[네트워크] 데이터 링크 계층: 랜에서 데이터 전송하기

 

데이터 링크 계층 : 랜에서 데이터 전송하기

 

1. 이더넷을 이해한다.
2. CSMA/CD 방식을 이해한다.
3. MAC 주소를 이해한다.
4. 스위치를 이해한다.
5. 충돌 도메인을 이해한다.
6. 이더넷 표준을 이해한다.

 

1. 데이터 링크 계층의 역할과 이더넷 

 

🎈 데이터 링크 계층?

• 네트워크 기기 간에 데이터를 전송하고 물리 주소를 결정한다.
• 랜에서 데이터를 정상적으로 주고받기 위해 필요한 계층

 

🎈 이더넷?

• 랜에서 데이터를 정상적으로 주고받기 위한 규칙
• 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 일어나지 않는 구조

 

충돌? 데이터를 한 번에 하나만 전송할 수 있는 채널에 전송 장치 두 개가 같은 시점에 패킷을 보낼 때 일어나는 데이터 충돌

 

[두 대의 컴퓨터가 동시에 데이터를 송신하는 상황]

컴퓨터 1 -> 데이터 송신 -> 무사히 데이터 수신
컴퓨터 2 (케이블이 사용되고 있으므로 대기)

 

[ CSMA/CD 방식 ] -> 지금은 잘 사용하지 않음, 스위치 장비 사용

이더넷이 데이터 충돌을 막기 위한 규칙으로 사용

CS는 ' 데이터를 보내려고 하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지 확인하다'는 규칙
MA는 '케이블에 데이터가 흐르고 있지 않으면 데이터를 보내도 된다'는 규칙
CD는 '충돌이 발생하고 있는지 확인하는' 규칙

 

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2. MAC 주소의 구조

 

🎈 MAC 주소 (Medium Access Control address)

랜에 사용되는 네크워크 모델인 이더넷의 물리적인 주소로 컴퓨터 네트워크에서 각각의 기기를 구분하기 위해 사용하는 주소

 

[48비트 숫자로 구성]

[앞쪽 24비트는 랜 카드를 만든 제조사 번호]-[뒤쪽 24비트는 제조사가 랜 카드에 붙인 일렬번호]

 

[이더넷 헤더]

[목적지  MAC 주소(6바이트)][출발지 MAC 주소(6바이트)][유형(2바이트)]

 

유형?

이더넷 유형은 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류

 

• 프로토콜을 식별하는 유형 번호

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

 

[트레일러]

FCS라고도 한다. 데이터 전송 도중 오류가 발생하는지 확인하는 용도

 

🎈 프레임

• 이더넷 헤더와 트레일러가 추가된 데이터

[목적지 MAC 주소][출발비 MAC 주소][유형][데이터][트레일러]

•  데이터 링크 계층에서 데이터에 이더넷 헤더와 트레일러를 추가하여 프레임을 만들고, 물리 계층에서 이 프레임 비트열을 전기 신호로 변환하여 네트워크를 통해 전송한다.
• 허브는 목적지 MAC 주소와 자신의 MAC 주소가 다르면 데이터를 파기한다.

 

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3. 스위치의 구조

 

🎈 스위치?

데이터 링크 계층에서 동작하고 Layer 2 스위치 또는 스위칭 허브라고도 불린다.

 

[MAC 주소 테이블(브리지 테이블)]

스위치 내부에는 MAC 주소 테이블(브리지 테이블)이 있다. 스위치의 포트 번호와 해당 포트에 연결되어 있는 컴퓨터의 MAC 주소가 등록되는 데이터베이스

 

[MAC 주소 학습기능]

1.  스위치의 전원을 켠 상태에서는 아직 MAC 주소 테이블에 아무것도 등록되어 있지 않다.
2. 하지만 컴퓨터 목적지 MAC 주소가 추가된 프레임이라는 데이터가 전송되면 MAC 주소 테이블을 확인하고
3. 출발지 MAC 주소가 등록되어 있지 않으면 MAC 주소를 포트와 함께 등록된다.

 

[플러딩]

스위치가 수신 포트 이외의 모든 포트에서 데이터를 송신하는 것을 플러딩이라고 한다.

 

[MAC 주소 필터링]

스위치에서 MAC 주소를 기준으로 출발지를 선택하는 것을 MAC 주소 필터링이라고 한다.

 

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4. 데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조

 

• 전이중 통신 방식: 데이터의 송신과 수신을 동시에 수행하는 통신 방식
• 반이중 통신 방식: 회선 한 개로 송신과 수신을 번갈아가며 수행하는 통신 방식

 

🎈 반이중 통신 방식인 스위치를 거의 사용한다.

 허브는 전이중 통신 방식을 사용하여 데이터 충돌이 발생하는 반면에 스위치는 반이중 통신 방식을 사용하기 때문에 충돌하지 않는 구조로 데이터를 사용할 수 있다. 그래서 동시 송수신이 가능하다!

 

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5. 이더넷의 종류와 특징

이더넷은 케이블 종류나 통신 속도에 따라 다양한 규격으로 분류된다. 

 

이름의 뜻: 통신 속도-전송 방식-케이블

랜 포트 1000BASE-T , 10GBASE-T 많이 사용

 

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🎈 ARP ?

• 목적지 컴퓨터의 IP 주소를 이용하여 MAC 주소를 찾기 위한 프로토콜 
• 네트워크 계층 주소와 데이터 링크 계층 주소 사이의 변환을 담담하는 프로토콜