAC 주소
㉢ FCS - Ch.02-3확인 문제 4번
① CS (Carrier Sense) -> 캐리어 감지
② MA (Multiple Access) -> 다중 접근
③ CD (Collision Detection) -> 충돌 검출
<참고 자료>
- 참고문헌: '데이터통신', 오창환 저, 한국학술정보(주)
개발 일기🌱