3. 데이터 링크 계층

1. 데이터 링크 계층 개요

• 네트워크 장치 간 데이터를 전송하는 기능과 절차를 제공하는 계층
• 물리적 주소 설정, 흐름 제어, 에러 제어 등
• 스위치(스위칭 허브)
• 주요 프로토콜: 이더넷, CMSA/CD

MAC 계층은 물리적으로 매체의 연결 방식을 제어하고 물리 계층과 연결하는 역할을 한다.

데이터 단위는 프레임으로 이더넷 헤더 + IP 헤더 + TCP 헤더 + 응용 헤더 + User Data + 트레일러로 구성

2. 이더넷

OSI 7계층 중 데이터링크 계층의 프로토콜이자 TCT/IP 4계층의 네트워크 인터페이스 층의 프로토콜 이다.

Ethernet

• 데이터를 전송하는 프로토콜, 네트워크를 구성하는 기술 방식
• IEEE 802 위원회에서 표준으로 지장, ISO 에서 국제 표준으로 지정
• 유선 네트워크를 구성한다.
• CSMA/CD 기술 사용
• Standard Ethernet-10Mbps,Fast Ethernet-100Mbps,Gigabit Ethernet-1Gbps,Ten-Gigabit Ethernet-10 Gbps
• 데이터의 전송 속도가 상향, 기존의 이더넷과 호환
• 스타형(성형) 네트워크 토폴로지 사용

3. 이더넷 프레임/이더넷 헤더

이더넷 프레임의 캡슐화 과정에서 이더넷 헤더와 트레일러가 추가 된다.

역캡슐화 시 이더넷 헤더와 트레일러가 제거된다.

이더넷 프레임의 이더넷 헤더에는 목적지 MAC주소(6Byte), 출발지 MAC 주소(6Byte), 타입(2Byte)이 포함 되어 있다.

트레일러에는 FSC(Frame Check Sequence) 오류가 발생하는지 체크하는 용도로 사용

이더넷 프레임 (64 ~ 1518 바이트의 범위)

이더넷 헤더의 타입(타입 코드는 상위 계층의 프로토콜 종류를 구분해주는 역할)

4. MAC 주소 (미디어 접속 제어 주소)

16진수로 표기 한다.

이더넷에서 인터페이스를 특정하기 위한 48bit의 물리적인 주소(하드웨어 주소)

이더넷 헤더

목적지 MAC 주소 + 출발지 MAC 주소 + 타입

6Byte (48Bit) + 6Byte (48Biy) + 2Byte

 

두대 이상의 PC가 서로 데이터를 전송하는데 있어 MAC가 필요하며 스위치가 동작하는 과정에서 MAC 주소 정보를 저장하는 MAC 주소 테이블을 이용한다.

데이터의 전송 과정에서 출발지와 목적지 등을 식별하게 하는 기능을 한다.

5. 스위치(스위칭 허브)

• 이더넷을 통한 ‘하나의 네트워크’ 를 구성하는 기기
• 기존 허브에 스위칭 기능
• Point to Point 접속 가능 → 속도 저하 개선
• 더미 허브와 외관상 차이 없음

스위치 동작

• 플러딩 (flooding): 수신 포트를 제외한 다른 모든 포트로 데이터를 보내든 동작 (최초 데이터를 보낼 때 발생)
• 필터링 (filtering): 데이터의 도착지 MAC주소와 MAC주소 테이블의 MAC주소와 비교한 후 일치하지 않을 경우 전송하지 않는 동작(최초 데이터를 보낸 이후 MAC주소 테이블에 MAC주소가 기록 되었을 때 발생)
• 포워딩 (forwarding): 데이터의 도착지 MAC주소와 MAC주소 테이블의 MAC주소와 비교한 후 일치할 경우 전송하는 동작 (최초 데이터를 보낸 이후 MAC주소 테이블에 MAC주소가 기록 되었을 때 발생)

6. 반이중 통신, 전이중 통신

반이중 통신: 데이터의 송수신을 ‘번갈아가며’ 하는 방식 (초기의 이더넷은 반이중 통신)

전이중 통신: 데이터의 송수신을 ‘동시에’ 하는 방식(현재의 이더넷을 전이중 통신)

7. CSMA/CD

IEEE 802.3의 표준

유선 이더넷 랜에서 사용

케이블의 사용중인지 감지 트래픽이 없을 경우 데이터 전송

데이터 전송시 출동이 감지 될 경우 데이터의 전송을 중지하고 랜덤 시간 동안 대기 후 데이터를 다시 전송

CS(Carrier Sense): 통신회선이 사용 중인가?

MA(Multiple Access): 통신 회선이 비어있는가?

CD(Collision Detection): 충돌을 감지 하였는가?