오늘은 데이터링크 계층 편!
문제 개수가 많이 늘어났으나..ㅎㅎ 차근차근 해보자
*검은 색으로 칠해진 부분을 드래그하면 정답을 볼 수 있다.
- 데이터링크 계층은 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층이다. 랜에서 데이터를 정상적으로 주고 받기 위해 필요한 계층이다
- 데이터링크 계층에서 사용되는 프로토콜로 사무실이나 가정에서 일반적으로 사용되고 랜에서 가장 많이 활용되는 기술 규격은 이더넷 이다
- 이더넷은 랜 네트워크 환경에서 데이터를 정상적으로 주고 받기 위해 적용되는 규칙으로 허브와 같은 장비에 연결된 컴퓨터와 데이터를 주고 받을 때 사용한다
- 허브로 연결된 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 보내면 데이터들이 서로 부딪힐 수 있는데 이러한 현상을 충돌 이라고 한다.
- 이더넷은 데이터 송신 시점을 늦추는 규칙인 CSMA / CD 를 사용하여 여러 컴퓨터가 동시에 데이터를 전송해도 충돌이 일어나지 않는 구조로 되어있다
- CSMA / CD에서 CS 는 데이터를 송신하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르고 있는지 아닌지를 확인한다는 규칙이다
- CSMA / CD에서 MA 는 케이블에 데이터가 흐르고 있지 않다면 데이터를 보내도 좋다는 규칙이다
- CSMA / CD에서 CD 는 충돌이 발생하고 있는지를 확인한다는 규칙이다
- 랜 카드를 제조할 때 랜카드마다 고유한 번호를 부여하는데 이러한 번호를 MAC 주소 또는 물리 주소라고 한다
- MAC 주소는 48비트 숫자로 구성된다. 앞쪽 24 비트는 랜 카드를 만든 번호이고 뒤 24 비트는 제조사 가 랜 카드에 붙인 일련번호다
- OSI 모델의 데이터링크 계층에서 헤더와 트레일러를 붙이는데 이때 데이터 앞쪽에 붙는 헤더의 이름을 이더넷 헤더라고 한다
- 헤더는 목적지 의 MAC 주소 6바이트와 출발지 MAC 주소 6바이트 그리고 유형 데이터 2바이트 총 14바이트로 구성되어 있다
- 이더넷 유형 에는 이더넷으로 전송되는 상위 계층 프로토콜의 종류를 식별하는 16진수 번호가 들어있다. 상위 계층 프로토콜에는 IPv4, IPv6, ARP 등이 있다
- 이더넷 헤더 외에 데이터 뒤에 추가되는 정보를 트레일러 라고 한다. 트레일러 는 다른 말로 FCS 라고도 하는데, 데이터 전송 도중에 오류 를 체크하는 용도로 사용된다
- 데이터링크 계층에서 이더넷 헤더와 트레일러가 추가된 데이터를 프레임 이라고 한다
- 한 컴퓨터가 허브에 연결된 다른 컴퓨터로 프레임을 보내면 허브는 모든 포트로 프레임을 전송하는데 이때 각각의 컴퓨터는 목적지 MAC 주소가 자신의 MAC 주소와 같은지 체크하고 다르면 데이터를 파기한다
- 데이터링크 계층에서 동작하며 레이어 2 스위치 또는 스위칭 허브라고 불리는 장치는 스위치 이다
- 스위치에는 포트에 연결되어 있는 컴퓨터들의 MAC 주소를 관리하는 MAC 주소 테이블 이 있다
- MAC 주소 테이블은 스위치의 포트 번호와 그 포트에 연결되어 있는 컴퓨터의 MAC 주소가 등록되는 데이터베이스 이다
- 컴퓨터에서 목적지 MAC 주소가 추가된 프레임을 전송하면 스위치 는 MAC 주소 테이블을 확인해서 출발지 MAC 주소가 등록되어 있지 않으면 MAC 주소를 포트와 함께 등록한다
- 스위치의 MAC 주소 테이블에 수신 포트의 MAC 주소가 등록되어 있지 않다면 스위치는 수신 포트 이외의 모든 포트에 데이터를 송신하는데 이것을 플러딩 이라고 한다
- 스위치가 MAC 주소를 기준으로 목적지 포트를 선택하는 것을 MAC 주소 플러딩 이라고 한다. 허브와 다르게 불필요한 데이터를 모든 포트에 전송하지 않는다
- 네트워크 통신 방식에는 전이중 통신 방식과 반이중 통신 방식이 있다
- 반이중 통신 방식은 회선 하나로 송신과 수신을 번갈아가면서 통신하는 방식으로 데이터를 동시에 전송하면 충돌 이 발생한다
- 전이중 통신 방식은 데이터의 송수신을 동시에 통신하는 방식으로 데이터를 동시에 전송해도 충돌 이 발생하지 않는다
- 허브는 반이중 통신 방식으로 데이터를 전송하며 데이터를 동시에 전송하면 충돌이 발생한다. 충돌이 발생할 때 그 영향이 미치는 범위를 충돌도메인 이라고 한다
- 스위치는 데이터를 동시에 송수신할 수 있는 전이중 통신 방식이기 때문에 충돌 이 일어나지 않는다
- 이더넷 프레임을 전송하려면 목적지 컴퓨터의 MAC 주소를 지정해야 한다
- 목적지 컴퓨터의 IP 주소를 이용하여 MAC 주소를 찾는 프로토콜을 주소 변환 프로토콜 또는 ARP 프로토콜이라고 한다
- 출발지 컴퓨터가 목적지 컴퓨터의 MAC 주소를 모를 때 네트워크에 브로드캐스트를 하는 것을 ARP 요청 이라고 한다
- 출발지 컴퓨터의 ARP 요청에 해당되는 IP 주소를 가진 컴퓨터는 MAC 주소를 응답으로 보내는데 이것을 응답 이라고 한다
- 출발지 컴퓨터는 ARP 응답을 받게 되면 목적지 컴퓨터의 MAC 주소를 가지고 이더넷 프레임 을 생성한다
- 출발지 컴퓨터에서 목적지 MAC 주소를 받은 후 목적지 MAC 주소와 IP 주소의 매칭 정보를 ARP 테이블 에 보관한다
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