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[네트워크] 데이터 링크 계층

삶_ 2022. 9. 6. 07:04

 

 

데이터 링크 계층

  • OSI 7계층 중 2계층
  • 네트워크 기기간에 데이터를 전송하고 물리주소를 결정하는 계층
  • 랜에서 데이터를 주고받기 위해 필요한 계층

 

이더넷

  • 랜에서 데이터를 주고받는 규칙 중 가장 많이 사용 됨
  • 여러 대가 동시에 데이터를 보내도 충돌하지 않는 구조를 가짐

 

 

CSMA/CD

  • 데이터가 동시에 보내질때 보내는 시점을 조정해 충돌을 방지하는 것
    • 다만 효율이 좋지않아, 보통 스위치로 대체하는 기능
  • CSMA
    • CS : 데이터를 보내려고하는 컴퓨터가 케이블에 신호가 흐르는지 확인하는 규칙
    • MA : 케이블에 데이터가 흐르지 않으면, 데이터를 보내도 된다고 하는 규칙
  • CD
    • 충돌이 발생하고 있는지 확인하는 규칙

 

 

 

스위치

  • 랜을 구성할 때 사용하는 단말기 간 스위칭 기능이 있는 통신망 중계 장치
  • 컴퓨터의 특정한 다른 단말기로 패킷을 보낼 수 있음
    • 플러딩
      • 수신하는 컴퓨터의 MAC 주소가 MAC 주소 테이블에 존재한다면,
      • 스위치와 연결된 다른 컴퓨터에 전송되지 않고 목적지 컴퓨터에만 전송되지만,
      • 그렇지 않으면 전부 다 전송을 하게 되는 것

 

 

 

 

 

 

MAC 주소의 구조

 

MAC 주소

  • 이더넷의 물리적 주소
  • 랜카드마다 각각 MAC 주소가 존재하고 유일한 번호로 할당됨

 

 

 프레임

  • 이더넷 헤더 + 데이터 + 트레일러의 구조
  • 이더넷 헤더 : 목적지 MAC 주소, 출발지 MAC 주소, 유형(프로토콜 종류 식별번호)
  • 트레일러 : FCS. 데이터 전송 도중에 오류가 발생하는지 확인하는 용도

 

캡슐화와 역캡슐화

  • 캡슐화
    • 데이터 링크 계층에서 데이터의 이더넷헤더/트레일러 추가 후,
    • 물리 계층에서 이 프레임 비트열을 전기신호로 변환 -> 네트워크를 통해 전송
  • 역캡슐화
    • 허브를 통해 송신에서 수신이 일어나, 수신 측에서 진행하는 것

 

 

 

 

 

 

데이터가 케이블에서 충돌하지 않는 구조

 

전이중 통신방식

  • 송신과 수신이 양쪽에서 이루어지는 양방향 통신 (ex. 전화 회선)
  • 스위칭 허브를 사용해, 서로 다른 회선을 사용하여 데이터 신호가 충돌되는 상황 방지

 

 

충돌 도메인

  • 충돌이 발생할 때 영향이 미치는 범위
  • 반이중 통식 방식을 사용하는 허브는, 접속된 모든 컴퓨터가 충돌 도메인이 됨
  • 전이중 통식 방식을 사용하면, 충돌 도메인이 좁아짐

 

 

ARP

  • 네트워크 계층 구조 <-> 데이터 링크 계층 주소 사이의 주소를 변환하는 프로토콜
  • IP 주소를 물리주소인 MAC 주소로 변환함

 

 

 

 

 

 

네트워크 계층

  • 다른 네트워크와 통신하기 위한 경로 설정을 위해, 라우터로 라우팅하며 패킷을 전송
  • 데이터 링크 계층의 한계점 극복
    • 데이터 링크 계층은 인접한 네트워크로 범위 전송으로 한정적임
    • 네트워크 계층은 다른 네트워크들끼리의 통신을 가능하게 함

 

 

라우터

  • 네트워크 간 데이터 전송을 위해 필요한 장치
    • 현재 네트워크 → 다른 네트워크로 패킷 전송
    • 라우터로 네트워크를 분리
  • 네트워크의 출입구를 설정하고 데이터를 전송함 (기본 게이트웨이)
  • 라우팅 테이블이 존재
    • 라우팅
      • 최적의 경로의 네트워크로 패킷을 전송하는 것
      • 패킷의 도착지를 읽음 → 어느 네트워크가 최적의 경로인지 판단
      • 경로정보를 등록하고 관리
      • 경로정보를 서로 교환(라우팅 프로토콜)
        • 패킷을 보낼 곳을 판단할 때 필요한 정보
  • DHCP
    • 동적 호스트 구성 프로토콜
    • 컴퓨터에 자동으로 네임서버주소, IP 주소, 게이트웨이 주소를 할당해줌
    • 해당 클라이언트에게 일정시간 임대해줌.

 

 

 

 

IP

  • 네트워크 계층 프로토콜
  • 인터넷 내의 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터를 보내는데 사용됨
  • IP 주소
    • 컴퓨터 네트워크에서 장치들이
    • 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 구분하고 통신하기 위해 사용하는 주소
  • IP 주소 클래스
    • IPv4에 사용하는 다섯개의 주소 그룹
    • A 클래스 : 대규모 네트워크 주소
    • B 클래스 : 중형 네트워크 주소
    • C 클래스 : 소규모 네트워크 주소
      • 네트워크 주소
        • 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는 데 사용하는 주소
        • 호스트 ID가 0
      • 브로트캐스트 주소
        • 장비 모두에게 한번에 데이터를 전송하는데 사용되는 전용 IP 주소
        • 호스트 ID가 255
    • D 클래스 : 멀티캐스트 주소
    • E 클래스 : 연구 및 특수용도 주소

 

 

 

 

 

패킷

  • IP 헤더(출발지 IP 주소, 도착지 IP 주소)가 붙어서 만들어진 데이터

 

 

 

 

 

 

서브넷의 구조

 

서브넷

  • 큰 네트워크를 분할해서 만든 작은 네트워크
  • 네트워크, 호스트 ID
    • 네트워크 ID : 어떤 네트워크인지 나타냄
    • 호스트 ID : 해당 네트워크의 어느 컴퓨터인지 나타냄
  • 변경 전 : 네트워크 ID, 호스트 ID
  • 변경 후 : 네트워크 ID, 서브넷 ID, 호스트 ID

 

 

서브넷 마스크

  • IP 주소의 네트워크 부분만 나타내서, 같은 네트워크인지 판별함
  • 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별함

 

 

 

 

 

 

출처

모두의 네트워크

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